EP2669000B1 - Mischvorrichtung mit einer Lagerung für eine Aufnahmevorrichtung, darauf bezogenes Mischverfahren sowie Verwendung der Mischvorrichtung - Google Patents

Mischvorrichtung mit einer Lagerung für eine Aufnahmevorrichtung, darauf bezogenes Mischverfahren sowie Verwendung der Mischvorrichtung Download PDF

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EP2669000B1
EP2669000B1 EP13004188.2A EP13004188A EP2669000B1 EP 2669000 B1 EP2669000 B1 EP 2669000B1 EP 13004188 A EP13004188 A EP 13004188A EP 2669000 B1 EP2669000 B1 EP 2669000B1
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EP
European Patent Office
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mixing
bearing
rotation
chassis
joints
Prior art date
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EP13004188.2A
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English (en)
French (fr)
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EP2669000A1 (de
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Arne Schafrinski
Judith Jacobs
Florian Dürr
Martin Stranzinger
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Eppendorf SE
Original Assignee
Eppendorf SE
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • 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
    • B01F31/22—Mixing the contents of independent containers, e.g. test tubes with supporting means moving in a horizontal plane, e.g. describing an orbital path for moving the containers about an axis which intersects the receptacle axis at an angle
    • 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
    • B01F31/70—Drives therefor, e.g. crank mechanisms

Definitions

  • the present invention relates to a mixing device, in particular for mixing laboratory vessel contents with a receiving device for receiving mixed material and having a drive, by means of which the receiving device relative to a normal stationary chassis in a mixing movement can put, in which the receiving device on a closed Path, recurring periodically to a certain position in a certain orientation in space moves, preferably in a horizontal plane of movement only translationally and cyclically, in particular on a circular path, and with a storage that guides the receiving device in the mixing movement.
  • mixing devices in which laboratory vessel contents are mixed are well known.
  • mixing devices are known to have receiving devices for a wide variety of mix containers.
  • Such receptacles may also consist of a pedestal structure on which a holder for the mix containers is kept interchangeable in order to make the mixer useful for various vessels.
  • mixers that can mix even small amounts of liquid, that small containers in suitable holders, so-called “exchange blocks” are also summarized in very large groups of two, three or even four-digit number.
  • exchangeable blocks and also the reaction vessels can be standardized. For example, there are 0.2 ml, 0.5 ml, 1.5 ml and 2.0 ml tubes - and suitable replacement blocks for this purpose.
  • such mixers are driven at a rotational frequency of 200 rpm to 1,500 rpm.
  • the frequency of the mixing movement is known to be adjustable.
  • the present invention has for its object to provide a mixing device which avoids the problems of said previous solutions mentioned or at least reduced.
  • the present invention has for its object to provide a mixer with spherical bearings, in which the risk of unwanted rotation and / or tilting of the receiving device is reduced.
  • a mixing device has in particular for mixing laboratory vessel contents a receiving device for receiving mixed material and a drive and a storage.
  • the drive can be the recording device guided relative to a designated stationary chassis led by the storage in a mixing movement.
  • the mixing movement is a translational movement of the entire recording device (driven by the drive and guided by the forced guidance of the bearing) on a path in the space which extends substantially in the horizontal plane, ie in the x and y direction in a three-dimensional coordinate system.
  • the maximum deviations of the web in a vertical (ie perpendicular to the horizontal plane) direction (z-direction) is preferably 5% of the height (in the vertical direction) of the smallest used Mischgut vessels, more preferably 1% and particularly preferably 0, 2% of the height of the smallest used mix container.
  • Deviations from the horizontal plane in the vertical are preferably not more than 0.2 mm, more preferably not more than 0.05 mm, and particularly preferably not more than 0.02 mm.
  • acceleration sensors which measure the acceleration of the recording device in all three spatial directions (x, y, z) are preferably used.
  • the magnitude of the acceleration vectors should always be constant for a given rotational frequency, with the z component being as low as possible, and the x and z components being out of phase with each other.
  • the effective value for the acceleration vector in the z-direction is less than or equal to 50 m / s 2 , preferably less than or equal to 20 m / s 2 and particularly preferably less than or equal to 10 m / s 2 , this being Value also depends on the weight load of the mixing device.
  • the RMS value is 10 m / s 2 when the mixing device as a receiving device carries an exchangeable block weighing 500 g.
  • a uniaxial sensor M352C65, M353B15
  • a triaxial sensor (356A22) from PCP Piezoelectronics Inc was used to determine the quality, ie uniformity, of the concentricity.
  • the mixing movement is a movement of the receiving device on a closed, so to speak annular and somehow spatially three-dimensionally extending path which at least predominantly translational, but can also perform rolling movements when it only periodically returns to at least one particular position in a particular orientation in space.
  • the pick-up device reverts to each point of the web in space, and is a periodic movement so that each point of the web in space is reached again and again at equal intervals - or in other words, so that the pick-up device interrupts periodically same place.
  • the preferred circular or elliptical planar path is also referred to as the orbital path.
  • the preferred circular path of movement of the mixing device according to the invention is predominantly on the x-axis (abscissa) and y-axis (ordinate) spanned horizontal plane. Movements in the direction of the z-axis (applicate) are preferably less pronounced and show up in the mixing device as a kind of up and down movement of the receiving device and thus also the vessels located therein with content. The movement in the direction of the z-axis is called a z-stroke.
  • the storage according to the invention holds and guides the receiving device during this mixing movement so that the dynamic up and down movement of the receiving device is reduced as much as possible.
  • This dynamic up and down movement is known in the art as the already mentioned z-stroke.
  • a z-stroke during the mixing movement is disadvantageous in most applications, and therefore undesirable, since it can lead to wetting and thus contamination of the vessel lid, or squirts the sample out of the vessel in open vessels.
  • the storage has at least two supports.
  • the at least two supports can either be of equal length or alternatively have different lengths. For columns of different lengths, a leveling over the other components, such as the receiving device or the chassis must be done to align the recording device again in a horizontal plane.
  • Each of these supports according to the invention has at least two spaced storage areas (spherical plain bearings), which - at least substantially - no translational and at least two (linearly independent) have rotational degrees of freedom.
  • Bearing areas are the
  • a support can be both one-piece and multi-part. In a multi-part support at least two parts each have at least one storage area. The at least two storage areas of a support can be located at different positions of the support. Preference is given to the terminal arrangement, in which a bearing is located at both ends of the support, since this simplifies the assembly of the mixing device according to the invention.
  • the storage area is a short elastic bar section where its flexural elasticity accounts for the two rotational degrees of freedom (which, however, are then limited in their range of motion, for example, by the plastic deformation limit or breaking strength of the bar).
  • the (at least) two rotational degrees of freedom are realized by at least two separate bearings.
  • the bearings have at least substantially no translational degrees of freedom, ie, a person skilled in the art understands a bearing without translational degrees of freedom, wherein he accepts deviations in the usual tolerance range. These unwanted deviations can happen For example, resulting from the elastic and / or plastic or deformation of the elements of the bearing, but due to the choice of materials - elastic and / or plastic deformation are not wanted, unless explicitly elastic bearing elements are used - should be negligible.
  • the bearing area is a short elastic rod section in which its bending elasticity makes up the two rotational degrees of freedom.
  • the storage according to the invention has a Guiding device, which leads during the mixing movement, the rotation of the receiving device relative to the chassis.
  • this guide device which is preferably form-fitting, an unwanted, in particular chaotic, rotation of the receiving device relative to the chassis can be effectively prevented.
  • the drive of the mixing device according to the invention is initially able to set the receiving device in a mixing movement, which, as mentioned, preferably runs in a circular translatory cyclical manner in a plane.
  • a mixing movement which, as mentioned, preferably runs in a circular translatory cyclical manner in a plane.
  • “circular translationally cyclical” can be described by the fact that in such a mixing movement according to the invention all points of the receiving device perform a repetitive circular motion with essentially the same radius, angular velocity and angular position about a respective center in plane-parallel planes.
  • the mixing movement preferably proceeds in substantially horizontal planes, so that exchange blocks accommodated in receiving adapters of the receiving device, for example, are reliably mixed with reaction vessels held vertically in them, ie, without spilling the vessel contents during conventional filling.
  • the drive is preferably via an eccentric, which is rotatably mounted in the receiving device.
  • the offset between the axis of the drive shaft and the parallel to it axis of the eccentric determines the orbit radius of the mixing movement.
  • This offset the Also referred to as the amplitude of the eccentric determined at constant column length, the inclination of the columns and thus the distance between the receiving device and chassis.
  • the storage of the receiving device according to the invention allows a positive guidance of the receiving device, wherein the storage is easy to assemble and yet the axial forces emanating from the receiving device, are absorbed by the storage. Furthermore, the storage according to the invention enables the construction of mixers with a small overall height. The advantages of the storage according to the invention are thus simple assembly and very strong reduction of the load of the drive in the axial direction. The latter point increases occupational safety and the life of the drive. Thus, the storage according to the invention is particularly suitable for use in mixing devices which have to carry high loads, such as large filled laboratory vessels (eg Erlenmeyer flasks (2000 ml).) Since space in a laboratory is always limited, the low overall height of the invention is Mixers also beneficial.
  • large filled laboratory vessels eg Erlenmeyer flasks (2000 ml).
  • this storage already in principle allows to set the radius of this circular path by establishing geometry parameters such as the support length or even on the device by the user to make adjustable.
  • the circular path radius is preferably between 0.5 mm and 5 mm and particularly preferably between 1 mm and 2 mm.
  • the circular path frequency can be reduced due to the new storage to values up to 50 rev / min. But it can also (especially at high loading weight of the vessels) frequencies of 2,000 rev / min, preferably 2,500 rev / min, and even 3,000 rev / min and to be driven more.
  • the storage has three or four of the supports, which, for example, like stool legs or table legs in principle store the receiving device as a tabletop on the chassis as a base.
  • the joint bearings in particular the pivot points of the joint bearing a support equidistant from each other as the joint bearings, in particular the pivot points of the joint bearings of all other supports, this results in a mobility of the recording device always in a plane-parallel alignment over the chassis (Movement of the plane through the cradle pivot bearings against the plane through the chassis pivot bearings). Since the supports carry the axial / vertical loads, a mixer is all the more resilient, the more supports it has.
  • this translational mobility exists, for example, for equally long, parallel supports only on a circular path with a fixed radius. This is essential to achieve a smooth mixing motion on a circular planar path, i. a stable mixing movement without tilting and with reduced z-stroke.
  • the angle of inclination of each individual support relative to the chassis remains constant over the entire revolution of the mixing movement, since the supports can not twist against each other.
  • the distance remains the same between one of these points and one of the respective equivalent points a during the mixing process ', b', c, 'd' etc., on one of the other supports. Without these features, there would be an unwanted twisting of the two levels against each other.
  • this distance is a first example of a guide device according to the invention, which leads during the mixing movement, the rotation of the receiving device relative to the chassis.
  • the distance (and thus the radius of the circular path) is ultimately determined by the amplitude with which the eccentric moves the receiving device relative to the chassis, wherein the eccentric is mounted on the chassis. If the distance of the plane of movement of the receiving device from the chassis even configured adjustable, for example, in this way, the radius of the circular path of the mixing movement can be set on the mixing device according to the invention
  • the distance between the chassis level and the recording device at the remaining points remains unchanged.
  • the distance remains unchanged at all points, since the angle of inclination of each individual support relative to the chassis is kept constant over the entire circulation of the mixing movement, and the supports can not twist against each other.
  • This feature the inclination angle of each support relative to the chassis remains the same - thus eliminates unwanted twisting of the two planes, namely the plane of movement of the cradle (the plane through the cradle pivot bearings relative to the chassis plane (plane through the chassis pivot bearings) is unwanted, and it is in the present invention to minimize them, as this leads to an uncontrolled mixing movement, which is disadvantageous (z-stroke).
  • the guide device according to the invention leads during the mixing movement, the rotation of the receiving device relative to the chassis, wherein reducing / preventing this unwanted twist falls under this inventive guiding the rotation.
  • the guide device according to the invention preferably performs such that the unintentional rotation is equal to zero. Shown as projecting into the x, y planes, it can be seen that the guide means causes the supports to always be deflected in the same direction, i. the guide device synchronizes the column movement.
  • the guide device according to the invention includes, for example, bearings, rods, cams, rails, webs, links and combinations thereof.
  • the guide device according to the invention can likewise consist of a magnetic field.
  • both the receiving device and the chassis each carry at least one compatible magnetic element, ie, in attracting interaction elements selected from the group of magnets, magnetizable elements, permanent magnets, electromagnets and current-carrying Coils or a combination thereof.
  • Examples of permanent magnets are those of a ferromagnetic material such as iron, nickel, cobalt, neodymium-iron-boron, samarium-cobalt.
  • An adjustable embodiment is possible, for example by regulating the currents in a current-carrying coil by means of a control device.
  • the control device regulates the current flow and thus the strength of the magnetic field or regulates the polarity on the basis of received signals (for example: manual inputs with respect to the current density, the weight and / or the viscosity of the vessel contents, sensor signal with respect to the detected weight and / or viscosity) the coil and thus the direction of the magnetic field.
  • the guide device has at least one web which connects two of the supports according to the invention with each other. It stores a bearing that has no translational and only one rotational degree of freedom (hinge joint) the web on one support, and a second hinge joint supports the bridge on the other support.
  • the two hinge joints are rotatable about mutually parallel axes.
  • the unintentional rotation of the planes relative to one another is consequently significantly reduced by the guide device according to the invention, the web attaching to the supports in interaction with the hinge joints. It is known to the person skilled in the art that compressions and expansions of the supports and webs can not be completely ruled out, which also cause unwanted twisting.
  • the axes of the hinge joints are each mounted centrally between the respective joint bearings of the two supports connected by the web. This is especially true for two different length supports that are connected by a bridge and hinge joints.
  • the following distances to the device according to the invention are the same size: between two supports, the distance between the pivot points of the joint bearing on the chassis from each other and the distance between the pivot points of the pivot bearing on the receiving device from each other.
  • the pivot points on one support and the pivot points on the other support ie in columns of the same length, can result in the storage according to the invention a parallelogram arrangement of these fulcrums.
  • the pivot points of the joint bearings of two supports on the chassis and the pivot points of the joint bearings of the same two supports on the receiving device equidistant from each other and if all pivot points on the chassis have the same arrangement as all pivot points on the receiving device, results on each two supports to each other always a parallelogram-shaped arrangement of the fulcrums - and form-fitting guided a storage of the mixing movement according to the invention. This is even forced, if, for example, as already described above, the movement plane of the receiving device is set at a certain distance from the chassis by suitable additional storage.
  • the supports according to the invention have a length between 700 mm and 5 mm; more preferably a length of 300 mm to 10 mm; and more preferably a length of 150 mm to 20 mm.
  • the mixing device may comprise, in addition to the receiving device, the drive and the bearing according to the invention, at least one heating element, preferably a controllable heating element.
  • a controllable heating element This is preferably embodied by a Peltier element or a resistance heating element, e.g. a heating foil.
  • the mixing device further comprises a cooling device, e.g. a Peltier element.
  • a cooling device e.g. a Peltier element.
  • different tempering devices e.g. when using a Peltier element, the complementary use of heat sinks and fans makes sense.
  • the heating or cooling element tempered the laboratory vessel and thus also the contents therein.
  • a method for mixing laboratory vessel contents can be operated.
  • a laboratory vessel with content is placed on the mixing device and then put the mixing device into operation.
  • it is also possible to temper the contents of the laboratory vessels ie to set by controlled heating and cooling to a temperature.
  • a simultaneous mixing and tempering is possible with the device according to the invention.
  • the mixing device according to the invention has various uses: first, it can be used as a freestanding mixing device, i. be used as a single independent laboratory device in the laboratory. Another use is their use in a laboratory machine, e.g. from the preparation of the sample through the mixing to the final analysis. Another use is the use in an incubator in which samples, especially living cells, a controlled atmosphere (temperature, humidity, gas) are exposed, wherein the mixing device according to the invention provides for the uniform movement of the sample to be incubated.
  • the following description of the device according to the invention provides the following advantages: simple mountability of the bearing and reduction of the load on the drive in the axial / vertical direction.
  • Another advantage that results from both the high load capacity of the storage as well as wide range of possible speeds (50 rpm - 3000 U / min) is the suitability of storage for both small light laboratory vessels, such as Eppendorf microplate wells, slides which can all be filled with very small volumes (maximum filling volumes: 0.1 ml, 0.2 ml, 0.5 ml, 1.5 ml and 2.0 ml) as well as for large, heavily filled laboratory vessels, Falcon tubes, glass vessels, Erlenmeyer flasks (eg up to 2000 ml), beakers etc ..
  • a mixing device with a receiving device for receiving mixed material and with a drive by which the recording device can move relative to a chassis in a mixing movement, in which the recording device on a closed path, periodically to a certain location in a recurring, moved, and with a storage, which leads the receiving device in the mixing movement, wherein the storage at least two supports each having two spaced joint bearings, each having no translational and at least two rotational degrees of freedom, of which a joint bearing supports the support on the chassis and the other joint bearing the receiving device on the support, wherein the bearing has a guide device which guides the rotation of the receiving device relative to the chassis during the mixing movement.
  • a device is characterized in that the guide means comprises at least one web which connects two of the supports with each other, wherein a S hinge joint, which has no translational and only one rotational degree of freedom, supports the web on one support and another hinge joint the Bridge on the other support and wherein the two hinge joints are rotatable about mutually parallel axes.
  • the axes of the hinge joints are mounted centrally on the chassis and on the receiving device between the respective pivot bearings of the two supports connected by the web.
  • it is preferred for the web to embrace the support on which it is mounted, or for the support to embrace the web at the hinge joint.
  • a device according to the invention may be characterized in that the pivot points of the joint bearings of a support are equidistant from each other as the pivot points of the joint bearings of another support.
  • pivot points of the pivot bearings of a support are equidistant from each other as are the pivot points of the pivot bearings of all the other supports.
  • a device may be characterized in that the pivot points and / or axes of rotation of the spherical plain bearings of two supports on the chassis and the pivot points and / or axes of rotation of the spherical plain bearings of the same supports on the receiving device are equidistant from each other.
  • pivot points and / or axes of rotation of the spherical plain bearings of all supports on the chassis and the pivot points and / or axes of rotation of the spherical plain bearings of the same supports on the receiving device are equidistantly spaced from one another.
  • a device according to the invention may be characterized in that only the supports and not the drive transmit a weight force acting on the receiving device into the chassis.
  • a device according to the invention may be characterized in that the device comprises a controllable heating element selected from the group of Peltier elements and resistance heating elements and heating foils.
  • Also according to the invention is a method according to claim 10 for mixing laboratory vessel contents, wherein a laboratory vessel with contents is placed on the device according to one of claims 1 to 9 and then the mixing device is put into operation.
  • the content of the laboratory vessel can be tempered.
  • FIG. 1 is a mixing device 2 recognizable with a chassis 4 and a receiving device 6, which are each shown schematically only as rectangular plates.
  • the receiving device 6 is supported on four supports 8, 10, 12, 14.
  • the supports have a (not shown here) circular cylindrical basic shape each with a schematic joint ball 16 as a schematic representation of a respective joint bearing with only two (rotational) degrees of freedom at both ends of the respective support.
  • Each of the joint balls 16 is arranged in a (schematic) ball socket in the underside of the receiving device 6 or in the top of the chassis 4.
  • the pivot points (centers) of the bearing balls are equidistant from each other on all supports (distance a).
  • FIG. 1 results, the four pivot points (centers) of the bearing balls 16 at the upper ends of the four supports on a (horizontal) plane 6 are arranged and the four pivot points (centers) of the bearing balls 16 at the respective lower ends of the four supports on a (horizontal) Level 4 plane parallel to it.
  • This inventive storage allows a mixing movement of the receiving device 6 along the arrow 18 in a circular translational recurring.
  • the recording device 6 is driven in this mixing movement 18 by an eccentric 20, which sits on a vertical, rotationally driven shaft 22.
  • the eccentric 20 is slidably mounted in a through hole 24 in the receiving device 6 and sets with its eccentricity E between the eccentric axis and the shaft axis, the radius of rotation 18 fixed. This determined by the positive engagement of the joint bearing 16 - as long as clearance and tolerances are disregarded, so in principle - then the distance between the chassis 4 and the receiving device 6 (perpendicular to the plane of movement of the mixing movement 18).
  • pivot bearings 16 allow such a swivel angle S of the support (for example 10) relative to the receiving device 6 (and thus also relative to the chassis 4) that in the mixing movement 18, the circular path of the pivot points of the pivot bearing 16, the receiving device stored on the support (for example, 10), in plan view of the plane of movement 18 (top view not shown) are approximately equal.
  • FIG. 1 It can also be seen that the supports 8 and 10 are connected by a web 28 and the supports 12 and 14 by a web 30 together.
  • a hinge joint 32 supports the respective web on one of the supports 8, 10, 12 or 14.
  • the hinge joints 32 so store the respective web 28, 30 on the respective support rotatable about mutually parallel axes 34 Example, the axis of rotation of the hinge joint 32 at the left end of the web 28 in FIG. 1 parallel to the axis of rotation of the hinge joint 32 a right end of the web 28 in FIG. 1 ,
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment of a mixing device 2 according to the invention
  • FIG. 2 the corresponding construction elements of the device 2 are numbered identically as in FIG FIG. 1 even if it is not identical, but only functionally appropriate construction elements.
  • the device 2 according to FIG. 2 In contrast to the device 2 according to FIG. 1 has the device 2 according to FIG. 2 only two supports 10, 12. Here is the (vertical) distance of the receiving device 6 (not shown) fixed by the chassis 4 by a horizontal collar 36 at the lower end of the eccentric 20.
  • FIG. 3 shows a possible embodiment of a storage according to the invention, as they are in principle in FIG. 2 is shown.
  • the web 28 is mounted on the two hinge joints 32, which here, however, include the respective ball support fork-shaped.
  • the pins of the hinge joints 32 penetrate vertically through plane-parallel, flat outer surfaces 40 on the supports 10 and 12 therethrough.
  • the flat outer surfaces 40 on the support 10 and the support 12 abut against the flat inner sides 42 of the forked ends of the web 28.
  • FIG. 3 c shows an assembly schematically, the according to FIG. 3 a substantially completely corresponds to the effective surface reversal in the crotch: in FIG. 3 c
  • the ball support engages the web fork-shaped at the hinge joint and not vice versa.
  • housing 47 With a housing 47 is a device 2 according to the invention in FIG. 7 shown.
  • Figure 5 a, b and c show several schematic spatial views of alternative arrangements of the ball supports according to the invention of a device for mixing FIG. 1 , in which the ball supports are connected in pairs differently by webs with each other.
  • the ball supports are in FIG. 5 shown most schematically without pan, the chassis 4 and the receiving device 6 only highly schematically each dashed as planes.
  • Fig. 5 a repeats the mutually rectangular arrangement of the four ball supports 8 to 14 - although, however, the ball supports 10 and 12 and 8 and 14 are connected by hinge-webs 56 and 58 with each other.
  • Fig 5 b shows a mutually triangular arrangement of three ball supports 8, 10 and 60 - wherein only the ball supports 8 and 10 are connected by the hinge joint web 28 with each other.
  • the third ball support 60 stands alone and thus supports the receiving device 6 on the chassis 4 as three legs a stool.

Landscapes

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung insbesondere zum Mischen von Laborgefäß-Inhalten mit einer Aufnahmevorrichtung zum Aufnehmen von Mischgut und mit einem Antrieb, durch den sich die Aufnahmevorrichtung relativ gegenüber einem bestimmungsgemäß ortsfesten Chassis in eine Mischbewegung versetzen lässt, bei der sich die Aufnahmevorrichtung auf einer geschlossenen Bahn, periodisch zu einer bestimmten Lage in einer bestimmten Ausrichtung im Raum wiederkehrend, bewegt, vorzugsweise in einer horizontalen Bewegungsebene nur translatorisch und zyklisch, insbesondere auf einer Kreisbahn, und mit einer Lagerung, die die Aufnahmevorrichtung in der Mischbewegung führt.
  • Mischvorrichtungen, in denen Laborgefäß-Inhalte vermengt werden, sind hinlänglich bekannt. Dazu haben Mischvorrichtungen bekanntlich Aufnahmevorrichtungen für die verschiedensten Mischgut-Gefäße. Solche Aufnahmevorrichtungen können auch aus einer Sockelstruktur bestehen, auf der ein Halter für die Mischgut-Gefäße auswechselbar gehalten ist, um den Mischer für verschiedene Gefäße brauchbar zu machen. Insbesondere für Labore gibt es Mischer, die auch kleine Flüssigkeitsmengen dadurch mischen können, dass kleine Behälter in geeigneten Haltern, so genannten "Wechselblöcken" auch in sehr großen Gruppen zwei-, drei- oder sogar vierstelliger Anzahl zusammengefasst sind. Solche Wechselblöcke und auch die Reaktionsgefäße können genormt sein. So gibt es zum Beispiel Reaktionsgefäße mit 0,2 ml, 0,5 ml, 1,5 ml und 2,0 ml Inhalt - sowie jeweils geeignete Wechselblöcke standarisiert dazu. Ferner gibt es zum Beispiel Wechselblöcke für Cryo-Gefäße, für Falcon-Gefäße (1,5 ml und 50 ml), für Glasgefäße und Bechergläser, für Microtiterplatten (MTP), für Deep Well Platten (DWP), für Slides (Objektträger) und für PCR-Platten mit 96 oder 384.Einzelgefäßen. Diese Aufzählung ist nicht abschließend, deutet aber an, in welcher großen Vielfalt Laborgefäße bzw. Mischgut-Gefäße existieren, für die die Mischer geeignet sein sollten. Zu diesem Zweck kann eine Standardisierung der Sockelstruktur von Wechselblöcken vorgenommen werden.
  • Weil diese Wechselblöcke prinzipiell so aufgebaut sind, dass die Einzelgefäße von oben dort hinein gesteckt werden, hat sich für die bekannten Mischer eine kreisförmig translatorisch zyklische Mischbewegung etabliert, die im Wesentlichen in einer horizontalen Ebene abläuft. Zu diesem Zweck ist bei den bekannten Mischern in aller Regel ein elektromotorischer Exzenterantrieb dafür zuständig, eine Aufnahmevorrichtung in diese kreisförmige Bewegung zu versetzen. Letzterer ist dazu in bekanntlich unterschiedlicher Weise gelagert: Bekannt ist zum Beispiel eine Lagerung in Linear-Wälzlagern (so genannten Kugelbüchsen) oder in Lineargleitlagern in den beiden horizontalen Richtungen. Bekannt ist aber auch eine Filmscharnierlagerung oder die Lagerung in einem Schwingrahmen, bei der die Aufnahmevorrichtung in den beiden horizontalen Richtungen zum Beispiel durch Schraubenfedern federnd in einem Rahmen gelagert ist.
  • Diese bekannten Arten von Lagerungen haben alle unterschiedliche Nachteile. Die Lagerung in Linearwälzlagern oder Lineargleitlagern ist konstruktiv aufwendig, erfordert eine genaue Justierung und kann daher störanfällig sein. Die Filmschanierlagerung ist zwar preiswert und konstruktiv recht einfach, kann aber zu Ermüdungsversagen führen. Die Verwendung eines Schwingrahmens führt zu einer verstärkten axialen Belastung des Antriebs und benötigt eine gewisse Bauhöhe. Außerdem muss der Antrieb zusätzliche Arbeit gegen die im Schwingrahmen verwendeten Federelemente leisten. Hierdurch erhöht sich auch das Risiko, dass ein Schwingrahmen beschädigt werden kann. Weiterhin ist das Ausrichten eines Schwingrahmens bezüglich des Exzenterantriebs in einem Mischer sehr aufwendig.
  • Üblicherweise werden solche Mischer mit einer Drehfrequenz von 200 U/min bis 1.500 U/min angetrieben. Abhängig von der für das Mischgut erforderlichen Mischung, aber auch von misch-mechanischen Parametern ist die Frequenz der Mischbewegung bekanntlich einstellbar.
  • Aus der Mischbewegung, insbesondere der als bevorzugt beschriebenen kreisförmigen Mischbewegung, ergibt sich physikalisch das Problem von Unwucht. Dies wird bekanntlich durch ein geeignet platziertes Gegengewicht gelöst, das mit dem drehangetriebenen Aufnahmeadapter in Verbindung steht und sich zum Kompensieren der Unwucht mitdreht.
  • Ebenfalls bekannte Lagerungen sind in der DE 20018633U1 und der US5655836 beschrieben, bei der die Aufnahmevorrichtung in Form eines "Tisches" auf Stützen steht mit Gelenklagern an ihren beiden Enden, die bei allen Stützen gleichweit von einander entfernt sind. Hier zeigt sich als problematisch, dass die bei dieser Anordnung möglichen und unter dem Einfluss der in der Dynamik der Mischbewegung wirkenden Mischkräfte auch eine ungewollte Verdrehung und/oder Verkippung des Tisches gegenüber einem (bestimmungsgemäß ortsfesten) Chassis zulassen (z-Schlag), wobei sich die Hauptebene der Aufnahmevorrichtung (und damit auch der von ihr gehaltenen Mischgut-Gefäße) deutlich aus der horizontalen Ebene bewegen kann - wodurch die Gefahr besteht, dass Gefäßinhalte verschüttet werden und die ungewollte Verdrehung und/oder Verkippung der Aufnahmevorrichtung durch den Antrieb nicht mehr zurückgeführt werden kann. Dies gilt auch für die Lagerung gemäß der US4305668A mit vier Stützen, die von parallelen elastischen Drähten an den vier "Ecken" des "Tisches" gebildet sind.
  • Aus der DE 102 32 202 A1 ist eine gattungsgemäße Mischvorrichtung für Laborgefäßinhalte bekannt, bei der eine Aufnahmevorrichtung für die Gefäße mittels Gelenklagerstützen gelagert und geführt ist. Diese Vorrichtung birgt aber das Risiko ungewollter Verdrehung und/oder Verkippung der Aufnahmevorrichtung während der Mischbewegung.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mischvorrichtung zu schaffen, die die genannten Probleme der genannten bisherigen Lösungen vermeidet oder zumindest reduziert. Insbesondere liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Mischer mit Gelenklagern bereitzustellen, bei dem die Gefahr der ungewollten Verdrehung und/oder Verkippung der Aufnahmevorrichtung reduziert ist.
  • Diese Aufgabe wird von einer Vorrichtung zum Mischen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Erfindungsgemäß hat eine Mischvorrichtung insbesondere zum Mischen von Laborgefäß-Inhalten eine Aufnahmevorrichtung zum Aufnehmen von Mischgut und einen Antrieb und eine Lagerung. Durch den Antrieb lässt sich die Aufnahmevorrichtung relativ gegenüber einem bestimmungsgemäß ortsfesten Chassis geführt durch die Lagerung in eine Mischbewegung versetzen.
  • Vorzugsweise ist die Mischbewegung eine translatorische Bewegung der gesamten Aufnahmevorrichtung (angetrieben vom den Antrieb und geführt von der Zwangsführung der Lagerung) auf einer Bahn im Raum, die im wesentlichen in der horizontalen Ebene verläuft, d.h. in x- und y-Richtung in dreidimensionalen Koordinatensystem. Die maximalen Abweichungen der Bahn in vertikaler (das heißt zur horizontalen Ebene senkrechten) Richtung (z-Richtung), beträgt vorzugsweise 5% der Höhe (in der vertikalen Richtung) der kleinsten verwendeten Mischgut-Gefäße, noch bevorzugter 1 % und besonders bevorzugt 0,2 % der Höhe der kleinsten verwendeten Mischgut-Gefäße. Abweichungen aus der horizontalen Ebene in der Senkrechten betragen vorzugsweise nicht mehr als 0,2 mm, noch bevorzugter nicht mehr als 0,05 mm und besonders bevorzugt nicht mehr als 0,02 mm. Bei der Beurteilung der Güte einer möglichst ebenen kreisförmigen Bahn wird vorzugsweise auf Beschleunigungssensoren zurückgegriffen, die die Beschleunigung der Aufnahmevorrichtung in alle drei Raumrichtungen (x, y, z) messen. Der Betrag der Beschleunigungsvektoren soll für eine gegebene Drehfrequenz immer konstant sein, wobei die z-Komponente möglichst gering ist, und die x- und z-Komponenten phasenverschoben zueinander sind. Bei einer Drehfrequenz von 3000 U/min ist der Effektivwert für den Beschleunigungsvektor in z-Richtung kleiner oder gleich 50 m/s2, vorzugsweise kleiner oder gleich 20 m/s2 und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 10 m/s2, wobei dieser Wert auch abhängig ist von der Gewichtsbelastung der Mischvorrichtung. Beispielsweise beträgt bei 3000 u/min der Effektivwert 10 m/s2, wenn die Mischvorrichtung als Aufnahmevorrichtung einen Wechselblock mit einem Gewicht von 500 g trägt. Zur Bestimmung der Beschleunigung in z-Richtung wurde ein uniaxialer Sensor (M352C65, M353B15) der Firma PCP Piezoelectronics Inc. eingesetzt. Des Weiteren wurde ein triaxialer Sensor (356A22) der Firma PCP Piezoelectronics Inc eingesetzt, um die Güte, d.h. Gleichförmigkeit, des Rundlaufs zu bestimmen.
  • Ganz allgemein gesprochen ist die Mischbewegung eine Bewegung der Aufnahmevorrichtung auf einer geschlossenen, sozusagen ringförmigen auch irgendwie räumlich dreidimensional verlaufenden Bahn die zumindest überwiegend translatorisch ist, dabei aber auch Schlingerbewegungen ausführen kann, wenn sie nur periodisch zu mindestens einer bestimmten Lage in einer bestimmten Ausrichtung im Raum wiederkehrt. Real bevorzugt kehrt die Aufnahmevorrichtung zu jedem Punkt der Bahn im Raum wieder, und es handelt sich um eine periodische Bewegung, so dass jeder Punkt der Bahn im Raum in gleichen Zeitabständen immer wieder erreicht wird - oder anders ausgedrückt, so dass sich die Aufnahmevorrichtung periodisch am gleichen Ort befindet. Die bevorzugte kreisförmige oder elliptische, ebene Bahn wird auch als Orbitalbahn bezeichnet. Dargestellt im dreidimensionalen Koordinatensystem, liegt die bevorzugte kreisförmige Bewegungsbahn der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung überwiegend auf der von x- (Abszisse) und y-Achse (Ordinate) aufgespannten horizontalen Ebene. Bewegungen in Richtung der z-Achse (Applikate) sind vorzugsweise weniger ausgeprägt und zeigen sich bei der Mischvorrichtung als eine Art Auf- und Abbewegung der Aufnahmevorrichtung und damit auch der sich darin befindenden Gefäße mit Inhalt. Die Bewegung in Richtung der z-Achse wird als z-Schlag bezeichnet.
  • Die erfindungsgemäße Lagerung hält und führt die Aufnahmevorrichtung während dieser Mischbewegung so, dass die dynamische Auf- und Abbewegung der Aufnahmevorrichtung möglichst reduziert wird. Diese dynamische Auf- und Abbewegung ist dem Fachmann auch als der schon erwähnte z-Schlag bekannt. Ein z-Schlag während der Mischbewegung ist in den meisten Anwendungsfällen nachteilig, und daher unerwünscht, da er zur Benetzung und damit Kontamination der Gefäßdeckel führen kann, bzw. bei offenen Gefäßen die Probe aus dem Gefäß herausspritzt.
  • Die Lagerung weist mindestens zwei Stützen auf. Die wenigstens zwei Stützen können sowohl von einer gleichen Länge sein oder alternativ unterschiedliche Längen aufweisen. Bei Stützen unterschiedlicher Länge muss ein Höhenausgleich über die anderen Bauteile, beispielsweise die Aufnahmevorrichtung oder das Chassis erfolgen, um die Aufnahmevorrichtung wieder in einer horizontalen Ebene auszurichten. Jede dieser erfindungsgemäßen Stützen hat wenigstens zwei von einander beabstandete Lagerbereiche (Gelenklager), die - zumindest im Wesentlichen - keine translatorischen und mindestens zwei (linear unabhängige) rotatorische Freiheitsgrade aufweisen. Lagerbereiche (Gelenklager) sind die
  • Bereiche der Stütze die unmittelbar im Kontakt mit einem Lager bzw. Teilen eines Lagers stehen. Eine Stütze kann sowohl einteilig als auch mehrteilig sein. Bei einer mehrteiligen Stütze weisen zumindest zwei Teile wenigstens je einen Lagerbereich auf. Die wenigstens zwei Lagerbereiche einer Stütze können sich an verschiedenen Positionen der Stütze befinden. Bevorzugt ist die endständige Anordnung, bei der sich jeweils an beiden Enden der Stütze ein Lager befindet, da dies die Montage der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung vereinfacht. Der Lagerbereich ist ein kurzer elastischer Stababschnitt, bei dem dessen Biegeelastizität die zwei rotatorischen Freiheitsgrade ausmacht (die dann allerdings in ihrem Bewegungsausmaß zum Beispiel durch die plastische Verformungsgrenze oder Bruchfestigkeit des Stabs begrenzt sind).
  • Erfindungsgemäß werden die (mindestens) zwei rotatorischen Freiheitsgrade durch mindestens zwei von einander separate Lager realisiert.
  • Die Lager weisen zumindest im Wesentlichen keine translatorischen Freiheitsgrade auf, d.h. ein Fachmann versteht darunter ein Lager ohne translatorische Freiheitsgrade, wobei er Abweichungen im üblichen Toleranzbereich akzeptiert. Diese ungewollten Abweichungen können sich beispielsweise aus der elastischen und/oder oder plastischen Verformung der Elemente der Lager ergeben, die aber aufgrund der Materialwahl - elastische und/oder oder plastischen Verformung sind nicht gewollt, sofern nicht explizit elastische Lagerelemente eingesetzt werden - vernachlässigbar sein sollten.
  • Von diesen Lagerbereichen lagert also der eine die jeweilige Stütze am Chassis und der andere die Aufnahmevorrichtung an der Stütze. Lagerbereich (Gelenklager) im Sinne dieser Erfindung ist ein kurzer elastischer Stababschnitt, bei dem dessen Biegeelastizität die zwei rotatorischen Freiheitsgrade ausmacht. Die Lagerung weist erfindungsgemäß eine
    Führungseinrichtung auf, die während der Mischbewegung die Verdrehung der Aufnahmevorrichtung relativ zum Chassis führt.
  • Durch diese Führungseinrichtung, die vorzugsweise formschlüssig ist, lässt sich eine ungewollte, insbesondere chaotische, Verdrehung der Aufnahmevorrichtung relativ zum Chassis wirkungsvoll verhindern.
  • Der Antrieb der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung zunächst ist in der Lage, die Aufnahmevorrichtung in eine Mischbewegung zu versetzen, die wie erwähnt vorzugsweise kreisförmig translatorisch zyklisch in einer Ebene verläuft. "Kreisförmig translatorisch zyklisch" kann mit anderen Worten dadurch beschrieben werden, dass bei einer solchen erfindungsgemäßen Mischbewegung alle Punkte der Aufnahmevorrichtung eine sich wiederholende Kreisbewegung mit im Wesentlichen gleichem Radius, gleicher Winkelgeschwindigkeit und gleicher Winkelposition um einen jeweiligen Mittelpunkt in planparallelen Ebenen ausführen. Die Mischbewegung verläuft vorzugsweise in im Wesentlichen horizontalen Ebenen - so dass zum Beispiel in Aufnahmeadaptern der Aufnahmevorrichtung aufgenommene Wechselblöcke mit in ihnen aufgenommen senkrecht stehenden Reaktionsgefäßen betriebssicher gemischt werden, d.h. ohne die Gefäßinhalte bei üblicher Befüllung zu verschütten. Der Antrieb erfolgt bevorzugterweise über einen Exzenter, der in der Aufnahmevorrichtung drehgelagert ist. Hierbei legt der Versatz zwischen der Achse der Antriebswelle und der zu ihr parallelen Achse des Exzenters den Kreisbahn-Radius der Mischbewegung fest. Dieser Versatz, der auch als Amplitude des Exzenters bezeichnet wird, bestimmt bei gleich bleibender Stützenlänge die Neigung der Stützen und damit auch den Abstand zwischen Aufnahmevorrichtung und Chassis.
  • Die erfindungsgemäße Lagerung der Aufnahmevorrichtung ermöglicht eine formschlüssige Führung der Aufnahmevorrichtung, wobei die Lagerung einfach zu montieren ist und trotzdem die axialen Kräfte, die von der Aufnahmevorrichtung ausgehen, von der Lagerung aufgenommen werden. Des Weiteren ermöglicht die erfindungsgemäße Lagerung die Konstruktion von Mischern mit kleiner Bauhöhe. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lagerung sind somit einfache Montage und sehr starke Reduktion der Belastung des Antriebs in axialer Richtung. Letzterer Punkt erhöht die Arbeitssicherheit und die Lebensdauer des Antriebs. Damit eignet sich die erfindungsgemäße Lagerung insbesondere auch für die Verwendung in Mischvorrichtungen, die hohe Lasten zu tragen haben, wie beispielsweise große befüllte Laborgefäße (z.B. Erlenmeyerkolben (2000 ml). Da Platz in einem Labor auch immer begrenzt ist, ist die geringe Bauhöhe des erfindungsgemäßen Mischers ebenfalls von Vorteil.
  • Ferner ermöglicht diese Lagerung schon prinzipiell, den Radius dieser Kreisbahn durch Festlegung von Geometrieparametern wie zum Beispiel der Stützenlänge einzustellen oder sogar an der Vorrichtung vom Benutzer einstellbar zu machen. Der Kreisbahn-Radius beträgt vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 5 mm und besonders bevorzugt zwischen 1 mm und 2 mm. Die Kreisbahn-Frequenz kann aufgrund der neuen Lagerung auf Werte bis 50 U/min reduziert werden Es können aber auch (insbesondere bei hohem Beladungsgewicht der Gefäße) Frequenzen von 2.000 U/min, bevorzugt 2.500 U/min, und sogar 3.000 U/min und mehr gefahren werden.
  • Vorzugsweise hat die Lagerung drei oder vier der Stützen, die zum Beispiel prinzipiell wie Hocker- oder Tischbeine die Aufnahmevorrichtung sozusagen als Tischplatte auf dem Chassis als Untergrund lagern. Zum Beispiel wenn die Gelenklager, insbesondere die Drehpunkte der Gelenklager einer Stütze gleichweit von einander beabstandet sind wie die Gelenklager, insbesondere die Drehpunkte der Gelenklager aller anderen Stützen, ergibt sich daraus eine Beweglichkeit der Aufnahmevorrichtung immer in planparalleler Ausrichtung über dem Chassis (Beweglichkeit der Ebene durch die Aufnahmevorrichtungs-Gelenklager gegenüber der Ebene durch die Chassis-Gelenklager). Da die Stützen die axialen / vertikalen Lasten tragen, ist eine Mischvorrichtung umso belastbarer, je mehr Stützen sie aufweist.
  • Wenn der Abstand zwischen Chassis und Aufnahmevorrichtung zum Beispiel durch geeignete Zwangsführung festgelegt ist, besteht diese translatorische Beweglichkeit zum Beispiel bei gleichlangen, parallelen Stützen nur noch auf einer Kreisbahnen mit einem festen Radius. Dies ist essentiell, um eine gleichmäßige Mischbewegung auf einer kreisförmigen ebenen Bahn zu erzielen, d.h. eine stabile Mischbewegung ohne Kippeln und mit reduziertem z-Schlag.
  • Bei dieser erfindungsgemäßen Mischvorrichtung bleibt der Neigungswinkel jeder einzelnen Stütze relativ zum Chassis über dem gesamten Umlauf der Mischbewegung konstant, da sich die Stützen nicht gegeneinander verwinden können. Zusätzlich gilt bei einer erfindungsgemäßen Mischvorrichtung mit Stützen gleicher Länge, über deren gesamte Länge sich die gedachten Punkte a, b, c, d etc. verteilen, dass auch während des Mischvorganges der Abstand gleich bleibt zwischen einem dieser Punkte und einem der jeweiligen äquivalenten Punkt a', b', c, 'd' etc., auf einer der anderen Stützen. Ohne diese Merkmale würde es zu einer ungewollten Verdrehung der beiden Ebenen gegeneinander kommen.
  • Folglich stellt die Festlegung dieses Abstandes ein erstes Beispiel dar für eine erfindungsgemäße Führungseinrichtung, die während der Mischbewegung die Verdrehung der Aufnahmevorrichtung relativ zum Chassis führt. Der Abstand (und damit auch der Radius der Kreisbahn) wird letztlich bestimmt durch die Amplitude, mit der der Exzenter die Aufnahmevorrichtung relativ zur Chassis bewegt, wobei der Exzenter am Chassis gelagert ist. Wenn der Abstand der Bewegungsebene der Aufnahmevorrichtung vom Chassis sogar einstellbar ausgestaltet ist, kann sich zum Beispiel auf diese Weise der Radius der Kreisbahn der Mischbewegung an der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung einstellen lassen
  • Auch wenn der Abstand von Chassisebene zur Aufnahmevorrichtung durch die Antriebswelle im Angriffspunkt der Antriebswelle - d.h. durch den Exzenter - an der Aufnahmevorrichtung festgelegt ist, ist in den übrigen Punkten eine Änderung des Abstandes durch ein ungewolltes Verkippen der Aufnahmevorrichtung relativ zur Chassisebene um den Angriffspunkt möglich.
  • Bei der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung bleibt aber auch der Abstand zwischen Chassisebene und Aufnahmevorrichtung an den übrigen Punkten unverändert. Der Abstand bleibt an allen Punkten unverändert, da der Neigungswinkel jeder einzelnen Stütze relativ zum Chassis über dem gesamten Umlauf der Mischbewegung konstant gehalten wird, und sich die Stützen nicht gegeneinander verwinden können. Dieses Merkmal - Neigungswinkel jeder einzelnen Stütze relativ zum Chassis bleibt gleich - schließt somit eine ungewollte Verdrehung der beiden Ebenen, nämlich der Bewegungsebene der Aufnahmevorrichtung (der Ebene durch die Aufnahmevorrichtungs-Gelenklager gegenüber der Chassisebene (Ebene durch die Chassis-Gelenklager) aus. Diese Verdrehung ist ungewollt, und es gilt bei der vorliegenden Erfindung, sie zu minimieren, da es dadurch zu einer unkontrollierten Mischbewegung kommt, die nachteilig ist (z-Schlag).
  • Diese ungewollte Verdrehung wird durch die erfindungsgemäße Führungseinrichtung reduziert bzw. verhindert. Die erfindungsgemäße Führungseinrichtung führt während der Mischbewegung die Verdrehung der Aufnahmevorrichtung relativ zum Chassis, wobei das Reduzieren/Verhindern dieser ungewollten Verdrehung unter dieses erfindungsgemäße Führen der Verdrehung fällt. Die erfindungsgemäße Führungseinrichtung führt vorzugsweise so, dass dabei die ungewollte Verdrehung gleich null ist. Dargestellt als Projektion in die x, y-Ebenen ist erkennbar, dass die Führungseinrichtung bewirkt, dass die Stützen immer in die gleiche Richtung ausgelenkt sind, d.h. die Führungseinrichtung synchronisiert die Stützenbewegung.
  • Unter die erfindungsgemäße Führungsvorrichtung fallen zum Beispiel Lagerungen, Gestänge, Nocken, Schienen, Stege, Kulissen und Kombinationen daraus. Die erfindungsgemäße Führungsvorrichtung kann ebenfalls aus einem Magnetfeld bestehen. Bei dieser Ausgestaltung tragen sowohl die Aufnahmevorrichtung als auch das Chassis jeweils mindestens ein kompatibles magnetisches Element, d.h. in anziehende Wechselwirkung tretende Elemente, ausgewählt aus der Gruppe der Magnete, magnetisierbaren Elemente, Dauermagnete, Elektromagnete und stromdurchflossene Spulen oder einer Kombination daraus. Beispiele für Dauermagnete sind solche aus einem ferromagnetischen Material wie Eisen, Nickel, Cobalt, Neodym-Eisen-Bor, Samarium-Cobalt.
  • Durch den Aufbau eines Magnetfeldes zwischen der Aufnahmevorrichtung bzw. Teilen davon und dem Chassis, bzw. Teilen davon, wird eine Zwangsführung erreicht, so dass der Neigungswinkel jeder einzelnen Stütze relativ zum Chassis über dem gesamten Umlauf der Mischbewegung konstant bleibt. Eine einstellbare Ausgestaltung ist möglich, beispielsweise durch Regulierung der Ströme in einer stromdurchflossenen Spule mittels einer Steuerungseinrichtung. Die Steuerungseinrichtung regelt aufgrund von empfangenen Signalen (z.B: manuelle Eingaben bezüglich der Stromdichte, des Gewichts und/oder der Viskosität des Gefäßinhalts; Sensorsignal bezüglich des detektierten Gewichts und/ oder der Viskosität) den Stromfluss und damit die Stärke des Magnetfelds bzw. regelt die Polung der Spule und damit Richtung des Magnetfelds. So ist es möglich Gewichts-, Gefäß- und/oder Gefäßinhaltsabhängig (Viskosität) eine gezielte Bewegung in Vertikalrichtung, d.h. eine Schüttelbewegung (Auf- und Abbewegung; Vibration) der Aufnahmevorrichtung zu erzielen, die sich weiterhin auf ihrer Kreisbahn bewegt. Dies ist ein Vorteil dieser Ausgestaltung
    Erfindungsgemäß hat die Führungseinrichtung mindestens einen Steg, der zwei der erfindungsgemäßen Stützen mit einander verbindet. Dabei lagert ein Lager, das keine translatorischen und nur einen rotatorischen Freiheitsgrad aufweist, (Scharniergelenk) den Steg an der einen Stütze, und ein zweites Scharniergelenk lagert den Steg an der anderen Stütze. Die beiden Scharniergelenke sind dabei drehbar um zueinander parallele Achsen. So ist die Orientierung dieser beiden Stützen in der Ebene, die rechtwinklig zu den beiden parallelen Scharniergelenkachsen orientiert ist, festgelegt: die Stützen können sich nur in dieser Ebene gegeneinander verdrehen. So ist schon prinzipiell ein 3-dimensionales ("windschiefes") Verdrehen (Verwinden) der beiden Stützen gegeneinander mittels des Steges blockiert. Ein windschiefes Verdrehen (Verwinden) der Stützen gegeneinander ist aber Voraussetzung für das ungewollte Verdrehen der beiden auf den Stützen gelagerten Ebenen (wie oben schon angedeutet: bei Verdrehung der beiden Ebenen gegeneinander ändert sich durch die damit einher gehende Neigung der Stützen gleichzeitig der Abstand zwischen den Ebenen). Die ungewollte Verdrehung der Ebenen gegeneinander ist folglich durch die erfindungsgemäße Führungseinrichtung, den an den Stützen ansetzenden Steg im Zusammenspiel mit den Scharniergelenken, maßgeblich reduziert. Dem Fachmann ist bekannt, dass Stauchungen und Dehnungen der Stützen und Stege sich nicht gänzlich auszuschließen lassen, die auch ein ungewolltes Verdrehen bewirken. Die Achsen der Scharniergelenke sind jeweils mittig zwischen den jeweiligen Gelenklagern der zwei vom Steg verbundenen Stützen gelagert. Dies gilt insbesondere auch für zwei unterschiedlich lange Stützen, die über einen Steg und Scharniergelenke verbunden sind. Bei einer Vorrichtung mit einer Vielzahl an Stützen, beispielsweise mit vieren, bei der je zwei Stützen die gleiche Länge aufweisen, spielt es keine Rolle, zwischen welchen der Stützen der Steg mit Scharniergelenken angeordnet ist, solange die Achsen der Scharniergelenke jeweils mittig zwischen den jeweiligen Gelenklagern angeordnet sind.
  • Um zu illustrieren, dass aufgrund der Lagerung des Stegs über die zwei Scharniergelenke an zum Beispiel zwei gleichlangen parallelen Stützen es zu keiner ungewollten Verdrehung kommt, lässt sich das System auch wie folgt beschreiben: Eine gedachte Gerade (also eine zum besseren Verständnis hineinprojizierte, tatsächlich nicht vorliegende Gerade), eine so genannte Verbindungsgerade, die an einer der beiden parallelen Scharniergelenkachsen beginnt und rechtwinklig zu den beiden Scharniergelenkachsen verläuft, bleibt auch während der Mischbewegung stets parallel zu einer gedachten Verbindungsgeraden (also einer zum besseren Verständnis hineinprojizierten tatsächlich nicht vorliegenden Geraden), die die beiden Lagergelenke miteinander am Chassis verbindet und zu einer gedachten Verbindungsgeraden (also einer zum besseren Verständnis hineinprojizierten tatsächlich nicht vorliegenden Geraden), die die der beiden Lagergelenke an der Ausnahmevorrichtung miteinander verbindet.
  • Vorzugsweise sind folgende Abstände an der erfindungsgemäßen Vorrichtung gleichgroß: zwischen zwei Stützen der Abstand der Drehpunkte der Gelenklager am Chassis voneinander und der Abstand der Drehpunkte der Gelenklager an der Aufnahmevorrichtung voneinander. Bei auch gleichgroßen Abständen zwischen den Drehpunkten an der einen Stütze und den Drehpunkten an der anderen Stütze, d.h. bei Stützen gleicher Länge, kann sich bei der erfindungsgemäßen Lagerung eine parallelogrammförmige Anordnung dieser Drehpunkte ergeben. Wenn vorzugsweise bei allen Stützen der Vorrichtung die Drehpunkte der Gelenklager von zwei Stützen am Chassis und die Drehpunkte der Gelenklager derselben zwei Stützen an der Aufnahmevorrichtung gleichweit voneinander beabstandet sind und wenn alle Drehpunkte am Chassis zueinander dieselbe Anordnung haben wie alle Drehpunkte an der Aufnahmevorrichtung, ergibt sich an jeweils zwei Stützen zueinander immer eine parallelogrammförmige Anordnung der Drehpunkte - und daraus formschlüssig geführt eine Lagerung der erfindungsgemäßen Mischbewegung. Dies ist sogar zwangsgeführt, wenn zum Beispiel wie oben schon beschrieben die Bewegungsebene der Aufnahmevorrichtung in einem bestimmten Abstand vom Chassis durch geeignete zusätzliche Lagerung festgelegt ist.
  • Vorzugsweise haben die erfindungsgemäßen Stützen eine Länge zwischen 700 mm und 5 mm; bevorzugter eine Länge von 300 mm bis 10 mm; und besonders bevorzugt eine Länge von 150 mm bis 20 mm.
  • Die erfindungsgemäße Mischvorrichtung kann zusätzlich zu der Aufnahmevorrichtung, dem Antrieb und der erfindungsgemäßen Lagerung noch wenigstens ein Heizelement umfassen, vorzugsweise ein steuerbares Heizelement. Dieses wird bevorzugterweise verkörpert durch ein Peltierelement oder ein Widerstandsheizelement, z.B. eine Heizfolie. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Mischvorrichtung zudem eine Kühlvorrichtung, z.B. ein Peltierelement. Dieses kann in einer besonders bevorzugten Ausführungsform zum Heizen und zum Kühlen verwendet werden. Bei verschiedenen Temperiervorrichtungen, z.B. bei Verwendung eines Peltierelementes, ist der ergänzende Einsatz von Kühlkörpern und Lüftern sinnvoll. Das Heiz- bzw. Kühlelement temperiert das Laborgefäß und damit auch den sich darin befindenden Inhalt.
  • Mit der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung lässt sich ein Verfahren zum Mischen von Laborgefäß-Inhalten betreiben. Dabei wird ein Laborgefäß mit Inhalt auf die Mischvorrichtung gestellt und dann die Mischvorrichtung in Betrieb genommen. Bei diesem Mischverfahren ist es auch möglich, den Inhalt der Laborgefäße zu temperieren, d.h. über gesteuertes Heizen und Kühlen auf eine Temperatur einzustellen. Somit ist ein simultanes Mischen und Temperieren mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich.
  • Die erfindungsgemäße Mischvorrichtung hat verschiedene Verwendungen: zum einen kann sie als freistehende Mischvorrichtung, d.h. als einzelnes unabhängiges Laborgerät im Labor eingesetzt werden. Eine weitere Verwendung ist ihr Einsatz in einem Laborautomaten, der z.B. von der Probenaufbereitung über das Mischen bis hin zur finalen Analyse verschiedene Arbeitsschritte übernimmt. Eine weitere Verwendungsmöglichkeit ist der Einsatz in einem Inkubator, in dem Proben, insbesondere lebende Zellen, einer kontrollierten Atmosphäre (Temperatur, Feuchtigkeit, Gas) ausgesetzt sind, wobei die erfindungsgemäße Mischvorrichtung für die gleichförmige Bewegung der zu inkubierenden Probe sorgt.
  • Aus der bisherigen Beschreibung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich nachfolgende Vorteile: einfache Montierbarkeit der Lagerung und Reduktion der Belastung des Antriebs in axialer / vertikaler Richtung. Ein weiterer Vorteil der sich sowohl aus der hohen Belastbarkeit der Lagerung wie auch breiten Bandbreite der möglichen Umdrehungszahlen (50 U/min - 3000 U/min) ergibt, ist die Eignung der Lagerung sowohl für kleine leichte Laborgefäße, z.B Eppendorf-Reaktionsgefäße Mikrotiterplatten, Objektträger, die sich alle mit Kleinstvolumina befüllen lassen (Maximale Füllvolumina; 0.1 ml, 0,2 ml, 0,5 ml, 1,5 ml und 2,0 ml) als auch für große, schwer befüllte Laborgefäße, Falcon Tubes, Glasgefäße, Erlenmeyerkolben (z.B. bis zu 2000 ml), Bechergläser etc..
  • Erfindungsgemäß ist also auch eine Mischvorrichtung mit einer Aufnahmevorrichtung zum Aufnehmen von Mischgut und mit einem Antrieb, durch den sich die Aufnahmevorrichtung relativ gegenüber einem Chassis in eine Mischbewegung versetzen lässt, bei der sich die Aufnahmevorrichtung auf einer geschlossenen Bahn, periodisch zu einer bestimmten Lage in einer bestimmten Ausrichtung im Raum wiederkehrend, bewegt, und mit einer Lagerung, die die Aufnahmevorrichtung in der Mischbewegung führt, wobei die Lagerung mindestens zwei Stützen aufweist jeweils mit zwei von einander beabstandeten Gelenklagern, die jeweils keine translatorischen und mindestens zwei rotatorische Freiheitsgrade aufweisen, von denen das eine Gelenklager die Stütze am Chassis lagert und das andere Gelenklager die Aufnahmevorrichtung an der Stütze, wobei die Lagerung eine Führungseinrichtung aufweist, die während der Mischbewegung die Verdrehung der Aufnahmevorrichtung relativ zum Chassis führt.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung mindestens einen Steg aufweist, der zwei der Stützen mit einander verbindet, wobei ein S Scharniergelenk, das keine translatorischen und nur einen rotatorischen Freiheitsgrad aufweist, den Steg an der einen Stütze lagert und ein anderes Scharniergelenk den Steg an der anderen Stütze und wobei die beiden Scharniergelenke um zueinander parallele Achsen drehbar sind. Bevorzugt ist in dieser letztgenannten Ausgestaltung, dass die Achsen der Scharniergelenke mittig zwischen den jeweiligen Gelenklagern der zwei vom Steg verbundenen Stützen am Chassis und an der Aufnahmevorrichtung gelagert sind. Bevorzugt ist in dieser letztgenannten Ausgestaltung, dass der Steg die Stütze, an der er gelagert ist, oder die Stütze den Steg beim Scharniergelenk gabelförmig umgreift.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass die Drehpunkte der Gelenklager einer Stütze gleichweit von einander beabstandet sind wie die Drehpunkte der Gelenklager einer anderen Stütze.
  • Bevorzugt ist in dieser letztgenannten Ausgestaltung, dass die Drehpunkte der Gelenklager einer Stütze gleichweit von einander beabstandet sind wie die Drehpunkte der Gelenklager aller anderen Stützen.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass die Drehpunkte und/oder Drehachsen der Gelenklager zweier Stützen am Chassis und die Drehpunkte und/oder Drehachsen der Gelenklager derselben Stützen an der Aufnahmevorrichtung gleichweit von einander beabstandet sind.
  • Bevorzugt ist in dieser letztgenannten Ausgestaltung, dass die Drehpunkte und/oder Drehachsen der Gelenklager aller Stützen am Chassis und die Drehpunkte und/oder Drehachsen der Gelenklager derselben Stützen an der Aufnahmevorrichtung gleichweit von einander beabstandet sind.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass nur die Stützen und nicht der Antrieb eine auf die Aufnahmevorrichtung wirkende Gewichtskraft in das Chassis übertragen.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass die Vorrichtung ein steuerbares Heizelement umfasst ausgewähit aus der Gruppe der Peltierelemente und Widerstandsheizelemente und Heizfolien.
  • Erfindungsgemäß ist auch ein Verfahren nach Anspruch 10 zum Mischen von Laborgefäß-Inhalten, bei dem ein Laborgefäß mit Inhalt auf die Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 gestellt wird und dann die Mischvorrichtung in Betrieb genommen wird. Dabei kann der Inhalt des Laborgefäßes temperiert werden.
  • Erfindungsgemäß ist auch die Verwendung nach Anspruch 12 der erfindungsgemäßen Vorrichtung als freistehende Mischvorrichtung oder als Teil eines Laborautomaten oder Inkubators. Diese und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellen.
    • Figur 1
    zeigt schematisch eine räumliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Mischen,
    Figur 2
    zeigt schematisch eine räumliche Ansicht einer alternativen erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Mischen ohne Aufnahmevorrichtung,
    Figur 3 a
    zeigt eine schematische räumliche Ansicht einer Ausgestaltung einer Baugruppe einer erfindungsgemäßen Lagerung, bei der der Steg die Kugelstütze, an der er gelagert ist, beim Scharniergelenk gabelförmig umgreift und bei der die Kugeln der Kugel-Pfanne- Gelenke an der Kugelstütze angeordnet sind,
    Figur 3 c
    zeigt eine schematische räumliche Ansicht einer alternativen Ausgestaltung der Baugruppe gemäß Figur 3 a. bei der die Kugelstütze den Steg beim Schamiergelenk gabelförmig umgreift und bei der die Pfannen der Kugei-Pfanne-Gelenke an der Kugelstütze angeordnet sind,
    Figur 5 a, b und c
    zeigen mehrere schematische räumliche Ansichten von alternativen Anordnungen der erfindungsgemäßen Kugeistützen einer Vorrichtung zum Mischen nach Figur 1, bei der die Kugelstützen paarweise unterschiedlich von Stegen mit einander verbunden sind,und
    Figur 7
    zeigt eine räumliche Ansicht der körperhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Figur 6 als Außendarstellung mit einem Gehäuse.
  • In den verschiedenen Figuren sind einander entsprechende Konstruktionselemente mit gleichen Bezugsziffern versehen.
  • In Figur 1 ist eine Mischvorrichtung 2 erkennbar mit einem Chassis 4 und einer Aufnahmevorrichtung 6, die jeweils schematisch nur als rechteckige Platten abgebildet sind. Wie sich aus der räumlichen Ansicht ergibt, stützt sich die Aufnahmevorrichtung 6 auf vier Stützen 8, 10, 12, 14 ab. Die Stützen haben eine (hier nicht dargestellte) kreiszylindrische Grundform jeweils mit einer schematischen Gelenkkugel 16 als schematische Darstellung jeweils eines Gelenklagers mit nur zwei (rotatorischen) Freiheitsgraden an beiden Enden der jeweiligen Stütze. Jede der Gelenkkugeln 16 ist in einer (schematischen) Kugelpfanne in der Unterseite der Aufnahmevorrichtung 6 oder in der Oberseite des Chassis 4 angeordnet. Die Drehpunkte (Mittelpunkte) der Lagerkugeln sind an allen Stützen gleichweit voneinander entfernt (Abstand a).
  • In Figur 1 ist erkennbar, dass die Drehpunkte (Mittelpunkte) der Gelenklager 16 der Stützen 8 und 10 sowie der Stützen 12 und 14 im Chassis 4 denselben Abstand A haben wie der Abstand B zwischen den Drehpunkten (Mittelpunkten) der Gelenklager 16 derselben zwei Stützen 8 und 10 sowie der Stützen 12 und 14 in der Aufnahmevorrichtung 6. Dasselbe gilt für die Abstände C und D zwischen den Drehpunkten (Mittelpunkten) der Gelenklager 16 der Stützen 10 und 12 sowie der Stützen 8 und 14. So ergibt sich in der Vorrichtung 2 gemäß Figur 1 zwischen jedem beliebigen Paar der vier Stützen 8, 10, 12 und 14 eine parallelogrammförmige Anordnung der jeweiligen vier Drehpunkte (Mittelpunkte).
  • Wie sich aus Figur 1 ergibt, sind die vier Drehpunkte (Mittelpunkte) der Lagerkugeln 16 an den oberen Enden der vier Stützen auf einer (horizontalen) Ebene 6 angeordnet und die vier Drehpunkte (Mittelpunkten) der Lagerkugeln 16 an den jeweiligen unteren Enden der vier Stützen auf einer (horizontalen) Ebene 4 planparallel dazu. Diese erfindungsgemäße Lagerung ermöglicht eine Mischbewegung der Aufnahmevorrichtung 6 entlang dem Pfeil 18 translatorisch kreisförmig wiederkehrend.
  • Angetrieben wird die Aufnahmevorrichtung 6 in dieser Mischbewegung 18 von einem Exzenter 20, der auf einer senkrechten, drehangetriebenen Welle 22 sitzt. Der Exzenter 20 ist in einer Durchgangsbohrung 24 in der Aufnahmevorrichtung 6 gleitgelagert und legt mit seiner Exzentrizität E zwischen der Exzenterachse und der Wellenachse den Radius der Drehbewegung 18 fest. Dies bestimmt durch die Formschlüssigkeit der Gelenklager 16 - solange Lagerspiel und Toleranzen unberücksichtigt bleiben, also prinzipiell - dann auch den Abstand zwischen dem Chassis 4 und der Aufnahmevorrichtung 6 (senkrecht zu der Bewegungsebene der Mischbewegung 18).
  • In Figur 1 ist erkennbar, dass die Gelenklager 16 einen solchen Schwenkwinkel S der Stütze (zum Beispiel 10) gegenüber der Aufnahmevorrichtung 6 (und so auch gegenüber dem Chassis 4) zulassen, dass bei der Mischbewegung 18 die Kreisbahn der Drehpunkte der Gelenklager 16, die die Aufnahmevorrichtung 6 an der Stütze (zum Beispiel 10) lagern, in Draufsicht auf die Bewegungsebene 18 (Draufsicht nicht dargestellt) ungefähr gleich groß sind.
  • In Figur 1 ist ferner erkennbar, dass die Stützen 8 und 10 durch einen Steg 28 und die Stützen 12 und 14 durch einen Steg 30 miteinander verbunden sind. An beiden Enden der Stege 28 lagert ein Scharniergelenk 32 den jeweiligen Steg an einer der Stützen 8, 10, 12 oder 14. Die Scharniergelenke 32 lagern so den jeweiligen Steg 28, 30 an der jeweiligen Stütze drehbar um zueinander parallele Achsen 34. So ist zum Beispiel die Drehachse des Scharniergelenks 32 am linken Ende des Stegs 28 in Figur 1 parallel zur Drehachse des Scharniergelenks 32 a rechten Ende des Steges 28 in Figur 1.
  • Jeder um die beiden parallelen Achsen an seinen beiden Enden drehbar an den "Kugelstützen" 8 bis 14 (Stützen 8 bis 14 mit schematischen Gelenkkugeln 16 als Schema der Gelenklager 16) angelenkte Steg 28, 32 ist eine Führungseinrichtung, die während der Mischbewegung 18 die Verdrehung der Aufnahmevorrichtung 6 relativ zum Chassis 4 so führt, dass diese Verdrehung während der gesamten Periodendauer einer Wiederkehr - also während der gesamten Mischbewegung 18 - gleich null (mit anderen Worten immer translatorisch) ist.
  • Figur 2 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Mischvorrichtung 2. In Figur 2 sind die einander entsprechenden Konstruktionselemente der Vorrichtung 2 identisch nummeriert wie in Figur 1, auch wenn es sich nicht um identische, sondern nur funktional entsprechende Konstruktionselemente handelt.
  • Im Unterschied zu der Vorrichtung 2 gemäß Figur 1 hat die Vorrichtung 2 gemäß Figur 2 nur zwei Stützen 10, 12. Hier ist der (senkrechte) Abstand der Aufnahmevorrichtung 6 (nicht dargestellt) vom Chassis 4 durch einen horizontalen Kragen 36 am unteren Ende des Exzenters 20 festgelegt.
  • Figur 3 a zeigt eine mögliche Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Lagerung, wie sie prinzipiell in Figur 2 abgebildet ist.
  • Der Steg 28 ist auf den zwei Scharniergelenken 32 gelagert, die hier allerdings die jeweilige Kugelstütze gabelförmig umfassen. Die Zapfen der Scharniergelenke 32 dringen dabei senkrecht durch planparallele, ebene Außenflächen 40 an den Stützen 10 und 12 hindurch. Die ebenen Außenflächen 40 an der Stütze 10 und der Stütze 12 liegen an den ebenen Innenseiten 42 der gabelförmigen Enden des Steges 28 an.
  • Figur 3 c zeigt eine Baugruppe schematisch, die der gemäß Figur 3 a im Wesentlichen vollständig entspricht bis auf Wirkflächenumkehr in der Gabelung: in Figur 3 c umgreift beim Scharniergelenk die Kugelstütze gabelförmig den Steg und nicht umgekehrt.
  • Mit einem Gehäuse 47 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 2 in Figur 7 dargestellt.
  • Figur 5 a, b und c zeigen mehrere schematische räumliche Ansichten von alternativen Anordnungen der erfindungsgemäßen Kugelstützen einer Vorrichtung zum Mischen nach Figur 1, bei der die Kugelstützen paarweise unterschiedlich von Stegen mit einander verbunden sind.
  • Die Kugelstützen sind in Figur 5 höchst schematisch ohne Pfanne dargestellt, das Chassis 4 und die Aufnahmevorrichtung 6 nur höchst schematisch jeweils gestrichelt als Ebenen. In Fig 5 a wiederholt sich die zueinander rechteckige Anordnung der vier Kugelstützen 8 bis 14 - wobei allerdings auch die Kugelstützen 10 und 12 sowie 8 und 14 durch Scharniergelenk-Stege 56 beziehungsweise 58 mit einander verbunden sind. Fig 5 b zeigt eine zueinander dreieckige Anordnung von drei Kugelstützen 8, 10 und 60 - wobei nur die Kugelstützen 8 und 10 durch den Scharniergelenk-Steg 28 mit einander verbunden sind. Die dritte Kugelstütze 60 steht allein und stützt so die Aufnahmevorrichtung 6 auf dem Chassis 4 wie drei Beine einen Hocker. Fig 5 c schließlich zeigt eine zueinander sechseckige Anordnung von sechs Kugelstützen 8 bis 14 und 62 und 64 - wobei (wie in Figur 1) jeweils zwei Kugelstützen 8 und 10 durch einen Scharniergelenk-Steg (28, 30 und 66) mit einander verbunden sind.

Claims (12)

  1. Mischvorrichtung mit
    - einer Aufnahmevorrichtung (6) zum Aufnehmen von Mischgut und mit
    - einem Antrieb (20, 22), durch den sich die Aufnahmevorrichtung (6) relativ gegenüber einem Chassis (4) in eine Mischbewegung (18) versetzen lässt, bei der sich die Aufnahmevorrichtung (6) auf einer geschlossenen Bahn, periodisch zu einer bestimmten Lage in einer bestimmten Ausrichtung im Raum wiederkehrend, bewegt, und mit
    - einer Lagerung, die die Aufnahmevorrichtung (6) in der Mischbewegung führt,
    - wobei die Lagerung mindestens zwei Stützen (8, 10, 12, 14, 60, 62, 64) aufweist jeweils mit zwei von einander beabstandeten Gelenklagern (16) in Form von kurzen elastischen Stababschnitten, die jeweils keine translatorischen und mindestens zwei rotatorische Freiheitsgrade aufweisen, von denen das eine Gelenklager (16) die Stütze (8, 10, 12, 14, 60, 62, 64) am Chassis (4) lagert und das andere Gelenklager (16) die Aufnahmevorrichtung (6) an der Stütze (8, 10, 12, 14, 60, 62,64),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Lagerung eine Führungseinrichtung (28, 30, 32) aufweist, die während der Mischbewegung (18) die Aufnahmevorrichtung (6) relativ zum Chassis (4) führt, wobei die Führungseinrichtung (28, 30, 32) mindestens einen Steg (28, 30) aufweist, der zwei der Stützen (8, 12, 62) mit einander verbindet, wobei ein Scharniergelenk (32), das keine translatorischen und nur einen rotatorischen Freiheitsgrad aufweist, den Steg (28, 30) an der einen Stütze (10, 14, 64) lagert und ein anderes Scharniergelenk (32) den Steg (28, 30) an der anderen Stütze (8, 10, 12, 14, 62, 64) und wobei die beiden Scharniergelenke (32) um zueinander parallele Achsen drehbar sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen der Scharniergelenke (32) mittig zwischen den jeweiligen Gelenklagern (16) der zwei vom Steg (28, 30) verbundenen Stützen (8, 10, 12, 14, 62, 64) am Chassis (4) und an der Aufnahmevorrichtung (6) gelagert sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (42) die Stütze (40), an der er gelagert ist, oder die Stütze den Steg beim Scharniergelenk gabelförmig umgreift.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehpunkte der Gelenklager (16) einer Stütze (8, 10, 12, 14, 60, 62, 64) gleichweit von einander beabstandet sind wie die Drehpunkte der Gelenklager (16) einer anderen Stütze (8,10,12,14, 60, 62, 64).
  5. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehpunkte der Gelenklager (16) einer Stütze (8, 10, 12, 14, 60, 62, 64) gleichweit von einander beabstandet sind wie die Drehpunkte der Gelenklager (16) aller anderen Stützen (8,10, 12, 14, 60, 62, 64).
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehpunkte und/oder Drehachsen der Gelenklager (16) zweier Stützen (8, 10, 12, 14, 60, 62, 64) am Chassis (4) und die Drehpunkte und/oder Drehachsen der Gelenklager (16) derselben Stützen (8, 10, 12, 14, 60, 62, 64) an der Aufnahmevorrichtung (6) gleichweit von einander beabstandet sind.
  7. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehpunkte und/oder Drehachsen der Gelenklager (16) aller Stützen (8, 10, 12, 14, 60, 62, 64) am Chassis (4) und die Drehpunkte und/oder Drehachsen der Gelenklager (16) derselben Stützen (8, 10, 12, 14, 60, 62, 64) an der Aufnahmevorrichtung (6) gleichweit von einander beabstandet sind.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass nur die Stützen (8, 10, 12, 14, 60, 62, 64) und nicht der Antrieb (20, 22) eine auf die Aufnahmevorrichtung (6) wirkende Gewichtskraft in das Chassis (4) übertragen.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Vorrichtung (2) ein steuerbares Heizelement umfasst ausgewählt aus der Gruppe der Peltierelemente und Widerstandsheizelemente und Heizfolien.
  10. Verfahren zum Mischen von Laborgefäß-Inhalten, bei dem ein Laborgefäß mit Inhalt auf die Vorrichtung (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 gestellt wird und dann die Mischvorrichtung (2) in Betrieb genommen wird.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 10, bei dem der Inhalt des Laborgefäßes temperiert wird.
  12. Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 als freistehende Mischvorrichtung (2) oder als Teil eines Laborautomaten oder Inkubators.
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