ES2238594T3 - Procedimiento y aparato para mezclar muestras liquidas en un recipiente usando campos magneticos rotativos. - Google Patents

Abstract

Un procedimiento para mezclar una solución líquida (18) contenida en un recipiente (14) dotado de un falso fondo (20), comprendiendo dicho procedimiento: situar un elemento (16) mezclador ferromagnético dentro de la solución líquida (18) contenida en el recipiente (14); e, individualmente rotar cada uno de entre un par de imanes (12) en forma de barra en una pauta coordinada en la cual las líneas paralelas a los ejes (AL, AR) de los imanes (12) permanecen normales entre sí para producir un solo campo magnético que gire en una dirección opuesta a la dirección de rotación de los imanes (12) en forma de barra, de manera que las fuerzas magnéticas que actúan sobre el elemento mezclador (16) hacen que éste gire, generando así un movimiento mezclador dentro de la solución líquida (18).

Description

Procedimiento y aparato para mezclar muestras líquidas en un recipiente usando campos magnéticos rotatorios.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento y a un aparato para mezclar uniformemente muestras líquidas, reactivos, u otras soluciones dentro de un recipiente. En particular, la presente invención suministra un procedimiento para mezclar rápida y uniformemente un líquido utilizando un par de fuentes de campo magnético que giran junto a los lados del recipiente para generar una acción de mezcla en vórtice dentro del líquido.

Antecedentes de la invención

La microbiología automatizada y los analizadores de química clínica identifican la presencia de microorganismos y de elementos para análisis en fluidos corporales tales como la orina, el suero sanguíneo, el plasma, el fluido cerebroespinal, los esputos y similares. La microbiología automatizada y los analizadores de química clínica mejoran la productividad y permiten que el laboratorio clínico pueda atender la carga de trabajo resultante de un alto volumen de experimentación. Los sistemas automatizados proporcionan unos resultados más rápidos y más exactos así como una valiosa información a los clínicos con respecto a los tipos de antibióticos o de medicinas con los que se pueden tratar positivamente a pacientes diagnosticados con infecciones o enfermedades. En un analizador plenamente automatizado, se requieren muchos diferentes procesos para identificar microorganismos o elementos para análisis y un tipo efectivo de antibiótico o de medicina. A través de estos procesos, se precisa frecuentemente mezclar muestras líquidas del paciente y muestras en combinación con diversos reactivos y antibióticos líquidos a un alto grado de uniformidad, produciéndose una demanda de mezcladores de alta velocidad y de bajo coste que ocupen un grado mínimo de espacio.

Los analizadores como los que quedan descritos realizan una variedad de procesos analíticos sobre muestras líquidas microbiológicas y en la mayor parte, es crítico que una muestra biológica de un paciente, particularmente en estado líquido, se mezcle uniformemente con reactivos analíticos o líquidos diluentes u otros, o incluso con composiciones rehidratadas, presentándose a un módulo analítico en un estado de mezcla uniforme. En un analizador bioquímico, otros líquidos como caldos pueden precisar ser agitados uniformemente antes de su utilización. Se han establecido diversos procedimientos para suministrar una mezcla en solución uniforme como muestra, que incluyen agitación, mezcla, moltura por bolas, etc. Un procedimiento popular implica el uso de una pipeta para alternativamente aspirar y liberar una porción de solución líquida dentro de un recipiente para líquido. La mezcla magnética, en la cual se introduce una acción de mezcla en vórtex en una solución de muestra líquida y reactivos líquidos o no disolventes, denominada aquí una solución líquida de muestra, ha resultado también particularmente útil en los dispositivos clínicos y de laboratorio. Típicamente, tal mezcla magnética implica rotación o giro de un campo magnético por debajo del fondo de un recipiente, para hacer que gire un elemento de mezcla afectable magnéticamente en un movimiento generalmente circular, en un plano interior del recipiente, en su fondo. Así pues, tales mezcladores magnéticos requieren que se sitúe un elemento de mezcla afectable magnéticamente a estrecha proximidad, esencialmente en contacto físico, respecto al fondo del recipiente.

Los mezcladores magnéticos que hacen que gire un elemento de mezcla afectable magnéticamente, al nivel del fondo o al nivel superior del líquido en un recipiente, no son utilizables en el caso de los llamados recipientes para mezcla de "falso fondo". Los recipientes de falso fondo tienen el mismo tamaño en general que los recipientes de tipo corriente, pero además presentan un fondo falso adicional situado a una distancia predeterminada por encima del fondo físico del recipiente. Se emplean recipientes con falso fondo ventajosamente en ciertos casos, por ejemplo cuando se desea disminuir el tamaño físico de los medios de aspiración que extraen la muestra del paciente de un recipiente. En tales casos, el desplazamiento vertical requerido por el aspirador disminuye al aproximarse el nivel de la muestra líquida al límite superior de su recipiente. El uso de recipientes con falso fondo hace también posible utilizar muestras líquidas más pequeñas de lo normal en recipientes que presentan también una superficie extensa para presentar datos en forma de códigos de barras. En otros casos y por diversas razones, sólo un pequeño volumen de una muestra de un paciente puede ser utilizable y los recipientes con falso fondo harán posible transportar un volumen de muestras más pequeño de lo normal dentro de un analizador automático sin necesidad de dispositivos especiales de operación adaptados para funcionar con recipientes de muestras que sean de menor proporción de la normal. Como alternativa, diremos que en el caso de mezcla en vórtice magnético, puede ser deseable, por razones de eficacia de la mezcla, disponer de la fuente de energía para la mezcla, el elemento mezclador, situada en cualquier lugar dentro del volumen de una muestra que se trate de mezclar, opuestamente a disponer del elemento mezclador situado en lo alto o en el fondo del recipiente para la muestra. Incluso, puede ser deseable por razones de eficacia de la mezcla, que la fuente de la energía de giro sea verticalmente móvil con relación al líquido que constituye la muestra durante el proceso de mezcla, contrariamente a tener el elemento de mezcla situado en un plano fijo dentro del recipiente de la mezcla.

La Patente de EE.UU. Nº 5.586.823 describe un agitador magnético que comprende un frasco dotado de una base y de una barra agitadora de una fuerza de magnetización relativamente baja situada sobre la base del frasco. Un imán permanente de potencia relativamente elevada se encuentra situado por debajo y cerca de la base del frasco, así como un medio para hacer girar en forma continua el imán permanente externo sobre un eje geométrico sustancialmente normal a la base del frasco. El campo magnético giratorio hace que gire continuamente la barra agitadora dentro del líquido en un plano paralelo a la base del frasco y por encima de la misma.

La Patente de EE.UU. Nº 5.547.280 describe un agitador magnético en forma de alojamiento, en dos partes, que tiene un accionador inferior y una parte superior que forma una superficie de montaje para un recipiente de muestras, con un imán de mezcla. La superficie de separación de las partes superior e inferior es aproximadamente horizontal en la posición activa. La parte superior es de vidrio y, cuando se encuentra en la posición activa, queda estrechamente presionada contra una superficie opuesta de la parte inferior para suministrar un agitador magnético que queda herméticamente cerrado contra los vapores agresivos.

La Patente de EE.UU. Nº 5.078.969 describe un agitador situado sobre un recipiente de reacción y utilizado para colorear especímenes biológicos sobre portaobjetos de microscopio en un recipiente. La pared inferior del recipiente está perforada y hecha de vidrio, de modo que el flujo magnético pasa a través para unir una varilla agitadora a un brazo magnético accionador. El recipiente se asienta sobre una plataforma, con el accionador de agitación magnética montado y accionable por debajo de la plataforma. El accionador magnético tiene un motor con un brazo magnético como un dispositivo magnético permanente y con control de velocidad, para regular la velocidad angular del brazo magnético.

La Patente de EE.UU. Nº 4.728.500 describe un agitador que comprende un recipiente magnéticamente permeable que contiene por lo menos un cuerpo magnético y un dispositivo magnético con un espaciador dotado de cierto número de barras magnéticas situadas longitudinalmente, paralelas entre sí y dispuestas encima. Las barras pueden desplazarse en una dirección longitudinal por debajo del recipiente, para producir un campo magnético oscilante que hace que los cuerpos magnéticos sean objeto de un movimiento elíptico.

La Patente de EE.UU. Nº 4.534.656 describe un aparato agitador magnético en el cual el agitador es flotante, flotando así sobre la superficie de un líquido que se trata de agitar. Se hace que gire el agitador, generalmente en torno al eje geométrico vertical del matraz, y se deja que cambie su elevación con respecto al fondo del matraz, según cambia el nivel del líquido en el matraz. El agitador flotante queda restringido por una varilla de guía en cuanto al movimiento giratorio, y respecto al movimiento vertical según va cambiando el nivel del líquido; se ha dispuesto un accionador magnético para hacer que se produzca el movimiento giratorio del agitador, para efectuar la mezcla del líquido dentro del matraz.

La Patente de EE.UU. Nº 4.162.855 describe un rotor magnético dotado de un buje central que presenta una superficie cubierta por un material de una lubricidad inherentemente elevada y sobre el cual se ha montado un impulsor magnético de extensión radial. El rotor magnético está montado en una porción central en forma de collarín de una caja que presenta cierto número de elementos de bastidor que se extienden desde dicho collarín para impedir que el impulsor giratorio choque con las paredes del recipiente. Como los elementos dispuestos hacia fuera mantienen la caja en su posición dentro del recipiente, se permite que el rotor magnético "flote" respecto a la caja y gire libremente, con fuerzas friccionales extremadamente bajas, con respecto al recipiente, para agitar la sustancia que se encuentra en su interior.

La Patente de EE.UU. Nº 4.911.555 describe un agitador magnético en el cual un solo motor accionador y una armadura de campo magnético o rotor agita múltiples muestras situadas en múltiples recipientes correspondientes, utilizándose imanes agitadores ordinarios contenidos en los recipientes para las muestras. El rotor sustenta un par de imanes accionadores totalmente independientes, para actuar independientemente con respecto a los imanes agitadores.

Así pues, después de hacerse un estudio de los diferentes mezcladores magnéticos disponibles en la técnica anterior, se comprueba que existe una necesidad no cubierta de una mezcladora magnética en vórtice perfeccionada capaz de mezclar magnéticamente muestras líquidas en pequeño volumen mantenidas dentro de recipientes con falso fondo. Además existe una necesidad de una mezcladora magnética que suministre una acción de mezcla uniforme dentro de las muestras líquidas contenidas en tubos de falso fondo situados en un bastidor para tubos con muestras, sin sacar los tubos de las muestras del bastidor, a fin de eliminar la necesidad de un consumo de tiempo y de mecanismos que ocupen gran espacio para mover el tubo pasándolo a otro lugar para efectuar la mezcla. Existe además la necesidad de un procedimiento de mezcla magnética con mayor eficacia, destinado a desplazar el elemento de mezcla a lo largo de un eje geométrico del recipiente de muestras durante el proceso de la mezcla, como puede ser necesario tratándose de muestras líquidas de baja viscosidad.

Resumen de la invención

Muchos de los inconvenientes expuestos que presenta la técnica anterior desaparecen utilizando el aparato y/o los procedimientos de esta invención. Esta invención proporciona un procedimiento para mezclar una solución líquida contenida en un recipiente, haciendo que un elemento mezclador operable magnéticamente, dispuesto libremente, gire o se agite en revolución circular en general, en un plano superior al fondo físico del recipiente. El elemento magnético mezclador puede presentar forma esférica u oblonga y se hace girar dentro de la solución por el giro de un par de fuentes de campo magnético externas al recipiente del líquido, en un plano superior al fondo físico del recipiente en un sentido general circular. La rotación de las fuentes de campo magnético se regula de manera que los campos magnéticos combinados que actúan sobre el elemento magnético mezclador hacen que gire el mismo, generando un movimiento de mezcla dentro de la solución líquida. En una forma de realización dada como ejemplo, las fuentes del campo magnético son diametralmente opuestas a lo largo de los lados y quedan a estrecha proximidad, de un falso fondo de un recipiente para muestras líquidas, y se hacen girar en un movimiento coordinado. En una forma de realización alternativa, se hacen girar las fuentes de campo magnético en posiciones diametralmente opuestas a lo largo de un recipiente para muestras líquidas y este recipiente se desplaza hacia arriba y hacia abajo con relación a las fuentes del campo magnético.

En cualquiera de estas formas de ejecución, las soluciones líquidas múltiples mantenidas en recipientes para líquido sustentados en un bastidor se pueden mezclar simultáneamente moviendo el bastidor a través de los campos magnéticos en revolución, mientras los recipientes permanecen dentro del bastidor. En una forma de realización como ejemplo, el pequeño elemento magnético para la mezcla está configurado como una esfera y puede disponerse automáticamente ya sea en el momento de la fabricación del recipiente para muestras líquidas, ya sea disponiéndolo fácilmente en el recipiente para la solución líquida. Tal elemento esférico de mezcla puede ser producido en grandes cantidades a muy bajo coste, por lo que puede desecharse después de una sola utilización en contraste con los elementos agitadores de la técnica anterior que son típicamente imanes permanentes revestidos de plástico y caros y que por tanto se utilizan repetidamente, aumentando el riesgo de contaminación.

Breve descripción de los dibujos

Se comprenderá mejor la invención por la siguiente descripción detallada de la misma tomada en conexión con los dibujos que se acompañan, los cuales forman parte de esta solicitud, y en los cuales:

la fig. 1 es una vista esquemática en alzado de un aparato magnético de mezcla utilizable con ventaja en la práctica de la presente invención, con recipientes para muestras dotados de falso fondo;

la fig. 2 es una vista en planta superior de un disco de mezcla útil en la práctica de la invención de la fig. 1;

las figs. 3A-3K son ilustraciones esquemáticas del movimiento coordinado de un par de fuentes de campo magnético que giran en un plano superior al fondo físico de un recipiente según la presente invención;

la fig. 4 es una vista esquemática en alzado de un aparato alternativo magnético de mezcla, en el cual se hacen girar las fuentes de campo magnético situadas en emplazamientos opuestos de un recipiente para muestras líquidas dotado de un fondo falso, siendo móvil el recipiente entre las fuentes de campo magnético en rotación según la presente invención;

la fig. 5 es una vista esquemática en alzado de un aparato para mezcla magnética en el que las fuentes de campo magnético se hacen girar en emplazamientos opuestos de un recipiente ordinario para muestras líquidas, siendo móvil el recipiente entre las fuentes de campo magnético giratorias, según la presente invención;

las figs. 6A y 6B son vistas esquemáticas frontal y lateral de un aparato para mezcla magnética utilizable para mezclar cierto número de soluciones líquidas mantenidas en recipientes para muestras líquidas sin desmontar los recipientes de un bastidor de soporte al ponerse en práctica la presente invención; y

la fig. 7 es una vista en corte transversal de un elemento de mezcla que puede emplearse con ventaja en la presente invención.

Descripción detallada de la invención

La fig. 1 muestra los elementos de un aparato 10 para mezcla magnética, que comprende un par de fuentes 12 de campo magnético dispuestas en lugares diametralmente opuestos a lo largo de un recipiente 14 para líquidos y con suficiente fuerza magnética para que las fuerzas magnéticas no uniformes que actúan sobre un elemento de mezcla 16 producidas al hacerse girar las fuentes 12 de campo magnético, generen un movimiento efectivo de mezcla dentro de una muestra líquida 18 dentro del recipiente 14 de líquidos. En una forma de ejecución altamente efectiva de la presente invención, las fuentes 12 de campo magnético son imanes 12 en forma de barras que tienen unos extremos opuestos, polo norte y polo sur diametralmente opuestos en posiciones situadas a lo largo del lado del recipiente 14 que corresponde al emplazamiento de un falso fondo 20 dentro del recipiente 14. El recipiente 14 para líquidos comprende una porción 13 inferior vacía que contiene aire y que está separada y herméticamente sellada respecto a una porción superior 15 que contiene la muestra líquida 18. Conviene que un par de motores 22 produzcan la rotación de los ejes accionadores 24 dotados de los discos 26, cada uno dotado de un imán 12 en forma de barra con sus ejes cilíndricos en intersección con el extremo N correspondiente al polo norte y el extremo S opuesto correspondiente al polo sur.

La fig. 2 es una vista superior en planta de tal disco 26 que cubre los imanes 12 en forma de barra, mostrando el eje geométrico A de tal imán 12 en forma de barra. La rotación de los discos 26 por los ejes motores 24 en forma coordinada descrita a continuación produce una acción de campo magnético de rotación combinada sobre el elemento 16 de mezcla, que hace que el elemento mezclador 16 gire de manera circular en general dentro del líquido 18, generándose así un movimiento de mezcla en vórtice del líquido 18. Además, se puede utilizar la presente invención invirtiendo o alternando la dirección del movimiento giratorio de las fuentes 12 de campo magnético durante la mezcla, para inducir un movimiento de mezcla en el líquido 18 con agitación cizallante.

El elemento de mezcla 16 puede establecerse, por ejemplo, como una barra o bola 16 de material ferromagnético o semiferromagnético (véase fig. 7). El término ferromagnético utilizado aquí en adelante se refiere a una sustancia dotada de una permeabilidad magnética suficientemente alta para ser afectada en posición por un campo magnético en órbita o en rotación. El elemento de mezcla 16 está dimensionado y tiene una permeabilidad magnética suficientemente elevada para que las fuerzas de campo magnético generadas por las fuentes de campo magnético 12 sean superiores a las fuerzas de gravedad que actúan sobre el elemento mezclador 16. El término "magnético" está por su parte destinado a significar una sustancia independientemente capaz de generar un campo magnético. El recipiente de líquido 14 está hecho con un material no magnético y puede quedar sustentado en una sección superior de una instalación para mezclas (no representada para una mayor claridad), la cual tendrá también una sección inferior destinada a contener los motores 22.

Se ha descubierto que tiene lugar una acción de mezcla o agitación en la muestra líquida 18 utilizando la combinación arriba descrita de imanes 12 de mezcla, en forma de barras, giratorios y del elemento mezclador 16 cuando se hacen girar los imanes 12 en forma de barra en una misma primera dirección en lugares diametralmente opuestos a través del recipiente 14 de líquido, de una manera que hace que el elemento mezclador 16 gire en una segunda dirección opuesta a la primera. Se ha observado que las formas más efectivas de realización de la presente invención comprenden la regulación de la rotación relativa de los imanes 12 en forma de barra, de manera que los campos magnéticos separados de los dos imanes 12 separados en forma de barra presenten 90 grados fuera de fase entre sí. En consecuencia, los campos magnéticos separados interaccionan para producir un solo campo magnético que gira en una dirección opuesta a la dirección de rotación de los imanes 12 en forma de barra.

Las figs. 3A-K son vistas en planta superior esquemática del mezclador 10 e ilustran una forma de ejecución de la presente invención, en la cual dos imanes 12 mezcladores en forma de barra incluidos en unos discos 26 giran bajo la acción de unos ejes motores 24 en dirección horaria, de modo que los ejes cilíndricos de los imanes en forma de barra permanecen normales entre sí. Así pues, los campos magnéticos de los dos imanes en forma de barra separados 12 quedan en 90 grados fuera de fase entre sí, según queda descrito más arriba. Tal rotación sincronizada produce un solo campo magnético que gira en una dirección opuesta a la dirección de la rotación de los imanes en forma de barra 12, haciendo así que gire el elemento de mezcla 16 en una dirección antihoraria dentro de la muestra líquida 18 contenida en el recipiente 14 para líquidos. Como se ha representado en la fig. 1, los discos 26 están situados en un emplazamiento vertical a lo largo del lado del recipiente 14 que corresponde al emplazamiento del falso fondo 20 dentro del recipiente 14, de manera que tiene lugar una acción efectiva de mezcla en vórtice en la muestra líquida 18, incluso aunque la porción 13 inferior contenga aire y esté separada de la porción superior 15 que contiene la muestra líquida 18. Las figs. 3A-K son una descripción "en movimiento lento" del proceso de mezcla de la presente invención.

La fig. 3A muestra dos discos 26L y 26R que comprenden unos imanes 12L y 12R de mezcla en forma de barra, dispuestos diametralmente sobre los lados izquierdo y derecho opuestos, respectivamente, de un recipiente 14 para líquidos que contenga una muestra 18 que se trate de mezclar. Los discos 26L y 26R son esencialmente idénticos, pero se les ha aplicado diferentes números en la fig. 3A-K para la mejor descripción de la presente invención. En la fig. 3A, se ha representado el disco 26R en una posición fija inicial, de modo que, por ejemplo, el elemento mezclador 16 queda alineado con el extremo S correspondiente al polo sur del imán de mezcla 12R a lo largo del eje cilíndrico AR del imán 12R. En esta posición inicial de mezcla, el disco 26L queda orientado de manera que el eje cilíndrico AL del imán de mezcla 12L es normal al eje cilíndrico AR. Naturalmente, las posiciones relativas del extremo N correspondiente al polo norte y del extremo S correspondiente al polo sur podrían invertirse en ambos imanes 12L y 12R, obteniéndose un proceso idéntico de mezcla. Esta diferencia de fase de 90 grados entre el imán de mezcla 12R y el imán de mezcla 12L se mantiene durante todo el proceso de mezcla de la presente invención, para producir un campo magnético perfecto que gira en una dirección opuesta a la dirección de rotación de los imanes en forma de barra 12R y 12L.

La fig. 3B ilustra una primera fase de mezcla subsiguiente a la posición inicial de la fig. 3A, donde ambos discos 26L y 26R han girado en dirección horaria en aproximadamente 45 grados. En esta posición, resulta un campo magnético claramente diferente al de la fig. 3A, por las posiciones cambiadas de los imanes de mezcla 12L y 12R. En esta primera fase de mezcla, se hace girar también el elemento mezclador 16 en aproximadamente 45 grados en sentido antihorario como resultado de las posiciones cambiadas de los imanes mezcladores 12L y 12R. Debido a la más estrecha proximidad al imán 12R en la posición inicial de la fig. 3A, el elemento mezclador 16 es impelido hacia el extremo S correspondiente al polo sur del imán 12R, suministrando el campo magnético de proximidad más fuerte. A través del proceso de mezcla, el elemento mezclador 16 se desplaza a través del líquido que se trata de mezclar al hacerse desplazar el elemento mezclador 16 de manera que reduce al mínimo su distancia física al campo magnético más próximo. Como hemos descrito anteriormente, se ha descubierto que se puede generar una acción de mezcla altamente efectiva dentro de la solución 18 haciendo girar los imanes mezcladores 12L y 12R, de manera que la línea de trazos AL trazada a través del eje geométrico cilíndrico del imán mezclador 12L quede normal respecto a la línea de trazos AR trazada a través del eje geométrico cilíndrico del imán de mezcla 12R.

La fig. 3C representa una segunda fase de mezcla subsiguiente a la primera fase de mezcla de la fig. 3b, donde ambos discos 26L y 26R se han hecho girar en sentido horario en un total de aproximadamente 55 grados. En esta posición, resulta un campo magnético positivo diferente del que aparece en la fig. 3B, por las posiciones cambiadas de los imanes mezcladores 12L y 12R. En esta segunda fase de mezcla, el elemento mezclador 16 queda aproximadamente equidistante del polo magnético N del imán 12L y del polo S del imán 12R y se hacen girar los discos 26 que cubren los imanes mezcladores en forma de barra 12 en un grado adicional, en dirección horaria, y el imán mezclador 12L ejerce una mayor atracción sobre el elemento de mezcla 16 que el imán mezclador 12R, de manera que el elemento mezclador 16 se desplaza hacia el imán 12L en un recorrido que tiende a ser más lineal que circular. Esta situación se produce dos veces durante cada revolución de 360 grados del elemento mezclador 16 a lo largo de su recorrido de mezcla circular en general.

Las figs. 3D-F ilustran una serie de fases de mezcla subsiguientes a la segunda fase de mezcla de la fig. 3C, donde ambos discos 26L y 26R han girado en sentido horario en un total de aproximadamente 180 grados desde la posición inicial que aparece en la fig. 3A. En cada una de estas fases, tiene lugar un campo magnético neto diferente del correspondiente a una fase anterior a partir de las posiciones cambiadas de los imanes mezcladores 12L y 12R. Durante estas fases, se hace girar el elemento mezclador 16 en aproximadamente 360 grados en sentido antihorario como resultado de la rotación en sentido antihorario en 180 grados de los imanes mezcladores 12L y 12R. Durante el proceso de mezcla, los discos 26 que cubren los imanes 12 mezcladores en forma de barra, continúan girando en un recorrido regulado, de manera que el eje cilíndrico AL del imán mezclador 12L permanece normal al eje cilíndrico AR del imán mezclador 12R. En la fase de mezcla ilustrada en la fig. 3F, el disco 26L, el disco 26R y el elemento magnético de mezcla 16 se encuentran en una posición y una orientación magnéticamente equivalentes a las de la fig. 3A. El funcionamiento continuo de los motores 22 hace que sus ejes 24 giren continuamente en la dirección horaria, de manera que los discos 26L y 26R girarán continuamente en el sentido horario, tal como se ha representado en las figs. G-H-i-J-K, repitiéndose así la rotación antihoraria del elemento mezclador 16 representada en la fig. 3A-F. Debido a la acción de cizalla viscosa generada dentro del líquido 18 por el movimiento giratorio del elemento mezclador 16, se crea una acción de mezcla en vórtex dentro del líquido 18. La presente invención hace así, como puede verse, que el elemento 16 magnéticamente capaz de ejercer como mezclador, dispuesto libremente, oscile siguiendo un movimiento general circular siempre que el volumen de una muestra que se trate de mezclar, en oposición a disponer el elemento mezclador situado en la parte superior o en la parte inferior del recipiente de muestras.

La fig. 4 muestra los elementos de una forma alternativa de realización del aparato 10 de mezcla magnética, en la cual el recipiente 14 es desplazado verticalmente entre los imanes mezcladores de revolución 12, de modo que el campo magnético giratorio que actúa sobre el elemento de mezcla 16 hace que el elemento mezclador 16 gire en un número de diferentes alturas o planos dentro del líquido 18. De modo equivalente, esta forma alternativa de realización puede ponerse en práctica manteniendo el recipiente 14 estacionario y accionando los motores 22 para hacer girar los imanes mezcladores 12 tal como se ha descrito a lo largo de los lados del recipiente 14. El movimiento del recipiente 14 "hacia arriba y/o hacia abajo" entre los discos 26L y 26R que comprenden los imanes mezcladores 12L y 12R aparece indicado por la flecha bidireccional 27 en la fig. 4. Esta forma alternativa de ejecución de la presente invención está destinada a proporcionar un medio para generar una acción mezcladora de giro en vórtex en todo el volumen de líquido 18, distinguiéndose frente a la restricción de la rotación del elemento mezclador 16 para quedar situado próximo al falso fondo 20 del recipiente 14.

En una forma de realización similar a la de la fig. 4, tal como aparece en la fig. 5, un recipiente ordinario 30 que no tiene falso fondo y que se llena de líquido 18 que se trata de mezclar, puede moverse verticalmente entre los imanes mezcladores giratorios 12, de modo que el campo magnético en rotación que actúa sobre el elemento mezclador 16 hace que el elemento mezclador 16 gire en cierto número de diferentes alturas o planos dentro del líquido 18, mezclándose así el líquido 18 en su totalidad. Tal forma de realización puede ser particularmente útil en el caso de que el líquido sea de una viscosidad tan baja que una acción de mezcla en vórtex generada por el elemento mezclador 16 solamente junto al fondo 32 del recipiente 30 sea inefectiva o ineficaz en el tiempo en cuanto a la generación de una acción de mezcla a través de la totalidad del líquido 18. La forma de ejecución ilustrada en la fig. 5 es también útil en aquellos casos en los cuales no sea deseable situar un aparato magnético agitador ordinario por debajo de un recipiente común como es la práctica usual en los dispositivos mezcladores de laboratorio. Esta situación puede darse, por ejemplo, siempre que sea importante reducir al mínimo los tamaños físicos de dispositivos en analizadores automatizados de laboratorio.

En todas las formas de realización, el elemento mezclador 16 está constituido con un material ferromagnético o semi-ferromagnético y la simple rotación de los imanes mezcladores 12 bajo la acción de los motores 22 produce las correspondientes fuerzas de revolución por campo magnético sobre el elemento mezclador 16 en el recipiente 14. Los imanes 12 pueden comprender, por ejemplo, unos imanes permanentes formados con neodimio-hierro-boro (NdFeB) u otros materiales similares. Se ha conseguido con éxito una mezcla de una solución líquida de baja viscosidad en aproximadamente 1/2 segundo utilizando un motor 22 de 5000 rpm, de Maxon Motor Co., Fall River, MA, con imanes mezcladores 12 de 50,8 mm de diámetro x 152,4 mm de lado, de una fuerza de campo de 4000 gauss situados atravesados diametralmente y a una distancia aproximada de 12,7 mm desde el exterior del recipiente 14.

En otra forma de realización que damos como ejemplo de aparato 10 magnético mezclador, diremos que se pueden situar cierto número de recipientes 14 de líquido en un bloque 44 mezclador con tubos múltiples, según puede verse en las figs. 6A y 6B adaptado para recibir cierto número de recipientes 14 de solución líquida, en forma de tubos, en disposición alineada. El bloque 44 es transportado por cualquier medio motorizado ordinario 38 en la dirección indicada por la flecha 36 próxima a las fuentes 12 de campo magnético de revolución, de manera que cada uno de los fondos falsos 20 de los recipientes 14 queden con elementos mezcladores 16 en su interior, situados junto a los imanes 12 mezcladores en revolución. En este caso, el bloque mezclador 44 puede ser transportado entre los imanes mezcladores de revolución 12 y las soluciones líquidas 18 dentro de los recipientes 14 de líquido son mezcladas al situarse los recipientes de líquido individuales en posición próxima. En tal forma de ejecución, la necesidad de sacar los recipientes 14 de líquido individuales del bloque 44, como es práctica ordinaria en los laboratorios analíticos, para situarlos en un lugar separado queda eliminada, economizándose así espacio operativo y gasto de mecanismos automatizados adicionales. En comparación con la figura 5 los tubos convencionales 30 se pueden sustituir por tubos de fondo falso 14 y los discos 26 se sitúan próximos al fondo 32 de los tubos 30 de tal forma que el aparato mezclador magnético 10 de la presente invención puede ser también útil para mezclar líquidos contenidos en los números de tubos convencionales.

La fig. 7 es una ilustración dada como ejemplo de un elemento mezclador 16 esférico, que comprende un núcleo interior 40 de material ferromagnético o semi-ferromagnético, como una aleación de hierro y puede estar opcionalmente cubierto de una delgada capa 42 de un material protector, impermeable, como plástico, pintura, epoxi, y similares. Tal elemento mezclador esférico 16 es muy económico, costando típicamente menos de 1 centavo, y puede obtenerse en fuentes de origen tales como Epworth Mill, South Hoover, MI, pidiéndolo como "SAE-52100 Chrome Alloy Spherical Grinding Ball". Pueden aplicarse diversas capas de plástico 42 como SURLYN^{TM}, TEFLÓN^{TM}, polietileno, o parileno, sobre la superficie del elemento mezclador 16 en un grueso de aproximadamente 25 micrómetros con el fin de evitar la contaminación (moho, óxido de hierro, etc.) manteniéndose así la integridad de una solución líquida. Tales servicios de revestimiento pueden obtenerse por ejemplo de PCS, Katy, TX. En la práctica, cierto número de estos elementos de mezcla 16 pueden obtenerse en almacén y disponerse automáticamente en el recipiente 14 de líquido utilizando cualquiera de entre diversos aplicadores ordinarios. Como otra alternativa, se pueden disponer previamente los elementos mezcladores 16 dentro del recipiente 14 para el líquido antes de efectuar la presentación al aparato 10 de mezcla magnética y pueden disponerse cierto número de recipientes 14 de líquido sustentados en un bastidor de tubos para que la solución líquida en el recipiente 14 pueda mezclarse uniformemente sin sacar los recipientes 14 de líquido del bastidor.

En un ejemplo operativo del presente procedimiento para mezclar una solución líquida utilizando el aparato 10 de mezcla magnética, mediante la colocación de un pequeño elemento 16 de mezcla magnético, de forma esférica, dentro de la solución líquida y haciendo girar un campo magnético a alta velocidad en un movimiento circular a estrecha proximidad del recipiente 14 de líquido, se colocó una solución líquida 18 de agua y de un tinte rojo alimentario en un tubo 14 con falso fondo de un diámetro aproximado de 121,92 mm. Se añadió a la solución situada dentro del recipiente 14 de líquido un elemento mezclador magnético 16 formado por una aleación de cromo 52100 de un diámetro de entre 2 y 6 mm, tal como aparece en la fig. 1. Se unieron dos imanes 12 mezcladores en forma de barra, de un tamaño aproximado de de 50,8 mm x 152,4 mm a un par de ejes motores de manera que los imanes mezcladores 12 quedasen aproximadamente a 12,7 mm del lado del recipiente 14 de líquido. Se hizo girar el motor durante aproximadamente medio segundo a razón de 5000 rpm y se observó que la distribución del tinte dentro de la solución se distribuyera completa y uniformemente.

Se debe entender que las formas de realización de la invención aquí descritas son ilustrativas de los principios de la invención y que pueden emplearse otras modificaciones. Así pues, la presente invención no se limita exactamente a las formas de ejecución exactamente representadas y descritas en la memoria descriptiva, sino solamente a las reivindicaciones siguientes.

Claims (12)

1. Un procedimiento para mezclar una solución líquida (18) contenida en un recipiente (14) dotado de un falso fondo (20), comprendiendo dicho procedimiento:

situar un elemento (16) mezclador ferromagnético dentro de la solución líquida (18) contenida en el recipiente (14); e, individualmente rotar cada uno de entre un par de imanes (12) en forma de barra en una pauta coordinada en la cual las líneas paralelas a los ejes (AL, AR) de los imanes (12) permanecen normales entre sí para producir un solo campo magnético que gire en una dirección opuesta a la dirección de rotación de los imanes (12) en forma de barra, de manera que las fuerzas magnéticas que actúan sobre el elemento mezclador (16) hacen que éste gire, generando así un movimiento mezclador dentro de la solución líquida (18).

2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el cual el par de imanes (12) en forma de barra son girados en estrecha proximidad de los lados opuestos del recipiente (14).

3. El procedimiento según la reivindicación 1, en el cual los imanes (12) en forma de barra comprenden imanes permanentes o imanes semipermanentes (12) en forma de barra.

4. El procedimiento según la reivindicación 1, en el cual el elemento mezclador (16) es esférico.

5. El procedimiento según la reivindicación 1, en el cual el elemento mezclador (16) está hecho con una aleación de hierro (40) y tiene un diámetro en el intervalo de 2 a 6 mm.

6. El procedimiento según la reivindicación 1, en el cual el elemento mezclador (16) tiene un revestimiento protector (42) para impedir la contaminación, de un espesor de aproximadamente 25 micrómetros.

7. El procedimiento según la reivindicación 6, en el cual el revestimiento protector (42) comprende un material seleccionado en el grupo consistente en los plásticos parylene, Surlyn^{TM} y Teflón^{TM}.

8. El procedimiento según la reivindicación 1, en el cual el recipiente (14) para líquido está sustentado dentro de un bastidor (44) y se desplaza el bastidor (44) a través de los imanes (12) en forma de barra giratorios.

9. El procedimiento según la reivindicación 1, que comprende además el desplazamiento del recipiente (14) verticalmente respecto a los imanes (12), de modo que las fuerzas magnéticas que actúan sobre el elemento mezclador (16) hacen que gire, con lo que se genera un movimiento mezclador en la totalidad de la solución líquida (18).

10. Un aparato para mezclar un líquido dentro de un recipiente (14) para líquidos, comprendiendo dicho aparato:

un recipiente (14) para líquidos dotado de un falso fondo (20); un elemento mezclador (16) esférico, ferromagnético dentro del líquido en el recipiente (14); un par de fuentes (12) de campo magnético situadas en lados opuestos del recipiente (14) próximas al falso fondo (20); y unos motores para hacer girar individualmente cada uno de un par de imanes (12) en forma de barra, en una pauta coordinada en la cual las líneas paralelas a los ejes de los imanes (12) en forma de barra permanecen normales entre sí para producir un solo campo magnético que gira en una dirección opuesta a la dirección de rotación de los imanes (12) en forma de barra, de modo que las fuerzas magnéticas que actúan sobre el elemento magnético mezclador (16) hacen que el mismo gire, con lo cual se genera un movimiento de mezcla dentro de la solución líquida (18).

11. El aparato según la reivindicación 10, en el cual los imanes (12) se hacen girar a estrecha proximidad de los lados del recipiente (14) para líquidos.

12. El aparato según la reivindicación 10 para mezclar una solución líquida (18), en el cual se encuentran contenidas múltiples soluciones líquidas (18) en múltiples recipientes (14) para líquido, dotados de falsos fondos (20) y en el cual los recipientes (14) para líquidos están sustentados dentro de un bastidor (44) y el bastidor (44) es desplazado a través de los imanes giratorios (12).