EP0643989A1 - Verfahren und System zur Mischung von Flüssigkeiten - Google Patents

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EP0643989A1
EP0643989A1 EP94114512A EP94114512A EP0643989A1 EP 0643989 A1 EP0643989 A1 EP 0643989A1 EP 94114512 A EP94114512 A EP 94114512A EP 94114512 A EP94114512 A EP 94114512A EP 0643989 A1 EP0643989 A1 EP 0643989A1
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EP
European Patent Office
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mixing element
liquid
liquid surface
mixing
vessel
Prior art date
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Granted
Application number
EP94114512A
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English (en)
French (fr)
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EP0643989B1 (de
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Hans Dr. Schels
Karl-Heinz Mann
Horst Menzler
Leonhard Geissler
Georg Kuffer
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Roche Diagnostics GmbH
Original Assignee
Roche Diagnostics GmbH
Boehringer Mannheim GmbH
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Publication date
Application filed by Roche Diagnostics GmbH, Boehringer Mannheim GmbH filed Critical Roche Diagnostics GmbH
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Publication of EP0643989B1 publication Critical patent/EP0643989B1/de
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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
    • B01F33/40—Mixers using gas or liquid agitation, e.g. with air supply tubes
    • B01F33/407—Mixers using gas or liquid agitation, e.g. with air supply tubes by blowing gas on the material from above
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/20—Measuring; Control or regulation
    • B01F35/21—Measuring
    • B01F35/211—Measuring of the operational parameters
    • B01F35/2112—Level of material in a container or the position or shape of the upper surface of the material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/20—Measuring; Control or regulation
    • B01F35/22—Control or regulation
    • B01F35/2201—Control or regulation characterised by the type of control technique used
    • B01F35/2209—Controlling the mixing process as a whole, i.e. involving a complete monitoring and controlling of the mixing process during the whole mixing cycle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
    • B01F2101/23—Mixing of laboratory samples e.g. in preparation of analysing or testing properties of materials
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/25—Chemistry: analytical and immunological testing including sample preparation
    • Y10T436/25625—Dilution

Definitions

  • the invention relates to a method for mixing a liquid with another liquid or a solid by blowing air onto the liquid surface, and a system for carrying out the method.
  • Chemical and medical analyzes are often carried out using equipment that enables fast, targeted and uniform treatment of a large number of samples. Compared to manual methods, this not only reduces costs but also improves the reliability and accuracy of the analyzes.
  • a large number of the automatic analyzers currently on the market for medical purposes are so-called discrete analyzers, in which each individual analysis is carried out in a separate reaction vessel.
  • each individual analysis vessel is subjected to a large number of operations.
  • the vessels are transported through the analysis apparatus, substances are added or removed, the contents of the vessel are mixed, and the contents of the vessel are subjected to measurement methods, for example photometry or potentiometry.
  • steps of adding, removing and mixing liquids which can be summarized under the term "liquid handling” are nonetheless a variety of problems due to their simplicity.
  • the respective analysis vessel is placed in a chamber in which the reaction liquid is mixed by a shaking movement.
  • the analysis vessel is coupled to an ultrasound source and the contents of the vessel are mixed by ultrasound.
  • mixing in this way often does not proceed completely and also has the disadvantage that many substances, especially larger organic molecules, can be destroyed.
  • Patent application WO 85/03571 describes a mixing method in which the liquid is mixed in an analysis vessel by blowing air.
  • Figure 10 of this application shows that a nozzle is placed above the edge of the vessel. A jet of liquid by the air jet is prevented by setting a defined liquid level. This method has the disadvantage that precautions must be taken to ensure a defined liquid level.
  • the invention was based on the object of proposing a method and a system for mixing a liquid which works without carry-over and enables rapid, effective and reliable mixing of the liquid.
  • the invention also relates to a system for mixing a liquid with at least one further liquid or with at least one solid, which has a vessel with the substances to be mixed, a mixing element, a detection device, a device for moving the mixing element and a control unit.
  • a method according to the invention primarily, but not exclusively, relates to intermixing in clinical analysis apparatus.
  • the liquid to be mixed is usually in the analysis apparatus in cylindrical vessels with a round or square cross-section, which are open at the top.
  • a liquid is to be mixed with at least one further liquid or with at least one solid.
  • Liquids in this sense can be, for example, analysis samples or reagent solutions, as well as washing and auxiliary solutions. Liquids, such as water samples, urine, blood, saliva, etc., are understood as sample solutions.
  • liquids are mixed, there does not necessarily have to be a phase boundary. Mixing can also be desired if liquids which are miscible with one another have been put together in a common vessel by successive pipetting processes, since the mixing does not generally result in complete mixing.
  • the purpose is usually that the solid dissolves in the liquid.
  • processes are also to be included in which the solid is not dissolved in the liquid, but is only whirled up or suspended. This can be important, for example, if a reaction partner is immobilized on a solid support and the liquid is to be brought completely into contact with the reaction partner.
  • a mixing element from which a gas jet emerges, is moved toward the liquid surface in the analysis vessel.
  • gas already emerges from the mixing element during the movement process. Air is generally used as the gas for cost reasons.
  • gases for example inert gases, can also be used for special applications in which, for example, the vessel contents have to be protected against oxidation.
  • a detection is made as to whether the mixing element has come into contact with the liquid surface.
  • the detection can be carried out, for example, by an optical system from outside the reaction vessel. However, it is also possible to carry out the detection within the vessel.
  • the mixing element can particularly advantageously be coupled mechanically to a detection device.
  • the detection of the liquid surface is generally referred to as "liquid level detection”.
  • US Pat. No. 5,049,826 describes such a system for "liquid level detection", which is based on a resistance measurement. Two poles, electrically insulated from one another, are moved towards the liquid surface. The decrease in resistance between the two poles indicates immersion in the liquid.
  • Measuring arrangements based on a capacitance measurement are, for example, from references EP-A-0 355 791, US 4,736,638, US 4,818,492, EP-A-0 164 679 and the German patent application with the file number P 4203638.0 known.
  • the latter detection device is particularly advantageous for use in a method according to the invention, since in addition to the two signal electrodes, a further compensation electrode is used, which greatly improves the signal / noise ratio. Reference is hereby made in full to the German patent application with the file number P 4203638.0.
  • the invention uses the various methods known for "liquid level detection” in order to open up a further field of application for mixing by blowing in air and to improve their mode of operation. According to the invention, this is done by coupling a mixing element to a detection device.
  • the mixing element is removed from the liquid as soon as contact with the liquid has been detected. If the detection device and the mixing element are mechanically connected to one another, but offset in height, the distance of the mixing device from the liquid surface can be regulated via the height offset. In this case, an additional movement of the mixing element away from the surface is not absolutely necessary.
  • a distance of the gas outlet opening of the mixing element from the liquid surface of 3 to 6 mm is optimal.
  • gas flow, distance from the surface and inflation angle on the surface have to be coordinated. If an excessively large gas flow is blown onto the surface from a short distance, the liquid is splashed, which in turn can result in contamination. If, on the other hand, an excessively large distance is selected for a certain volume flow, then the energy transfer of the gas to the liquid is relatively low and accordingly the time period increases in order to achieve thorough mixing.
  • Other factors to be taken into account are the size and shape of the vessel and the shape of the mixing element, or different nozzle designs of the mixing element.
  • the vessels are preferably not completely filled with liquid, so that an edge protrudes from several millimeters to a few centimeters. If a mixing element is brought into the vessel, this results in a narrowing of the vessel, which leads to a congestion effect when the gas flow is switched on and thus to a reduced risk of splashing of the liquid.
  • the gas jet or gases emerging from the mixing element can be directed onto the surface of the liquid in different ways. Possible types of alignment are described below as an example for a single gas jet.
  • the gas jet can strike the liquid surface at a point offset radially to the vessel axis at a point between the vessel axis and the vessel wall, whereby it does not have to be directed directly at the liquid surface, but can also be directed at the vessel wall at a flat angle and from there indirectly to the region near the wall strikes the liquid surface.
  • the gas jet can also be oriented in such a way that the exiting gas rotates around the axis of the vessel. With this arrangement, areas of the liquid close to the surface are also set in a circulating movement, with deeper layers of liquid being moved almost without delay and rapid mixing thereby being achieved.
  • the mixing element is not lowered to the surface of the liquid.
  • the distance from which gas is blown onto the surface results from a non-contact measurement.
  • a contactless measurement of the distance between the liquid surface and the mixing element can be done, for example, optically.
  • Most of the analysis vessels are made of optically transparent material, since optical measurements are usually carried out on the analysis solutions. In these cases, it is possible to laterally irradiate an arrangement in which a mixing element is located above the liquid surface and to image this after passing through the vessel onto an optical sensor, for example an optical array.
  • the mixing element is moved further to the liquid surface and the true liquid surface is detected.
  • the mixing element is removed from the surface by a predetermined amount and gas is preferably inflated from additional nozzles.
  • the methods described can be combined with a method for detecting the thorough mixing. For example, it is possible to irradiate the liquid and to check the constancy of a measured value, e.g. B. the light absorption, as a criterion of thorough mixing.
  • a measured value e.g. B. the light absorption
  • a system according to the invention can also be equipped with a device for dispensing liquids, e.g. B. a pipetting device.
  • a device for dispensing liquids e.g. B. a pipetting device.
  • a particularly favorable combination results if a pipetting device is integrated in a mixing element.
  • a vessel in the context of the invention has at least one opening.
  • Cuvettes, test tubes, spot plates and the like are suitable according to the invention.
  • the vessels are preferably so large that the mixing element and / or the detection device can be partially introduced into the vessel. Cylindrical vessels are particularly preferred.
  • a mixing element in the sense of the invention has at least one outlet opening for a gas jet.
  • the mixing element preferably also has further outlet openings, also referred to as nozzles.
  • the term “nozzle” does not necessarily mean a conically narrowing outlet opening, but also those openings that have a constant diameter.
  • analysis devices are generally cylindrical analysis vessels, a mixing element according to the invention itself also has an essentially cylindrical shape with a diameter that is smaller than that of the analysis vessel.
  • the nozzles of the mixing element are preferably located on the liquid-facing side of the mixing element. The nozzles can be inclined against the axis of the mixing element and / or have tangential components to the axis of the mixing element.
  • a plurality of nozzles, preferably 3, which are located at one level of the mixing element are advantageous. It is also advantageous if more nozzles are mounted on a ring that is further away from the surface than the first set of nozzles. This arrangement ensures that the gas stream is stowed in the analysis vessel, which is a detachment of Suppresses droplets from the liquid.
  • the part of the mixing element facing the analysis vessel can also be designed to be rotatable.
  • a particularly preferred arrangement results when a nozzle is arranged fixedly at a tangential angle of 45 ° and above this nozzle there is a ring of 8 nozzles which are also arranged axially at 45 °.
  • Preferred diameters of the nozzles are 0.3 to 0.7 mm, with 0.4 to 0.6 mm being particularly preferred.
  • Preferred volume flows are 4-11 liters per minute.
  • the mixing element is coupled to a detection device.
  • the mixing element is particularly preferably constructed such that it simultaneously functions as a detection device.
  • a mixing element as described above can be made, for example, from a metal cylinder which has a nozzle arrangement and is surrounded by an insulation layer, which in turn is surrounded by a conductive metal layer. Such an arrangement is suitable for detecting liquids by conductometry or capacitance.
  • the mixing element can be switched as a pole and a second electrical conductor can be introduced separately into the vessel.
  • a capacitive measurement has the advantage that only one pole is brought into contact with the liquid.
  • the mixing element can be moved in the direction of the liquid surface using devices known in the prior art, for example a spindle drive. Stepper motors are preferably used because they can be controlled in a relatively simple manner by a computer.
  • FIG. 1 shows schematically an inventive system (1) for mixing liquids.
  • the system (1) is based on a capacitive measuring principle.
  • the mixing element (2) represents a pole of the measuring arrangement, while the second pole (3) is located outside on the wall of the vessel (4). Touching the tip (5) of the mixing element (2) with the liquid surface leads to a change in the capacitance between the mixing element (2) and the second pole (3), which is processed by the evaluation and control device (6).
  • the evaluation and control device (6) controls both a motor (7) and a pump (8).
  • the motor (7) moves the mixing element (2) relative to the surface via a rack the liquid (9).
  • With the pump (8) air is pressed into a hose system (10) of the mixing element (2).
  • the mixing element (2) is initially in a starting position above the liquid.
  • the evaluation and control device starts the pump (8) so that a weak air flow is promoted.
  • the mixing element (2) is slowly moved towards the liquid surface by actuating the motor (7) and this movement is stopped as soon as a contact of the tip (5) of the mixing element with the liquid surface is detected by the capacitive liquid detection.
  • the mixing element (2) is moved 2 mm away from the liquid surface and the pump (8) is controlled in such a way that a volume flow of 5 l / min passes through the nozzle (11).
  • FIG. 2A shows a longitudinal section through a mixing element (20).
  • the metal body (21) of the mixing element (20) has an inner tube (22), the opening of which is arranged perpendicular to the longitudinal axis of the mixing element. This inner tube (22) is suitable for blowing foam away.
  • the mixing element (20) has a feed pipe (23) which opens into a nozzle (24).
  • the nozzle (24) forms an angle of 45 ° with the longitudinal axis of the mixing element. Liquids can be mixed with air emerging from the nozzle (24).
  • FIG. 2B shows the cross section of a mixing element (30) with tangentially arranged nozzles.
  • a longitudinal tube (31) to blow foam away.
  • This longitudinal tube (31) has three nozzles each surround two heights of the longitudinal axis.
  • Tangential nozzles (32) of the first set have an inclination against the longitudinal axis of the mixing element, ie gas emerging from the tangential nozzles (32) strikes the liquid surface at an angle with respect to the surface normal.
  • the set of vertical nozzles (33) is further from the tip of the mixing element. Gas escaping from these nozzles forms a dynamic pressure in the mixing vessel, which suppresses splashing of liquid when mixing.
  • FIG. 3 shows the course of mixing over time. 10 ⁇ l of ink were placed in a cylindrical analysis vessel (diameter 1 cm, height 4 cm) and covered with 1000 ⁇ l of water. The mixing was carried out with a mixing element that has 3 tangential bores (diameter 0.5 mm) at a distance of 6 mm from the liquid surface and a volume flow of 8.4 l / min. A color measurement was carried out 9 mm above the bottom of the vessel using a photodiode and a receiver. In Figure 3, the time that the mixing element was operated is plotted on the abscissa and the resulting coloration of the solution on the ordinate. It can be seen from the graphic that complete mixing is achieved after approx. 2.5 s.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur Mischung einer Flüssigkeit mit einer weiteren Flüssigkeit oder einem Feststoff durch Aufblasen eines Gases auf die Flüssigkeitsoberfläche, sowie ein System zur Durchführung des Verfahrens. Das Aufblasen eines Gases auf die Flüssigkeitsoberfläche erfolgt aus einem Abstand, der aufgrund einer Bestimmung der Flüssigkeitsoberfläche eingestellt werden kann. Ein erfindungsgemäßes System beinhaltet daher sowohl eine Vorrichtung zum Aufblasen eines Gases auf eine Flüssigkeitsoberfläche als auch eine Vorrichtung zur Detektierung einer Flüssigkeitsoberfläche. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Mischung einer Flüssigkeit mit einer weiteren Flüssigkeit oder einem Feststoff durch Aufblasen von Luft auf die Flüssigkeitsoberfläche, sowie ein System zur Durchführung des Verfahrens.
  • Chemische und medizinische Analysen werden häufig mit Apparaturen durchgeführt, die eine schnelle, gezielte und einheitliche Behandlung einer Vielzahl von Proben ermöglichen. Im Vergleich zu manuellen Verfahren wird hierdurch nicht nur eine Kostensenkung sondern auch eine verbesserte Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Analysen erreicht.
  • Eine große Zahl der heute auf dem Markt befindlichen Analysenautomaten für medizinische Zwecke sind sogenannte Diskretanalysatoren, bei denen jede einzelne Analyse in einem separaten Reaktionsgefäß durchgeführt wird. Zur Analyse wird jedes einzelne Analysengefäß einer Vielzahl von Operationen unterzogen. Die Gefäße werden durch die Analysenapparatur transportiert, es werden Stoffe hinzugegeben oder entnommen, der Gefäßinhalt wird gemischt, und der Gefäßinhalt wird Messverfahren, zum Beispiel einer Photometrie oder Potentiometrie unterzogen.
  • Jeder dieser Schritte ist mit einer Vielzahl von Schwierigkeiten verbunden. Besonders Schritte der Zugabe, Entnahme und Durchmischung von Flüssigkeiten, die unter dem Begriff "liquid handling" zusammengefasst werden können, weisen trotz ihrer Einfachheit eine Vielzahl von Problemen auf. Ein vorrangiges Problem, da es die Genauigkeit der Analyse beeinflußt, ist die sogenannte Verschleppung. Wird im Rahmen des "liquid handlings" eine Pipette oder ein Rührer in das Reaktionsgefäß eingetaucht, so sind in der Regel weitere Maßnahmen erforderlich, die eine Übertragung der Analysenflüssigkeit in ein folgendes Analysegefäß verhindern. Um diese Verschleppung zu vermeiden, wurden bereits Vorschläge gemacht, das Mischen des Reaktionsgemisches ohne Berührung der Reaktionsflüssigkeit zu bewerkstelligen.
  • Bei dem sogenannten Vortex-Prinzip wird das jeweilige Analysengefäß in eine Kammer gegeben, in der die Reaktionsflüssigkeit durch eine Rüttelbewegung durchmischt wird. Bei diesem Verfahren sind jedoch zusätzliche und zeitaufwendige Transportschritte notwendig.
  • Bei einem weiteren Verfahren wird das Analysengefäß an eine Ultraschall-Quelle gekoppelt und der Inhalt des Gefäßes durch Ultraschall durchmischt. Die Durchmischung auf diese Weise verläuft jedoch häufig nicht vollständig und besitzt außerdem den Nachteil, daß viele Stoffe, besonders größere organische Moleküle, zerstört werden können.
  • In der Patentanmeldung WO 85/03571 wird ein Mischverfahren beschrieben, bei dem die Flüssigkeit in einem Analysegefäß durch Aufblasen von Luft durchmischt wird. Figur 10 dieser Anmeldung zeigt, daß eine Düse oberhalb des Gefäßrandes angeordnet wird. Ein Herausschleudern von Flüssigkeit durch den Luftstrahl wird verhindert, indem ein definierter Flüssigkeitsstand eingestellt wird. Dieses Verfahren besitzt den Nachteil, daß Vorkehrungen getroffen werden müssen, um einen definierten Flüssigkeitsstand zu gewährleisten.
  • Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein System zum Mischen einer Flüssigkeit vorzuschlagen, welches verschleppungsfrei arbeitet und eine schnelle, effektive und zuverlässige Durchmischung der Flüssigkeit ermöglicht. Insbesondere war es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem auch bei verschiedenen Flüssigkeitsständen im Gefäß eine schnelle und möglichst vollständige Durchmischung erreicht werden kann. Zur Gewährleistung einer gleichbleibenden Analysequalität war es ebenfalls Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem unabhängig von Flüssigkeitsvolumen und Gefäßform eine weitgehende Durchmischung sichergestellt werden kann.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Mischung einer Flüssigkeit mit mindestens einer weiteren Flüssigkeit oder mit mindestens einem Feststoff in einem durch eine Öffnung zugänglichen Gefäß mit mindestens einem aus einem Mischelement austretenden Gasstrahl gelöst, das die Schritte beinhaltet
    • Bewegen des Mischelementes in Richtung auf die Flüssigkeitsoberfläche,
    • Detektierung der Flüssigkeitsoberfläche durch einen Kontakt des Mischelementes mit der Flüssigkeit,
    • Entfernen des Mischelementes von der Flüssigkeitsoberfläche um einen vorbestimmten Betrag,
    • Aufblasen eines Gases aus dem Mischelement auf die Flüssigkeitsoberfläche, so daß die Flüssigkeit in Bewegung versetzt wird.
  • Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls ein System zur Mischung einer Flüssigkeit mit mindestens einer weiteren Flüssigkeit oder mit mindestens einem Feststoff, das ein Gefäß mit den zu mischenden Substanzen, ein Mischelement, eine Detektionsvorrichtung, eine Vorrichtung zur Bewegung des Mischelementes und eine Steuereinheit aufweist.
  • Bei Einhaltung der erfindungsgemäßen Verfahrensbedingungen wird eine schnelle Durchmischung erreicht, ohne daß das Mischelement wesentlich kontaminiert wird oder, daß Flüssigkeit aus dem Gefäß herausgeschleudert wird. Zur Erzielung dieser günstigen Eigenschaften ist es wesentlich, daß die Absenkung der Düse durch eine Detektionsvorrichtung kontrolliert wird und ein optimaler Abstand zwischen Düse und Flüssigkeitsoberfläche eingehalten wird.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren bezieht sich vor allem aber nicht ausschließlich auf Durchmischungen in klinischen Analyseapparaturen. Die zu durchmischende Flüssigkeit befindet sich bei den Analyseapparaturen in der Regel in zylinderischen Gefäßen mit rundem oder viereckigem Querschnitt, die nach oben geöffnet sind.
  • Im Rahmen der Erfindung soll eine Flüssigkeit mit mindestens einer weiteren Flüssigkeit oder mit mindestens einem Feststoff vermischt werden. Flüssigkeiten in diesem Sinne können beispielsweise Analyseproben oder Reagenzlösungen, sowie Wasch- und Hilfslösungen sein. Unter Probenlösungen werden Flüssigkeiten, wie zum Beispiel Wasserproben, Urin, Blut, Speichel usw. verstanden. Bei der Durchmischung von Flüssigkeiten braucht nicht notwendigerweise eine Phasengrenze bestehen. Eine Durchmischung kann auch dann erwünscht sein, wenn miteinander mischbare Flüssigkeiten durch aufeinanderfolgende Pipettiervorgänge in ein gemeinsames Gefäß zusammengegeben wurden, da in der Regel durch das Zusammengeben noch keine vollständige Durchmischung eintritt. Bei der Mischung einer Flüssigkeit mit einem Feststoff wird in der Regel der Zweck verfolgt, daß sich der Feststoff in der Flüssigkeit auflöst.
  • Es sollen jedoch auch solche Verfahren umfaßt sein, bei denen der Feststoff nicht in der Flüssigkeit gelöst, sondern lediglich aufgewirbelt bzw. suspendiert wird. Dies kann beispielsweise wichtig sein, wenn ein Reaktionspartner auf einem festen Träger immobilisiert ist und die Flüssigkeit vollständig in Kontakt mit dem Reaktionspartner gebracht werden soll.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Mischelement, aus dem ein Gasstrahl austritt, auf die Flüssigkeitsoberfläche im Analysengefäß zubewegt. Vorteilhaft tritt bereits während des Bewegungsprozesses Gas aus dem Mischelement aus. Aus Kostengründen wird als Gas in der Regel Luft eingesetzt. Für spezielle Anwendungen, bei denen beispielsweise der Gefäßinhalt vor Oxidation geschützt werden muß, können aber auch andere Gase, zum Beispiel Inertgase eingesetzt werden.
  • Während der Bewegung des Mischelementes erfolgt eine Detektierung, ob ein Kontakt des Mischelementes mit der Flüssigkeitsoberfläche erreicht ist. Die Detektierung kann zum Beispiel durch ein optisches System von außerhalb des Reaktionsgefäßes erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, die Detektion innerhalb des Gefäßes durchzuführen. Besonders vorteilhaft kann das Mischelement mechanisch mit einer Detektionsvorrichtung gekoppelt werden. Die Detektion der Flüssigkeitsoberfläche wird allgemein als "liquid level detection" bezeichnet.
  • Im Patent US 5,049,826 wird solch ein System zur "liquid level detection" beschrieben, das auf einer Widerstandmessung basiert. Es werden zwei elektrisch gegeneinander isolierte Pole auf die Flüssigkeitsoberfläche zubewegt. Die Abnahme des Widerstandes zwischen den beiden Polen zeigt ein Eintauchen in die Flüssigkeit an. Messanordnungen, die auf einer Kapazitätsmessung basieren sind beispielsweise aus den Literaturstellen EP-A-0 355 791, US 4,736,638, US 4,818,492, EP-A-0 164 679 und der Deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen P 4203638.0 bekannt. Besonders die letztgenannte Detektionsvorrichtung ist zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft, da außer den zwei Signalelektroden eine weitere Kompensationselektrode verwendet wird, die das Signal/Rausch-Verhältnis stark verbessert. Auf die deutsche Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen P 4203638.0 wird hiermit vollinhaltlich Bezug genommen.
  • Die Erfindung nutzt die verschiedenen zur "liquid level detection" bekannten Verfahren, um der Durchmischung durch Aufblasen von Luft einen weiteren Anwendungsbereich zu erschließen und ihre Wirkungsweise zu verbessern. Erfindungsgemäß erfolgt dies durch Kopplung eines Mischelementes mit einer Detektionsvorrichtung.
  • Das Mischelement wird erfindungsgemäß von der Flüssigkeit entfernt, sobald ein Kontakt mit der Flüssigkeit detektiert wurde. Sind Detektionsvorrichtung und Mischelement mechanisch miteinander verbunden, jedoch höhenversetzt, so kann über die Höhenversetzung der Abstand der Mischvorrichtung von der Flüssigkeitsoberfläche reguliert werden. In diesem Falle ist nicht unbedingt eine zusätzliche Wegbewegung des Mischelementes von der Oberfläche notwendig.
  • Erfindungsgemäß hat sich ergeben, daß ein Abstand der Gasaustrittsöffnung des Mischelementes von der Flüssigkeitsoberfläche von 3 bis 6 mm optimal ist. Experimentiell hat sich jedoch auch gezeigt, daß Gasstrom, Abstand von der Oberfläche und Aufblaswinkel auf die Oberfläche aufeinander abgestimmt werden müssen. Wird ein zu großer Gasstrom aus einem kurzen Abstand auf die Oberfläche aufgeblasen, so kommt es zu einem Verspritzen der Flüssigkeit, was wiederrum eine Kontaminierung zur Folge haben kann. Wird hingegen für einen bestimmten Volumenstrom ein zu großer Abstand gewählt, so ist der Energieübertrag des Gases auf die Flüssigkeit relativ gering und demnach vergrößert sich die Zeitspanne um eine Durchmischung zu erzielen. Weitere zu berücksichtigende Faktoren sind Größe und Form des Gefäßes und Formgebung des Mischelementes, bzw. verschiedene Düsenkonstruktionen des Mischelementes.
  • Bevorzugt sind die Gefäße nicht vollständig mit Flüssigkeit gefüllt, so daß ein Rand von mehreren Millimetern bis wenigen Zentimetern übersteht. Wird ein Mischelement in das Gefäß gebracht, so ergibt sich daraus eine Verengung des Gefäßes, was bei eingeschaltetem Gasstrom zu einer Stauwirkung und damit zu einer verringerten Verspritzungsgefahr der Flüssigkeit führt.
  • Der oder die aus dem Mischelement austretenden Gasstrahlen können auf unterschiedliche Arten auf die Oberfläche der Flüssigkeit gerichtet sein. Mögliche Arten der Ausrichtung werden im folgenden exemplarisch für einen einzelnen Gasstrahl beschrieben. Der Gasstrahl kann radial zur Gefäßachse versetzt an einen Punkt zwischen Gefäßachse und Gefäßwand auf die Flüssigkeitsoberfläche auftreffen, wobei er nicht unmittelbar auf die Flüssigkeitsoberfläche gerichtet sein muß, sondern auch unter einem flachen Winkel auf die Gefäßwand gerichtet sein kann und von dort indirekt auf den wandnahen Bereich der Flüssigkeitsoberfläche auftrifft. Der Gasstrahl kann auch so ausgerichtet sein, daß das austretende Gas eine Rotationsbewegung um die Achse des Gefäßes ausführt. Durch diese Anordnung werden oberflächennahe Bereiche der Flüssigkeit ebenfalls in eine zirkulierende Bewegung versetzt, wobei nahezu verzögerungsfrei auch tiefere Flüssigkeitsschichten bewegt werden und damit eine schnelle Durchmischung erreicht wird.
  • Die Erfindung umfaßt weiterhin ein Verfahren zur Mischung einer Flüssigkeit mit mindestens einer weiteren Flüssigkeit oder mit mindestens einem Feststoff in einem durch eine Öffnung zugänglichen Gefäß mit mindestens einem aus einem Mischelement austretenden Gasstrahl, das die Schritte beinhaltet
    • Bewegen des Mischelementes in Richtung auf die Flüssigkeitsoberfläche,
    • Detektierung des Abstandes von Mischelement und Flüssigkeitsoberfläche,
    • Beendigung der Bewegung des Mischelementes, wenn ein vorbestimmter Abstand von Mischelement und Flüssigkeitsoberfläche erreicht ist,
    • Aufblasen eines Gases auf die Flüssigkeitsoberfläche, so daß die Flüssigkeit in Bewegung versetzt wird.
  • Bei der hier beschriebenen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens findet keine Absenkung des Mischelementes bis auf die Flüssigkeitsoberfläche statt. Der Abstand, aus dem Gas auf die Oberfläche geblasen wird, ergibt sich aufgrund einer berührungslosen Messung.
  • Eine berührungslose Messung des Abstandes zwischen Flüssigkeitsoberfläche und Mischelement kann beispielsweise auf optischem Wege erfolgen. Die meisten Analysengefäße sind aus optisch durchlässigem Material gefertigt, da in der Regel an den Analysenlösungen optische Messungen vorgenommen werden. In diesen Fällen ist es möglich, eine Anordnung, in der sich ein Mischelement über der Flüssigkeitsoberfläche befindet, seitlich mit Licht zu bestrahlen und dieses nach dem Passieren des Gefäßes auf einen optischen Sensor, zum Beispiel einen optischen Array abzubilden.
  • Außerdem umfaßt die Erfindung ein Verfahren zur Mischung einer Flüssigkeit mit mindestens einer weiteren Flüssigkeit oder mit mindestens einem Feststoff in einem durch eine Öffnung zugänglichen Gefäß mit mindestens einem aus einem Mischelement austretenden Gasstrahl, das die Schritte beinhaltet
    • Bewegen des Mischelementes in Richtung auf die Flüssigkeitsoberfläche,
    • Detektierung eines Kontaktes des Mischelementes mit einer Phasengrenze,
    • Aufblasen eines Gases in Richtung der Flüssigkeitsoberfläche, um Schaum oder auf der Flüssigkeit befindliche Stoffe zu verdrängen,
    • Bewegen des Mischelementes in Richtung auf die Flüssigkeitsoberfläche,
    • Detektierung eines Kontaktes des Mischelementes mit der Flüssigkeitsoberfläche,
    • Entfernen des Mischelementes von der Flüssigkeitsoberfläche um einen vorbestimmten Betrag,
    • Aufblasen eines Gases aus dem Mischelement auf die Flüssigkeitsoberfläche, so daß die Flüssigkeit in Bewegung versetzt wird.
  • Bei vielen in der Praxis auftretenden Analyseprozessen befindet sich auf der Flüssigkeit eine Schaumschicht. Eine "liquid level detection" spricht hier bereits bei Berührung dieses Schaumes an, wodurch ein idealer Abstand der Luftdüse zur Flüssigkeit nicht mehr eingehalten werden kann. Wird der Mischungsprozess wie weiter oben beschrieben, gesteuert, so fährt die Nadel um die Dicke der Schaumschicht zu weit zurück, wodurch sich die Mischzeiten unnötig verlängern. Dieses Problem wird erfindungsgemäß umgangen, indem zunächst die Schaumschicht mit einer der beschriebenen Methoden detektiert wird und darauf die Schaumschicht durch Aufblasen von Luft auf die Oberfläche verdrängt wird. Bei dieser Verdrängung kann es vorteilhaft sein, den Luftstrom zu pulsen. Ebenfalls ist es von Vorteil, eine Düse vorzusehen, deren Luftstrahl senkrecht zur Flüssigkeitsoberfläche auftrifft, so daß ein Bereich für das Mischelement freigeblasen wird.
  • Nach dem Verdrängen der Schaumschicht wird das Mischelement weiter an die Flüssigkeitsoberfläche herangefahren und die wahre Flüssigkeitsoberfläche detektiert. Das Mischelement wird um einen vorbestimmten Betrag von der Oberfläche entfernt und Gas vorzugsweise aus zusätzlichen Düsen aufgeblasen.
  • Die beschriebenen Verfahren können mit einem Verfahren zur Detektion der Durchmischung kombiniert werden. Es ist zum Beispiel möglich, die Flüssigkeit zu durchstrahlen und die Konstanz eines Meßwertes, z. B. der Lichtabsorption, als Kriterium einer erfolgten Durchmischung zu verwerten.
  • Ein erfindungsgemäßes System kann ebenfalls mit einer Vorrichtung zur Abgabe von Flüssigkeiten, z. B. einer Pipettiervorrichtung, gekoppelt werden. Eine besonders günstige Kombination ergibt sich, wenn eine Pipettiervorrichtung in ein Mischelement integriert ist.
  • Die Erfindung umfaßt ebenfalls ein System zur Mischung einer Flüssigkeit mit mindestens einer weiteren Flüssigkeit oder mit mindestens einem Feststoff, das folgende Elemente beinhaltet:
    • ein Gefäß, das die zu mischenden Substanzen enthält und mindestens eine Öffnung besitzt,
    • ein Mischelement, das mindestens eine Öffnung besitzt, durch die ein Gasstrahl austreten kann,
    • eine Detektionsvorrichtung zur Detektion einer Phasengrenze,
    • eine Vorrichtung zur Bewegung des Mischelementes in mindestens einer Raumrichtung,
    • eine Steuereinheit, mit welcher aufgrund der Signale der Detektionsvorrichtung unter Berücksichtigung eines Programmablaufplanes die Bewegung des Mischelementes und der Austritt von Gas aus dem Mischelement gesteuert wird.
  • Ein Gefäß im Rahmen der Erfindung besitzt mindestens eine Öffnung. Erfindungsgemäß geeignet sind beispielsweise Küvetten, Reagenzgläser, Tüpfelplatten und dergleichen. Bevorzugt sind die Gefäße so groß, daß das Mischelement und/oder die Detektionsvorrichtung in das Gefäß zum Teil hineingeführt werden kann. Besonders bevorzugt sind zylindrische Gefäße.
  • Ein Mischelement im Sinne der Erfindung besitzt mindestens eine Austrittsöffnung für einen Gasstrahl. Vorzugsweise besitzt das Mischelement ebenfalls weitere Austrittsöffnungen, auch als Düsen bezeichnet. Unter Düse ist damit nicht unbedingt eine sich konisch verengende Austrittsöffnung gemeint, sondern auch solche Öffnungen, die einen konstanten Durchmesser besitzen. Da es sich bei Analysengeräten in der Regel um zylindrische Analysengefäße handelt, besitzt ein erfindungsgemäßes Mischelement selbst ebenfalls im wesentlichen zylindrische Gestalt mit einem Durchmesser, der kleiner als der des Analysengefäßes ist. Die Düsen des Mischelementes befinden sich bevorzugt auf der flüssigkeitszugewandten Seite des Mischelementes. Die Düsen können gegen die Achse des Mischelementes geneigt sein und/oder tangentiale Komponenten zur Achse des Mischelementes besitzen. Von Vorteil sind mehrere Düsen, bevorzugt 3, die sich auf einer Höhe des Mischelementes befinden. Es ist ebenfalls vorteilhaft, wenn weitere Düsen auf einem Kranz angebracht sind, der sich weiter von der Oberfläche weg befindet als der erste Satz Düsen. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß der Gasstrom im Analysengefäß gestaut wird, was eine Ablösung von Tröpfchen aus der Flüssigkeit unterdrückt. Zur Erzielung einer Rotationskomponente des Luftstromes, kann der dem Analysengefäß zugewandte Teil des Mischelementes ebenfalls drehbar angelegt sein. Eine besonders bevorzugte Anordnung ergibt sich, wenn eine Düse fest unter einem tangentialen Winkel von 45° angeordnet ist und oberhalb dieser Düse ein Kranz aus 8, ebenfalls unter 45° achsial angebrachten Düsen vorhanden ist. Bevorzugte Durchmesser der Düsen liegen bei 0,3 bis 0,7 mm, wobei 0,4 bis 0,6 mm besonders bevorzugt sind. Bevorzugte Volumenströme liegen bei 4-11 Liter pro Minute.
  • Erfindungsgemäß ist das Mischelement mit einer Detektionsvorrichtung gekoppelt. Besonders bevorzugt ist das Mischelement so aufgebaut, daß es gleichzeitig als Detektionsvorrichtung fungiert. Ein Mischelement wie oben beschrieben kann beispielsweise aus einem Metallzylinder gefertigt sein, der eine Düsenanordnung besitzt und von einer Isolationsschicht umgeben ist, die ihrerseits von einer leitenden Metallschicht umgeben ist. Eine solche Anordnung ist geeignet, um Flüssigkeiten konduktometrisch oder kapazitiv zu detektieren. Selbstverständlich ist es auch möglich, die elektrischen Pole räumlich voneinander zu trennen. Beispielsweise kann das Mischelement als ein Pol geschaltet werden und ein zweiter elektrischer Leiter separat in das Gefäß eingebracht werden. Eine kapazitive Messung bietet den Vorteil, daß nur ein Pol mit der Flüssigkeit in Berührung gebracht wird.
  • Mit den genannten Detektionsvorrichtungen ist es möglich, eine Flüssigkeit oder auch Schaum bereits bei geringfügiger Berührung zu detektieren, so daß ein Eintauchen des Detektors minimal ist. Eine Verschleppung kann durch geeignete Wahl der Detektorspitze, z. B. durch Teflonbeschichtung, sehr gering gehalten werden. Zur Minimierung eines Eintauchens des Detektors ist außerdem eine kontinuierliche Auswertung der Detektorsignale mit entsprechender Steuerung der Bewegung des Detektors von Vorteil.
  • Ein Bewegen des Mischelementes in Richtung auf die Flüssigkeitsoberfläche kann mit im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen, zum Beispiel einem Spindeltrieb, erfolgen. Bevorzugt werden Schrittmotoren eingesetzt, da diese auf relativ einfache Weise durch einen Computer angesteuert werden können.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert:
    • Figur 1:
    Schematische Darstellung eines System zur Mischung von Flüssigkeiten.
    Figur 2:
    Technische Zeichnung von Mischelementen.
    Figur 3:
    Zeitlicher Verlauf einer Durchmischung.
  • Figur 1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes System (1) zur Durchmischung von Flüssigkeiten. Dem System (1) liegt ein kapazitives Meßprinzip zugrunde. Das Mischelement (2) stellt einen Pol der Meßanordnung dar, während sich der zweite Pol (3) außerhalb an der Wandung des Gefäßes (4) befindet. Eine Berührung der Spitze (5) des Mischelementes (2) mit der Flüssigkeitsoberfläche führt zu einer Änderung der Kapazität zwischen Mischelement (2) und zweitem Pol (3), die von der Auswerte- und Steuervorrichtung (6) verarbeitet wird. Die Auswerte- und Steuervorrichtung (6) steuert sowohl einen Motor (7) als auch eine Pumpe (8). Der Motor (7) bewegt über eine Zahnstange das Mischelement (2) relativ zur Oberfläche der Flüssigkeit (9). Mit der Pumpe (8) wird Luft in ein Schlauchsystem (10) des Mischelementes (2) gepresst. Die Luft tritt über eine Düse (11), die ca. 40° gegen die Flüssigkeitsoberfläche geneigt ist, aus dem Mischelement aus.
  • Ein exemplarischer Verfahrensablauf der Durchmischung kann vereinfacht folgendermaßen dargestellt werden:
  • Das Mischelement (2) befindet sich zunächst in einer Ausgangsposition oberhalb der Flüssigkeit. Die Auswerte- und Steuervorrichtung setzt die Pumpe (8) in Gang, so daß ein schwacher Luftstrom gefördert wird. Das Mischelement (2) wird durch Ansteuerung des Motors (7) langsam auf die Flüssigkeitsoberfläche zubewegt und diese Bewegung gestoppt, sobald durch die kapazitive Flüssigkeitsdetektion eine Berührung der Spitze (5) des Mischelementes mit der Flüssigkeitsoberfläche detektiert wird. Das Mischelement (2) wird um 2 mm von der Flüssigkeitsoberfläche wegbewegt und die Pumpe (8) dermaßen angesteuert, daß ein Volumenstrom von 5 l/min durch die Düse (11) tritt.
  • Figur 2A zeigt einen Längsschnitt durch ein Mischelement (20). Der Metallkörper (21) des Mischelementes (20) besitzt ein Innenrohr (22), dessen Öffnung senkrecht zur Längsachse des Mischelementes angeordnet ist. Dieses Innenrohr (22) ist geeignet, Schaum wegzublasen. Das Mischelement (20) besitzt ein Zuleitungsrohr (23), das in eine Düse (24) mündet. Die Düse (24) bildet mit der Längsachse des Mischelementes einen Winkel von 45°. Mit aus der Düse (24) austretender Luft können Flüssigkeiten gemischt werden.
  • Figur 2B zeigt den Querschnitt eines Mischelementes (30) mit tangential angeordneten Düsen. In der Mitte der Darstellung befindet sich ein Längsrohr (31) um Schaum wegblasen zu können. Dieses Längsrohr (31) ist von jeweils drei Düsen auf zwei Höhen der Längsachse umgeben. Tangentialdüsen (32) des ersten Satzes besitzen eine Neigung gegen die Längsachse des Mischelementes, d. h., aus den Tangentialdüsen (32) austretendes Gas trifft unter einem Winkel gegenüber der Oberflächennormalen auf die Flüssigkeitsoberfläche auf. Der Satz der Vertikaldüsen (33) befindet sich weiter von der Spitze des Mischelementes entfernt. Aus diesen Düsen austretendes Gas bildet im Mischgefäß einen Staudruck, der ein Verspritzen von Flüssigkeit beim Durchmischen unterdrückt.
  • In Figur 3 ist der zeitliche Verlauf einer Durchmischung dargestellt. In ein zylindrisches Analysegefäß (Durchmesser 1 cm, Höhe 4 cm) wurden 10 µl Tinte gegeben und mit 1000 µl Wasser überschichtet. Die Durchmischung wurde mit einem Mischelement, das 3 tangentiale Bohrungen (Durchmesser 0.5 mm) besitzt in einem Abstand von 6 mm von der Flüssigkeitsoberfläche und einem Volumenstrom von 8.4 l/min durchgeführt. 9 mm oberhalb des Gefäßbodens wurde mit einer Photodiode und einem Empfänger eine Farbmessung durchgeführt. In Figur 3 ist auf der Abszisse die Zeit aufgetragen, die das Mischelement betrieben wurde und auf der Ordinate die resultierende Färbung der Lösung. Aus der Graphik ist zu erkennen, daß nach ca. 2,5 s eine vollständige Durchmischung erreicht ist.
    • Bezugszeichenliste
    • (1)
    System
    (2)
    Mischelement
    (3)
    zweiter Pol
    (4)
    Gefäß
    (5)
    Spitze des Mischelementes
    (6)
    Auswerte- und Steuervorrichtung
    (7)
    Motor
    (8)
    Pumpe
    (9)
    Flüssigkeit
    (10)
    Schlauchsystem
    (11)
    Düse
    (20)
    Mischelement
    (21)
    Metallkörper
    (22)
    Innenrohr
    (23)
    Zuleitungsrohr
    (24)
    Düse
    (30)
    Mischelement
    (31)
    Längsrohr
    (32)
    Tangentialdüse
    (33)
    Vertikaldüse

Claims (18)

  1. Verfahren zur Mischung einer Flüssigkeit mit mindestens einer weiteren Flüssigkeit oder mit mindestens einem Festststoff in einem durch eine Öffnung zugänglichen Gefäß mit mindestens einem aus einem Mischelement austretenden Gasstrahl, das die Schritte beinhaltet
    a) Bewegen des Mischelementes in Richtung auf die Flüssigkeitsoberfläche,
    b) Detektierung der Flüssigkeitsoberfläche bei Kontakt des Mischelementes mit der Flüssigkeit,
    c) Entfernen des Mischelementes von der Flüssigkeitsoberfläche um einen vorbestimmten Betrag,
    d) Aufblasen eines Gases aus dem Mischelement auf die Flüssigkeitsoberfläche, so daß die Flüssigkeit in Bewegung versetzt wird.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem während der Bewegung des Mischelementes in Richtung auf die Flüssigkeitsoberfläche ein Gasstrom aus dem Mischelement austritt.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Detektierung der Flüssigkeitsoberfläche durch Leitfähigkeits- oder Kapazitätsmessung erfolgt.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Detektierung der Flüssigkeitsoberfläche durch ein optisches Verfahren erfolgt.
  5. Verfahren zur Mischung einer Flüssigkeit mit mindestens einer weiteren Flüssigkeit oder mit mindestens einem Feststoff in einem durch eine Öffnung zugänglichen Gefäß mit mindestens einem aus einem Mischelement austretenden Gasstrahl, das die Schritte beinhaltet
    a) Bewegen des Mischelementes in Richtung auf die Flüssigkeitsoberfläche,
    b) Detektierung des Abstandes von Mischelement und Flüssigkeitsoberfläche,
    c) Beendigung der Bewegung des Mischelementes wenn ein vorbestimmter Abstand von Mischelement und Flüssigkeitsoberfläche erreicht ist,
    d) Aufblasen eines Gases aus dem Mischelement auf die Flüssigkeitsoberfläche, so daß die Flüssigkeit in Bewegung versetzt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem von außerhalb des Gefäßes der Füllstand im Gefäß ermittelt wird und unter Einbeziehung der Position des Mischelementes der Abstand von Mischelement und Flüssigkeitsoberfläche ermittelt wird.
  7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 5, bei dem das Mischelement Vorrichtungen enthält, die zur Abgabe von Flüssigkeiten in das Gefäß dienen.
  8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 5, bei dem der vorbestimmte Abstand von Mischelement und Flüssigkeitsoberfläche 3 bis 6,5 mm beträgt.
  9. Verfahrung zur Mischung einer Flüssigkeit mit mindestens einer weiteren Flüssigkeit oder mit mindestens einem Feststoff in einem durch eine Öffnung zugänglichen Gefäß mit mindestens einem aus einem Mischelement austretenden Gasstrahl, das die Schritte beinhaltet
    a) Bewegen des Mischelementes in Richtung auf die Flüssigkeitsoberfläche,
    b) Detektierung eines Kontaktes des Mischelementes mit einer Phasengrenze,
    c) Aufblasen eines Gases aus dem Mischelement in Richtung der Flüssigkeitsoberfläche, um Schaum oder auf der Flüssigkeit befindliche Stoffe zu verdrängen,
    d) Bewegen des Mischelementes in Richtung auf die Flüssigkeitsoberfläche,
    e) Detektierung eines Kontaktes des Mischelementes mit der Flüssigkeitsoberfläche,
    f) Entfernen des Mischelementes von der Flüssigkeitsoberfläche um einen vorbestimmten Betrag,
    g) Aufblasen eines Gases aus dem Mischelement auf die Flüssigkeitsoberfläche, so daß die Flüssigkeit in Bewegung versetzt wird.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 9, bei dem die Detektierung durch eine Leitfähigkeitsmessung oder Kapzitätsmessung erfolgt.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 9, bei dem das Aufblasen eines Gases zwischenzeitlich nicht unterbrochen wird.
  12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1,5 oder 9 mit einem Schritt, der eine Detektierung einer Vermischung beinhaltet.
  13. System zur Mischung einer Flüssigkeit mit mindestens einer weiteren Flüssigkeit oder mit mindestens einem Feststoff, das folgende Elemente beinhaltet:
    a) ein Gefäß, das die zu mischenden Substanzen enthält und mindestens eine Öffnung besitzt,
    b) ein Mischelement, das mindestens eine Düse besitzt, durch die ein Gasstrahl austreten kann,
    c) eine Detektionsvorrichtung zur Detektion einer Phasengrenze,
    d) eine Vorrichtung zur Bewegung des Mischelementes in mindestens einer Raumrichtung,
    e) eine Auswerte- und Steuervorrichtung, mit der aufgrund der Signale der Detektionsvorrichtung unter Berücksichtigung eines Programmablaufplanes Positionierung des Mischelementes und Austritt von Gas aus dem Mischelement gesteuert werden.
  14. System gemäß Anspruch 13, bei dem die Detektionsvorrichtung ein konduktometrischer oder kapazitiver Flüssigkeitsdetektor ist.
  15. System gemäß Anspruch 13, bei dem das Mischelement zusätzlich der Pol einer kapazitiven oder konduktometrischen Flüssigkeitsdetektionsvorrichtung ist.
  16. Mischelement zur Durchmischung von Flüssigkeiten, das ein oder mehrere Düsen besitzt und das eine leitfähige Spitze besitzt, die zur Detektion von Flüssigkeit als Pol in einem Schaltkreis zur Leitfähigkeits- oder Kapazitätsmessung dient.
  17. Mischelement gemäß Anspruch 16, das eine Düse mit Öffnung senkrecht zur Längsachse des Mischelementes und mindestens eine weitere Düse, deren Öffnung gegenüber der Längsachse des Mischelementes geneigt ist, besitzt.
  18. Mischelement gemäß Anspruch 17, das einen Satz von Düsen besitzt, deren Öffnungen im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Mischelementes sind und die von der Spitze des Mischelementes weiter entfernt sind als die bereits genannten Düsen.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1604734A2 (de) * 2004-06-11 2005-12-14 F. Hoffmann-La Roche Ag Verfahren und Vorrichtung zum Nachweis von Analyten

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6076410A (en) * 1998-08-31 2000-06-20 Hanson Research Corporation Liquid sample collector and liquid return apparatus
US8323984B2 (en) * 2002-12-19 2012-12-04 Beckman Coulter, Inc. Method and apparatus for mixing blood samples for cell analysis
US8298832B2 (en) * 2004-03-23 2012-10-30 Toray Industries, Inc. Method of agitating solution
FR2898285B1 (fr) * 2006-03-13 2008-04-18 Biomerieux Sa Dispositif, utilisation et procede de prelevement d'un liquide
US8756992B2 (en) 2011-09-14 2014-06-24 Alstom Technology Ltd Level detector for measuring foam and aerated slurry level in a wet flue gas desulfurization absorber tower
CN103575659B (zh) * 2013-11-01 2016-01-13 合肥金星机电科技发展有限公司 一种用于对烟道中烟气进行检测的装置
WO2020257963A1 (zh) * 2019-06-24 2020-12-30 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 一种推片机及样本染色方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1985003571A1 (en) * 1984-02-01 1985-08-15 Hulette William C Clinical analysis systems and methods
JPS63229134A (ja) * 1987-03-18 1988-09-26 Toshiba Corp 検体検査装置における液体撹拌装置
EP0589363A1 (de) * 1992-09-25 1994-03-30 Boehringer Mannheim Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum berührungslosen automatischen Mischen eines Reaktionsgemisches in enem Analysegerät

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4326851A (en) * 1980-10-24 1982-04-27 Coulter Electronics, Inc. Level sensor apparatus and method
JPS5798862A (en) * 1980-12-12 1982-06-19 Olympus Optical Co Ltd Distributor
CA1268814A (en) * 1984-06-13 1990-05-08 Larry Wayne Moore Apparatus and methods for fluid level sensing
US4794085A (en) * 1984-07-19 1988-12-27 Eastman Kodak Company Apparatus and method for detecting liquid penetration by a container used for aspirating and dispensing the liquid
US4615225A (en) * 1985-03-13 1986-10-07 Allied Corporation In-situ analysis of a liquid conductive material
US4730631A (en) * 1985-07-22 1988-03-15 Sequoia-Turner Corporation Probe wash station
CH671526A5 (de) * 1985-12-17 1989-09-15 Hamilton Bonaduz Ag
US4736638A (en) * 1985-12-20 1988-04-12 Beckman Instruments, Inc. Liquid level sensor
US4815978A (en) * 1986-04-30 1989-03-28 Baxter Travenol Laboratories, Inc. Clinical analysis methods and systems
US4871682A (en) * 1986-04-30 1989-10-03 Baxter Travenol Laboratories, Inc. Diluent carryover control
AU585033B2 (en) * 1986-07-04 1989-06-08 Tosoh Corporation Quantitative dispenser for a liquid
CA1321940C (en) * 1987-05-02 1993-09-07 Teruaki Itoh Apparatus for distributing sample liquid
US4844870A (en) * 1987-07-17 1989-07-04 Fisher Scientific Company Liquid monitoring
US5045286A (en) * 1988-02-25 1991-09-03 Olympus Optical Co., Ltd. Device for aspirating a fixed quantity of liquid
JPH063395B2 (ja) * 1988-08-26 1994-01-12 株式会社日立製作所 液面検出機能を有する分析装置
US5027075A (en) * 1989-09-18 1991-06-25 Nova Biomedical Corporation Apparatus for determination of probe contact with a liquid surface
US5057823A (en) * 1990-03-12 1991-10-15 Imi Cornelius Inc. Probe for sensing the presence of liquid in a container
US5141871A (en) * 1990-05-10 1992-08-25 Pb Diagnostic Systems, Inc. Fluid dispensing system with optical locator
US5463895A (en) * 1990-11-09 1995-11-07 Abbott Laboratories Sample pipetting method
US5143849A (en) * 1991-03-21 1992-09-01 Eastman Kodak Company Tip to surface spacing for optimum dispensing controlled by a detected pressure change in the tip
JPH04319624A (ja) * 1991-04-18 1992-11-10 Olympus Optical Co Ltd 液面検知装置
DE4203638A1 (de) * 1992-02-08 1993-08-12 Boehringer Mannheim Gmbh Fluessigkeitstransfereinrichtung fuer ein analysegeraet
ES2137965T3 (es) * 1992-12-19 2000-01-01 Roche Diagnostics Gmbh Dispositivo para detectar una interfase de liquido en un tubo de medida transparente.

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1985003571A1 (en) * 1984-02-01 1985-08-15 Hulette William C Clinical analysis systems and methods
JPS63229134A (ja) * 1987-03-18 1988-09-26 Toshiba Corp 検体検査装置における液体撹拌装置
EP0589363A1 (de) * 1992-09-25 1994-03-30 Boehringer Mannheim Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum berührungslosen automatischen Mischen eines Reaktionsgemisches in enem Analysegerät

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 13, no. 24 (C - 561)<3372> 19 January 1989 (1989-01-19) *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1604734A2 (de) * 2004-06-11 2005-12-14 F. Hoffmann-La Roche Ag Verfahren und Vorrichtung zum Nachweis von Analyten
EP1604734A3 (de) * 2004-06-11 2006-04-19 F. Hoffmann-La Roche Ag Verfahren und Vorrichtung zum Nachweis von Analyten
US9156012B2 (en) 2004-06-11 2015-10-13 Roche Diagnostics Operations, Inc. Method and device for mixing samples on a support

Also Published As

Publication number Publication date
US5780306A (en) 1998-07-14
ES2125387T3 (es) 1999-03-01
JPH07155581A (ja) 1995-06-20
DE59407433D1 (de) 1999-01-21
DE4331997A1 (de) 1995-03-23
JP2883819B2 (ja) 1999-04-19
EP0643989B1 (de) 1998-12-09

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