JP2007237174A - 特に実験容器内容物をミキシングするための、センサを有する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】交換ブロック内で、容器特に実験容器を収容するための保持構造体を備えた収容アダプタと、駆動装置とを有しており、この駆動装置によって、収容アダプタがミキシング運動せしめられるようになっていて、該ミキシング運動が、水平平面内でほぼ円形の平行移動運動的な振動運動で行われる、実験容器内容物をミキシングするための装置を改良して、さらに確実な運転が保証されるような装置を提供する。
【解決手段】収容アダプタ４の荷重の質量に基づくベクトル値を測定するセンサ２２が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、特に実験容器内容物をミキシングするための装置であって、交換ブロック内で、容器特に実験容器を収容するための保持構造体を備えた収容アダプタと、駆動装置とを有しており、この駆動装置によって、収容アダプタがミキシング運動せしめられるようになっていて、該ミキシング運動が、特に水平平面内でほぼ円形の平行移動運動的な振動運動で行われる形式のものに関する。

ミキサー（このミキサー内で容器内容物がミキシングされる）は、従来より公知である。特に実験室用には、少量の液体をミキシングすることができるミキサーが適している。このような少量の液体は、小型の容器が、適当な保持器いわゆる「交換ブロック"Wechselblock"内で、２桁、３桁又は４桁の非常に大きいグループでまとめられていることによって、ミキシングすることができる。このような交換ブロック及び反応容器は、規格化されている。従って、例えば０．２ｍｌ、０．５ｍｌ、１．５ｍｌ及び２．０ｍｌの容積を有する反応容器、並びにこのために適したそれぞれ適当な交換ブロックが標準化されている。さらにまた、クライオ容器（Cryo-Gefaess）、ファルコン容器（Falcon-Gefaesse）、ガラス容器及びビーカー、微量定量プレート（ＭＴＰ）、ディープウェルプレート（ＤＷＰ）、スライド、９６穴（９６wells）を有するＰＣＲプレートのための例えば交換プレートが提供されている。このような例は最終的なものではなく、非常に多様な実験室容器が存在しており、そのために適したミキサーを提供する必要がある、ということを示しているだけである。このために、いわゆる「底面積"Foot Print"」、つまり交換ブロックの土台構造を標準化及び規格化する必要がある。

このような交換ブロックは原則的に、個別容器が上方から交換ブロック内に差し込まれるように構成されているので、公知のミキサーのために、円形の平行移動運動（並進運動）で振動するミキシング運動が得られ、このミキシング運動は、ほぼ水平面で行われる。このために、公知のミキサーにおいては、たいていの場合、電動機式のアンバランス駆動装置が用いられ、それによって「テーブル」を前記のような円形の運動にさらすようになっている。このために「テーブル」は公知の種々異なる形式で支承されている。例えば支承部をリニア転がり軸受（いわゆるボールブシュ；Kugelbuechsen）内で、両水平方向で支承することが公知であり、またフィルムヒンジ支承部も公知である。選択的に、電磁石式の支承部又は圧電素子を有する支承部もある。電磁石式の支承部も、また圧電素子を有する支承部も同様に駆動装置として用いられる。一般的な形式で、このようなミキサーは、２００回転／分〜１５００回転／分の回転周波数で駆動される。この回転周波数は、一般的に調節可能である。ミキシング材料のために必要なミキシング（混和）に基づいて、また機械的なミキシングパラメータにも基づいて、ミキシング運動の周波数は公知のように調節することができる。従って、適当なミキシング周波数によって、ミキサーの特に軽い又は特に重い荷重をミキシングするかどうかについても応じることができる。又はミキサー自体が「振動」開始した場合にミキシング周波数をやや変えることによって、ミキシング固有振動数をミキシング周波数として避けることができる。

本発明の課題は、さらに確実な運転が保証されるようなミキサーを提供することである。

この課題を解決した本発明の請求項１に記載した装置によれば、収容アダプタの荷重の質量に基づくベクトル値を測定するセンサが設けられている。

有利な実施態様は従属請求項に記載されている。

本発明によれば、特に実験容器内容物のためのミキサーが、収容アダプタと駆動装置とを備えている。収容アダプタは保持構造体を有しており、この保持構造体は容器を収容するのに適している。このことはつまり、容器が、ミキシング運動（収容アダプタが駆動装置によってミキシング運動せしめられる）中に、妨害のない運転において自然に開放されないように、収容アダプタの保持構造体内に収容される、ということである。特に交換ブロック内の実験容器のために、有利には所定の標準形式の収容アダプタの保持構造体で十分である。

本発明によるミキサーの駆動装置は、収容アダプタをミキシング運動させる。ミキシング運動は、一平面内でほぼ円形の平行移動運動的な振動運動で行われる。言い換えれば、本発明によるミキシング運動は、収容アダプタの２つの（仮想）点がほぼ同じ角度位置、同じ角速度及び同じ曲率半径を有する円運動を行うことによって、描くことができる、ということである。有利な形式で、このミキシング運動は、水平平面内で行われるので、収容アダプタ内に収容された交換ブロックの、垂直に位置する反応容器がミキシングされる。

本発明の装置によれば、ベクトル計算による値（この値に基づいて収容アダプタの荷重が測定される）を測定するセンサが設けられている。

このような測定は、本発明によれば静的（static）に又は動的（dynamic）に行われる。静的な測定とは、例えば歪若しくは伸張測定ストリップ（Dehnungsmessstreifen）によって収容アダプタの荷重後の質量変化を信号化する、本発明によるセンサとしての秤量セル（Waegezelle）を用いて行われる。動的な測定とは、例えば加速度センサ（例えば圧電をベースとした）が、本発明による装置の構成部分におけるミキシング運動中の加速度を３次元的な方向のうちの少なくとも１つの方向で測定することによって行われる。

本発明に従って、ミキサーの荷重の質量を自動的に検出することによって、本発明によれば、適当な制御装置を用いて、駆動装置によって生ぜしめられた収容アダプタのミキシング運動の動的なパラメータを調節することができる。荷重の静的な質量を、本発明に従って秤量セルによって規定する簡単な実施例において、このような本発明による制御装置は駆動パラメータを次のように調節することができる。つまり、このような質量のために（例えば予備試験によって）適したミキシング運動が実現されるか、又は少なくとも、荷重によって妨害を引き起こすようなミキシング運動パラメータの選択を停止するように、調節することができる。本発明による（選択的又は重畳的な）動的な加速度の可能な測定において、本発明によれば評価装置が、測定された振動の特に時間的な経過を分析し、その結果から例えば例外的状態、例えば駆動装置の故障又は装置の可動な部分の支承部の故障を確認する。このような本発明による評価装置は、振動分析から、収容アダプタの荷重の質量を算出することもできる。動的なセンサに対して付加的に、例えば荷重の質量を静的に直接算出するための、本発明による第２のセンサを装置内に組み込みたい場合には、これら２つのセンサの信号の比較から、本発明による評価装置によって、装置の運転状態に関する推論が導き出され、それに応じて制御、調整及び／又は表示が信号化される。

ベクトル値の測定は、ミキシング運動（円形の水平移動運動的な振動運動）が行われる平面に対して有利には垂直な方向で、センサによって行われるが、センサの別の方向付けも本発明に従って選択的に又は付加的に可能である。従って、特に、３次元的なすべての方向で加速度を測定する、直列配置された複数の圧電式の加速度センサが得られる。

本発明のその他の利点及び特徴は、本発明の１実施例を示す添付の図面に基づいて記載されている。

図１には、上側の枠状の収容アダプタ４を備えたミキサー２が示されており、この収容アダプタ４は、交換ブロックを収容するための保持構造体６を有している。

図２には、図１に示したミキシングするための装置（ミキサー）の内部構造が側面図で示されている。特に残りの装置の上側の収容アダプタ４が明示されている。収容アダプタ４は、ミキサー２の運転中に、水平な運動平面において円形の平行移動運動（並進運動）でシャシー１６に対して振動運動を行う。シャシー１６には、このミキシング運動を生ぜしめるための駆動装置１８が固定されている。さらにまた、図２の側面図には、シャシー１６が足部２０上に載っていることが示されている。これらの足部２０は、弾性的であって例えばゴムより成っている。本発明によれば、加速度センサ２２を装置の移動構造部つまり特に収容アダプタ６（この収容アダプタがミキシング運動を実施するにも拘わらず）自体に設置するのではなく、ミキシング運動に（その全体において）追従運動しない、装置のその他の構成部分例えばプリント基板自体に又はそれに隣接するケーシング部分に設置すれば、有利であることが分かった。何故ならば、ミキシング運動の反応として、これらその他の構成部分も特に、弾性的な支承部によって弾性的な足部２０上に、できるだけ堅固な支持体を介してミキサー２上に載っていることによって振動するからである。このようにセンサ２２を、ミキシング運動のために本来駆動されない構成部分上に取り付けることによって、センサ２２の配線を可動にガイドする必要はないからである。センサ２２の配線を可動にガイドすることは、センサが一緒に移動運動する場合に必要となる。

ミキサー２のケーシングの正面側に、図１に示されたような表示器２４が設けられている。この表示器２４から、センサ信号の分析から種々の評価結果を読み取ることができる。例えば、ミキサー２に過負荷がかかった場合に、収容アダプタ６の荷重の重量又は緊急信号（これは図示していないスピーカーによって音響的に補足されてもよい）が表示される。

本発明によるミキシングするための装置の斜視図である。 図１に示した装置の、ケーシング上部を取り除いた状態の側面図である。

符号の説明

２ ミキサー、 ４ 収容アダプタ、 ６ 保持構造体、 １６ シャシー、 １８ 駆動装置、 ２０ 足部、 ２２ 加速度センサ、 ２４ 表示器

Claims (13)

1. 特に実験容器内容物をミキシングするための装置であって、交換ブロック内で、容器特に実験容器を収容するための保持構造体を備えた収容アダプタと、駆動装置とを有しており、この駆動装置によって、収容アダプタがミキシング運動せしめられるようになっていて、該ミキシング運動が、水平平面内でほぼ円形の平行移動運動的な振動運動で行われる形式のものにおいて、
   収容アダプタの荷重の質量に基づくベクトル値を測定するセンサが設けられていることを特徴とする、特に実験容器内容物をミキシングするための、センサを有する装置。
2. 前記センサが、水平平面に対して垂直な方向の値を測定する、請求項１記載の装置。
3. 前記センサが、ミキシング運動時における装置の加速度を測定する、請求項１又は２記載の装置。
4. 前記センサが、駆動装置によってミキシング運動せしめられる、装置の構成部分特に収容アダプタにおける振動を測定するのではなく、装置のその他の構成部分特に装置のシャシーにおける振動を測定する、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
5. 複数の足部が設けられていて、これらの足部上に装置が弾性的に支承されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
6. 前記センサが、加速度センサ特に圧電センサである、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
7. 前記センサが、ミキシング運動の運動平面の方向の振動も測定する、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
8. センサの信号から例外的状況を確認し、かつ信号化する、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
9. 前記センサが、収容アダプタの荷重を含む、装置の少なくとも一部の質量に基づく特に不都合な伸張を測定する、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
10. センサの信号から、収容アダプタの荷重の重量を算出する評価装置が設けられている、請求項１から９までのいずれか１項記載の装置。
11. 前記重量を表示する表示器が設けられている、請求項１０記載の装置。
12. 限界値を超えた時に、緊急信号が発信されかつ／又は緊急遮断が行われる、請求項１から１１までのいずれか１項記載の装置。
13. 測定された値に基づくミキシング運動の周波数及び／又は振幅を自動的に調節する制御装置が設けられている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の装置。

Images