EP3461560A1 - Magnetische trennvorrichtung mit magnetischer aktivierung und deaktivierung - Google Patents

Magnetische trennvorrichtung mit magnetischer aktivierung und deaktivierung Download PDF

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EP3461560A1
EP3461560A1 EP18204538.5A EP18204538A EP3461560A1 EP 3461560 A1 EP3461560 A1 EP 3461560A1 EP 18204538 A EP18204538 A EP 18204538A EP 3461560 A1 EP3461560 A1 EP 3461560A1
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EP
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magnetization
tip
magnet
magnetic
magnet assembly
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EP18204538.5A
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Martin Gajewski
Hanspeter Romer
Mario Arangio
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Hamilton Bonaduz AG
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Hamilton Bonaduz AG
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Publication date
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    • B03C2201/26—Details of magnetic or electrostatic separation for use in medical or biological applications

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic separator for separating magnetic particles from a suspension having a soft magnetic tip whose magnetization state is selectively changeable between a more magnetized state and a weaker magnetized state, the tip having a dip end for introduction into the suspension and a magnetization section for changing the magnetization state of the tip, wherein the separation device comprises a magnet arrangement whose magnetic field in the magnetization section of the tip is variable in time to change its magnetization state.
  • Such separation devices are used, for example, in chemical, biochemical and / or pharmaceutical laboratories to remove magnetic particles contained in a suspension from the suspension.
  • Such suspensions with magnetic particles can be used, for example, for the purification of DNA.
  • the magnetic particles serve merely as a means of transport and are usually coated in such a way that only a specific constituent of the suspension can and will attach to the outer surface of the coating pointing away from the particle, which can then be removed together with the particle from the suspension.
  • the magnetic particles are thus usually magnetic only for the purpose of the planned removal of chemical or biological material from the suspension liquid.
  • a generic magnetic separation device is known for example from the WO 02/40173 A1 ,
  • a strong and correspondingly space-demanding electric ring magnet surrounds the soft-magnetic tip, which passes through the plane of extent of the electric ring magnet along the ring axis.
  • soft magnetic tip acts as an anchor or iron core and is magnetized for the duration of energization of the electric ring magnet, so that the insertion end of the soft magnetic tip inserted into the respective suspension and then because of their magnetized state to attract the magnetic particles contained in the suspension until it rests against an outer surface of the soft magnetic tip and then they can remove frictionally or force-locking from the remaining suspension liquid.
  • the outer surface of the soft magnetic tip may be formed by the soft magnetic material itself or - depending on the requirements of the respective cleaning process - by a surrounding the insertion end of the soft magnetic tip protective cover.
  • the WO 02/40173 A1 known magnetic separation device coupled to an electromotive rotary drive, through which the soft magnetic tip is rotatable about its longitudinal axis.
  • rotation of the soft magnetic tip can demonstrably the WO 02/40173 A1 the deposition of the particles are supported at magnetized immersion end of the soft magnetic tip.
  • the rotation may also be used to remove magnetic particles deposited from the immersion end of the soft magnetic tip and removed from the suspension liquid together with the soft magnetic tip from the dip end.
  • a disadvantage of the known magnetic separation device is on the one hand their expansive, space-demanding design in which the soft magnetic tip and the electric ring magnet are arranged coaxially and axially overlapping as the above-mentioned magnet arrangement. Another device, in particular a further magnetic separation device can therefore not be approximated closer to the known separation device than the radius of the soft magnetic tip surrounding the electric ring magnet.
  • the use of an electromagnet for temporary magnetization of the soft magnetic tip can be questionable, especially when the electromagnet for magnetization the soft magnetic tip is to be arranged axially overlapping with this in the direction of its longitudinal axis. The electromagnet is thus arranged comparatively close to the suspension to be processed with the separating device.
  • the solenoid Since the solenoid provides its magnetic field only with energization, it comes during operation of the magnetic separator to a heating of the electromagnet and thus at least the risk of thermal stress on the suspension to be processed, which may be disadvantageous especially for thermally sensitive ingredients of the suspension.
  • Another magnetic separation device which also has all the features of the preamble of claim 1, is known from US 4 751 053 A known.
  • This separator also uses an electromagnet coaxial with and axially overlapping the soft magnetic tip of the separator with respect to the longitudinal axis of the soft magnetic tip.
  • the electric ring magnet of US 4 751 053 A However, the soft magnetic tip used there surrounds radially more narrow than that from the WO 02/40173 A1 known electric ring magnet, which reduces the construction of the US 4 751 053 A known separation device is radially less expansive than those previously discussed.
  • the electric ring magnet which changes the magnetization state of the soft-magnetic tip acting as an armature or iron core, is arranged comparatively close to the suspension to be processed solely by current supply and non-energization, which in turn causes the above-described risk of undesirable thermal stress Suspension consists of the separator.
  • Another magnetic separator is from the US 7 776 221 B2 known.
  • This document discloses a plurality of soft magnetic tips which protrude from an area defining an air gap between the free leg ends of a C-shaped magnetic yoke.
  • sample containers are provided, into which a suspension with magnetic particles can be added.
  • the soft magnetic tips of the US 7 776 221 B2 known separation device are in their entirety by their distance direction rotatable to the suspension containers, but not lowered to the containers down.
  • One or more permanent magnet arrangements are movably accommodated in a recess of the magnetic yoke, so that the magnetization state of the soft magnetic tips connected to the yoke can be changed by relative movement of these magnet arrangements relative to the yoke.
  • This separation device is extremely space-demanding, since the soft magnetic tips are taken in the direction of distance to the suspension containers non-depositing on Magnetjoch and the tips can be immersed only by displacement of the suspension container by means of an additional manipulation device in the suspension to be processed.
  • Very similar magnetic separation devices are from the DE 10 2005 004 664 A1 and from the US 5 567 326 A known.
  • the separation devices known in this way have a plate from which a plurality of soft-magnetic tips, which as a rule are arranged in the manner of a matrix, protrude parallel to one another in a downward direction.
  • a permanent magnet may be temporarily placed on the plate side facing away from the protruding tips to change the magnetization state of the soft magnetic tips in their entirety, that is, to magnetize all the soft magnetic tips when the permanent magnet is present, and to demagnetize if the permanent magnet is not present.
  • Another magnetic separator is from the US Pat. No. 4,649,116 known.
  • a soft magnetic tip and a non-magnetic, ie non-magnetized and non-magnetizable, collinear material in the axial direction with respect to the longitudinal axis of the soft magnetic tip are arranged one behind the other.
  • the soft magnetic tip can now be moved along with the non-magnetic material past the two free leg ends of the horseshoe magnet until both leg ends of the horseshoe magnet are opposite the non-magnetic material. At this moment, the soft magnetic tip loses its transient magnetization and is nonmagnetic, or at least less magnetised, since a certain leakage flux may not be ruled out. This separator is radially expansive due to the horseshoe magnet used.
  • a magnetic separation device in which an annular permanent magnet arrangement surrounds a pipetting tip radially outward and is displaceable in the longitudinal direction of the pipetting tip in order to act on different zones of the pipette tip with its magnetic field.
  • the present application is therefore based on the object to further develop the generic magnetic separation device such that it takes up less space and as little as possible loads the suspension to be processed.
  • This object is achieved by a generic magnetic separation device in which one of the two magnet assemblies is stationary relative to the soft magnetic tip and the other magnet assembly is movable relative to the tip and a magnet assembly.
  • the first and the second magnet arrangement can be used to neutralize each other depending on the relative position by field closure, so that no or only a smaller magnetic field acts on the soft magnetic tip of them, or they just can not neutralize, so one of them or at least by one of the magnet arrangements emanating magnetic field acts on the soft magnetic tip and these stronger magnetized in contrast to the aforementioned condition.
  • variable relative arrangement of the two magnet assemblies it is possible to change the magnetization state of the soft magnetic tip not only as in the prior art between a first state of low or no magnetization and a second state of stronger magnetization. Rather, the variable relative arrangement of the two magnet arrangements offers the possibility of selectively changing the degree of magnetization of the soft-magnetic tip even at intermediate values lying between two extreme values, preferably even to change them steplessly, at least in regions.
  • the first mentioned in the solution of the present invention underlying task magnet assembly is the initially mentioned magnet assembly.
  • magnetic is meant a material which is either magnetizable or magnetised. In most applications of the presently discussed magnetic separator, the magnetic particles will comprise ferromagnetic material or be made of ferromagnetic material.
  • both magnet arrangements are arranged to be displaceable relative to the soft-magnetic tip, so that each of the first and the second magnet arrangement can be displaced relative to the soft-magnetic peak.
  • one of the two magnet arrangements is stationary relative to the soft magnetic tip and the other magnet arrangement movable relative to the tip and to a magnet arrangement is.
  • the magnetic field of a currentable electrical coil comprises one of the two magnet assemblies as a magnetizing magnet assembly at least one permanent magnet and is displaceable between a further away from the tip and separated by an air gap of this not Magnetization position and a magnetization position more closely approximated to the tip, wherein the respective other magnet arrangement as a drive magnet arrangement has an optionally energizable electrical coil which, depending on its energization, displaces the magnetization magnet arrangement from the magnetization position to the non-magnetization position.
  • the magnetizing magnet arrangement is that magnet arrangement of the first and the second magnet arrangement whose magnetic field is "coupled” into the magnetically soft peak in the magnetization position of the magnetization magnet arrangement and thus effects a magnetization of the soft magnetic peak.
  • the magnetization magnet assembly In the non-magnetization position, the magnetization magnet assembly is located farther away from the soft magnetic tip than in the magnetization position such that in the non-magnetization position the magnetic field from the magnetization magnet assembly is less strong than in the magnetization position or even not at the soft magnetic tip acts. Then, when the magnetization magnet assembly is in its non-magnetization position, the soft magnetic tip is less magnetized than when the magnetization magnet assembly is in its magnetization position closer to the tip. Preferably, the soft magnetic tip is unmagnetized in the non-magnetization position of the magnetization magnet assembly.
  • the other of the two magnet arrangements which is referred to as a drive magnet arrangement, is preferably used only for displacing the magnetization magnet arrangement between its stated positions: magnetization position and non-magnetization position.
  • the displacement of the magnetization magnet arrangement between its stated positions takes place depending on the energization of the drive magnet arrangement.
  • the magnetization magnet arrangement is a permanent magnet or a permanent magnet arrangement with a plurality of permanent magnets, around a currentless magnetized magnetization magnet arrangement and thus a currentless provide magnetizable tip. Therefore, the magnetization magnet assembly preferably does not include an electromagnet.
  • the drive magnet assembly Since the drive magnet arrangement must be energized only with a suitable design of the separation device for a displacement of the magnetization magnet assembly, the drive magnet assembly does not need to be energized as in the prior art for the entire duration in which the magnetization magnet assembly in the magnetization position is or generally: in which the soft magnetic tip has a state of stronger magnetization. In fact, it is usually sufficient to energize the drive magnet arrangement during the approach movement of the magnetization magnet arrangement to the magnetization position only as long as the magnetization magnet arrangement is in the approaching movement and / or has approached the magnetization position so far that it approaches its approaching movement continues even with de-energized drive magnetization arrangement until reaching the magnetization position.
  • the drive arrangement is arranged in the separation device such that its energization effects a removal of the magnetization magnet arrangement from the soft magnetic tip.
  • the energization of the drive magnet assembly thus causes an adjustment of the magnetization magnet assembly in the non-magnetization position.
  • the displacement of the magnetization magnet assembly from the non-magnetization position to the magnetization position can be gravity driven or at least assisted by gravity.
  • an electromagnet which is weaker in comparison with the magnetizing electromagnets of the prior art can be used for this purpose. which develops during its energization only a smaller amount of heat than is the case in the prior art for those electromagnets that are used to magnetize the soft magnetic tip. This also reduces the risk of thermal influence on the suspension to be processed.
  • the drive magnet arrangement may also be used preferably to displace the magnetization magnet arrangement from the non-magnetization position into the magnetization position. Then, when, for example, the magnetization magnet assembly is moved along its horizontal path orthogonal to the gravity direction of action, energization of the drive magnet assembly with respective current flow direction may shift the magnetization magnet assembly to one or the other of said positions: magnetization position and non-magnetization position, in this case, the driving magnet assembly only needs to be energized for the short periods of time until the magnetizing magnet assembly reaches its respective desired position of magnetizing position and non-magnetizing position has reached.
  • an air gap between the magnetization magnet arrangement and the soft magnetic tip, in particular its magnetization section is smaller in the magnetization position than in the non-magnetization position of the magnetization magnet arrangement.
  • a particularly advantageous high degree of magnetization of the soft-magnetic tip can be achieved in that the magnetization magnet arrangement is in magnetic contact with the magnetically soft tip in the magnetization position, ie it is either in direct physical contact with the magnetization section or indirectly with interposition of a ferromagnetic material Touch contact is with this, in which case preferably the magnetization magnet assembly is in physical contact with the intermediate ferromagnetic material and the ferromagnetic material is in contact with the magnetization portion of the soft magnetic tip.
  • such an air gap is preferably present between the soft magnetic tip, in particular its magnetization section, and the magnetization magnet arrangement.
  • the magnetic separation device has a holding device which holds the magnetization magnet arrangement in the non-magnetization position.
  • the necessary holding force for holding the magnetizing magnet assembly in the non-magnetizing position be applied by the holding device. It then does not need to be applied by energizing the drive magnet assembly.
  • the holding device may be, for example, a frictional holding device in an embodiment, the frictional force is lower than the force exerted by the drive magnet assembly when energized on the magnetization magnet assembly magnetic force.
  • a frictional force can be achieved for example by clamping jaws whose clamping force is selectively adjustable by biasing means taking into account the clamped between them portion of the magnetizing magnet assembly, such as spring preload in the closing direction.
  • the holding device has the holding device on a ferromagnetic holding part, with which the magnetizing magnet assembly is in magnetic contact in the non-magnetization position.
  • the magnetization magnet arrangement already has a permanent magnet and thus is permanently magnetized at least in sections, the magnetic field emanating from it can be used in a particularly simple manner to hold the magnetization magnet arrangement in the non-magnetization position.
  • care must be taken that the magnetic field emitted by the drive magnet arrangement in the case of its energization and the resulting magnetic force acting on the magnetization magnet arrangement is greater than the magnetic force exerted between the magnetization magnet arrangement and the ferromagnetic holding part of the holding device.
  • this should be easily possible because the same condition must be met for releasing the magnetization magnet assembly from the magnetization portion of the soft magnetic tip from the magnetization position.
  • the ferromagnetic holding part may be dimensioned such that it is in magnetic saturation when it is in the non-magnetization position in magnetic contact with the magnetizing magnet assembly.
  • the holding part may be made of soft magnetic material.
  • it may be made of the same soft magnetic material as the soft magnetic tip.
  • one of the two magnet assemblies comprises magnetization magnet assembly at least one permanent magnet, preferably a permanent magnet or a permanent magnet arrangement with a plurality of permanent magnets, relative to the soft magnetic tip is non-displaceable and permanently with the soft magnetic tip in Magnetic contact is, and that the other of the two magnet assemblies comprises a switching magnet assembly at least one permanent magnet and is displaceable between a switch-off, in which it weakens the magnetization magnetic field of the magnetization magnet assembly in the region of the magnetization section with its switching magnetic field, and a switch-on position in which, with its switching magnetic field, it sets the magnetization magnetic field of the magnetization magnet arrangement in the region of the magnetization section w weakens strongly.
  • the basic idea of the second embodiment now discussed is an assembly which is the magnetization magnet assembly, which provides for the magnetization of the soft magnetic tip, is disposed relative to this non-loadable and in which the switching magnet assembly is displaceable to weaken depending on their relative position to the magnetizing magnet assembly whose magnetic field different strength or neutralize ,
  • the power consumption of the magnetic separation device is significantly reduced, thus avoiding unwanted heat sources in the separator.
  • a simple way of weakening the magnetic field emanating from the magnetization magnet arrangement is to use the switching magnet arrangement in field closure for a magnetic return, for instance when the switching magnet arrangement is in its switch-off position. Then, when in the off position unlike poles of the magnetizing magnet assembly on the one hand and the switching magnet assembly on the other hand are in close approximation, the outgoing from one pole of the magnetizing magnet assembly magnetic field via the switching magnet assembly in the direction to the other pole of the magnetizing magnet assembly be passed without the soft magnetic tip is penetrated to a considerable extent by the magnetic field of the magnetization magnet assembly.
  • the switching magnet assembly is in its off position closer to that pole of the magnetization magnet assembly, which in turn is closer to the soft magnetic tip.
  • the magnetizing magnet arrangement and the switching magnet arrangement are oppositely polarized along their relative movement path. In that case, it is particularly easy to approach each other by merely translational, preferably rectilinear, movement of the switching magnet arrangement relative to the magnetization magnet arrangement, unlike poles of switching magnet arrangement and magnetization magnet arrangement in a region located close to the soft magnetic peak.
  • the magnetization magnet arrangement is preferably shorter along the relative movement path, which is preferably a rectilinear relative movement path, than the magnetization magnet arrangement. As a result, their relative mobility is facilitated relative to the magnetizing magnet arrangement along the relative movement path.
  • the switching magnet arrangement can move along its relative movement path over the extension length of the magnetization magnet arrangement in the direction of the relative movement path, it may in principle be sufficient if the relative movement path of the switching magnet arrangement does not extend beyond the extension component of the magnetization magnet arrangement along the relative movement path runs. Thus, a short separation device along the relative movement path can be obtained.
  • a magnetic coupling device for coupling the soft magnetic tip in the magnetic field of the magnetization magnet assembly and preferably this coupling formation as an end stop for the relative movement of the switching magnet assembly to soft elastic tip to use.
  • the switching magnet arrangement can also be designed in an extremely advantageous manner to be displaced due to magnetic forces between its two positions: switch-off position and switch-on position.
  • the magnetic separation device has a third magnet arrangement which comprises at least one optionally energizable electrical coil and which as trigger magnet arrangement depending on their energization Displacement of the switching magnet assembly between their on and their off position causes.
  • the magnetic separation device is therefore preferably designed to energize the trigger magnet arrangement only during the transition of the switching magnet assembly from one of its positions: switch-on position and switch-off position, into the respective other position, wherein - as described above - energization for the entire duration the relative movement of switching magnet assembly and magnetization magnet assembly is not essential.
  • the trigger magnet assembly may advantageously effect, in both positions of the switch magnet assembly: switch on and off positions, a displacement relative to the magnetizer magnet assembly to the other position when the trigger magnet assembly is coupled for common movement with the switch magnet assembly.
  • the trigger magnet arrangement may advantageously be arranged coaxially with the switching magnet arrangement, that is, extending over a common region of the relative movement path. It can also be arranged colinearly to the switching magnet arrangement, for example in the direction of the relative movement path to the switching magnet arrangement subsequently.
  • the trigger magnet assembly may have at least two coaxial winding sections, between which the switching magnet assembly is arranged.
  • the trigger magnet arrangement can also be arranged along the relative movement path of switching magnet arrangement and magnetization magnet arrangement between two permanent magnets of the switching magnet arrangement.
  • the switching magnet arrangement and the trigger magnet arrangement both individually and jointly considered, each generate a symmetrical magnetic field which is oriented orthogonal to the relative movement path of the switching magnet arrangement. However, this is not necessary for the function.
  • the switching magnet arrangement can be formed from a plurality of permanent magnets stacked along the relative movement path in order to generate a particularly strong magnetic field and / or to simplify the repairability of the switching magnet arrangement.
  • a possible objective of the present magnetic separator is to use a plurality of soft magnetic tips simultaneously, preferably the plurality of soft magnetic tips are provided in a predetermined array pattern, for example arranged in rows and columns.
  • the magnetic separation device As possible to be able to provide little radial space, it is advantageous if the soft magnetic tip extends along a tip axis.
  • the assembly of the soft magnetic tip in the magnetic separation device can be simplified if the soft magnetic tip is at least partially, preferably completely, rotationally symmetrical with respect to the tip axis formed as rotational symmetry axis.
  • a magnetic field of the two magnet arrangements which is as homogeneous as possible between the two magnet arrangements - and this applies both to the above-mentioned embodiments and to the very very general solution of the object underlying the present invention - can be obtained by the one magnet arrangement surrounding the other one, wherein then a particularly advantageous homogeneous and symmetrical magnetic field of the magnetic separation device can be obtained in total, when one magnet assembly surrounds the other coaxially. For the reasons mentioned, a complete enclosure of one magnet arrangement by the other is preferred.
  • the drive magnet assembly it is preferable for the drive magnet assembly to surround the magnetization magnet assembly.
  • the switching magnet assembly possibly together with the trigger magnet assembly, surround the magnetization magnet assembly.
  • the above-mentioned magnetization magnet arrangement preferably also extends along a magnet arrangement axis, which is preferably arranged colinearly with the tip axis.
  • both magnet arrangements ie magnetization magnet arrangement on the one hand and drive or switching magnet arrangement on the other hand, and the soft-magnetic tip are arranged coaxially with collinear course axes.
  • At least one part of the permanent magnets of at least one, preferably both magnet arrangements is coaxial with the tip axis and is polarized along this axis and is preferably rotationally symmetrical with respect to the tip axis as rotational symmetry axis.
  • This is particularly preferred for all permanent magnets of at least one, preferably both magnet arrangements, which are for the above-mentioned particular embodiments, at least the magnetizing magnet arrangement on the one hand and the drive or switching magnetization arrangement on the other hand.
  • the soft magnetic tip is rotatable to improve the separation of magnetic particles of suspension liquid, wherein the axis of rotation of the soft magnetic tip is preferably its tip axis.
  • the magnetic separator has a rotary drive which is coupled with the soft magnetic tip to transmit motion and torque. By this rotary drive, the tip is rotatable.
  • a rotary drive component such as a shaft or hub stub permanently coupled for common rotation about the axis of rotation with the soft magnetic tip and releasably coupled or coupled to the rotary drive can be formed at least partially of soft magnetic material, wherein the rotary drive member can then act as the above-mentioned holding device, which holds the magnetization magnet assembly in the non-magnetization position.
  • the two magnet arrangements are preferably arranged in the direction of the tip axis between the soft-magnetic tip and the rotary drive, in particular between the tip and the above-mentioned rotary drive component. This preferably applies regardless of the respectively assumed position of the movable magnet arrangement.
  • the magnetic separation device comprises a separator head having a plurality of soft magnetic tips, all extending along a tip axis, the tip axes of the individual soft magnetic tips being arranged parallel to one another.
  • the soft magnetic tips are arranged in a matrix-like manner in rows and columns, wherein an orthogonal row and column system is preferred.
  • the magnetization state of at least part of the soft magnetic tips of the separator head is changeable independently of another part of the soft magnetic tips.
  • This independent changeability of the magnetization state of soft magnetic tips in a separator head can be done by individually energizing the magnet arrangement effecting the change of the magnetization state of the respective soft magnetic tip.
  • the magnetization state of each individual soft magnetic tip of the separator head is changeable independently of the magnetization state of each other soft magnetic tip.
  • the energization of individual magnet arrangements can be effected in a simple and secure manner by a corresponding control device, wherein the control device can also be designed to soft magnetic peaks of the separation device head lines or / and columns to the common Summarize change in the magnetization state.
  • the control device can change all soft magnetic peaks of a row and / or a column by common control of the respective magnet arrangements in the same sense and simultaneously.
  • Such magnetic separation devices can advantageously be provided on a pipetting device, in which case at least one pipetting channel of the pipetting device is replaced by a separating device as described above.
  • a separator formed as described above has a radial extent of less than 20 mm, preferably not more than 18 mm.
  • the soft magnetic tip may be metallic bright or may have a coating.
  • the coating may be fixedly connected to the magnetic tip or may be detachably provided thereon.
  • the magnet arrangements which are described as being movable relative to the soft-magnetic tip in the present application can be guided to move them on a support component that is at least not translationally displaceable relative to the soft-magnetic tip.
  • the support member is located between the soft magnetic tip and the rotary drive.
  • the carrier component can pass through a magnetic arrangement guided on it for relative movement with a guide section or surround it radially on the outside.
  • FIGS. 1a to 2b a first embodiment of a magnetic separation device according to the invention is generally designated 10. Below the magnetic separation device is an exemplified sample vessel 12, in which, as in FIG. 1b is shown, a suspension 14 is located with magnetic particles.
  • the magnetic separator 10 extends along a device axis V, which is also included in the cutting plane Ib-Ib.
  • the device axis V is parallel to the plane of the drawing FIG. 1 , the cutting plane Ib-Ib orthogonal to this.
  • the magnetic separator 10 has a soft-magnetic tip 16, which, as in the example shown, may be formed as a cylindrical component, the cylinder axis or generally the longitudinal axis L of the soft-elastic tip 16 coinciding with the device axis V.
  • the soft-magnetic tip 16 has an immersion end 16a closer to the container 12 and has a magnetization section 16b, which in the present example, as will be explained in more detail below, is structurally formed by the longitudinal end opposite the insertion end 16a.
  • the soft magnetic tip 16 may be surrounded at its plunging end 16a by an interleaving sleeve 18 by which the material of the tip 16 may be shielded from the suspension 14 into which the plunging end 16a of the tip 16 operates by moving along the device axis V. - and immersed as intended.
  • the change sheath 18 is a detachable and replaceable provided at the top 16 protective cover.
  • the soft magnetic tip 16 is clamped with its magnetization section 16b in a socket portion 20a of a support member 20, for example, shrunk or screwed, glued, soldered and the like.
  • a first magnet assembly 22 as a magnetizing magnet assembly 22 along the device axis V is movably received.
  • the carrier component 20 has a cavity 24, which is designed to be longer axially than the magnetization magnet arrangement 22 and in which the magnetization magnet arrangement 22 is axially movable relative to the device axis V.
  • the support member 20 is preferably formed of non-magnetizable material, it may be formed of plastic, aluminum, brass and the like.
  • a stub shaft 26 connects to the carrier component 20, which in the illustrated example axially closes off the recess 24 in the carrier component 20.
  • the stub shaft 26 has a recess 28 for receiving a in the FIGS. 1 and 2 Key, not shown, by means of which torque from a hub, also not shown on the stub shaft 26 is transferable to drive the stub shaft 26 and with this the device 10 in total for rotation about the device axis V as a rotation axis.
  • the non-rotatably coupled to the stub shaft 26 soft magnetic tip 16 can be set in rotation about its longitudinal axis L, whereby in the radial direction relative to the device axis V acting centrifugal forces on possibly at the immersion End 16a of the soft magnetic tip 16 adhering magnetic particles can be exerted to either separate to this still adhering suspension liquid of these, or to facilitate the separation of the magnetic particles from the immersion end 16a of the soft magnetic tip 16.
  • the rotary drive for the magnetic separator 10 is in the FIGS. 1 to 4 not shown.
  • the stub shaft 26 has soft magnetic material at least at its longitudinal end 26a, which is closer to the carrier component 22, so that the magnetization magnet device 22 in the in FIG. 1b shown non-magnetization position on the soft magnetic material of the longitudinal end 26a of the stub shaft 26 physically abuts and so creates a magnetic circuit with this.
  • a drive magnet assembly 30 is provided which surrounds a portion of the support member 20 radially outward.
  • the drive magnet assembly 30 also surrounds the magnetization magnet assembly 22 radially outward.
  • the magnetization magnet arrangement is preferably formed from one or more permanent magnets
  • the magnetization magnet arrangement is preferably magnetized along the device axis V so that, for example, its end 22a facing the tip 16 has a magnetic south pole and its opposite longitudinal end 22b facing the stub shaft 26 has a magnetic north pole
  • the drive magnet assembly 30 is preferably formed by an electromagnet, that is, by a bestrombare coil.
  • the coil axis S preferably coincides with the device axis V as well as an axis of symmetry M of the magnetization magnet arrangement 22.
  • a magnetic field can temporarily be generated in the drive magnet assembly 30, which applies a magnitude larger and oppositely directed force to the magnetization magnet assembly 22 with a suitable polarity than the magnetic closure between the longitudinal end 22b and acting as a holding device longitudinal end 26a of Shaft stub 26.
  • a magnetic field By a momentary Bestromungsimpuls a magnetic field can temporarily be generated in the drive magnet assembly 30, which applies a magnitude larger and oppositely directed force to the magnetization magnet assembly 22 with a suitable polarity than the magnetic closure between the longitudinal end 22b and acting as a holding device longitudinal end 26a of Shaft stub 26.
  • the longitudinal end 22a of the magnetization magnet assembly 22 physically contacts the magnetization portion 16b of the soft magnetic tip 16 and forms a magnetic circuit therewith, whereby the soft magnetic tip 16 itself is magnetized for the duration of this magnet closure.
  • the soft magnetic tip 16 when the soft magnetic tip 16 is magnetized, the magnetic particles in the suspension 14 deposit at the dip end 16a of the tip 16 when immersed in the suspension 14. As a result, the magnetic particles and with them adhering to their outside substances from the suspension 14 can be removed.
  • Magnetic action between the magnetizing magnet assembly 22 and the soft magnetic tip 16 causes magnetic forces between the tip 16 and the magnetizing magnet assembly 22 to maintain the magnetizing magnet assembly 22 in the magnetizing position.
  • the drive magnet assembly 30 need not be energized. This must be energized only for the duration of the release of the magnetization magnet assembly 22 of the longitudinal end 26a of the stub shaft 26 until the sum of gravity and attraction between the longitudinal end 22a and the tip 16 is greater than the attraction force between the opposite longitudinal end 22b and the Longitudinal end 26a of the stub shaft. From this condition, the further displacement of the magnetization magnet arrangement 22 into the magnetization position is carried out automatically.
  • the magnetizing magnet assembly 22 since the magnetizing magnet assembly 22 must be displaced from the magnetizing position to the non-magnetizing position against the action of gravity, it may be necessary to energize the driving magnet assembly for shifting the magnetizing magnet assembly 22 to the non-magnetizing position for a longer time as for shifting to the opposite Direction. However, this also does not contribute significantly to the heat development, since the energization in any case need not be continued beyond the duration of the shift out. After reaching the longitudinal end 26a of the stub shaft 26 and after making a magnetic circuit with this, the magnetizing magnet device 22 remains again in the non-magnetization position.
  • the soft magnetic material of the tip 16 is substantially not magnetized, so that upon immersion of the immersion end 16a in the suspension 14 no magnetic particles attach to it.
  • FIGS. 3a to 4b a second embodiment of the present invention is shown. This second embodiment will be described below only insofar as they differ from the first embodiment described above FIGS. 1a to 2b otherwise, the description of which expressly refers to the description of the second embodiment.
  • the magnetization magnet assembly 122 is arranged to be non-displaceable relative to the soft magnetic tip 116. With its longitudinal end 122b facing away from the tip 116, the magnetization magnet assembly 122 is in permanent abutment with the longitudinal end 126a of the stub shaft 126. In the present case, magnetic holding forces between the stub shaft 126 and the magnetization magnet assembly 122 are not important the stub shaft 126 in the second embodiment may be made of any material. The longitudinal end 126a does not need to be soft magnetic.
  • the magnetization magnet assembly 122 With its tip end 116 facing longitudinal end 122a, the magnetization magnet assembly 122 is permanently in magnetic contact with the magnetization section 116b of the tip 116, this magnetic closure is indirectly produced in the present example via interposition of a soft magnetic intermediate member 134 which at one end with the magnetization magnet assembly 122nd and the other end is in physical contact with the soft magnetic tip 116, in particular with its magnetization portion 116b.
  • the soft magnetic tip 116 may be additionally coupled to the intermediate member 134 by a ring coupling 136.
  • the ring coupling 136 may be formed of soft magnetic material.
  • the soft magnetic tip 116 of the second embodiment may be replaceably provided on the device 110.
  • the intermediate component 134 is preferably designed and arranged rotationally symmetrical with respect to the device axis V.
  • the soft magnetic tip 116 is magnetized so that in this state it is prepared to remove magnetic particles from the suspension 114.
  • the magnetization state of the tip 116 is controlled in the second embodiment by a switching magnet assembly 130 which is displaceable relative to the magnetization magnet assembly 122.
  • the switching magnet arrangement 130 is displaceable along the device axis V. It is located in FIG. 3 in its tip 116 further on position in which the magnetization magnet assembly 122 is "turned on” so that it causes a magnetization of the tip 116.
  • the switch magnet assembly 130 is coaxial with the magnetization magnet assembly 122 so that its magnet assembly longitudinal axis is aligned with the device axis V coincides. The same applies to the axis M of the magnetization magnet arrangement 122.
  • the switch magnet assembly 130 has one or more permanent magnets polarized along the device axis V, the polarization being opposite that of the magnetization magnet assembly 122.
  • the switching magnet assembly 130 forms, at its longitudinal end closer to the tip 116, a magnetic pole which is unlike that of the longitudinal end 122a of the magnetizing magnet assembly 122.
  • the opposite magnetic pole at the longitudinal end 130b with respect to the magnetic pole at the longitudinal end 122b of the magnetizing magnet assembly 122, the same applies. This is the in FIG. 3 shown switching position of the switching magnet assembly 130 relative to the magnetizing magnet assembly 122 a stable state.
  • another magnet assembly 132 is provided, which surrounds the switching magnet assembly 130 radially outward in the example shown.
  • the further magnet arrangement 132 which acts as a triggering magnet arrangement 132 in the sense of the introduction of the description, can also be arranged axially next to the switching magnet arrangement 130 or can be formed in a plurality of preferably coaxial sections and surround the switching magnet arrangement 130 between its sections.
  • the arrangement shown in the present example allows realization of an axially particularly short component of switching and tripping magnet arrangement.
  • the trigger magnet assembly 132 which forms a potential source of heat as an electromagnet, must be energized only for a short time, the energization time due to the gravity support in the shift from the on position to the off position may be shorter than vice versa and the energization time due to the stability of both positions : On position and off position, the duration of the displacement movement of the switching magnet assembly 130 must not exceed time. Due to the short-term nature of the energization of the triggering magnet arrangement 132, its effect as a heat source is negligible.
  • Both embodiments shown allow a radially extremely slim design, which allows the integration of the magnetic separation device shown in a pipetting, in particular in a pipetting head, wherein the magnetic separation device can then replace a pipetting in the pipetting.
  • the radial dimension of the predominantly-with the exception of a few component sections-rotationally symmetrical with respect to the device axis V formed magnetic separation device is preferably less than 20 mm in diameter, more preferably less than 18 mm in diameter.

Landscapes

  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Electromagnets (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine magnetische Trennvorrichtung (110) zur Trennung magnetischer Partikel aus einer Suspension (114) mit einer weichmagnetischen Spitze (116), deren Magnetisierungszustand wahlweise zwischen einem stärker magnetisierten Zustand und einem schwächer magnetisierten Zustand änderbar ist, wobei die Spitze (116) ein Eintauch-Ende (116a) zur Einführung in die Suspension (114) und einen Magnetisierungsabschnitt (116b) zur Änderung des Magnetisierungszustands der Spitze (116) aufweist, wobei die Trennvorrichtung (110) eine erste Magnetanordnung (122) aufweist, deren Magnetfeld im Magnetisierungsabschnitt (116b) der Spitze (116) zur Änderung ihres Magnetisierungszustands zeitlich veränderlich ist, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Trennvorrichtung (110) eine zweite Magnetanordnung (130) umfasst, wobei die erste (122) und die zweite Magnetanordnung (130) relativ zueinander verlagerbar sind und der Magnetisierungszustand der weichmagnetischen Spitze (116) abhängig von der Relativstellung der beiden Magnetanordnungen (122, 130) ist, wobei die erste Magnetanordnung (122) relativ zur weichmagnetischen Spitze (116) ortsfest ist und die zweite Magnetanordnung (130) relativ zur Spitze (116) und zur ersten Magnetanordnung (122) beweglich ist, wobei die erste Magnetanordnung (122) als Magnetisierungs-Magnetanordnung (122) wenigstens einen Permanentmagneten umfasst und dauerhaft mit der weichmagnetischen Spitze (116) in Magnetschluss-Kontakt steht, und wobei die zweite Magnetanordnung (130) als Schalt-Magnetanordnung (130) wenigstens einen Permanentmagneten umfasst und verlagerbar ist zwischen einer Ausschaltposition, in welcher sie mit ihrem Schalt-Magnetfeld das Magnetisierungs-Magnetfeld der Magnetisierungs-Magnetanordnung (122) im Bereich des Magnetisierungsabschnitts (116b) stärker schwächt, und einer Einschaltposition, in welcher sie mit ihrem Schalt-Magnetfeld das Magnetisierungs-Magnetfeld der Magnetisierungs-Magnetanordnung (122) im Bereich des Magnetisierungsabschnitts (116b) weniger stark schwächt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Magnetische Trennvorrichtung zur Trennung magnetischer Partikel aus einer Suspension mit einer weichmagnetischen Spitze, deren Magnetisierungszustand wahlweise zwischen einem stärker magnetisierten Zustand und einem schwächer magnetisierten Zustand änderbar ist, wobei die Spitze ein Eintauch-Ende zur Einführung in die Suspension und einen Magnetisierungsabschnitt zur Änderung des Magnetisierungszustands der Spitze aufweist, wobei die Trennvorrichtung eine Magnetanordnung aufweist, deren Magnetfeld im Magnetisierungsabschnitt der Spitze zur Änderung ihres Magnetisierungszustands zeitlich veränderlich ist.
  • Derartige Trennvorrichtungen werden beispielsweise in chemischen, biochemischen oder/und pharmazeutischen Laboren verwendet, um in einer Suspension enthaltene magnetische Partikel aus der Suspension zu entfernen.
  • Derartige Suspensionen mit magnetischen Partikeln können beispielsweise zur Reinigung von DNA verwendet werden. Die magnetischen Partikel dienen dabei lediglich als Transportmittel und sind üblicherweise derart beschichtet, dass sich an die vom Partikel wegweisende Außenfläche der Beschichtung nur ein bestimmter Bestandteil der Suspension anlagern kann und wird, welcher dann mit dem Partikel zusammen aus der Suspension entfernt werden kann. Die magnetischen Partikel sind somit in der Regel nur zwecks der geplanten Entnahme von chemischem oder biologischem Material aus der Suspensionsflüssigkeit magnetisch.
  • Eine gattungsgemäße magnetische Trennvorrichtung ist beispielsweise bekannt aus der WO 02/40173 A1 . Bei dieser bekannten Trennvorrichtung umgibt ein starker und dementsprechend Bauraum fordernder Elektro-Ringmagnet die weichmagnetische Spitze, die die Erstreckungsebene des Elektro-Ringmagneten längs der Ringachse durchsetzt.
  • Im Falle der Bestromung des Elektro-Ringmagneten wirkt die ihn durchsetzende weichmagnetische Spitze wie ein Anker bzw. Eisenkern und wird für die Dauer der Bestromung des Elektro-Ringmagneten magnetisiert, sodass das Eintauch-Ende der weichmagnetischen Spitze in die jeweilige Suspension eingeführt und aufgrund ihres dann magnetisierten Zustands die in der Suspension enthaltenen magnetischen Partikel bis zur Anlage an eine Außenfläche der weichmagnetischen Spitze anziehen und diese dann reib- bzw. kraftschlüssig aus der zurückbleibenden Suspensionsflüssigkeit entfernen kann. Die Außenfläche der weichmagnetischen Spitze kann von dem weichmagnetischen Material selbst oder - je nach Anforderungen an den jeweiligen Reinigungsprozess - durch eine das Eintauch-Ende der weichmagnetischen Spitze umgebenden Schutzhülle gebildet sein.
  • An ihrem dem Eintauch-Ende entgegengesetzten Längsende ist die aus der WO 02/40173 A1 bekannte magnetische Trennvorrichtung mit einem elektromotorischen Drehantrieb gekoppelt, durch welchen die weichmagnetische Spitze um ihre Längsachse rotierbar ist.
  • Durch Rotation der weichmagnetischen Spitze kann ausweislich der WO 02/40173 A1 die Abscheidung der Partikel bei magnetisiertem Eintauch-Ende der weichmagnetischen Spitze unterstützt werden. Die Rotation kann ebenfalls dazu verwendet werden, am Eintauch-Ende der weichmagnetischen Spitze angelagerte und aus der Suspensionsflüssigkeit zusammen mit der weichmagnetischen Spitze entfernte magnetische Partikel vom Eintauch-Ende wieder zu entfernen.
  • Nachteilig an der bekannten magnetischen Trennvorrichtung ist zum einen ihre ausladende, Bauraum fordernde Bauweise, bei welcher die weichmagnetische Spitze und der Elektro-Ringmagnet als die oben genannte Magnetanordnung koaxial und sich axial überlappend angeordnet sind. Eine weitere Vorrichtung, insbesondere eine weitere magnetische Trennvorrichtung kann daher nicht näher an die bekannte Trennvorrichtung angenähert werden als der Radius des die weichmagnetische Spitze umgebenden Elektro-Ringmagneten. Zum anderen kann die Verwendung eines Elektromagneten zur vorübergehenden Magnetisierung der weichmagnetischen Spitze bedenklich sein, insbesondere dann, wenn der Elektromagnet zur Magnetisierung der weichmagnetischen Spitze mit dieser in Richtung ihrer Längsachse axial überlappend anzuordnen ist. Der Elektromagnet ist somit vergleichsweise nahe an der mit der Trennvorrichtung zu bearbeitenden Suspension angeordnet. Da der Elektromagnet sein Magnetfeld nur unter Bestromung bereitstellt, kommt es während des Betriebs der magnetischen Trennvorrichtung zu einer Erwärmung des Elektromagneten und damit zumindest zu dem Risiko einer thermischen Belastung der zu bearbeitenden Suspension, was gerade für thermisch sensible Inhaltsstoffe der Suspension nachteilig sein kann.
  • Eine weitere magnetische Trennvorrichtung, die ebenfalls alle Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aufweist, ist aus der US 4 751 053 A bekannt. Auch diese Trennvorrichtung verwendet einen Elektromagneten, der bezüglich der Längsachse der weichmagnetischen Spitze koaxial und axial überlappend mit der weichmagnetischen Spitze der Trennvorrichtung angeordnet ist. Der Elektro-Ringmagnet der US 4 751 053 A umschließt die dort verwendete weichmagnetische Spitze jedoch radial enger als der aus der WO 02/40173 A1 bekannte Elektro-Ringmagnet, wodurch die Bauweise der aus der US 4 751 053 A bekannten Trennvorrichtung radial weniger ausladend ist als die zuvor diskutierte. Allerdings ist auch hier der Elektro-Ringmagnet, der allein durch Bestromung und Nicht-Bestromung den Magnetisierungszustand der als Anker bzw. Eisenkern wirkenden weichmagnetischen Spitze ändert, vergleichsweise nahe an der zu bearbeitenden Suspension angeordnet, wodurch wiederum das oben beschriebene Risiko der unerwünschten thermischen Belastung der Suspension durch die Trennvorrichtung besteht.
  • Eine weitere magnetische Trennvorrichtung ist aus der US 7 776 221 B2 bekannt. Diese Druckschrift offenbart eine Mehrzahl von weichmagnetischen Spitzen, welche von einer einen Luftspalt zwischen den freien Schenkelenden eines C-förmigen Magnetjochs begrenzenden Fläche abstehen. Auf der gegenüberliegenden Fläche, die den Luftspalt des Magnetjochs in entgegengesetzte Richtung beschränkt, sind Probenbehälter vorgesehen, in die eine Suspension mit magnetischen Partikeln hineingegeben werden kann. Die weichmagnetischen Spitzen der aus der US 7 776 221 B2 bekannten Trennvorrichtung sind in ihrer Gesamtheit um ihre Abstandsrichtung zu den Suspensionsbehältern drehbar, jedoch nicht zu den Behältern hin absenkbar.
  • In einer Ausnehmung des Magnetjochs sind eine oder mehrere Permanentmagnetanordnungen beweglich aufgenommen, sodass durch Relativbewegung dieser Magnetanordnungen relativ zum Joch der Magnetisierungszustand der mit dem Joch verbundenen weichmagnetischen Spitzen änderbar ist.
  • Diese Trennvorrichtung ist äußerst Bauraum fordernd, da die weichmagnetischen Spitzen in Abstandsrichtung zu den Suspensionsbehältern unverlagerbar am Magnetjoch aufgenommen sind und die Spitzen nur durch Verlagerung der Suspensionsbehälter mittels einer zusätzlichen Manipulationsvorrichtung in die zu bearbeitende Suspension eingetaucht werden können.
  • Sehr ähnliche magnetische Trennvorrichtungen sind aus der DE 10 2005 004 664 A1 und aus der US 5 567 326 A bekannt. Die so bekannten Trennvorrichtungen weisen eine Platte auf, von welcher mehrere, in der Regel matrixartig angeordnete weichmagnetische Spitzen parallel zueinander in einer Abstehrichtung abstehen. Auf der die weichmagnetischen Spitzen tragenden Platte kann auf der von den abstehenden Spitzen wegweisenden Plattenseite vorübergehend ein Permanentmagnet angeordnet werden, um den Magnetisierungszustand der weichmagnetischen Spitzen in ihrer Gesamtheit zu verändern, also alle weichmagnetischen Spitzen zu magnetisieren, wenn der Permanentmagnet vorhanden ist, und diese zu entmagnetisieren, wenn der Permanentmagnet nicht vorhanden ist.
  • Eine weitere magnetische Trennvorrichtung ist aus der US 4 649 116 A bekannt. Bei dieser Vorrichtung sind eine weichmagnetische Spitze und ein unmagnetisches, also nicht magnetisiertes und auch nicht magnetisierbares, Material kollinear in axialer Richtung bezogen auf die Längsachse der weichmagnetischen Spitze hintereinander angeordnet.
  • Seitlich an diese Anordnung aus weichmagnetischer Spitze und unmagnetischem Material ist in einer Richtung ein Hufeisenmagnet angesetzt, von welchem ein freies
  • Schenkelende in einer Aktivstellung, in welche die magnetische Trennvorrichtung durch eine Feder vorgespannt ist und in welcher die weichmagnetische Spitze magnetisiert ist, der weichmagnetischen Spitze radial gegenüberliegt - daher deren Magnetisierung - und das weitere freie Schenkelende dem unmagnetischen Material radial gegenüberliegt.
  • Gegen die zuvor beschriebene Federvorspannung kann die weichmagnetische Spitze nun zusammen mit dem unmagnetischen Material an den beiden freien Schenkelenden des Hufeisenmagnets vorbei bewegt werden, bis beide Schenkelenden des Hufeisenmagnets dem unmagnetischen Material gegenüber liegen. In diesem Augenblick verliert die weichmagnetische Spitze ihre vorübergehende Magnetisierung und ist unmagnetisch oder wenigstens weniger magnetisiert, da möglicherweise ein gewisser Streufluss nicht auszuschließen ist. Diese Trennvorrichtung ist aufgrund des verwendeten Hufeisenmagneten radial ausladend.
  • Aus der US 5 647 994 A ist eine magnetische Trennvorrichtung bekannt, bei welcher eine ringförmige Permanentmagnetanordnung eine Pipettierspitze radial außen umgibt und in Längsrichtung der Pipettierspitze verlagerbar ist, um unterschiedliche Zonen der Pipettierspitze mit ihrem Magnetfeld zu beaufschlagen.
  • In die Pipettierspitze hinein kann eine weichmagnetische Spitze abgesenkt werden, sodass mit der aus der US 5 647 994 A bekannten magnetischen Trennvorrichtung eine Relativstellung von weichmagnetischer Spitze und parallel dazu verlagerbarer Permanentmagnetanordnung erreichbar ist, in welcher die weichmagnetische Spitze die Permanentmagnetanordnung durchsetzt, sich folglich die weichmagnetische Spitze und die Permanentmagnetanordnung in Längsrichtung der weichmagnetischen Spitze axial überlappen, sodass die weichmagnetische Spitze innerhalb der Pipettierspitze stärker magnetisiert ist als dann, wenn sich die beiden Bauteile: weichmagnetische Spitze und Permanentmagnetanordnung, nicht axial überlappen.
  • Der vorliegenden Anmeldung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, die gattungsgemäße magnetische Trennvorrichtung derart weiterzubilden, dass sie geringeren Bauraum beansprucht und die zu bearbeitende Suspension möglichst wenig belastet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine gattungsgemäße magnetische Trennvorrichtung, bei welcher die eine der beiden Magnetanordnungen relativ zur weichmagnetischen Spitze ortsfest ist und die jeweils andere Magnetanordnung relativ zur Spitze und zur einen Magnetanordnung beweglich ist.
  • Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung können die erste und die zweite Magnetanordnung dazu verwendet werden, sich je nach Relativstellung gegenseitig durch Feldschluss zu neutralisieren, sodass von ihnen kein oder nur ein geringeres Magnetfeld auf die weichmagnetische Spitze einwirkt, oder sie können sich eben nicht neutralisieren, sodass ein von ihnen oder wenigstens von einer der Magnetanordnungen ausgehendes Magnetfeld auf die weichmagnetische Spitze einwirkt und diese im Gegensatz zum zuvor genannten Zustand stärker magnetisiert.
  • Durch die Möglichkeit, das von den beiden Magnetanordnungen ausgehende und auf die weichmagnetische Spitze einwirkende Magnetfeld durch Relativanordnung der beiden Magnetanordnungen zu verändern, besteht grundsätzlich die Möglichkeit, eine schaltbare also hinsichtlich des Magnetisierungszustands der weichmagnetischen Spitze veränderbare magnetische Trennvorrichtung wenigstens für die Dauer des stärker magnetisierten Zustands stromlos und somit im Wesentlichen ohne Wärmequellen bereitzustellen.
  • Überdies besteht durch veränderliche Relativanordnung der beiden Magnetanordnungen die Möglichkeit, den Magnetisierungszustand der weichmagnetischen Spitze nicht nur wie im Stand der Technik zwischen einem ersten Zustand niedriger bzw. keiner Magnetisierung und einem zweiten Zustand stärkerer Magnetisierung zu ändern. Vielmehr bietet die veränderliche Relativanordnung der zwei Magnetanordnungen die Möglichkeit, den Magnetisierungsgrad der weichmagnetischen Spitze gezielt auch zu zwischen zwei Extremwerten liegenden Zwischenwerten hin zu ändern, vorzugsweise sogar wenigstens in Bereichen stufenlos zu ändern.
  • Dies ist beispielsweise möglich, wenn die Relativstellungen der beiden Magnetanordnungen zumindest in einem Bereich der Relativbeweglichkeit der beiden Magnetanordnungen zueinander stufenlos veränderbar sind.
  • Die bei der Lösung der der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegenden Aufgabe genannte erste Magnetanordnung ist die eingangs genannte Magnetanordnung.
  • Mit "magnetisch" ist ein Material bezeichnet, welches entweder magnetisierbar ist oder magnetisiert ist. In den meisten Anwendungsfällen der vorliegend diskutierten magnetischen Trennvorrichtung werden die magnetischen Partikel ferromagnetisches Material umfassen oder aus ferromagnetischem Material bestehen.
  • Grundsätzlich ist es möglich, dass beide Magnetanordnungen relativ zu der weichmagnetischen Spitze verlagerbar angeordnet sind, sodass jede aus der ersten und der zweiten Magnetanordnung relativ zur weichmagnetischen Spitze verlagert werden kann.
  • Um die zur Bildung der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung benötigten Führungs- und Antriebsmittel in ihrer Anzahl möglichst gering zu halten, ist bevorzugt jedoch vorgesehen, dass die eine der beiden Magnetanordnungen relativ zur weichmagnetischen Spitze ortsfest ist und die jeweils andere Magnetanordnung relativ zur Spitze und zur einen Magnetanordnung beweglich ist.
  • Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform, bei der allerdings zeitweise das Magnetfeld einer bestrombaren elektrischen Spule genutzt wird, umfasst eine der beiden Magnetanordnungen als Magnetisierungs-Magnetanordnung wenigstens einen Permanentmagneten und ist verlagerbar zwischen einer weiter von der Spitze entfernt gelegenen und durch einen Luftspalt von dieser getrennten Nicht-Magnetisierungsposition und einer stärker an die Spitze angenäherten Magnetisierungsposition, wobei die jeweils andere Magnetanordnung als Antriebs-Magnetanordnung eine wahlweise bestrombare elektrische Spule aufweist, welche abhängig von ihrer Bestromung die Magnetisierungs-Magnetanordnung von der Magnetisierungsposition in die Nicht-Magnetisierungsposition verlagert.
  • Grundsätzlich kann daran gedacht sein, die Magnetisierungs-Magnetanordnung von der Nicht-Magnetisierungsposition in die Magnetisierungsposition mit weiteren Antriebsmitteln zu verlagern. Jedoch ist aus Gründen einer möglichst geringen Komponentenanzahl an der Trennvorrichtung bevorzugt, wenn diese Verlagerung ebenfalls von der Antriebs-Magnetanordnung bewirkbar ist.
  • Die Magnetisierungs-Magnetanordnung ist dabei jene Magnetanordnung der ersten und der zweiten Magnetanordnung, deren Magnetfeld in der Magnetisierungsposition der Magnetisierungs-Magnetanordnung in die weichmagnetische Spitze "eingekoppelt" wird und so eine Magnetisierung der weichmagnetischen Spitze bewirkt. In der Nicht-Magnetisierungsposition ist die Magnetisierungs-Magnetanordnung weiter von der weichmagnetischen Spitze entfernt gelegen als in der Magnetisierungsposition, sodass in der Nicht-Magnetisierungsposition das von der Magnetisierungs-Magnetanordnung ausgehende Magnetfeld weniger stark als in der Magnetisierungsposition oder sogar gar nicht auf die weichmagnetische Spitze einwirkt. Dann also, wenn die Magnetisierungs-Magnetanordnung sich in ihrer Nicht-Magnetisierungsstellung befindet, ist die weichmagnetische Spitze weniger stark magnetisiert als dann, wenn sich die Magnetisierungs-Magnetanordnung in ihrer stärker an die Spitze angenäherten Magnetisierungsposition befindet. Bevorzugt ist die weichmagnetische Spitze in der Nicht-Magnetisierungsposition der Magnetisierungs-Magnetanordnung unmagnetisiert.
  • Die andere der beiden Magnetanordnungen, die als Antriebs-Magnetanordnung bezeichnet ist, wird bevorzugt lediglich zur Verlagerung der Magnetisierungs-Magnetanordnung zwischen ihren genannten Stellungen: Magnetisierungsposition und Nicht-Magnetisierungsposition, verwendet. Die Verlagerung der Magnetisierungs-Magnetanordnung zwischen ihren genannten Positionen erfolgt dabei abhängig von der Bestromung der Antriebs-Magnetanordnung.
  • Bevorzugt ist die Magnetisierungs-Magnetanordnung ein Permanentmagnet oder eine Permanentmagnetanordnung mit mehreren Permanentmagneten, um eine stromlos magnetisierte Magnetisierungs-Magnetanordnung und damit eine stromlos magnetisierbare Spitze bereitzustellen. Daher umfasst die Magnetisierungs-Magnetanordnung bevorzugt keinen Elektromagneten.
  • Da die Antriebs-Magnetanordnung bei geeigneter konstruktiver Ausgestaltung der Trennvorrichtung lediglich für eine Verlagerung der Magnetisierungs-Magnetanordnung bestromt werden muss, braucht die Antriebs-Magnetanordnung nicht wie im Stand der Technik für die gesamte Dauer bestromt zu werden, in der sich die Magnetisierungs-Magnetanordnung in der Magnetisierungsposition befindet oder allgemein: in der die weichmagnetische Spitze einen Zustand stärkerer Magnetisierung aufweist. Tatsächlich reicht es in der Regel aus, die Antriebs-Magnetanordnung während der Annäherungsbewegung der Magnetisierungs-Magnetanordnung an die Magnetisierungsposition nur solange bestromen, wie sich die Magnetisierungs-Magnetanordnung in der Annäherungsbewegung befindet oder/und sich der Magnetisierungsposition soweit angenähert hat, dass sie ihre Annäherungsbewegung selbst bei unbestromter Antriebs-Magnetisierungsanordnung bis zum Erreichen der Magnetisierungsposition fortsetzt.
  • Bevorzugt ist die Antriebs-Anordnung derart in der Trennvorrichtung angeordnet, dass ihre Bestromung eine Entfernung der Magnetisierungs-Magnetanordnung von der weichmagnetischen Spitze bewirkt. Die Bestromung der Antriebs-Magnetanordnung bewirkt somit eine Verstellung der Magnetisierungs-Magnetanordnung in die Nicht-Magnetisierungsposition.
  • Dann, wenn die Magnetisierungs-Magnetanordnung mit einer Komponente in Schwerkraftwirkungsrichtung oder vollständig in Schwerkraftwirkungsrichtung verlagerbar angeordnet ist, kann die Verlagerung der Magnetisierungs-Magnetanordnung von der Nicht-Magnetisierungsposition in die Magnetisierungsposition schwerkraftgetrieben erfolgen oder wenigstens durch die Schwerkraft unterstützt erfolgen. In diesem Falle kann es ausreichen, die Bestromung der die Schwerkraft kompensierenden Antriebs-Magnetanordnung zu beenden, um die Magnetisierungs-Magnetanordnung in die Magnetisierungsposition zu verlagern und somit den Magnetisierungszustand der weichmagnetischen Spitze von einer weniger starken Magnetisierung in eine stärkere Magnetisierung zu verändern.
  • Selbst wenn in diesem Falle die Antriebs-Magnetisierungsanordnung für die Dauer des Verbleibs der Magnetisierungs-Magnetanordnung in der Nicht-Magnetisierungsposition bestromt bleiben müsste, um die Magnetisierungs-Magnetanordnung in der Nicht-Magnetisierungsposition zu halten, ist in diesem Betriebszustand das Eintauch-Ende der dann weniger bis gar nicht magnetisierten weichmagnetischen Spitze nicht in die zu bearbeitende Suspension eingetaucht, sodass das Risiko einer thermischen Belastung der zu bearbeitenden Suspension durch die bestromte Antriebs-Magnetanordnung aufgrund des dann möglichen räumlichen Abstands der Trennvorrichtung von der zu bearbeitenden Suspension vernachlässigbar gering oder ausgeschlossen ist.
  • Da die Antriebs-Magnetanordnung im Übrigen lediglich zur Verlagerung der Magnetisierungs-Magnetanordnung oder/und zum Halten der Magnetisierungs-Magnetanordnung in der Nicht-Magnetisierungsposition benötigt wird, kann hierfür ein im Vergleich zu den Magnetisierungs-Elektromagneten des Standes der Technik schwächerer Elektromagnet verwendet werden, der während seiner Bestromung nur eine geringere Menge an Wärme entwickelt, als dies im Stand der Technik für jene Elektromagnete der Fall ist, die zur Magnetisierung der weichmagnetischen Spitze verwendet werden. Auch dies senkt das Risiko einer thermischen Beeinflussung der zu bearbeitenden Suspension.
  • Die Antriebs-Magnetanordnung kann, wie oben bereits erwähnt, bevorzugt auch dazu verwendet werden, die Magnetisierungs-Magnetanordnung von der Nicht-Magnetisierungsposition in die Magnetisierungsposition zu verlagern. Dann, wenn beispielsweise die Magnetisierungs-Magnetanordnung längs seiner horizontalen Bahn orthogonal zur Schwerkraftwirkungsrichtung bewegt wird, kann jeweils eine Bestromung der Antriebs-Magnetanordnung mit entsprechender Stromflussrichtung die Magnetisierungs-Magnetanordnung in die eine oder andere der genannten Positionen: Magnetisierungsposition und Nicht-Magnetisierungsposition, verlagern, sodass in diesem Falle die Antriebs-Magnetanordnung nur für die kurzen Zeitabschnitte bestromt zu werden braucht, bis die Magnetisierungs-Magnetanordnung ihre jeweilige gewünschte Position aus Magnetisierungsposition und Nicht-Magnetisierungsposition erreicht hat. Dies gilt auch für alle übrigen Fälle, in denen konstruktiv oder/und funktional dafür Sorge getragen ist, dass die Magnetisierungs-Magnetanordnung in wenigstens einer ihrer Stellungen aus Magnetisierungsposition und Nicht-Magnetisierungsposition verbleibt, bis sie durch die magnetische Kraft der Antriebs-Magnetanordnung aus der jeweiligen Stellung in die jeweils andere Stellung aus Nicht-Magnetisierungsposition und Magnetisierungsposition verlagert wird.
  • Grundsätzlich kann es ausreichen, wenn ein Luftspalt zwischen der Magnetisierungs-Magnetanordnung und der weichmagnetischen Spitze, insbesondere deren Magnetisierungsabschnitt, in der Magnetisierungsposition kleiner ist als in der Nicht-Magnetisierungsposition der Magnetisierungs-Magnetanordnung. Ein besonders vorteilhaft hoher Magnetisierungsgrad der weichmagnetischen Spitze kann jedoch dadurch erreicht werden, dass die Magnetisierungs-Magnetanordnung in der Magnetisierungsposition mit der weichmagnetischen Spitze in Magnetschluss-Kontakt steht, also entweder unmittelbar mit dem Magnetisierungsabschnitt in körperlichem Berührkontakt steht oder mittelbar unter Zwischenanordnung eines ferromagnetischen Materials in Berührkontakt mit diesem steht, wobei dann bevorzugt die Magnetisierungs-Magnetanordnung mit dem zwischenangeordneten ferromagnetischen Material in körperlichem Berührkontakt steht und das ferromagnetische Material mit dem Magnetisierungsabschnitt der weichmagnetischen Spitze in Berührkontakt steht. Vorteilhafterweise ist also in der Magnetisierungsposition kein Luftspalt zwischen der Magnetisierungs-Magnetanordnung und der weichmagnetischen Spitze, insbesondere ihrem Magnetisierungsabschnitt, vorhanden.
  • In der Nicht-Magnetisierungsposition ist dagegen bevorzugt ein solcher Luftspalt zwischen der weichmagnetischen Spitze, insbesondere ihrem Magnetisierungsabschnitt, und der Magnetisierungs-Magnetanordnung vorhanden.
  • Vorzugsweise weist die magnetische Trennvorrichtung - wie oben bereits angedeutet - eine Haltevorrichtung auf, welche die Magnetisierungs-Magnetanordnung in der Nicht-Magnetisierungsposition hält. In einem solchen Fall kann die notwendige Haltekraft zum Halten der Magnetisierungs-Magnetanordnung in der Nicht-Magnetisierungsposition durch die Haltevorrichtung aufgebracht werden. Sie braucht dann nicht durch Bestromung der Antriebs-Magnetanordnung aufgebracht werden.
  • Die Haltevorrichtung kann in einem Ausführungsbeispiel beispielsweise eine reibschlüssige Haltevorrichtung sein, deren Reibkraft geringer ist als die von der Antriebs-Magnetanordnung bei Bestromung auf die Magnetisierung-Magnetanordnung ausgeübte Magnetkraft. Eine derartige Reibkraft kann beispielsweise durch Klemmbacken erreicht werden, deren Klemmkraft unter Berücksichtigung des zwischen ihnen geklemmten Abschnitts der Magnetisierungs-Magnetanordnung durch Vorspannmittel gezielt einstellbar ist, etwa durch Federvorspannung in Schließrichtung.
  • Bevorzugt weist die Haltevorrichtung jedoch die Haltevorrichtung ein ferromagnetisches Halteteil auf, mit welchem die Magnetisierungs-Magnetanordnung in der Nicht-Magnetisierungsposition in Magnetschluss-Kontakt steht. Da die Magnetisierungs-Magnetanordnung ohnehin einen Permanentmagneten aufweist und somit wenigstens abschnittsweise dauermagnetisiert ist, kann das von ihr ausgehende Magnetfeld besonders einfach auch zum Halten der Magnetisierungs-Magnetanordnung in der Nicht-Magnetisierungsposition genutzt werden. Auch hier ist darauf zu achten, dass das von der Antriebs-Magnetanordnung im Falle ihrer Bestromung ausgehende Magnetfeld und die daraus resultierende auf die Magnetisierungs-Magnetanordnung einwirkende Magnetkraft größer ist als die zwischen der Magnetisierungs-Magnetanordnung und dem ferromagnetischen Halteteil der Haltevorrichtung ausgeübte Magnetkraft ist. Dies sollte jedoch problemlos möglich sein, da die gleiche Bedingung auch zum Lösen der Magnetisierungs-Magnetanordnung vom Magnetisierungsabschnitt der weichmagnetischen Spitze aus der Magnetisierungsposition erfüllt sein muss.
  • Beispielsweise kann das ferromagnetische Halteteil derart dimensioniert sein, dass es dann in magnetischer Sättigung ist, wenn es in dem Magnetschluss-Kontakt mit der Magnetisierungs-Magnetanordnung in der Nicht-Magnetisierungsposition steht. Bevorzugt kann das Halteteil aus weichmagnetischem Material sein. Aus Gründen besonders einfacher Auslegung der Trennvorrichtung kann es aus dem gleichen weichmagnetischen Material sein wie die weichmagnetische Spitze.
  • Gemäß einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung kann vorgesehen sein, dass eine der beiden Magnetanordnungen als Magnetisierungs-Magnetanordnung wenigstens einen Permanentmagneten umfasst, vorzugsweise ein Permanentmagnet oder eine Permanentmagnetanordnung mit mehreren Permanentmagneten ist, relativ zur weichmagnetischen Spitze unverlagerbar ist und dauerhaft mit der weichmagnetischen Spitze in Magnetschluss-Kontakt steht, und dass die andere der beiden Magnetanordnungen als Schalt-Magnetanordnung wenigstens einen Permanentmagneten umfasst und verlagerbar ist zwischen einer Ausschaltposition, in welcher sie mit ihrem Schalt-Magnetfeld das Magnetisierungs-Magnetfeld der Magnetisierungs-Magnetanordnung im Bereich des Magnetisierungsabschnitts stärker schwächt, und einer Einschaltposition, in welcher sie mit ihrem Schalt-Magnetfeld das Magnetisierungs-Magnetfeld der Magnetisierungs-Magnetanordnung im Bereich des Magnetisierungsabschnitts weniger stark schwächt.
  • Im Gegensatz zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform, bei welcher die Antriebs-Magnetanordnung dazu verwendet wurde, die Magnetisierungs-Magnetanordnung zwischen zwei Stellungen zu bewegen, in welchen sie die weichmagnetische Spitze unterschiedlich stark magnetisiert, ist der Grundgedanke der nun diskutierten zweiten Ausführungsform eine Anordnung, bei welcher die Magnetisierungs-Magnetanordnung, welche für die Magnetisierung der weichmagnetischen Spitze sorgt, relativ zu dieser unverlagerbar angeordnet ist und in welcher die Schalt-Magnetanordnung verlagerbar ist, um abhängig von ihrer Relativstellung zur Magnetisierungs-Magnetanordnung deren Magnetfeld unterschiedlich stark zu schwächen bzw. zu neutralisieren.
  • Durch die Verwendung von wenigstens einem Permanentmagneten in jeder der Magnetanordnungen aus Magnetisierungs- und Schalt-Magnetanordnung können der Stromverbrauch der magnetischen Trennvorrichtung erheblich reduziert und somit unerwünschte Wärmequellen in der Trennvorrichtung vermieden werden.
  • Eine einfache Möglichkeit, der Schwächung des von der Magnetisierungs-Magnetanordnung ausgehenden Magnetfelds liegt darin, die Schalt-Magnetanordnung im Feldschluss für einen magnetischen Rückschluss zu verwenden, etwa dann, wenn sich die Schalt-Magnetanordnung in ihrer Ausschaltposition befindet. Dann, wenn sich in der Ausschaltposition ungleichnamige Pole der Magnetisierungs-Magnetanordnung einerseits und der Schalt-Magnetanordnung andererseits in großer Annäherung befinden, kann das von einem Pol der Magnetisierungs-Magnetanordnung ausgehende Magnetfeld über die Schalt-Magnetanordnung in Richtung zum anderen Pol der Magnetisierungs-Magnetanordnung geleitet werden, ohne dass die weichmagnetische Spitze in erheblichem Maße von dem Magnetfeld der Magnetisierungs-Magnetanordnung durchsetzt wird.
  • Bevorzugt befindet sich daher die Schalt-Magnetanordnung in ihrer Ausschaltposition näher bei jenem Pol der Magnetisierungs-Magnetanordnung, welcher wiederum der weichmagnetischen Spitze näher gelegen ist.
  • Daher kann es vorteilhaft sein, wenn die Magnetisierungs-Magnetanordnung und die Schalt-Magnetanordnung längs ihrer Relativbewegungsbahn entgegengesetzt polarisiert sind. Dann ist es nämlich besonders einfach, durch lediglich translatorische, bevorzugt geradlinige, Bewegung der Schalt-Magnetanordnung relativ zur Magnetisierungs-Magnetanordnung ungleichnamige Pole von Schalt-Magnetanordnung und Magnetisierungs-Magnetanordnung in einem nahe bei der weichmagnetischen Spitze gelegenen Bereich in Annäherung aneinander zu bringen.
  • Bevorzugt ist die Magnetisierungs-Magnetanordnung längs der Relativbewegungsbahn, welche bevorzugt eine geradlinige Relativbewegungsbahn ist, kürzer ausgebildet als die Magnetisierungs-Magnetanordnung. Hierdurch wird ihre Relativbeweglichkeit relativ zur Magnetisierungs-Magnetanordnung längs der Relativbewegungsbahn erleichtert.
  • Wenngleich grundsätzlich die Schalt-Magnetanordnung sich längs ihrer Relativbewegungsbahn über die Erstreckungslänge der Magnetisierungs-Magnetanordnung in Richtung der Relativbewegungsbahn hinaus bewegen kann, kann es grundsätzlich ausreichend sein, wenn der Relativbewegungsweg der Schalt-Magnetanordnung nicht über die Erstreckungskomponente der Magnetisierungs-Magnetanordnung längs der Relativbewegungsbahn hinaus verläuft. So kann eine längs des Relativbewegungswegs kurze Trennvorrichtung erhalten werden.
  • Dann ist es möglich, beispielsweise an dem der weichmagnetischen Spitze näher gelegenen Längsende der Magnetisierungs-Magnetanordnung eine magnetische Kopplungsvorrichtung zum Einkoppeln der weichmagnetischen Spitze in das Magnetfeld der Magnetisierungs-Magnetanordnung vorzusehen und bevorzugt diese Kopplungsausbildung als Endanschlag für die Relativbewegung der Schalt-Magnetanordnung zur weichelastischen Spitze hin zu nutzen.
  • Auch in der Einschaltposition der Schalt-Magnetanordnung liegen vorzugsweise ungleichnamige Pole beider Magnetanordnungen in großer Annäherung beieinander, jedoch andere Pole als in der Ausschaltposition.
  • Die starke Annäherung ungleichnamiger Pole der beiden Magnetanordnungen aneinander führt zu einer stabilen Gleichgewichtssituation, sodass weder in der Einschaltposition noch in der Ausschaltposition der Schalt-Magnetanordnung Haltevorrichtungen zum Halten der Schalt-Magnetanordnung in wenigstens einer der jeweiligen Positionen benötigt werden, wenngleich nicht ausgeschlossen ist, dergleichen Haltevorrichtungen aus Gründen redundanter Funktionssicherheit vorzusehen.
  • Die Schalt-Magnetanordnung kann in äußerst vorteilhafter Weise auch dazu ausgebildet sein, aufgrund von magnetischen Kräften zwischen ihren beiden Positionen: Ausschaltposition und Einschaltposition, verlagert zu werden. Hierfür kann vorgesehen sein, dass die magnetische Trennvorrichtung eine dritte Magnetanordnung aufweist, welche wenigstens eine wahlweise bestrombare elektrische Spule umfasst und welche als Auslöser-Magnetanordnung abhängig von ihrer Bestromung eine Verlagerung der Schalt-Magnetanordnung zwischen ihrer Einschalt- und ihrer Ausschaltposition bewirkt.
  • Zwar wird mit der Auslöser-Magnetanordnung wieder eine Stromquelle und damit eine mögliche Wärmequelle in die magnetische Trennvorrichtung eingeführt, jedoch kann es hier ausreichen, die Auslöser-Magnetanordnung nur kurzzeitig zu bestromen, sodass diese zeitlich nur sehr kurz ein Magnetfeld entwickelt, welches zu einem Kraftpuls führt, der die Schalt-Magnetanordnung aus ihrer jeweiligen Position löst und zur jeweils anderen Position hin beschleunigt. Dann, wenn sich in den beiden Positionen der Schalt-Magnetanordnung: Einschaltposition und Ausschaltposition, ungleichnamige Pole der beiden Magnetanordnungen: Schalt- und Magnetisierungs-Magnetanordnung in ausreichender Annäherung aneinander befinden, muss der Kraftpuls durch die Auslöser-Magnetanordnung lediglich den herrschenden Gleichgewichtszustand überwinden und die Schalt-Magnetanordnung aus der jeweiligen Position ausreichend weit entfernen, sodass die beiden anderen, der jeweils anderen Position aus Einschaltposition und Ausschaltposition zugeordneten ungleichnamigen Pole der beiden Magnetanordnungen soweit in Annäherung aneinander geraten, dass sich die neue Gleichgewichtsstellung der jeweils anderen Position von alleine einstellt.
  • Die magnetische Trennvorrichtung ist daher bevorzugt dazu ausgebildet, die Auslöser-Magnetanordnung nur während des Übergangs der Schalt-Magnetanordnung von einer ihrer Positionen: Einschaltposition und Ausschaltposition, in die jeweils andere Position zu bestromen, wobei - wie oben geschildert - eine Bestromung für die gesamte Dauer der Relativbewegung von Schalt-Magnetanordnung und Magnetisierungs-Magnetanordnung nicht unbedingt notwendig ist.
  • Die Auslöser-Magnetanordnung kann vorteilhafterweise in beiden Positionen der Schalt-Magnetanordnung: Einschalt- und Ausschaltposition, eine Verlagerung relativ zur Magnetisierungs-Magnetanordnung in die jeweils andere Position bewirken, wenn die Auslöser-Magnetanordnung zur gemeinsamen Bewegung mit der Schalt-Magnetanordnung gekoppelt ist.
  • Die Auslöser-Magnetanordnung kann in vorteilhafter Weise koaxial zur Schalt-Magnetanordnung angeordnet sein, also sich über einen gemeinsamen Bereich der Relativbewegungsbahn erstreckend. Sie kann ebenso kollinear zur Schalt-Magnetanordnung angeordnet sein, beispielsweise in Richtung der Relativbewegungsbahn an die Schalt-Magnetanordnung anschließend.
  • Um besonders effektiv in beiden Positionen der Schalt-Magnetanordnung: Einschalt- und Ausschaltposition, deren Verlagerung in die jeweils andere Position bewirken zu können, kann die Auslöser-Magnetanordnung wenigstens zwei koaxiale Wicklungsabschnitte aufweisen, zwischen welchen die Schalt-Magnetanordnung angeordnet ist.
  • Alternativ kann die Auslöser-Magnetanordnung auch längs der Relativbewegungsbahn von Schalt-Magnetanordnung und Magnetisierungs-Magnetanordnung zwischen zwei Permanentmagneten der Schalt-Magnetanordnung angeordnet sein.
  • Vorteilhaft ist, wenn Schalt-Magnetanordnung und Auslöser-Magnetanordnung sowohl einzeln als auch gemeinsam betrachtet jeweils ein zu einer orthogonal zur Relativbewegungsbahn der Schalt-Magnetanordnung orientierten Symmetrieebene ein im Wesentlichen symmetrisches Magnetfeld erzeugen. Funktionsnotwendig ist dies jedoch nicht.
  • Die Schalt-Magnetanordnung kann aus mehreren miteinander längs der Relativbewegungsbahn gestapelten Permanentmagneten gebildet sein, um ein besonders starkes Magnetfeld zu erzeugen oder/und um die Reparierbarkeit der Schalt-Magnetanordnung zu vereinfachen.
  • Ein mögliches Ziel der vorliegenden magnetischen Trennvorrichtung ist es, eine Mehrzahl von weichmagnetischen Spitzen gleichzeitig zu verwenden, wobei bevorzugt die Mehrzahl von weichmagnetischen Spitzen in einem vorgegebenen Anordnungsmuster vorgesehen sind, beispielsweise in Zeilen und Spalten angeordnet.
  • Um für eine solche matrixartige Anordnung von weichmagnetischen Spitzen einer magnetischen Trennvorrichtung die magnetische Trennvorrichtung mit möglichst wenig radialem Bauraum bereitstellen zu können, ist es vorteilhaft, wenn sich die weichmagnetische Spitze längs einer Spitzenachse erstreckt. Die Montage der weichmagnetischen Spitze in der magnetischen Trennvorrichtung kann dadurch vereinfacht werden, wenn die weichmagnetische Spitze wenigstens abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, rotationssymmetrisch bezüglich der Spitzenachse als Rotationssymmetrieachse ausgebildet ist.
  • Es dient weiterhin der radial schlanken Bauweise der magnetischen Trennvorrichtung, wenn die Relativverlagerungsbahn der beiden Magnetanordnungen parallel oder bevorzugt kollinear mit der Spitzenachse verläuft. "Parallel" bedeutet dabei, dass zwischen den in gleiche Richtung verlaufenden Linien: Spitzenachse und Relativverlagerungsbahn, ein Abstand besteht. Dieser ist bei kollinearer Anordnung 0.
  • Ein sowohl möglichst homogenes Magnetfeld der beiden Magnetanordnungen zueinander - und dies gilt für die beiden oben genannten Ausführungsformen ebenso wie für die genannte sehr allgemeine Lösung der der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegenden Aufgabe - kann dadurch erhalten werden, dass die eine Magnetanordnung die jeweils andere umgibt, wobei dann ein besonders vorteilhaftes homogenes und symmetrisches Magnetfeld der magnetischen Trennvorrichtung insgesamt erhalten werden kann, wenn die eine Magnetanordnung die jeweils andere koaxial umgibt. Aus den genannten Gründen ist ein vollständiges Umschließen der einen Magnetanordnung durch die jeweils andere bevorzugt.
  • So ist es im ersten oben genannten Ausführungsbeispiel bevorzugt, wenn die Antriebs-Magnetanordnung die Magnetisierung-Magnetanordnung umgibt. Im zweiten genannten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist es bevorzugt, wenn die Schalt-Magnetanordnung, gegebenenfalls zusammen mit der Auslöser-Magnetanordnung, die Magnetisierungs-Magnetanordnung umgibt.
  • Bevorzugt erstreckt sich somit auch die oben genannte Magnetisierungs-Magnetanordnung längs einer Magnetanordnungsachse, welche bevorzugt kollinear mit der Spitzenachse angeordnet ist.
  • Auch dann, wenn eine die jeweils andere Magnetanordnung umgebende Magnetanordnung sich längs einer Erstreckungsachse erstreckt, wobei die Erstreckungsachse dann lediglich einen von den Magneten der Magnetanordnung umgebenen Hohlraum durchsetzt, ist es vorteilhaft, wenn diese Erstreckungsachse und die Spitzenachse kollinear angeordnet sind.
  • Bevorzugt sind daher beide Magnetanordnungen, also Magnetisierungs-Magnetanordnung einerseits und Antriebs- bzw. Schalt-Magnetanordnung andererseits, sowie die weichmagnetische Spitze koaxial mit kollinearen Verlaufsachsen angeordnet.
  • Bevorzugt ist daher vorgesehen, dass wenigstens ein Teil der Permanentmagneten wenigstens einer, vorzugsweise beider Magnetanordnungen koaxial zur Spitzenachse verläuft und längs dieser Achse polarisiert ist und bevorzugt bezüglich der Spitzenachse als Rotationssymmetrieachse rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Besonders bevorzugt gilt dies für alle Permanentmagneten wenigstens einer, vorzugsweise beider Magnetanordnungen, das sind für die oben genannten besonderen Ausführungsbeispiele wenigstens die Magnetisierungs-Magnetanordnung einerseits und die Antriebs- bzw. Schalt-Magnetisierungsanordnung andererseits.
  • Bevorzugt ist die weichmagnetische Spitze zur Verbesserung der Trennung von magnetischen Partikeln von Suspensionsflüssigkeit rotierbar, wobei die Rotationsachse der weichmagnetischen Spitze bevorzugt ihre Spitzenachse ist. Aus diesem Grunde ist es ebenso bevorzugt, dass die magnetische Trennvorrichtung einen Drehantrieb aufweist, welcher mit der weichmagnetischen Spitze Bewegung und Drehmoment übertragend gekoppelt ist. Durch diesen Drehantrieb ist die Spitze rotierbar.
  • Ein Drehantriebsbauteil, etwa ein zur gemeinsamen Rotation um die Rotationsachse mit der weichmagnetischen Spitze dauerhaft gekoppelter und mit dem Drehantrieb lösbar gekoppelter oder koppelbarer Wellen- oder Nabenstumpf kann wenigstens abschnittsweise aus weichmagnetischem Material gebildet sein, wobei das Drehantriebsbauteil dann als das oben genannte Haltevorrichtung wirken kann, die die Magnetisierungs-Magnetanordnung in der Nicht-Magnetisierungsposition hält.
  • Zur Erzielung einer gewünscht schlanken Bauform sind bevorzugt die beiden Magnetanordnungen, bevorzugt auch die oben genannte Auslöse-Magnetanordnung, in Richtung der Spitzenachse zwischen der weichmagnetischen Spitze und dem Drehantrieb, insbesondere zwischen der Spitze und dem oben genannten Drehantriebsbauteil angeordnet. Dies gilt bevorzugt unabhängig von der jeweils eingenommenen Position der beweglichen Magnetanordnung.
  • Bevorzugt weist die magnetische Trennvorrichtung zur Erhöhung der Anzahl der durch sie gleichzeitig bearbeitbaren Suspensionen einen Trennvorrichtungskopf mit einer Mehrzahl von weichmagnetischen Spitzen auf, welche sich alle längs einer Spitzenachse erstrecken, wobei die Spitzenachsen der einzelnen weichmagnetischen Spitzen parallel zueinander angeordnet sind. Bevorzugt sind die weichmagnetischen Spitzen matrixartig in Zeilen und Spalten angeordnet, wobei ein orthogonales Zeilen- und Spaltensystem bevorzugt ist.
  • Um mit einem derartigen Trennvorrichtungskopf gleichzeitig auch unterschiedliche Suspensionen bearbeiten zu können, ist vorzugsweise der Magnetisierungszustand wenigstens eines Teils der weichmagnetischen Spitzen des Trennvorrichtungskopfes unabhängig von einem anderen Teil der weichmagnetischen Spitzen änderbar. Diese unabhängige Änderbarkeit des Magnetisierungszustands von weichmagnetischen Spitzen in einem Trennvorrichtungskopf kann durch individuelle Bestromung der die Änderung des Magnetisierungszustands der jeweiligen weichmagnetischen Spitze bewirkenden Magnetanordnung erfolgen.
  • Bevorzugt ist der Magnetisierungszustand jeder einzelnen weichmagnetischen Spitze des Trennvorrichtungskopfes unabhängig vom Magnetisierungszustand jeder anderen weichmagnetischen Spitze änderbar.
  • Da die Änderung des Magnetisierungszustands mittels Bestromung einer Magnetanordnung erfolgt, kann die Bestromung einzelner Magnetanordnungen in einfacher und sicherer Weise durch eine entsprechende Steuereinrichtung bewirkt werden, wobei die Steuereinrichtung auch dazu ausgebildet sein kann, weichmagnetische Spitzen des Trennvorrichtungskopfes zeilen- oder/und spaltenweise zur gemeinsamen Änderung des Magnetisierungszustandes zusammenzufassen. In diesem Falle kann die Steuereinrichtung alle weichmagnetischen Spitzen einer Zeile oder/und einer Spalte durch gemeinsame Ansteuerung der jeweiligen Magnetanordnungen in gleichem Sinne und gleichzeitig ändern.
  • Derartige magnetische Trennvorrichtungen lassen sich vorteilhaft an einer Pipettiervorrichtung vorsehen, wobei dann wenigstens ein Pipettierkanal der Pipettiervorrichtung durch eine Trennvorrichtung, wie sie oben beschrieben ist, ersetzt ist.
  • Die oben zur Bildung einer radial möglichst schlanken Trennvorrichtung vorgestellten technischen Merkmale erlauben, die magnetische Trennvorrichtung der vorliegenden Erfindung mit einem radialen Bauraumbedarf auszubilden, welcher jenen eines Pipettierkanals in einer Pipettiervorrichtung nicht übersteigt. Bevorzugt hat eine wie oben beschrieben ausgebildete Trennvorrichtung eine radiale Ausdehnung von weniger als 20 mm, vorzugsweise von nicht mehr als 18 mm.
  • Die weichmagnetische Spitze kann metallisch blank sein oder kann einen Überzug aufweisen. Der Überzug kann fest mit der magnetischen Spitze verbunden sein oder kann lösbar an dieser vorgesehen sein.
  • Die in der vorliegenden Anmeldung als relativ zur weichmagnetischen Spitze bewegbar beschriebenen Magnetanordnungen können an einem relativ zur weichmagnetischen Spitze zumindest nicht translatorisch verlagerbaren Trägerbauteil zu ihrer Bewegung geführt sein. Bevorzugt befindet sich das Trägerbauteil zwischen der weichmagnetischen Spitze und dem Drehantrieb. Das Trägerbauteil kann mit einem Führungsabschnitt eine an ihm zur Relativbewegung geführte Magnetanordnung durchsetzen oder diese radial außen umgeben.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellt dar:
    • Figur 1a
    eine Aufrissansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen magnetischen Trennvorrichtung der vorliegenden Anmeldung mit einer Magnetisierungs-Magnetanordnung und einer Antriebs-Magnetanordnung, wobei sich die Magnetisierungs-Magnetanordnung in ihrer Nicht-Magnetisierungsposition befindet,
    Figur 1
    beine Längsschnittansicht durch die Vorrichtung der Figur 1a längs der Schnittebene Ib-Ib in Figur 1a,
    Figur 2a
    die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen magnetischen Trennvorrichtung von Figur 1a, jedoch mit der Magnetisierungs-Magnetanordnung in der Magnetisierungsposition,
    Figur 2b
    eine Längsschnittansicht der Vorrichtung von Figur 2a längs der Schnittebene IIb-IIb in Figur 2a,
    Figur 3a
    eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen magnetischen Trennvorrichtung mit einer Magnetisierungs-Magnetanordnung und einer Schalt-Magnetanordnung, letztere in der Einschaltposition,
    Figur 3b
    eine Längsschnittansicht durch die magnetische Trennvorrichtung von Figur 3a längs der Schnittebene IIIb-IIIb in Figur 3a,
    Figur 4a
    die magnetische Trennvorrichtung von Figur 3a, jedoch mit der SchaltMagnetanordnung in der Ausschaltposition, und
    Figur 4b
    eine Längsschnittansicht durch die Vorrichtung von Figur 4a längs der Schnittebene IVb-IVb in Figur 4a.
  • In den Figuren 1a bis 2b ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen magnetischen Trennvorrichtung allgemein mit 10 bezeichnet. Unterhalb der magnetischen Trennvorrichtung befindet sich ein beispielhaft dargestelltes Probengefäß 12, in welchem sich, wie in Figur 1b dargestellt ist, eine Suspension 14 mit magnetischen Partikeln befindet.
  • Die magnetische Trennvorrichtung 10 erstreckt sich längs einer Vorrichtungsachse V, die auch in der Schnittebene Ib-Ib enthalten ist. Die Vorrichtungsachse V verläuft parallel zur Zeichenebene der Figur 1, die Schnittebene Ib-Ib orthogonal zu dieser.
  • Die magnetische Trennvorrichtung 10 weist eine weichmagnetische Spitze 16 auf, welche, wie im dargestellten Beispiel, als zylindrisches Bauteil ausgebildet sein kann, wobei die Zylinderachse oder allgemein die Längsachse L der weichelastischen Spitze 16 mit der Vorrichtungsachse V zusammenfällt.
  • Die weichmagnetische Spitze 16 weist ein dem Behälter 12 näher liegendes Eintauch-Ende 16a auf und weist einen Magnetisierungsabschnitt 16b auf, welcher im vorliegenden Beispiel, wie unten noch näher erläutert werden wird, konstruktiv bedingt durch das dem Eintauch-Ende 16a entgegengesetzte Längsende gebildet ist.
  • Die weichmagnetische Spitze 16 kann an ihrem Eintauch-Ende 16a von einer Wechselhülle 18 umgeben sein, durch welche das Material der Spitze 16 gegenüber der Suspension 14 abgeschirmt werden kann, in die das Eintauch-Ende 16a der Spitze 16 durch Bewegung längs der Vorrichtungsachse V betriebs- und bestimmungsgemäß eingetaucht wird. Die Wechselhülle 18 ist eine lösbar und austauschbar an der Spitze 16 vorgesehene Schutzhülle.
  • Die weichmagnetische Spitze 16 ist mit ihrem Magnetisierungsabschnitt 16b in einen Fassungsabschnitt 20a eines Trägerbauteils 20 eingespannt, beispielsweise eingeschrumpft oder auch eingeschraubt, eingeklebt, eingelötet und dgl.
  • In dem Trägerbauteil 20, welches bevorzugt wie die weichelastische Spitze 16 auch rotationssymmetrisch bezüglich der Vorrichtungsachse V ausgebildet ist, ist eine erste Magnetanordnung 22 als Magnetisierungs-Magnetanordnung 22 längs der Vorrichtungsachse V beweglich aufgenommen. Das Trägerbauteil 20 weist hierzu einen Hohlraum 24 auf, welcher axial - bezogen auf die Vorrichtungsachse V - länger ausgebildet ist als die Magnetisierungs-Magnetanordnung 22 und in welchem die Magnetisierungs-Magnetanordnung 22 axial beweglich ist.
  • Das Trägerbauteil 20 ist bevorzugt aus nicht-magnetisierbarem Material gebildet, es kann aus Kunststoff, Aluminium, Messing und dgl. gebildet sein.
  • Axial in Richtung von der Spitze 16 weg schließt an das Trägerbauteil 20 ein Wellenstumpf 26 an, welcher im dargestellten Beispiel die Ausnehmung 24 im Trägerbauteil 20 axial abschließt.
  • Der Wellenstumpf 26 weist eine Ausnehmung 28 zur Aufnahme einer in den Figuren 1 und 2 nicht dargestellten Passfeder auf, mittels welcher Drehmoment von einer ebenfalls nicht dargestellten Nabe auf den Wellenstumpf 26 übertragbar ist, um den Wellenstumpf 26 und mit diesem die Vorrichtung 10 insgesamt zur Rotation um die Vorrichtungsachse V als Rotationsachse anzutreiben. Durch Rotation des Wellenstumpfes 26 und mit diesem der Vorrichtung 10 insgesamt kann auch die drehfest mit dem Wellenstumpf 26 gekoppelte weichmagnetische Spitze 16 in Rotation um ihre Längsachse L versetzt werden, wodurch in radialer Richtung bezogen auf die Vorrichtungsachse V wirkende Fliehkräfte auf etwaig an dem Eintauch-Ende 16a der weichmagnetischen Spitze 16 anhaftende magnetische Partikel ausgeübt werden können, um entweder an diesen noch anhaftende Suspensionsflüssigkeit von diesen zu trennen, oder um die Trennung der magnetischen Partikel vom Eintauch-Ende 16a der weichmagnetischen Spitze 16 zu erleichtern.
  • Der Drehantrieb für die magnetische Trennvorrichtung 10 ist in den Figuren 1 bis 4 nicht dargestellt.
  • Der Wellenstumpf 26 weist wenigstens an seinem dem Trägerbauteil 22 näher gelegenen Längsende 26a weichmagnetisches Material auf, sodass die Magnetisierungs-Magnetvorrichtung 22 in der in Figur 1b dargestellten Nicht-Magnetisierungsposition an dem weichmagnetischen Material des Längsendes 26a des Wellenstumpfes 26 körperlich anliegt und so einen Magnetschluss mit diesem herstellt. Durch die so gebildeten Magnetkräfte zwischen wenigstens dem Längsende 26a des Wellenstumpfes 26 und der Magnetisierungs-Magnetanordnung 22 verbleibt diese ohne äußere Krafteinwirkung in der dargestellten Nicht-Magnetisierungsposition.
  • Zur Verstellung der Magnetisierungs-Magnetanordnung 22 in ihre in Figur 2b dargestellte Magnetisierungsposition und zurück ist radial außen an dem Trägerbauteil 20 eine Antriebs-Magnetanordnung 30 vorgesehen, welche einen Abschnitt des Trägerbauteils 20 radial außen umgibt. Damit umgibt die Antriebs-Magnetanordnung 30 auch die Magnetisierungs-Magnetanordnung 22 radial außen.
  • Während die Magnetisierungs-Magnetanordnung bevorzugt aus einem oder aus mehreren Permanentmagneten gebildet ist, wobei die Magnetisierungs-Magnetanordnung bevorzugt längs der Vorrichtungsachse V magnetisiert ist, sodass beispielsweise ihr der Spitze 16 zugewandtes Ende 22a einen magnetischen Südpol aufweist und ihr dem Wellenstumpf 26 zugewandtes entgegengesetztes Längsende 22b einen magnetischen Nordpol aufweist, ist die Antriebs-Magnetanordnung 30 bevorzugt durch einen Elektromagneten gebildet, also durch eine bestrombare Spule. Die Spulenachse S fällt bevorzugt ebenso mit der Vorrichtungsachse V zusammen wie eine Symmetrieachse M der Magnetisierungs-Magnetanordnung 22.
  • Durch einen kurzzeitigen Bestromungsimpuls kann vorübergehend in der Antriebs-Magnetanordnung 30 ein Magnetfeld erzeugt werden, das bei geeigneter Polarität eine betragsmäßig größere und entgegengesetzt gerichtete Kraft auf die Magnetisierungs-Magnetanordnung 22 ausübt als der Magnetschluss zwischen dem Längsende 22b und dem als Haltevorrichtung agierenden Längsende 26a des Wellenstumpfes 26. In der Folge wird dadurch die Magnetisierungs-Magnetanordnung unter Verkürzung des axialen Abstandes zwischen dem Längsende 22a der Magnetisierungs-Magnetanordnung 22 und dem Magnetisierungsabschnitt 16b der weichmagnetischen Spitze 16 in die in Figur 2b dargestellte Magnetisierungsposition verlagert.
  • In der in Figur 2b dargestellten Magnetisierungsposition berührt bevorzugt das Längsende 22a der Magnetisierungs-Magnetanordnung 22 körperlich den Magnetisierungsabschnitt 16b der weichmagnetischen Spitze 16 und bildet einen Magnetschluss mit diesem, wodurch die weichmagnetische Spitze 16 für die Dauer dieses Magnetschlusses selbst magnetisiert ist.
  • Dann, wenn die weichmagnetische Spitze 16 magnetisiert ist, lagern sich die in der Suspension 14 befindlichen magnetischen Partikel an dem Eintauch-Ende 16a der Spitze 16 ab, wenn diese in die Suspension 14 eingetaucht ist. Dadurch können die magnetischen Partikel und mit diesen an ihrer Außenseite anhaftende Substanzen aus der Suspension 14 entfernt werden.
  • Durch den Magnetschluss zwischen der Magnetisierungs-Magnetanordnung 22 und der weichmagnetischen Spitze 16 wirken zwischen der Spitze 16 und der Magnetisierungs-Magnetanordnung 22 magnetische Kräfte, die die Magnetisierungs-Magnetanordnung 22 in der Magnetisierungsposition halten.
  • Die Verlagerung der Magnetisierungs-Magnetanordnung 22 in die Magnetisierungsposition von Figur 2b und der Verbleib in dieser werden in der hier beispielhaft gezeigten Anordnung durch die Schwerkraft unterstützt.
  • Für die Dauer des Magnetschlusses zwischen der Magnetisierungs-Magnetanordnung 22 und der Spitze 16 braucht die Antriebs-Magnetanordnung 30 nicht bestromt zu werden. Diese muss lediglich für die Dauer des Lösens der Magnetisierungs-Magnetanordnung 22 von Längsende 26a des Wellenstumpfes 26 solange bestromt werden, bis die Summe aus Schwerkraft und Anziehungskraft zwischen dem Längsende 22a und der Spitze 16 größer ist als die Anziehungskraft zwischen dem entgegengesetzten Längsende 22b und dem Längsende 26a des Wellenstumpfes. Ab dieser Bedingung läuft die weitere Verlagerung der Magnetisierungs-Magnetanordnung 22 in die Magnetisierungsposition selbsttätig ab.
  • Somit stellt die lediglich kurzzeitig bestromte Antriebs-Magnetanordnung 30 keine nennenswerte Wärmequelle im Betrieb der magnetischen Trennvorrichtung 10 dar.
  • Da die Magnetisierungs-Magnetanordnung 22 im dargestellten Beispiel von der Magnetisierungsposition in die Nicht-Magnetisierungsposition gegen die Wirkung der Schwerkraft verlagert werden muss, kann es notwendig sein, die Antriebs-Magnetanordnung zur Verlagerung der Magnetisierungs-Magnetanordnung 22 in die Nicht-Magnetisierungsposition länger zu bestromen als zur Verlagerung in die entgegengesetzte Richtung. Auch dies trägt jedoch nicht wesentlich zur Wärmeentwicklung bei, da die Bestromung jedenfalls nicht über die Dauer der Verlagerung hinaus fortgesetzt zu werden braucht. Nach Erreichen des Längsendes 26a des Wellenstumpfes 26 und nach Herstellung eines Magnetschlusses mit diesem verbleibt die Magnetisierungs-Magnetvorrichtung 22 erneut in der Nicht-Magnetisierungsposition.
  • In dieser Nicht-Magnetisierungsposition ist das weichmagnetische Material der Spitze 16 im Wesentlichen nicht magnetisiert, sodass bei Eintauchen des EintauchEndes 16a in die Suspension 14 keine magnetischen Partikel an dieser sich anlagern.
  • In den Figuren 3a bis 4b ist eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Diese zweite Ausführungsform wird nachfolgend nur insofern beschrieben werden, als sie sich von der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform der Figuren 1a bis 2b unterscheidet, auf deren Beschreibung ansonsten auch zur Beschreibung der zweiten Ausführungsform ausdrücklich verwiesen wird.
  • Zur Anwendung der oben gegebenen Beschreibung auch auf die zweite Ausführungsform sind gleiche Bauteile und Bauteilabschnitte wie in der ersten Ausführungsform in der zweiten Ausführungsform mit gleichen Bezugszeichen versehen, jedoch zur Unterscheidung um die Zahl 100 erhöht.
  • Wesentlicher Unterschied der zweiten Ausführungsform der Figuren 3 und 4 zur ersten Ausführungsform der Figuren 1 und 2 liegt darin, dass die Magnetisierungs-Magnetanordnung 122 relativ zur weichmagnetischen Spitze 116 unverlagerbar angeordnet ist. Mit ihrem von der Spitze 116 weg weisenden Längsende 122b befindet sich die Magnetisierungs-Magnetanordnung 122 in dauerhafter Anlage an dem Längsende 126a des Wellenstumpfes 126. Da es im vorliegenden Fall auf magnetische Haltekräfte zwischen dem Wellenstumpf 126 und der Magnetisierungs-Magnetanordnung 122 nicht ankommt, kann der Wellenstumpf 126 in der zweiten Ausführungsform aus einem beliebigen Material hergestellt sein. Das Längsende 126a braucht nicht weichmagnetisch zu sein.
  • Mit seinem der Spitze 116 zugewandten Längsende 122a befindet sich die Magnetisierungs-Magnetanordnung 122 dauerhaft in Magnetschlusskontakt mit dem Magnetisierungsabschnitt 116b der Spitze 116, wobei dieser Magnetschluss im vorliegenden Beispiel mittelbar über Zwischenanordnung eines weichmagnetischen Zwischenbauteils 134 hergestellt ist, welches einenends mit der Magnetisierungs-Magnetanordnung 122 und anderenends mit der weichmagnetischen Spitze 116, insbesondere mit deren Magnetisierungsabschnitt 116b, in körperlichem Berührkontakt steht.
  • Die weichmagnetische Spitze 116 kann durch eine Ringkupplung 136 zusätzlich mit dem Zwischenbauteil 134 gekuppelt sein. Auch die Ringkupplung 136 kann aus weichmagnetischem Material gebildet sein.
  • Mit der vorliegend beschriebenen Anordnung kann die weichmagnetische Spitze 116 der zweiten Ausführungsform auswechselbar an der Vorrichtung 110 vorgesehen sein.
  • Das Zwischenbauteil 134 ist bevorzugt rotationssymmetrisch bezüglich der Vorrichtungsachse V ausgebildet und angeordnet.
  • In der in Figur 1 gezeigten Konfiguration ist die weichmagnetische Spitze 116 magnetisiert, sodass sie in diesem Zustand dazu hergerichtet ist, magnetische Partikel aus der Suspension 114 zu entnehmen.
  • Der Magnetisierungszustand der Spitze 116 wird bei der zweiten Ausführungsform durch eine Schalt-Magnetanordnung 130 gesteuert, die relativ zur Magnetisierungs-Magnetanordnung 122 verlagerbar ist. Im dargestellten Beispiel ist die Schalt-Magnetanordnung 130 längs der Vorrichtungsachse V verlagerbar. Sie befindet sich in der Figur 3 in ihrer der Spitze 116 ferneren Einschaltposition, in der die Magnetisierungs-Magnetanordnung 122 gleichsam "eingeschaltet" ist, sodass diese eine Magnetisierung der Spitze 116 bewirkt.
  • Die Schalt-Magnetanordnung 130 ist koaxial zur Magnetisierungs-Magnetanordnung 122 angeordnet, sodass ihre Magnetanordnungslängsachse mit der Vorrichtungsachse V zusammenfällt. Gleiches gilt für die Achse M der Magnetisierungs-Magnetanordnung 122.
  • Die Schalt-Magnetanordnung 130 weist einen oder mehrere Permanentmagneten auf, welche längs der Vorrichtungsachse V polarisiert sind, wobei die Polarisierung jener der Magnetisierungs-Magnetanordnung 122 entgegengesetzt ist.
  • Somit bildet die Schalt-Magnetanordnung 130 an ihrem der Spitze 116 näher gelegenen Längsende einen Magnetpol aus, welcher zu jenem des Längsendes 122a der Magnetisierungs-Magnetanordnung 122 ungleichnamig ist. Für den entgegengesetzten Magnetpol am Längsende 130b gilt in Bezug auf den Magnetpol am Längsende 122b der Magnetisierungs-Magnetanordnung 122 das nämliche. Dadurch ist die in Figur 3 dargestellte Einschaltposition der Schalt-Magnetanordnung 130 relativ zur Magnetisierungs-Magnetanordnung 122 ein stabiler Zustand.
  • Um den Magnetisierungszustand der weichmagnetischen Spitze 116 zu verändern und die Schalt-Magnetanordnung 130 von der in Figur 3 dargestellten Einschaltposition in die in Figur 4 dargestellte Ausschaltposition zu verlagern, ist eine weitere Magnetanordnung 132 vorgesehen, welche im dargestellten Beispiel die Schalt-Magnetanordnung 130 radial außen umgibt. Diese Anordnung ist nicht zwingend. Die weitere Magnetanordnung 132, die als Auslöse-Magnetanordnung 132 im Sinne der Beschreibungseinleitung agiert, kann auch axial neben der Schalt-Magnetanordnung 130 angeordnet sein oder kann in mehreren, vorzugsweise koaxialen Abschnitten ausgebildet sein und die Schalt-Magnetanordnung 130 zwischen ihren Abschnitten einfassen.
  • Die im vorliegenden Beispiel dargestellte Anordnung ermöglicht eine Realisierung eines axial besonders kurzen Bauteils aus Schalt- und Auslöse-Magnetanordnung.
  • Durch kurze Bestromung der Auslöse-Magnetanordnung 132 kann eine Magnetkraft auf die Schalt-Magnetanordnung 130 ausgeübt werden, sodass diese - unterstützt wiederum von der Schwerkraft - in die in Figur 4 gezeigte Stellung verlagert wird. Diese ist die Ausschaltstellung.
  • Da in der Ausschaltposition die Längsenden 122b und 130b der beiden Magnetanordnungen 122 und 130 sich in etwa auf gleicher axialer Höhe befinden und dort ungleichnamige Pole an den unterschiedlichen Magnetanordnungen 122 und 130 ausgebildet sind, ist auch die in Figur 4 dargestellte Ausschaltposition eine stabile Position.
  • Wiederum muss die Auslöse-Magnetanordnung 132, die als Elektromagnet eine potentielle Wärmequelle bildet, nur kurzzeitig bestromt werden, wobei die Bestromungsdauer aufgrund der Schwerkraftunterstützung bei der Verlagerung von der Einschaltposition in die Ausschaltposition kürzer ausfallen kann als umgekehrt und wobei die Bestromungsdauer aufgrund der Stabilität beider Positionen: Einschaltposition und Ausschaltposition, zeitlich die Dauer der Verlagerungsbewegung der Schalt-Magnetanordnung 130 nicht überschreiten muss. Aufgrund der Kurzzeitigkeit der Bestromung der Auslöse-Magnetanordnung 132 ist deren Wirkung als Wärmequelle vernachlässigbar.
  • Beide gezeigten Ausführungsformen gestatten eine radial äußerst schlanke Bauweise, die die Integration der gezeigten magnetischen Trennvorrichtung in eine Pipettiervorrichtung, insbesondere in einen Pipettierkopf, gestattet, wobei die magnetische Trennvorrichtung dann einen Pipettierkanal in der Pipettiervorrichtung ersetzen kann.
  • Die radiale Abmessung der überwiegend - mit der Ausnahme weniger Bauteilabschnitte - rotationssymmetrisch bezüglich der Vorrichtungsachse V ausgebildeten magnetischen Trennvorrichtung ist bevorzugt kleiner als 20 mm im Durchmesser, besonders bevorzugt kleiner als 18 mm im Durchmesser.

Claims (13)

  1. Magnetische Trennvorrichtung (110) zur Trennung magnetischer Partikel aus einer Suspension (114) mit einer weichmagnetischen Spitze (116), deren Magnetisierungszustand wahlweise zwischen einem stärker magnetisierten Zustand und einem schwächer magnetisierten Zustand änderbar ist, wobei die Spitze (116) ein Eintauch-Ende (116a) zur Einführung in die Suspension (114) und einen Magnetisierungsabschnitt (116b) zur Änderung des Magnetisierungszustands der Spitze (116) aufweist, wobei die Trennvorrichtung (110) eine erste Magnetanordnung (122) aufweist, deren Magnetfeld im Magnetisierungsabschnitt (116b) der Spitze (116) zur Änderung ihres Magnetisierungszustands zeitlich veränderlich ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Trennvorrichtung (110) eine zweite Magnetanordnung (130) umfasst, wobei die erste (122) und die zweite Magnetanordnung (130) relativ zueinander verlagerbar sind und der Magnetisierungszustand der weichmagnetischen Spitze (116) abhängig von der Relativstellung der beiden Magnetanordnungen (122, 130) ist, wobei die erste Magnetanordnung (122) relativ zur weichmagnetischen Spitze (116) ortsfest ist und die zweite Magnetanordnung (130) relativ zur Spitze (116) und zur ersten Magnetanordnung (122) beweglich ist, wobei die erste Magnetanordnung (122) als Magnetisierungs-Magnetanordnung (122) wenigstens einen Permanentmagneten umfasst und dauerhaft mit der weichmagnetischen Spitze (116) in Magnetschluss-Kontakt steht, und wobei die zweite Magnetanordnung (130) als Schalt-Magnetanordnung (130) wenigstens einen Permanentmagneten umfasst und verlagerbar ist zwischen einer Ausschaltposition, in welcher sie mit ihrem Schalt-Magnetfeld das Magnetisierungs-Magnetfeld der Magnetisierungs-Magnetanordnung (122) im Bereich des Magnetisierungsabschnitts (116b) stärker schwächt, und einer Einschaltposition, in welcher sie mit ihrem Schalt-Magnetfeld das Magnetisierungs-Magnetfeld der Magnetisierungs-Magnetanordnung (122) im Bereich des Magnetisierungsabschnitts (116b) weniger stark schwächt.
  2. Magnetische Trennvorrichtung (110) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetisierungs-Magnetanordnung (122) ein Permanentmagnet oder eine Permanentmagnetanordnung mit mehreren Permanentmagenten ist.
  3. Magnetische Trennvorrichtung (110) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetisierungs-Magnetanordnung (122) und die Schalt-Magnetanordnung (130) längs ihrer Relativbewegungsbahn (V) entgegengesetzt polarisiert sind.
  4. Magnetische Trennvorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass sie eine dritte Magnetanordnung (132) aufweist, welche wenigstens eine wahlweise bestrombare elektrische Spule umfasst und welche als Auslöser-Magnetanordnung (132) abhängig von Ihrer Bestromung eine Verlagerung der Schalt-Magnetanordnung (130) zwischen ihrer Einschalt- und ihrer Ausschaltposition bewirkt.
  5. Magnetische Trennvorrichtung (110) nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Auslöser-Magnetanordnung (132) zur gemeinsamen Bewegung mit der Schalt-Magnetanordnung (130) gekoppelt ist.
  6. Magnetische Trennvorrichtung (10) nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Auslöser-Magnetanordnung (132) koaxial zur Schalt-Magnetanordnung (130) angeordnet ist.
  7. Magnetische Trennvorrichtung (10) nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Auslöser-Magnetanordnung (132) wenigstens zwei koaxiale Wicklungsabschnitte aufweist, zwischen welchen die Schalt-Magnetanordnung (130) angeordnet ist.
  8. Magnetische Trennvorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass sich die weichmagnetische Spitze (116) längs einer Spitzenachse (L) erstreckt, vorzugsweise zumindest abschnittsweise rotationssymmetrisch bezüglich der Spitzenachse (L) als Rotationssymmetrieachse (M) ausgebildet ist, wobei eine Relativverlagerungsbahn (V) der beiden Magnetanordnungen (122, 130) parallel, vorzugsweise kollinear mit der Spitzenachse (L) ist.
  9. Magnetische Trennvorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die eine Magnetanordnung (130) die jeweils andere (122) umgibt, vorzugsweise koaxial umgibt.
  10. Magnetische Trennvorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, unter Einbeziehung des Anspruchs 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Permanentmagneten wenigstens einer, vorzugsweise beider Magnetanordnungen (122, 130) koaxial zur Spitzenachse (L) verläuft und längs dieser Achse (L) polarisiert ist und bevorzugt bezüglich der Spitzenachse (L) als Rotationssymmetrieachse (M) rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
  11. Magnetische Trennvorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass sich die weichmagnetische Spitze (116) längs einer Spitzenachse (L) erstreckt, wobei die Trennvorrichtung (110) einen Drehantrieb aufweist, durch welchen die Spitze (116) um ihre Spitzenachse (L) rotierbar ist.
  12. Pipettiervorrichtung mit wenigstens einer magnetischen Trennvorrichtung (110) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 anstelle eines Pipettierkanals.
  13. Flüssigkeits-Handhabungsvorrichtung mit einer Mehrzahl von magnetischen Trennvorrichtungen (110) gemäß den Anspruch 11, wobei die Mehrzahl von magnetischen Trennvorrichtungen (110) mit rasterartig angeordneten parallelen Spitzenachsen (L) vorgesehen ist, wobei jede Trennvorrichtung (110) einen eigenen Drehantrieb zur Rotation der jeweiligen Spitze (116) um ihre Spitzenachse (L) aufweist, welcher gesondert von den Drehantrieben der übrigen Trennvorrichtungen (110) betreibbar ist.
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