TWI526245B - 攪拌裝置及齒輪組 - Google Patents

Description

攪拌裝置及齒輪組

本發明係關於一種攪拌裝置及齒輪組；特別是提供一種具有中空齒輪的攪拌裝置及中空齒輪組。

現今市面上之攪拌器，充斥許多種類，例如磁力攪拌器、震盪式攪拌器等等，其用於攪拌溶液或反應試劑，可加速溶質之溶解或防止凝固產生。

其中，磁力攪拌器(magnetic stirrer)是一種通過快速旋轉的磁性攪拌子來攪拌液體的實驗室設備。在此一裝置下藉由旋轉的磁鐵來使攪拌子旋轉，從而實現攪拌溶液。因為絕大部分化學反應可以發生在玻璃燒杯中，而玻璃等材料不會屏蔽磁場，所以攪拌子在玻璃燒杯中可以正常工作。同時，由於攪拌子大小的限制(攪拌子有多種型號與尺寸)，磁力攪拌器的缺點即明顯在於只能適用於相對比較小的實驗(溶液體積約小於4公升)。但在應付大體積溶液和黏性液體方面，磁力攪拌器表現不佳，需要使用傳統的機械攪拌器。此外，磁力攪拌器通常使用於開放式的生物或化學反應溶液中，若磁性攪拌子本身被汙染，極有可能造成生物或化學反應之汙染。

此外，利用磁力的方式尚有自動化的磁珠操作平台，而自動化的磁珠操作平台在機構上最主要的核心部分之一即在於磁鐵吸引磁珠的方式，也就是利用一支永久磁鐵棒或電磁鐵棒，插入攪拌棒套內，將磁珠固定在磁鐵磁極端的攪拌棒套之外壁上。而該設計概念，在一次操作需少 於32檢體量，已有許多機型流通於市場上，但要再增加單次檢體的處理量上，會遇到機台體積無法符合實驗室需求；或是在有限空間內操作過多的檢體，無法避免交叉污染的問題。

另，震盪式攪拌器係利用能將電壓震盪轉化為機械性震動之壓電陶瓷(Piezoelectic ceramic)換能器(Transducer)製造成為震盪式攪拌器構造，其可應用在生物或化學分析步驟(包括固定化、清洗、相互作用)中，其構造包括有一可控制震盪頻率之震盪單元，一受震盪單元傳動震盪之傳動部，一與傳動部組接並受傳動部連動之攪拌單元，於該攪拌單元係組設有一個以上之攪拌棒，令震盪單元產生特定頻率之震盪，藉由傳動部帶動攪拌單元，藉由精確控制震盪頻率，震幅及震盪的時間，達到攪拌或是增加反應速率之目的。然而，該攪拌器卻有可能造成震盪時空氣進入樣品終而導致汙染的情況，或是可能有截面積的設計不吻合的問題。

因此，目前仍需開發一種攪拌器，其可適用於生物化學反應且反應過程不導致汙染的產生，同時可在單位面積下處裡大通量之樣本，以符合產業之需求。

緣此，本發明提供一種攪拌裝置以及齒輪組，攪拌裝置利用旋轉攪拌的特性進行攪拌，除了可在單位面積內達到最大的處理通量，更可有效降低彼此交叉汙染問題。此外，於齒輪組中，透過特殊的中空的齒輪以及其加長之軸套，更增加了攪拌裝置的準直性。

因此，本發明提供一種攪拌裝置，其包含：至少一齒輪，其具有一軸套；至少一攪拌棒套；以及至少一連接部；其中，該連接部之一端係連接該軸套，該連接部之另一端 係連接該攪拌棒套，且該齒輪透過該連接部轉動該攪拌棒套。

較佳地，該攪拌裝置可更包含馬達，該馬達可透過聯軸器控制齒輪。

較佳地，當該齒輪為複數個時，可彼此相鄰排列而形成至少一列之齒輪組。

較佳地，當該齒輪組為二列以上時，彼此相鄰二列的齒輪組可上下交錯排列。

較佳地，當該齒輪組為二列以上時，彼此相鄰二列的齒輪組可呈同一平面排列。較佳地，該齒輪係為一磁性齒輪。

較佳地，該齒輪可具有相同尺寸規格或具有不同尺寸規格之齒輪。

較佳地，該齒輪組的齒輪之間可透過兩兩彼此相鄰排列而相互轉動。

較佳地，該攪拌裝置可更包含齒輪箱以裝設該齒輪。

較佳地，該軸套及該連接部係呈中空狀。

較佳地，該齒輪可更包含一中空軸套；其中，該軸套之長度(L=L2-L1)為5-20mm，較佳為10-15mm。。

較佳地，該攪拌棒套為可拆式攪拌棒套。

較佳地，該攪拌棒套一端為封閉部且另一端為開口部；其中該攪拌棒套之開口部可使該連接部插入以相互結合。

較佳地，該攪拌裝置可更包含磁棒；其中磁棒可穿越該齒輪、該連接部並插入該攪拌棒套以進行磁吸作用。

更進一步地，本發明亦提供一種齒輪組，其包含：複數個齒輪，其中每一個該齒輪係具有一軸套，且該齒輪為中空狀以使該軸套穿過該齒輪，且該複數個齒輪可兩兩彼此相鄰排列，形成至少一列之齒輪組。

較佳地，當齒輪組為二列以上時，相鄰二列的齒輪組 可上下交錯排列。

較佳地，當該齒輪組為二列以上時，彼此相鄰二列的齒輪組可呈同一平面排列，且該齒輪可為一磁性齒輪。

較佳地，該複數個齒輪具有相同尺寸規格或具有不同尺寸規格之齒輪。

較佳地，該複數個齒輪係透過兩兩彼此相鄰排列而相互轉動。

較佳地，該齒輪組更可進一步包含齒輪箱以裝設該齒輪。

較佳地，該軸套可為一中空軸套；其中，該中空軸套之長度(L=L2-L1)為5-20mm，較佳為10-15mm。

本發明一個或一個以上實施例的細節將於所附圖式和以下描述中予以闡述。根據這些描述和圖式和申請專利範圍，將可容易地瞭解本發明的其他特徵、目的和優點。為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明。

10、10’‧‧‧攪拌裝置

101‧‧‧齒輪

1011‧‧‧中空軸套

1031‧‧‧封閉部

1032‧‧‧開口部

102‧‧‧連接部

103‧‧‧攪拌棒套

104‧‧‧磁棒

105‧‧‧馬達

106‧‧‧齒輪箱

107‧‧‧聯軸器

108‧‧‧一般齒輪

109‧‧‧樣品槽

110‧‧‧入力軸齒輪

第一A圖為本發明攪拌裝置之主要構成元件之示意圖；第一B圖為將本發明攪拌裝置之主要構成元件結合之示意圖；第一C圖為本發明攪拌裝置另一態樣之構成元件之示意圖；第一D圖為本發明攪拌裝置之中空齒輪及軸套之示意圖；第二A圖為本發明齒輪組之一實施態樣之示意圖；第二B圖為本發明齒輪組之另一實施態樣之透視圖；第三A圖為本發明攪拌裝置之一實施態樣示意圖；以及 第三B圖為本發明攪拌裝置之一實施態樣之構造側視圖。

本發明之優點及特徵將參照例示性實施例及附圖進行更詳細地描述而更容易理解。然而，本發明可以不同形式來實現且不應該被理解僅限於此處所陳述的實施例。相反地，對所屬技術領域具有通常知識者而言，所提供的此些實施例將使本揭露更加透徹與全面且完整地傳達本發明的範疇，且本發明將僅為所附加的申請專利範圍所定義。在圖中，成分或元件的尺寸及相對尺寸為了清晰易懂而以誇示方法表示。整篇說明書中，一樣的元件符號指的是相同的元件。如本文中所使用的，術語”及/或”包含任何及所有一或多相關所列物件的組合。

除非另外定義，所有使用於本文的術語(包含科技及科學術語)具有與本發明所屬該領域的技術人士一般所理解相同的意思。將更可理解的是，例如於一般所使用的字典所定義的那些術語應被理解為具有與相關領域的內容一致的意思，且除非明顯地定義於本文，將不以過度理想化或過度正式的意思理解。

除非本文另外清楚地指出，單數形式”一”、”至少一”與”該”用於本文中可包含複數個指涉物。

以下將配合圖式詳細敘述例示實施例。然而，這些實施例可以包含於不同的形式中，且不應被解釋為用以限制本發明之申請專利範圍。這些實施例之提供使得本發明之揭露完整與明暸，熟知此技術之人將能經由該些實施例了解本發明之範疇。本發明係提供一種攪拌裝置以及齒輪組；其中，攪拌裝置是利用馬達帶動中空之齒輪組進而使攪拌棒套旋轉來達到攪拌之功能，此種方式可在單位面積內達到最大的處理通量，更可有效降低彼此交叉汙染問題。此外，透過特殊的中空齒輪以及具備的加長軸套，更 增加了攪拌裝置的準直性。

第一A圖為本發明攪拌裝置之主要構成元件之示意圖。請參閱第一A圖，本發明提供一種攪拌裝置10，其主要包含至少一齒輪101、至少一連接部102、以及至少一攪拌棒套103，其中該齒輪101係包含一中空軸套1011，其係穿過該齒輪101。其中該中空軸套1011之設計亦可根據使用者之需求，設計為非中空軸套或其他幾何結構之變化，不受特別限制。其中，齒輪101的材料可為耐磨擦材質的磁性材料，耐磨擦材質的金屬材料或耐磨擦材質的塑膠材料；其中，耐磨擦材質的磁性材料可包含釹鐵硼磁鐵(Nd₂Fe₁₄B)及釤鈷磁鐵(SmCo₅)，耐磨擦材質的金屬材料可包含鑄鋼或鑄鐵等，耐磨擦材質的塑膠材料可包含聚縮醛(polyacetal)、聚己內醯胺(polycaprolactam)或聚四氟乙烯(polytetrafluoroethene)等，連接部的材料可為金屬材料或塑膠材料；其中，金屬材料可包含鑄鋼或鑄鐵等，塑膠材料可包含聚縮醛、聚己內醯胺或聚四氟乙烯等，攪拌棒套的材料以不遮蔽磁場的塑膠材料為主，可為聚丙烯(polypropylene)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚苯乙烯(polystyrene)或聚乙烯(polyethylene)等。

第一B圖為將本發明攪拌裝置10之主要構成元件結合之示意圖，如第一B圖所示，連接部102之一端係用於連接中空軸套1011，另一端係連接攪拌棒套103，且齒輪101及連接部102皆為中空狀。具體的連接方式為連接部102之一端可使該齒輪101之中空軸套1011穿入連接部102而相互結合，連接部102之另一端可與該攪拌棒套103結合。因此，齒輪101可透過中空軸套1011連結連接部102進而轉動攪拌棒套103，以達到旋轉攪拌的功能。用於本發明之攪拌棒套103之一實施態樣為可拆式攪拌棒套，且攪拌棒套103一端為封閉部1031且另一端為開口部1032，攪拌棒套103之開口部1032可使連接部102插 入以相互結合。該攪拌裝置之優點在於，透過連接部102的特殊設計，可進行下方耗材(例如：攪拌棒套103)的快速且自動化更換以確保耗材的準直性；此外，在使用時，耗材亦可自動化地插入與退出連接部102，大幅簡化傳統類似的攪拌裝置之操作過程，及減少樣品汙染等問題。

第一C圖為本發明攪拌裝置另一態樣之構成元件之示意圖。如第一C圖所示，本發明之一種攪拌裝置10’可更包含磁棒104。當本發明之攪拌裝置10’需具備磁吸功能時，可利用磁棒104穿過中空的齒輪101之中空軸套1011、連接部102並進入攪拌棒套103以使得攪拌棒套103具有磁吸功能。此外，應注意的是，如第一D圖所示，第一D圖為本發明攪拌裝置之中空齒輪101及軸套之一態樣之示意圖，為了增加本發明之攪拌裝置的準直性及摩擦力，將本發明其中一端之軸套長度加長至L2，以達到上述之目的。故本發明所謂之經加長之中空軸套1011之長度(L)係指第一D圖中長度L2及L1之差值(L=L2-L1)。若中空軸套1011之長度(L)過短，則會因為摩擦力不足而脫落，若中空軸套1011之長度(L)過長，則易產生偏心旋轉的問題。故，較佳地，該中空軸套1011之長度(L)為5-20mm，較佳之長度(L)為10-15mm。

此外，本發明另提供一種齒輪組，其係由第二圖所示。第二A圖為本發明齒輪組之一實施態樣(齒輪組呈同一平面排列)之示意圖，本實施態樣所提供之齒輪組包含複數個齒輪101，其中每一個該齒輪101係具有一軸套1011(圖未示)，且複數個齒輪101係兩兩彼此相鄰排列以形成複數列之齒輪組，複數個齒輪101係透過兩兩彼此相鄰排列而轉動。當齒輪組為二列以上時，彼此相鄰二列的齒輪組可呈同一平面排列，且該齒輪101可為一磁性齒輪，磁性齒輪的優點在於沒有摩擦力，故可在同一平面上無限排列及延伸。此外，齒輪組係裝設於齒輪箱106，而 此實施態樣中之齒輪箱106係為半開放性之齒輪箱。然而，本實施態樣僅為例示性，該齒輪箱106之設計亦可為封閉式，不受特別之限制。

第二B圖為本發明齒輪組之另一實施態樣(齒輪組成上下排列)之透視圖，由此一實施態樣可知，當該齒輪組為二列以上時，彼此相鄰二列的齒輪101可呈上下交錯排列。相鄰兩排的齒輪101上下交錯，僅由同一列中彼此相鄰的齒輪101帶動旋轉，優點在於避免齒輪101四方的交疊所造成淨摩擦力過大的問題，而此一齒輪排列之設計較佳係適合用於一般材質之齒輪，以耐磨擦材質較佳，例如：金屬材料或塑膠材料；其中，金屬材料可包含鑄鋼或鑄鐵等，塑膠材料可包含聚縮醛、聚己內醯胺或聚四氟乙烯等。再者，聯軸器107(圖未示)係透過設置於齒輪箱106中的入力軸齒輪110來帶動一般齒輪108及本發明之齒輪101旋轉，帶動方式僅為例示性，非為限制性，例如：並排之齒輪、横桿帶動等方式等，皆可帶動本發明之中空齒輪101旋轉。

本發明之齒輪101之數量、材質、排列方式及帶動方式皆可依實際使用時視情況調整，無需特別限制。

更進一步地，第三A圖為本發明攪拌裝置之一實施態樣示意圖，其中，以本發明之攪拌裝置應用於樣品槽109(例如：96槽位)之實施態樣。請參閱第三A圖，本發明之攪拌裝置可更包含馬達105，該馬達105可進一步透過聯軸器107進一步地控制齒輪101，使得齒輪101可透過連接部102進一步帶動攪拌棒套103而進行攪拌之功能。此外，本發明之攪拌裝置可更包含齒輪箱106以裝設齒輪101。當不需進行磁吸作用而僅進行一般旋轉攪拌時，磁棒104係可透過一控制單元(圖未示)將磁棒104移動於齒輪箱106上方，而攪拌動作係利用馬達105透過聯軸器107控制齒輪101之轉動，使得齒輪101可透過連接 部102進一步帶動攪拌棒套103而進行旋轉攪拌之功能。當進行磁吸作用時，磁棒104可藉由控制單元(圖未示)控制該磁棒104穿過中空狀的齒輪101之中空軸套1011、連接部102以進入攪拌棒套103中，以使攪拌棒套103具有磁吸作用，以吸附樣品槽109(例如：96槽位)中之磁珠(圖未示)。

第三B圖為本發明攪拌裝置之一實施態樣之構造側視圖。其中，可看出當齒輪101為複數個時，可兩兩彼此相鄰排列而形成至少一列的齒輪組，而當齒輪組為二列以上時，彼此相鄰二列的齒輪組係上下交錯，本實施態樣中齒輪組為8列(上排4列、下排4列)，每列之間係彼此上下交錯，每一列具有12個齒輪101，所製成的攪拌裝置可同時將96根攪拌棒套103插入96根連接部102(圖中僅顯示使用數根攪拌棒套103)，並藉由齒輪的兩兩齒輪相互帶動轉動之方式，同時進行多達96孔槽位(即樣品槽109)的生物化學等反應。此外，若需要進行磁吸作用時，96根磁棒104亦可同時穿過齒輪101、連接部102而進入攪拌棒套103中。

本實施例之應用僅為例示性說明，非為限制性。本發明之攪拌裝置中的齒輪組，一列齒輪之個數以及總列數等均可視需求而設計，而磁棒104以及攪拌棒套103亦可依齒輪的個數而調整。此外，本發明中的齒輪101可為相同尺寸之規格或可為不同尺寸之規格，皆可視情況而調整。

綜上所述，本發明所提供的一種攪拌裝置以及齒輪組，具備下述優點：1.本發明利用的齒輪為中空之齒輪，利於磁棒插入且穿越連接部以伸入攪拌棒套進行磁吸作用；2. 本發明之齒輪具備經加長之中空軸套，可增加攪拌裝置之準直性；3. 齒輪組中相鄰二列之齒輪係上下交錯，僅同列之 兩兩相鄰相互帶動而轉動，可避免齒輪四方交疊造成淨摩擦力過大的問題；以及4. 本發明之攪拌裝置可避免實驗過程汙染之問題。

其它實施態樣

所有揭露於本發明書之特徵係可使用任何方式結合。本說明書所揭露之特徵可使用相同、相等或相似目的的特徵取代。因此，除了特別陳述強調處之外，本說明書所揭露之特徵係為一系列相等或相似特徵中的一個實施例。

此外，依據本說明書揭露之內容，熟悉本技術領域者係可輕易依據本發明之基本特徵，在不脫離本發明之精神與範圍內，針對不同使用方法與情況作適當改變與修飾，因此，其它實施態樣亦包含於申請專利範圍中。

102‧‧‧連接部

103‧‧‧攪拌棒套

104‧‧‧磁棒

105‧‧‧馬達

106‧‧‧齒輪箱

107‧‧‧聯軸器

109‧‧‧樣品槽

Claims (16)

1. 一種攪拌裝置，其包含：至少一齒輪，其具有一軸套；至少一攪拌棒套；以及至少一連接部；至少一磁棒，該磁棒透過穿越該齒輪之該軸套、該連接部並插入該攪拌棒套以進行磁吸作用；其中，該連接部之一端係連接該軸套，該連接部之另一端係連接該攪拌棒套，且該齒輪係透過該連接部轉動該攪拌棒套。
2. 如申請專利範圍第1項所述之攪拌裝置，更包含一馬達，該馬達係透過一聯軸器控制該齒輪。
3. 如申請專利範圍第1項所述之攪拌裝置，其中當該齒輪為複數個時，係彼此相鄰排列而形成至少一列之齒輪組。
4. 如申請專利範圍第3項所述之攪拌裝置，其中當該齒輪組為二列以上時，彼此相鄰二列的該齒輪組係上下交錯排列。
5. 如申請專利範圍第3項所述之攪拌裝置，其中當該齒輪組為二列以上時，彼此相鄰二列的該齒輪組係呈同一平面排列。
6. 如申請專利範圍第5項所述之攪拌裝置，其中該齒輪為一磁性齒輪。
7. 如申請專利範圍第3項所述之攪拌裝置，其中該齒輪具有相同尺寸規格或具有不同尺寸規格之齒輪。
8. 如申請專利範圍第3項所述之攪拌裝置，其中該齒輪組的該齒輪之間係透過彼此相鄰排列而相互轉動。
9. 如申請專利範圍第1項所述之攪拌裝置，其進一步包含一齒輪箱以裝設該齒輪。
10. 如申請專利範圍第1項所述之攪拌裝置，其中該軸套及該連接部係呈中空狀。
11. 如申請專利範圍第1項所述之攪拌裝置，其中該軸套之長度(L)為5-20mm。
12. 如申請專利範圍第1項所述之攪拌裝置，其中該攪拌棒套為可拆式攪拌棒套。
13. 如申請專利範圍第1項所述之攪拌裝置，其中該攪拌棒套一端為封閉部且另一端為開口部。
14. 如申請專利範圍第14項之攪拌裝置，其中該攪拌棒套之開口部係使該連接部插入以相互結合。
15. 如申請專利範圍第1項之攪拌裝置，更包含至少一樣品槽，該樣品槽具有至少一槽孔，以供該攪拌棒套插入。
16. 如申請專利範圍第15項之攪拌裝置，其中該樣品槽之該槽孔中設有一磁珠。