EP0035762B1 - Vorrichtung zum Mischen einer Flüssigkeit in einem Untersuchungsröhrchen - Google Patents

Vorrichtung zum Mischen einer Flüssigkeit in einem Untersuchungsröhrchen Download PDF

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EP0035762B1
EP0035762B1 EP81101599A EP81101599A EP0035762B1 EP 0035762 B1 EP0035762 B1 EP 0035762B1 EP 81101599 A EP81101599 A EP 81101599A EP 81101599 A EP81101599 A EP 81101599A EP 0035762 B1 EP0035762 B1 EP 0035762B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
test tube
electromagnets
poles
polarity
pole
Prior art date
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Expired
Application number
EP81101599A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0035762A2 (de
EP0035762A3 (en
Inventor
Erling Berglund
Hans Ing. Krook
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alfa Wassermann Inc
Original Assignee
Clinicon AB
Alfa Wassermann Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Clinicon AB, Alfa Wassermann Inc filed Critical Clinicon AB
Publication of EP0035762A2 publication Critical patent/EP0035762A2/de
Publication of EP0035762A3 publication Critical patent/EP0035762A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0035762B1 publication Critical patent/EP0035762B1/de
Expired legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/45—Magnetic mixers; Mixers with magnetically driven stirrers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F31/00—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
    • B01F31/20—Mixing the contents of independent containers, e.g. test tubes
    • B01F31/27—Mixing the contents of independent containers, e.g. test tubes the vibrations being caused by electromagnets

Definitions

  • the present invention relates to a device for mixing a liquid in a test tube.
  • the previously known devices for this purpose can essentially be divided into three categories.
  • the first category includes devices that have a rod-like or wire-like stirrer or mixer that can be immersed in the contents of an examination tube and can be set into a vibration or oscillation movement.
  • the construction and operation of such a device are relatively complicated when it is used in a device in which, for example in an automatically operating analysis device, a large number of test tubes are to be automatically brought into a position in which the mixing of the Contents of the test tube should be effected.
  • stirrer component takes droplets from the contents of one test tube with it when it is pulled in and withdrawn from successive test tubes and these droplets are carried into the next test tube, as a result of which the samples in the different test tubes are contaminated.
  • each test tube includes a movable stirrer component made of magnetizable material or in the form of a permanent magnet, which can be set in rotation or in another way by a changing magnetic field generated outside the test tube (see DE-A -2 201 204 and DE-1 638 968).
  • the magnetic field is generated, for example, by electromagnets or a rotating permanent magnet.
  • the third category relates to devices that have a mechanical vibration or shake mechanism that is mechanically connected to the test tube to vibrate or shake it (see US-A-4 042 218). Even with such a device, mechanically movable parts directly outside the examination tube are necessary, with the aforementioned disadvantages. It should also often be difficult to mechanically couple the test tube to the vibration device in a simple and reliable manner. This applies in particular to the automatic analyzers mentioned above, in which there must be a possibility of successively transporting a large number of test tubes to the vibration device and temporarily connecting successive test tubes to it.
  • the object of the present invention is therefore to create a device of the type specified in the introduction, with the aid of which the contents of an examination tube can be effectively mixed.
  • the device is intended to avoid the use of a stirring body or stirring elements in the test tube itself and not to require any moving parts outside the test tube or mechanical connections of any kind between the test tube and outer vibrating elements.
  • the device of the type specified in the introduction consists of: an examination tube and an annular holder, in which the examination tube by means of a flange which extends outward from the examination tube and which rests on the annular holder and is suspended in such a way that the examination tube consists of one can swing in a substantially vertical rest position in all directions, the maximum oscillation being limited; a magnetic member attached to the outside at the lower end of the test tube; at least three stationary electromagnets, each with a first pole and a second pole, the first poles of the electromagnets being arranged such that their pole faces lie in a common, essentially horizontal plane, and at a distance below the lower end of the test tube and essentially on a circle through the center of which the axis of the test tube leads in the rest position; and a control device by means of which the electromagnets can be switched on in such a sequence that, due to the magnetic interaction between the magnetic component on the examination tube and the first poles of the electromagnets, an essentially
  • the embodiment of the device according to the invention shown by way of example in the figures is intended for use in connection with an automatically operating analysis device, in which a large number of examination tubes 1, of which only one is shown, is arranged on the periphery of a partially shown turntable 2 and forward is transported, the turntable rotates about an axis of rotation, not shown.
  • the test tubes can be successively transported to at least one position in which they are vibrated or pivoted around in order to cause their contents to mix.
  • the rotary table 2 has on its periphery annular openings 3, the number of which corresponds to the number of examination tubes which it is intended to carry.
  • the examination tubes 1 can extend through these openings 3.
  • Each examination tube 1 has, in the vicinity of its open end, a flange 4 designed as a circumferential lip, which rests on the edge of the associated opening 3.
  • the underside of the lip 4, like the edge of the associated opening 3, is advantageously beveled conically.
  • the diameter of the openings 3 is larger than the outer diameter of the examination tube 1.
  • the test tube 1 advantageously also has a further circumferential annular lip 6, which is arranged on the test tube in such a way that it is located at a certain minimum distance below the lower surface of the rotary table 2 and thus interacts with this lower surface in such a way that the maximum oscillation of the examination tube 1 is limited to a maximum permissible inclined position, which is indicated in FIG. 1 by the two dash-dotted lines 7.
  • the test tube 1, which is suspended from the turntable 2 can for example be immersed in a thermostatic bath 8, which is only partially shown in the drawing and serves the purpose of keeping the contents of the test tubes constant at a certain temperature.
  • each test tube has at its closed end, more precisely on its outer surface, a fixed disk or plate 9 made of a magnetizable material.
  • a fixed disk or plate 9 made of a magnetizable material.
  • electromagnets 10, 11, 12 and 13 are arranged at the point at which the test tubes are to be oscillated.
  • the electromagnets are arranged below the bottom 14 of the bath 8, their iron cores, for example 11a, extending through the bottom 14 of the bath 8.
  • On the upper surface of the base 14 there is one pole surface 10b, 11b, 12b and 13b, which is designed as an anchoring plate, for each core.
  • each pole face 10b, 11b, 12b, 13b is respectively arranged in a corner of a square, the center of which lies below the rest position of the magnetizable plate 9 on the bottom of the examination tube 1, i.e. the pole faces are evenly distributed on a circle, through the center of which the center line 5 of the examination tube 1 runs in its rest position.
  • the electromagnets are switched on in a predetermined order, in such a way that at a certain point in time two adjacent pole faces 10b to 13b are magnetized simultaneously, but with opposite polarities, and the pair of at the same time magnetized pole faces are continuously shifted in a certain direction on the circle on which the pole faces lie. If, for example, the pole faces 10b and 11b are magnetized at the same time, the pole face 10b having the polarity N and the pole face 11b having the polarity S, the pole faces 11b and 12b are magnetized simultaneously in the following time interval, the pole face 11b being one S polarity and the pole face 12b has the polarity N.
  • the pole faces 12b and 13b are magnetized simultaneously, the pole face 12b having the N polarity and the pole face 13b having the S polarity.
  • the pole faces 13b and 10b are magnetized simultaneously, the pole face 13b having the S polarity and the pole face 10b having the N polarity.
  • the liquid in the test tube is thrown along the wall of the test tube, the liquid being mixed very effectively.
  • the speed at which the test tube is moved can be determined by the frequency at which the electromagnets 10 to 13 are excited. In this way, the speed can be set so that the most effective possible mixing is achieved.
  • each of the electromagnets 10 to 13 has the same polarity each time it is excited. This is particularly advantageous since it simplifies the electrical circuit for sequentially switching on the electromagnets, but it is not absolutely necessary to operate the device.
  • the pole faces 10b to 13b of the electromagnets can, for example, also be magnetically excited in the following order:
  • this embodiment of the device according to the invention can in some cases be sensitive to differences in the size of the air gap between the magnetizable plate 9 on the test tube 1 and the pole faces 10b to 13b of the electromagnets 10 to 13.
  • the magnetizable plate 9 on the bottom of the examination tube 1 is replaced by a plate-shaped or disc-shaped permanent magnet, the magnetic axis of which coincides with the axis of the test tube 1, i.e. the disc-shaped magnet has one of its magnetic poles on its upper surface and the second magnetic pole with the opposite polarity on its lower surface.
  • the electromagnets 10 to 13 can preferably be energized in such a sequence that a single electromagnet, for example the electromagnet 10, is supplied with energy at all times, so that its pole face 10b is magnetized with a certain polarity , for example as the North Pole (N). This excitation is then continuously shifted in a certain direction around the circle of electromagnets 10 to 13.
  • the order of magnetization of the pole faces 10b to 13b can be, for example:
  • parentheses are used to indicate that the pole face in question assumes the polarity indicated in parentheses, even though the electromagnet to which it belongs is not energized at the time. This is due to the fact that the cores of the electromagnets 10 to 13 are connected to one another at their lower ends by a magnetizable pole piece 15. If the disc-shaped permanent magnet 9 on the bottom of the examination tube 1 is oriented such that its south pole points downward to the pole faces 10b to 13b, then it is attracted to the pole face which is magnetized with N polarity at a given time. As a result, the test tube 1 is set in a nutation movement, as described above. In this embodiment of the invention, however, this movement is more defined and less dependent on the size of the air gap between the permanent magnet 9 and the pole faces 10b to 13b than in the embodiment of the device described first.
  • the plate or disc 9 is designed as a permanent magnet as described above, but the electromagnets 10 to 13 are switched on in such a sequence and with such polarities that two at a time neighboring electromagnets are simultaneously supplied with energy in such a current direction that their pole faces have the same polarity and the pair of simultaneously excited electromagnets moves continuously around the circle of electromagnets 10 to 13.
  • the magnetization sequence of the pole faces 10b to 13b is, for example, the following:
  • the brackets () are used here with the same meaning as in the previous table.
  • the permanent magnet 9 on the examination tube 1 is attracted to the pair of pole faces 10b to 13b at any time, which is magnetized at that time with the polarity opposite to the lower surface of the permanent magnet.
  • the test tube is set into a nutation movement of the type described above. It is easy to see that in this case it is immaterial which polarity the permanent magnet 9 has on its lower surface.
  • the illustrated and described embodiments of the invention each have four electromagnets 10 to 13 and this number has been proven in practice, it should be expressly pointed out that the number of magnets used can be greater or less than four, for example three, five or six.
  • the device according to the invention can also be modified in other respects within the scope of the invention. It is also easy to see that the device according to the invention can also be used advantageously in conjunction with apparatus other than an automatic analysis device of the type shown schematically in FIG. 1.

Landscapes

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  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen einer Flüssigkeit in einem Untersuchungsröhrchen.
  • In vielen Fällen besteht ein Bedürfnis nach einem automatisch arbeitenden Gerät, durch das der Inhalt eines Untersuchungsröhrchens geschüttelt oder gerührt werden kann, um beispielsweise eine gleichmässige Verteilung der Konzentration oder Temperatur in einer Flüssigkeit zu erreichen, um verschiedene flüssige Bestandteile zu mischen oder um Ablagerungen zu verhindern. Die bisher bekannten Vorrichtungen zu diesem Zweck können im wesentlichen in drei Kategorien unterteilt werden. Zu der ersten Kategorie gehören Geräte, die einen stab- oder drahtartigen Rührer oder Mischer aufweisen, der in den Inhalt eines Untersuchungsröhrchens eingetaucht und in eine Vibrations- oder Oszillationsbewegung versetzt werden kann. Die Konstruktion und Betriebsweise einer derartigen Einrichtung sind allerdings relativ kompliziert, wenn sie in einem Gerät benutzt wird, in dem, wie beispielsweise in einem automatisch arbeitenden Analysegerät, eine grosse Zahl von Untersuchungsröhrchen automatisch nacheinander in eine Position gebracht werden sollen, in der die Vermischung des Inhalts der Untersuchungsröhrchen bewirkt werden soll. Darüber hinaus besteht bei solchen Geräten ein erhebliches Risiko, dass das Rührerbauteil beim Hineinfahren in und Zurückziehen aus aufeinanderfolgenden Teströhrchen Tröpfchen vom Inhalt eines Teströhrchens mitnimmt und diese Tröpfchen in das nächste Teströhrchen verschleppt, wodurch die Proben in den verschiedenen Teströhrchen verunreinigt werden.
  • Die zweite Kategorie betrifft Einrichtungen, bei denen jedes Teströhrchen ein bewegliches Rührerbauteil aus magnetisierbarem Material oder in Form eines Permanentmagneten einschliesst, der durch ein ausserhalb des Untersuchungsröhrchens erzeugtes sich änderndes magnetisches Feld in Rotation oder in anderer Weise in Bewegung versetzt werden kann (siehe DE-A-2 201 204 und DE-1 638 968). Das magnetische Feld wird beispielsweise durch Elektromagneten oder einen rotierenden Permanentmagneten erzeugt. Das Vorhandensein eines besonderen Rührkörpers in dem Untersuchungsröhrchen führt zu erheblichen Schwierigkeiten beim Reinigen des Röhrchens, wodurch das Risiko einer gegenseitigen Verunreinigung verschiedener Proben erhöht wird. Darüber hinaus dürfte es in vielen Fällen schwierig sein, eine zufriedenstellende Bewegung des Rührers zu erreichen. Die Verwendung eines rotierenden Permanentmagneten ausserhalb des Untersuchungsröhrchens zum Antrieb des in dem Röhrchen untergebrachten Rührkörpers hat weiterhin den Nachteil, dass bewegliche Teile unmittelbar ausserhalb des Untersuchungsröhrchens notwendig sind, was in manchen Fällen erhebliche Schwierigkeiten macht, da es erstrebenswert ist, wenn das Untersuchungsröhrchens in einem Thermostatisierungsbad eingetaucht ist, während sein Inhalt vermischt wird.
  • Die dritte Kategorie betrifft Einrichtungen, die einen mechanischen Vibrations- oder Schüttelmechanismus haben, der mechanisch mit dem Untersuchungsröhrchen verbunden ist, um dieses einer Vibrations- oder Schüttelbewegung zu unterwerfen (siehe US-A-4 042 218). Auch bei einem derartigen Gerät sind mechanisch bewegliche Teile unmittelbar ausserhalb des Untersuchungsröhrchens mit den zuvor erwähnten Nachteilen notwendig. Es dürfte ausserdem häufig schwierig sein, das Untersuchungsröhrchen in einfacher und zuverlässiger Art und Weise mit der Vibrationseinrichtung mechanisch zu koppeln. Dies trifft insbesondere zu bei den zuvor erwähnten automatisch arbeitenden Analysegeräten, bei denen eine Möglichkeit bestehen muss, eine Vielzahl von Untersuchungsröhrchen nacheinander zu der Vibrationseinrichtung zu transportieren und aufeinanderfolgende Untersuchungsröhrchen vorübergehend damit zu verbinden.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs näher bezeichneten Art zu schaffen, mit deren Hilfe der Inhalt eines Untersuchungsröhrchens wirkungsvoll gemischt werden kann. Die Vorrichtung soll die Verwendung eines Rührkörpers oder von Rührelementen in dem Untersuchungsröhrchen selbst vermeiden und keine beweglichen Teile ausserhalb des Untersuchungsröhrchens oder mechanische Verbindungen irgendwelcher Art zwischen dem Untersuchungsröhrchen und äusseren vibrierenden Elementen erfordern.
  • Erfindungsgemäss besteht die Vorrichtung der eingangs näher bezeichneten Art aus: einem Untersuchungsröhrchen und einem ringförmigen Halter, in dem das Untersuchungsröhrchen mittels eines Flansches, der sich von dem Untersuchungsröhrchen auswärts erstreckt und der auf dem ringförmigen Halter ruht und derart aufgehängt ist, dass das Untersuchungsröhrchen aus einer im wesentlichen vertikalen Ruhelage nach allen Richtungen schwingen kann, wobei die maximale Ausschwingung beschränkt ist; einem magnetischen Bauteil, das an der Aussenseite am unteren Ende des Untersuchungsröhrchens befestigt ist; mindestens drei stationär angeordneten Elektromagneten mit jeweils einem ersten Pol und einem zweiten Pol, wobei die ersten Pole der Elektromagneten so angeordnet sind, dass ihre Polflächen in einer gemeinsamen, im wesentlichen horizontalen Ebene liegen, und zwar mit Abstand unterhalb des Unterendes des Untersuchungsröhrchens und im wesentlichen auf einem Kreis, durch dessen Zentrum die Achse des Untersuchungsröhrchens in der Ruhelage führt; und einer Steuereinrichtung, durch die die Elektromagnete in einer solchen Sequenz einschaltbar sind, dass aufgrund der magnetischen Wechselwirkung zwischen dem magnetischen Bauteil an dem Untersuchungsröhrchen und den ersten Polen der Elektromagneten eine im wesentlichen nutationsartige Rotation des Untersuchungsröhrchens um seine Ruhelage resultiert, wobei der Ruhepunkt der Nutationsbewegung im wesentlichen im Zentrum der ringförmigen Öffnung des Halters liegt. Es sei ausdrücklich hervorgehoben, dass der Begriff «magnetisch» hier so gebraucht ist, dass er sowohl permanentmagnetische als auch magnetisierbare Objekte umfasst.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung mehr ins Einzelne gehend dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels weiter beschrieben. Es zeigt:
    • Fig. 1 eine schematische Seitenansicht, teilweise im Schnitt, von einer erfindungsgemässen Vorrichtung und
    • Fig. 2 eine Schnittdarstellung entlang der Linie 11-11 in Fig. 1 zur verdeutlichung der relativen Position der Pole des Elektromagneten.
  • Die in den Figuren beispielhaft dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist zur Benutzung im Zusammenhang mit einem automatisch arbeitenden Analysegerät vorgesehen, bei dem eine grosse Anzahl von Untersuchungsröhrchen 1, von denen nur eines dargestellt ist, an der Peripherie eines teilweise dargestellten Drehtisches 2 angeordnet ist und vorwärts transportiert wird, wobei der Drehtisch sich um eine nicht dargestellte Rotationsachse dreht. Auf diese Weise können die Teströhrchen nacheinander an mindestens eine Position transportiert werden, in der sie vibriert oder herumgeschwenkt werden, um eine Durchmischung ihres Inhaltes zu bewirken.
  • Zu diesem Zweck hat der Drehtisch 2 an seiner Peripherie ringförmige Öffnungen 3, deren Anzahl der Anzahl der Untersuchungsröhrchen entspricht, die er tragen soll. Durch diese Öffnungen 3 können sich die Untersuchungsröhrchen 1 erstrecken. Jedes Untersuchungsröhrchen 1 hat in der Nähe seines offenen Endes einen als umlaufende Lippe ausgebildeten Flansch 4, der auf der Kante der zugehörigen Öffnung 3 ruht. Vorteilhafterweise ist die Unterseite der Lippe 4 ebenso wie die Kante der zugehörigen Öffnung 3 konisch abgeschrägt. Der Durchmesser der Öffnungen 3 ist grösser als der Aussendurchmesser der Untersuchungsröhrchen 1. Dadurch kann das Teströhrchen 1 aus seiner in der Figur durch die strichpunktierte Linie 5 dargestellten vertikalen Ruheposition in alle Richtungen frei schwingen. Das Untersuchungsröhrchen 1 weist vorteilhafterweise ausserdem eine weitere umlaufende ringförmige Lippe 6 auf, die so auf dem Untersuchungsröhrchen angeordnet ist, dass sie sich mit einem gewissen Mindestabstand unterhalb der unteren Oberfläche des Drehtisches 2 befindet und somit mit dieser unteren Oberfläche dergestalt zusammenwirkt, dass die maximale Ausschwingung des Untersuchungsröhrchens 1 auf eine maximal zulässige Schräglage beschränkt ist, die in der Fig. 1 durch die beiden strichpunktierten Linien 7 angedeutet ist. Das Untersuchungsröhrchen 1, das an dem Drehtisch 2 aufgehängt ist, kann beispielsweise in einem Thermostatisierungsbad 8 eingetaucht sein, welches in der Zeichnung nur teilweise dargestellt ist und dem Zweck dient, den Inhalt der Untersuchungsröhrchen bei einer bestimmten Temperatur konstant zu halten.
  • Um die Untersuchungsröhrchen in eine Schwingbewegung versetzen zu können und somit deren Inhalt zu mischen oder umzurühren, besitzt jedes Untersuchungsröhrchen an seinem geschlossenen Ende, genauer gesagt an dessen äusserer Oberfläche, eine festangebrachte Scheibe oder Platte 9 aus einem magnetisierbaren Material. An der Stelle, an der die Untersuchungsröhrchen oszilliert werden sollen, sind vier Elektromagneten 10, 11, 12 und 13 (von denen nur die Elektromagneten 10 und 11 in der Fig. 1 sichtbar sind) angeordnet. Wie man aus Fig. 1 ersehen kann, sind die Elektromagneten unterhalb des Bodens 14 des Bades 8 angeordnet, wobei ihre Eisenkerne, beispielsweise 11a, sich durch den Boden 14 des Bades 8 erstrecken. Auf der oberen Oberfläche des Bodens 14 befindet sich zu jedem Kern jeweils die eine, als Verankerungsplatte ausgebildete Polfläche 10b, 11b, 12b und 13b. Die gegenüberliegenden Enden der Kerne der verschiedenen Magneten sind mit einem gemeinsamen magnetisierbaren Polstück 15 verbunden und können in besonders bevorzugter Weise eine Platine für eine gedruckte Schaltung oder ein ähnliches Element tragen, welches die Schaltungen zur Kontrolle der Erregung der Magneten beinhaltet. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, ist jede Polfläche 10b, 11b, 12b, 13b jeweils in einer Ecke eines Quadrates angeordnet, dessen Zentrum unterhalb der Ruheposition der magnetisierbaren Platte 9 am Boden des Untersuchungsröhrchens 1 liegt, d.h. die Polflächen sind gleichmässig auf einem Kreis verteilt, durch dessen Zentrum die Mittellinie 5 des Untersuchungsröhrchens 1 in dessen Ruheposition verläuft.
  • Wenn das Untersuchungsröhrchen in Schwingungen oder Oszillationen versetzt werden soll, werden die Elektromagneten in einer vorbestimmten Reihenfolge eingeschaltet, und zwar dergestalt, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt zwei jeweils benachbarte Polflächen 10b bis 13b gleichzeitig, aber mit jeweils entgegengesetzten Polaritäten, magnetisiert sind und das Paar der gleichzeitig magnetisierten Polflächen kontinuierlich in einer bestimmten Richtung auf dem Kreis verlagert wird, auf dem die Polflächen liegen. Wenn also beispielsweise zu einem bestimmten Zeitpunkt die Polflächen 10b und 11b gleichzeitig magnetisiert sind, wobei die Polfläche 10b die Polarität N und die Polfläche 11b die Polarität S hat, so werden im folgenden Zeitintervall die Polflächen 11b und 12b gleichzeitig magnetisiert, wobei die Polfläche 11b eine S-Polarität und die Polfläche 12b die Polarität N hat. In dem darauffolgenden Zeitintervall werden die Polflächen 12b und 13b simultan magnetisiert, wobei die Polfläche 12b die N-Polarität und die Polfläche 13b die S-Polarität aufweist. In dem darauffolgenden Zeitintervall schliesslich, dem letzten Magnetisierungsintervall einer Folge, werden die Polflächen 13b und 10b gleichzeitig magnetisiert, wobei die Polfläche 13b die S-Polarität und die Polfläche 10b die N-Polarität aufweist. Diese Folge, die bei der Einschaltung oder Erregung der verschiedenen Elektromagneten wiederholt wird und das Zusammenwirken zwischen den vorübergehend magnetisierten Polflächen und der magnetisierbaren Platte 9 am Boden des jeweiligen Untersuchungsröhrchens führt dazu, dass das Untersuchungsröhrchen oszilliert und dabei eine Nutationsbewegung ausführt, d.h. sich auf einer imaginären konischen Oberfläche bewegt, beispielsweise der durch die strichpunktierten Linien 7 angedeuteten Oberfläche, wobei sich der Scheitelpunkt im wesentlichen im Zentrum der Öffnung 3 der Platte 2 befindet. Als Ergebnis dieser Nutationsbewegung wird die Flüssigkeit in dem Untersuchungsröhrchen an dessen Wand entlang herumgeschleudert, wobei die Flüssigkeit sehr wirkungsvoll gemischt wird. Die Geschwindigkeit, mit der das Untersuchungsröhrchen bewegt wird, kann durch die Frequenz, mit der die Elektromagnete 10 bis 13 erregt werden, bestimmt werden. Auf diese Weise kann die Geschwindigkeit so eingestellt werden, dass eine möglichst wirksame Durchmischung erreicht wird.
  • Man erkennt leicht, dass bei der oben beschriebenen Reihenfolge der Erregung jeder der Elektromagneten 10 bis 13, jedesmal wenn er erregt wird, jeweils die gleiche Polarität hat. Dies ist besonders vorteilhaft, da dadurch die elektrische Schaltung zum sequenziellen Einschalten der Elektromagnete vereinfacht wird, jedoch ist es nicht unbedingt notwendig zum Betrieb des Gerätes. Die Polflächen 10b bis 13b der Elektromagneten können beispielsweise auch in der folgenden Reihenfolge magnetisch erregt werden:
    Figure imgb0001
  • Praktische Versuche haben jedoch ergeben, dass diese Ausführungsform des erfindungsgemässen Gerätes in manchen Fällen empfindlich gegenüber Unterschieden in der Grösse des Luftspaltes zwischen der magnetisierbaren Platte 9 an dem Untersuchungsröhrchen 1 und den Polflächen 10b bis 13b der Elektromagneten 10 bis 13 sein kann.
  • Dieses Problem wird vermieden, wenn gemäss einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die magnetisierbare Platte 9 am Boden des Untersuchungsröhrchens 1 durch einen platten- oder scheibenförmigen Permanentmagneten ersetzt wird, dessen magnetische Achse mit der Achse des Teströhrchens 1 zusammenfällt, d.h. der scheibenförmige Magnet hat einen seiner magnetischen Pole an seiner oberen Oberfläche und den zweiten magnetischen Pol mit der entgegengesetzten Polarität an seiner unteren Oberfläche.
  • Bei einer derartigen Ausführungsform des erfindungsgemässen Gerätes können die Elektromagneten 10 bis 13 bevorzugt in einer solchen Reihenfolge erregt werden, dass zu jedem Zeitpunkt ein einziger Elektromagnet, beispielsweise der Elektromagnet 10, mit Energie versorgt wird, so dass seine Polfläche 10b mit einer bestimmten Polarität magnetisiert ist, beispielsweise als Nordpol (N). Diese Erregung wird dann kontinuierlich in einer bestimmten Richtung um den Kreis der Elektromagneten 10 bis 13 herum verlagert. Die Reihenfolge der Magnetisierung der Polflächen 10b bis 13b kann beispielsweise folgende sein:
  • Figure imgb0002
  • In dieser Tabelle werden Klammern benutzt, um anzuzeigen, dass die betreffende Polfläche die in Klammern angegebene Polarität annimmt, obwohl der Elektromagnet, zu dem sie gehört, zu dem jeweiligen Zeitpunkt nicht mit Energie versorgt wird. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Kerne der Elektromagneten 10 bis 13 an ihren unteren Enden durch ein magnetisierbares Polstück 15 miteinander verbunden sind. Wenn der scheibenförmige Permanentmagnet 9 am Boden des Untersuchungsröhrchens 1 so ausgerichtet ist, dass sein Südpol nach unten zu den Polflächen 10b bis 13b weist, so wird er zu der Polfläche hingezogen, die zu einem gegebenen Zeitpunkt mit N-Polarität magnetisiert ist. Im Ergebnis wird das Untersuchungsröhrchen 1 in eine Nutationsbewegung versetzt, wie weiter oben beschrieben wurde. Diese Bewegung ist bei dieser Ausführungsform der Erfindung jedoch definierter und weniger stark abhängig von der Grösse des Luftspaltes zwischen dem Permanentmagneten 9 und den Polflächen 10b bis 13b als bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform des Gerätes.
  • Eine noch bessere und zuverlässigere Betriebsweise des Gerätes kann erreicht werden, wenn die Platte oder Scheibe 9 wie zuvor beschrieben als Permanentmagnet ausgeführt ist, aber die Elektromagneten 10 bis 13 in einer solchen Folge und mit solchen Polaritäten eingeschaltet werden, dass zu einem gegebenen Zeitpunkt zwei jeweils benachbarte Elektromagneten gleichzeitig mit einer solchen Stromrichtung mit Energie versorgt werden, dass ihre Polflächen die gleiche Polarität haben und das Paar von gleichzeitig erregten Elektromagneten kontinuierlich um den Kreis der Elektromagneten 10 bis 13 herumwandert. Die Magnetisierungsfolge der Polflächen 10b bis 13b ist in diesem Fall beispielsweise die folaende:
    Figure imgb0003
  • Die Klammern () werden hier mit der gleichen Bedeutung wie bei der vorhergehenden Tabelle benutzt. In diesem Fall wird der Permanentmagnet 9 an dem Untersuchungsröhrchen 1 zu jedem Zeitpunkt zu dem Polflächenpaar 10b bis 13b hingezogen, welches zu dem betreffenden Zeitpunkt mit der Polarität magnetisiert ist, die der unteren Oberfläche des Permanentmagneten entgegengesetzt ist. Dadurch wird das Untersuchungsröhrchen in eine Nutationsbewegung der zuvor beschriebenen Art versetzt. Man erkennt leicht, dass es in diesem Fall unwesentlich ist, welche Polarität der Permanentmagnet 9 an seiner unteren Oberfläche aufweist.
  • Obwohl die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung jeweils vier Elektromagneten 10 bis 13 aufweisen und sich diesezahl praktisch bewährt hat, sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Zahl der zur Anwendung kommenden Magneten grösser oder kleiner als vier, beispielsweise drei, fünf oder sechs sein kann. Das erfindungsgemässe Gerät kann auch in anderer Beziehung im Rahmen der Erfindung modifiziert werden. Es ist ausserdem leicht einzusehen, dass die erfindungsgemässe Vorrichtung auch in Verbindung mit anderen Apparaten als einem automatischen Analysegerät der in Fig. 1 schematisch dargestellten Art vorteilhaft verwendet werden kann.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Mischen einer Flüssigkeit, bestehend aus:
einem Untersuchungsröhrchen und einem ringförmigen Halter (2, 3), in dem das Untersuchungsröhrchen (1) mittels eines Flansches (4), der sich von dem Untersuchungsröhrchen (1) auswärts erstreckt und auf dem ringförmigen Halter (2, 3) ruht und derart aufgehängt ist, dass das Untersuchungsröhrchen (1) aus einer im wesentlichen vertikalen Ruhelage (5) nach allen Richtungen schwingen kann, wobei die maximale Ausschwingung beschränkt ist;
einem magnetischen Bauteil (9), das an der Aussenseite am unteren Ende des Untersuchungsröhrchens (1) befestigt ist;
mindestens drei stationär angeordneten Elektromagneten (10 bis 13) mit jeweils einem ersten Pol (10b bis 13b) und einem zweiten Pol, wobei die ersten Pole der Elektromagneten so angeordnet sind, dass ihre Polflächen in einer gemeinsamen, im wesentlichen horizontalen Ebene liegen, und zwar mit Abstand unterhalb des unteren Endes des Untersuchungsröhrchens (1) und im wesentlichen auf einem Kreis, durch dessen Zentrum die Achse (5) des Untersuchungsröhrchens (1) in der Ruhelage führt;
und einer Steuereinrichtung, durch die die Elektromagnete (10 bis 13) in einer solchen Sequenz einschaltbar sind, dass aufgrund der magnetischen Wechselwirkung zwischen dem magnetischen Bauteil (9) an dem Untersuchungsröhrchen (1) und den ersten Polen (10b bis 13b) der Elektromagneten eine im wesentlichen nutationsartige Rotation des Untersuchungsröhrchens um seine Ruhelage resultiert, wobei der Ruhepunkt der Nutationsbewegung im wesentlichen im Zentrum der ringförmigen Öffnung (3) des Halters (2) liegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Bauteil (9) an dem Untersuchungsröhrchen (1) aus magnetisierbarem Material besteht und dass die Elektromagnete (10 bis 13) in einer solchen Sequenz und mit solcher Polarität angesteuert werden, dass zu jedem Zeitpunkt zwei jeweils benachbarte von den ersten Polen (10b bis 13b) simultan mit entgegengesetzter Polarität eingeschaltet werden und dass das Paar simultan eingeschalteter Elektromagneten kontinuierlich um den Kreis der ersten Pole herum verlagert wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine gerade Zahl von Elektromagneten (10 bis 13) vorgesehen ist und jeder Elektromagnet (10 bis 13) bei jedem Einschalten mit der jeweils gleichen Polarität magnetisiert wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Bauteil (9) an dem Untersuchungsröhrchen (1) ein Permanentmagnet ist, der so orientiert ist, dass seine magnetische Achse im wesentlichen mit der Achse des Untersuchungsröhrchens (1) zusammenfällt und dass die Elektromagnete (10 bis 13) in einer solchen Folge und mit einer solchen Polarität eingeschaltet werden, dass zu jedem Zeitpunkt einer der ersten Pole (10b bis 13b) mit einer ersten Polarität magnetisiert ist, während die übrigen ersten Pole mit der zweiten, entgegengesetzten Polarität magnetisiert sind und dass der erste Pol, der mit der ersten Polarität magnetisiert ist, kontinuierlich um den Kreis der ersten Pole herum verlagert wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Bauteil (9) an dem Untersuchungsröhrchen (1) ein Permanentmagnet ist, der so orientiert ist, dass seine magnetische Achse im wesentlichen mit der Achse des Untersuchungsröhrchens (1) zusammenfällt und dass die Elektromagneten (10 bis 13) in einer solchen Folge und mit einer solchen Polarität eingeschaltet werden, dass zu jedem Zeitpunkt zwei jeweils benachbarte von den ersten Polen (10b bis 13b) simultan mit einer ersten Polarität magnetisiert sind, während die übrigen ersten Pole mit der zweiten entgegengesetzten Polarität magnetisiert sind und dass das Paar benachbarter erster Pole, das mit der ersten Polarität magnetisiert ist, kontinuierlich um den Kreis der ersten Pole herum verlagert wird.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (9) an dem Untersuchungsröhrchen (1) so orientiert ist, dass der Pol mit der zweiten Polarität den ersten Polen (10b bis 13b) der Elektromagneten (10 bis 13) näher ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Pole der Elektromagneten (10 bis 13) mit einem magnetisierbaren Polstück (15) in Kontakt stehen, welches allen Elektromagneten gemeinsam ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromagnete (10 bis 13) Stabmagnete sind und parallel zueinander nebeneinander angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Bauteil (9) als Platte ausgebildet ist, die an der Aussenseite des Bodens des Untersuchungsröhrchens (1) befestigt ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (4) an dem Untersuchungsröhrchen (1) eine konisch abgeschrägte Unterkante hat und dass die Kante des ringförmigen Halters (2, 3), der das Untersuchungsröhrchen (1) trägt, eine entsprechende konische Abschrägung aufweist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Untersuchungsröhrchen (1) einen weiteren, äusseren ringförmigen Flansch (6) hat, der mit einem solchen Abstand von dem auf dem ringförmigen Halter (2, 3) ruhenden Flansch (4) angeordnet ist, dass sich dieser Flansch (6) in einem derartigen Abstand von der Unterseite des ringförmigen Halters (2, 3) befindet, dass er mit diesem Halter dergestalt zusammenwirkt, dass der Maximalbetrag, um den das Untersuchungsröhrchen (1) aus seiner Ruhelage (5) herausschwingen kann, beschränkt ist.
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