[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Magnetische Trennvorrichtung zur Trennung
magnetischer Partikel aus einer Suspension gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
[0002] Derartige Trennvorrichtungen werden beispielsweise in chemischen, biochemischen oder/und
pharmazeutischen Laboren verwendet, um in einer Suspension enthaltene magnetische
Partikel aus der Suspension zu entfernen.
[0003] 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.
[0004] Eine 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.
[0005] 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.
[0006] 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.
[0007] 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.
[0008] 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.
[0009] Eine weitere magnetische Trennvorrichtung 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.
[0010] 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.
[0011] 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.
[0012] 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.
[0013] 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.
[0014] 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.
[0015] 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.
[0016] 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.
[0017] 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.
[0018] 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.
[0019] Eine gattungsgemäße magnetische Trennvorrichtung ist aus der
US 2008/0170966 A1 bekannt. Diese offenbart eine weichmagnetische Spitze, der ein Permanentmagnet durch
einen nicht näher bezeichneten Antrieb bis zum Magnetschluss-Kontakt angenähert und
wieder von der weichmagnetischen Spitze entfernt werden kann. Im Magnetschluss-Kontakt
mit dem beweglichen Permanentmagneten ist die weichmagnetische Spitze magnetische
Spitze magnetisiert. Ist der Permanentmagnet dagegen von der Spitze abgehoben, ist
die weichmagnetische Spitze nicht magnetisiert.
[0020] Aus der
US 2006/0269385 A1 ist eine magnetische Trennvorrichtung mit verlagerbaren Magneten, jedoch ohne weichmagnetische
Spitze bekannt. Jeder verlagerbare Magnet ist durch eine Zugfeder in eine von der
zu bearbeitenden Suspension entfernte Betriebsposition vorgespannt. Durch Bestromung
eines Elektromagneten kann ein verlagerbarer Magnet mit dem ihm zugeordneten Elektromagneten
zur gemeinsamen Bewegung gekoppelt werden. Bei magnetisch hergestellter Kopplung wird
durch entsprechende Bewegung des Elektromagneten der verlagerbare Magnet gegen die
Rückstellkraft seiner Feder zur Suspension hin verlagert. Für die Dauer der Annäherung
an die Suspension muss der Elektromagnet bestromt bleiben um die magnetische Kopplung
aufrecht zu erhalten.
[0021] Aus der
US 2693979 A ist eine magnetische Sammelvorrichtung bekannt, die nicht zum Einsatz in Suspensionen
bestimmt ist, sondern die das Erlangen von magnetischen und weichmagnetischen Objekten
in entlegenen Orten ermöglichen soll. Ein Permanentmagnet ist manuell an eine weichmagnetische
Spitze annäherbar und von dieser entfernbar. Der Permanentmagnet kann durch eine Feder
in die an die weichmagnetische Spitze angenäherte Position vorgespannt sein.
[0022] Aus der
US 6409925 B1 ist eine magnetische Trennvorrichtung bekannt, die wie die
US 2006/0269385 A1 ohne weichmagnetische Spitze arbeitet. Eine Magnetfeldquelle ist in einer Hülle durch
Schwerkraft in eine Wirkposition verlagerbar, in welcher die in die zu bearbeitende
Suspension eingetauchte Hülle magnetische Partikel aus der Suspension extrahieren
kann. Durch Bestromung von Elektromagneten können die Magnetfeldquellen aus ihrer
Wirkposition in eine Passivposition angehoben werden, in welcher ein Eintauchen der
Hülle in die Suspension keine Trennung bewirkt.
[0023] Aus der
US 2009/0189464 A1 ist ein Solenoid-Aktuator mit geradlinig verlagerbarem Aktuatoranker bekannt. Abhängig
von der Bestromung der Wicklungen des Solenoids befindet sich der Anker in einer aus
der Wicklungsmitte ausgefahrenen oder in die Wicklungsmitte eingezogenen Stellung.
[0024] Der vorliegenden Anmeldung liegt die Aufgabe zu Grunde, die gattungsgemäße magnetische
Trennvorrichtung derart weiterzubilden, dass sie geringeren Bauraum beansprucht und
die zu bearbeitende Suspension möglichst wenig belastet.
[0025] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine gattungsgemäße magnetische Trennvorrichtung,
mit allen Merkmalen des Anspruchs 1.
[0026] 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.
[0027] Überdies besteht durch die 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.
[0028] Dies ist beispielsweise möglich, wenn die Relativstellungen der beiden Magnetanordnungen
zumindest in einem Bereich der Relativbeweglichkeit der beiden Magnetanordnungen zueinander
stufenlos veränderbar sind.
[0029] 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.
[0030] Um die zur Bildung der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung benötigten Führungsund
Antriebsmittel in ihrer Anzahl möglichst gering zu halten, ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass die eine der beiden Magnetanordnungen relativ zur weich magnetischen Spitze ortsfest
ist und die jeweils andere Magnetanordnung relativ zur Spitze und zur einen Magnetanordnung
beweglich ist.
[0031] Gemäß einer erfindungsgemäßen 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.
[0032] Erfindungsgemäß ist die Verlagerung der Magnetisierungs-Magnetanordnung von der Nicht-Magnetisierungsposition
in die Magnetisierungsposition ebenfalls von der Antriebs-Magnetanordnung bewirkbar
ist.
[0033] 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.
[0034] 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.
[0035] 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.
[0036] 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.
[0037] 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.
[0038] 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 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.
[0039] 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.
[0040] Da die Antriebs-Magnetanordnung im Übrigen lediglich zur Verlagerung der Magnetisierungs-Magnetanordnung
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.
[0041] Die Antriebs-Magnetanordnung wird, wie oben bereits erwähnt, erfindungsgemäß auch
dazu verwendet, 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.
[0042] 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.
[0043] In der Nicht-Magnetisierungsposition ist dagegen bevorzugt ein solcher Luftspalt
zwischen der weichmagnetischen Spitze, insbesondere ihrem Magnetisierungsabschnitt,
und der Magnetisierungs-Magnetanordnung vorhanden.
[0044] Erfindungsgemäß 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.
[0045] Erfindungsgemäß weist 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. 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.
[0046] 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.
[0047] 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.
[0048] 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.
[0049] 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.
[0050] 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.
[0051] Ein sowohl möglichst homogenes Magnetfeld der beiden Magnetanordnungen zueinander
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.
[0052] So ist es im erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel bevorzugt, wenn die Antriebs-Magnetanordnung
die Magnetisierung-Magnetanordnung umgibt.
[0053] Bevorzugt erstreckt sich somit auch die oben genannte Magnetisierungs-Magnetanordnung
längs einer Magnetanordnungsachse, welche bevorzugt kollinear mit der Spitzenachse
angeordnet ist.
[0054] 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.
[0055] Bevorzugt sind daher beide Magnetanordnungen, also Magnetisierungs-Magnetanordnung
einerseits und Antriebs-Magnetanordnung andererseits, sowie die weichmagnetische Spitze
koaxial mit kollinearen Verlaufsachsen angeordnet.
[0056] Bevorzugt ist daher vorgesehen, dass wenigstens ein Teil der Permanentmagneten der
Magnetisierungs-Magnetanordnung 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
der Magnetisierungs-Magnetanordnung.
[0057] 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.
[0058] Zur Erzielung einer gewünscht schlanken Bauform sind bevorzugt die beiden Magnetanordnungen
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.
[0059] 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.
[0060] 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 Antriebs-Magnetanordnung erfolgen.
[0061] Bevorzugt ist der Magnetisierungszustand jeder einzelnen weichmagnetischen Spitze
des Trennvorrichtungskopfes unabhängig vom Magnetisierungszustand jeder anderen weichmagnetischen
Spitze änderbar.
[0062] Da die Änderung des Magnetisierungszustands mittels Bestromung der Antriebs-Magnetanordnung
erfolgt, kann die Bestromung einzelner Antriebs-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.
[0063] 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.
[0064] 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.
[0065] 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.
[0066] Die in der vorliegenden Anmeldung als relativ zur weichmagnetischen Spitze bewegbar
beschriebenen Magnetisierungs-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.
[0067] Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert werden. Es stellt dar:
- Figur 1a
- eine Aufrissansicht einer 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
- b eine 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,
und
- Figur 2b
- eine Längsschnittansicht der Vorrichtung von Figur 2a längs der Schnittebene IIb-IIb
in Figur 2a.
[0068] In den Figuren 1a bis 2b ist eine 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.
[0069] 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.
[0070] 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.
[0071] 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.
[0072] 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.
[0073] 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.
[0074] Das Trägerbauteil 20 ist bevorzugt aus nicht-magnetisierbarem Material gebildet,
es kann aus Kunststoff, Aluminium, Messing und dgl. gebildet sein.
[0075] 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.
[0076] 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.
[0077] Der Drehantrieb für die magnetische Trennvorrichtung 10 ist in den Figuren 1 bis
4 nicht dargestellt.
[0078] Der Wellenstumpf 26 weist wenigstens an seinem dem Trägerbauteil 22 näher gelegenen
Längsende 26a weichmagnetisches Material auf, sodass die Magnetisierungs-Magnetanordnung
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.
[0079] 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.
[0080] 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.
[0081] 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.
[0082] 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.
[0083] 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.
[0084] 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.
[0085] 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.
[0086] 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.
[0087] Somit stellt die lediglich kurzzeitig bestromte Antriebs-Magnetanordnung 30 keine
nennenswerte Wärmequelle im Betrieb der magnetischen Trennvorrichtung 10 dar.
[0088] 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-Magnetanordnung
22 erneut in der Nicht-Magnetisierungsposition.
[0089] 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.
[0090] Die gezeigte Ausführungsform gestattet 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.
[0091] 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.
1. Magnetische Trennvorrichtung (10) zur Trennung magnetischer Partikel aus einer Suspension
(14) mit einer weichmagnetischen Spitze (16), deren Magnetisierungszustand wahlweise
zwischen einem stärker magnetisierten Zustand und einem schwächer magnetisierten Zustand
änderbar ist, wobei die Spitze (16) ein Eintauch-Ende (16a) zur Einführung in die
Suspension (14) und einen Magnetisierungsabschnitt (16b) zur Änderung des Magnetisierungszustands
der Spitze (16) aufweist, wobei die Trennvorrichtung (10) eine erste Magnetanordnung
(22) aufweist, deren Magnetfeld im Magnetisierungsabschnitt (16b) der Spitze (16)
zur Änderung ihres Magnetisierungszustands zeitlich veränderlich ist, wobei die erste
Magnetanordnung (22) als Magnetisierungs-Magnetanordnung (22) wenigstens einen Permanentmagneten
umfasst, und relativ zur Spitze (16) verlagerbar ist zwischen einer weiter von der
Spitze (16) entfernt gelegenen und durch einen Luftspalt von dieser getrennten Nicht-Magnetisierungsposition
und einer stärker an die Spitze (16) angenäherten Magnetisierungsposition,
dadurch gekennzeichnet, dass die Trennvorrichtung (10) eine zweite Magnetanordnung (30) umfasst, wobei die erste
(22) und die zweite Magnetanordnung (30) relativ zueinander verlagerbar sind und der
Magnetisierungszustand der weichmagnetischen Spitze (16) abhängig von der Relativstellung
der beiden Magnetanordnungen (22, 30) ist, wobei die zweite Magnetanordnung (30) als
Antriebs-Magnetanordnung (30) eine wahlweise bestrombare elektrische Spule aufweist,
welche abhängig von ihrer Bestromung die Magnetisierungs-Magnetanordnung (22) von
der Magnetisierungsposition in die Nicht-Magnetisierungsposition verlagert, wobei
die magnetische Trennvorrichtung (10) eine Haltevorrichtung (26a) aufweist, welche
die Magnetisierungs-Magnetanordnung (22) in der Nicht-Magnetisierungsposition hält,
wobei die Haltevorrichtung (26a) ein ferromagnetisches Halteteil (26a) aufweist, mit
welchem die Magnetisierungs-Magnetanordnung (22) in der Nicht-Magnetisierungsposition
in Magnetschluss-Kontakt steht, wobei die Antriebs-Magnetanordnung (30) relativ zur
weichmagnetischen Spitze (16) ortsfest ist, und dass die wahlweise bestrombare elektrische
Spule der Antriebs-Magnetanordnung (30) abhängig von ihrer Bestromung die Magnetisierungs-Magnetanordnung
(22) auch von der Nicht-Magnetisierungsposition in die Magnetisierungsposition verlagert.
2. Magnetische Trennvorrichtung (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetisierungs-Magnetanordnung (22) wenigstens ein Permanentmagnet oder eine
Permanentmagnetanordnung mit mehreren Permanentmagenten ist.
3. Magnetische Trennvorrichtung (10) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetisierungs-Magnetanordnung (22) in der Magnetisierungsposition mit der Spitze
(16) in Magnetschluss-Kontakt steht.
4. Magnetische Trennvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Halteteil (26a) ein weichmagnetisches Halteteil (26a) ist.
5. Magnetische Trennvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass sich die weichmagnetische Spitze (16) 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 (22, 30) parallel, vorzugsweise kollinear mit der Spitzenachse
(L) ist.
6. Magnetische Trennvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die eine Magnetanordnung (30) die jeweils andere (22) umgibt, vorzugsweise koaxial
umgibt.
7. Magnetische Trennvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, unter Einbeziehung
des Anspruchs 5,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Permanentmagnet der Magnetisierungs-Magnetanordnung (22) koaxial zur
Spitzenachse (L) verläuft und längs dieser Achse (L) polarisiert ist.
8. Magnetische Trennvorrichtung (10) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Permanentmagnet der Magnetisierungs-Magnetanordnung (22) bezüglich
der Spitzenachse (L) als Rotationssymmetrieachse (M) rotationssymmetrisch ausgebildet
ist.
9. Magnetische Trennvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass sich die weichmagnetische Spitze (16) längs einer Spitzenachse (L) erstreckt, wobei
die Trennvorrichtung (10) einen Drehantrieb aufweist, durch welchen die Spitze (16)
um ihre Spitzenachse (L) rotierbar ist.
10. Pipettiervorrichtung mit wenigstens einer magnetischen Trennvorrichtung (10) gemäß
einem der Ansprüche 1 bis 9 anstelle eines Pipettierkanals.
11. Flüssigkeits-Handhabungsvorrichtung mit einer Mehrzahl von magnetischen Trennvorrichtungen
(10) gemäß dem Anspruch 9, wobei die Mehrzahl von magnetischen Trennvorrichtungen
(10) mit rasterartig angeordneten parallelen Spitzenachsen (L) vorgesehen ist, wobei
jede Trennvorrichtung (10) einen eigenen Drehantrieb zur Rotation der jeweiligen Spitze
(16) um ihre Spitzenachse (L) aufweist, welcher gesondert von den Drehantrieben der
übrigen Trennvorrichtungen (10) betreibbar ist.
1. A magnetic isolating apparatus (10) for isolating magnetic particles from a suspension
(14), having a soft-magnetic tip (16) whose magnetization state is selectably changeable
between a more strongly magnetized state and a more weakly magnetized state; the tip
(16) comprising an immersion end (16a) for introduction into the suspension (14) and
a magnetization portion (16b) for changing the magnetization state of the tip (16);
the isolating apparatus (10) comprising a first magnet arrangement (22) whose magnetic
field in the magnetization portion (16b) of the tip (16) is modifiable over time in
order to change its magnetization state; the first magnet arrangement (22), constituting
a magnetization magnet arrangement (22), comprising at least one permanent magnet
and being displaceable relative to the tip (16) between a nonmagnetization position
located farther from the tip (16) and separated therefrom by an air gap, and a magnetization
position located closer to the tip (16),
characterized in that the isolating apparatus (10) encompasses a second magnet arrangement (30); the first
(22) and the second magnet arrangement (30) being displaceable relative to one another,
and the magnetization state of the soft-magnetic tip (16) being dependent on the relative
position of the two magnet arrangements (22, 30); the second magnet arrangement (30),
constituting a drive magnet arrangement (30), comprising a selectably energizable
electrical coil that, as a function of its energization, displaces the magnetization
magnet arrangement (22) from the magnetization position into the nonmagnetization
position; the magnetic isolating apparatus (10) comprising a retaining apparatus (26a)
that retains the magnetization magnet arrangement (22) in the nonmagnetization position;
the retaining apparatus (26a) comprising a ferromagnetic retaining part (26a) with
which the magnetization magnet arrangement (22) is in magnetically engaged contact
in the nonmagnetization position; the drive magnet arrangement (30) being stationary
relative to the soft-magnetic tip (16); and wherein the selectably energizable electrical
coil of the drive magnet arrangement (30), as a function of its energization, also
displaces the magnetization magnet arrangement (22) from the nonmagnetization position
into the magnetization position.
2. The magnetic isolating apparatus (10) according to Claim 1,
characterized in that the magnetization magnet arrangement (22) is at least one permanent magnet or a permanent-magnet
arrangement having several permanent magnets.
3. The magnetic isolating apparatus (10) according to Claim 2,
characterized in that the magnetization magnet arrangement (22) in the magnetization position is in magnetically
engaged contact with the tip (16).
4. The magnetic isolating apparatus (10) according to one of the preceding claims,
characterized in that the retaining part (26a) is a soft-magnetic retaining part (26a).
5. The magnetic isolating apparatus (10) according to one of the preceding claims,
characterized in that the soft-magnetic tip (16) extends along a tip axis (L) and is embodied preferably
at least in portions rotationally symmetrically with respect to the tip axis (L) constituting
a rotational symmetry axis (M); a relative displacement path (V) of the two magnet
arrangements (22, 30) being parallel to, preferably collinear with, the tip axis (L).
6. The magnetic isolating apparatus (10) according to one of the preceding claims,
characterized in that the one magnetic arrangement (30) surrounds, preferably coaxially surrounds, the
respective other one (22).
7. The magnetic isolating apparatus (10) according to one of the preceding claims, including
Claim 5,
characterized in that at least one permanent magnet of the magnetization magnet arrangement (22) proceeds
coaxially with the tip axis (L) and is polarized along that axis (L).
8. The magnetic isolating apparatus (10) according to Claim 7,
characterized in that at least one permanent magnet of the magnetization magnet arrangement (22) is embodied
rotationally symmetrically with respect to the tip axis (L) constituting a rotational
symmetry axis (M).
9. The magnetic isolating apparatus (10) according to one of the preceding claims,
characterized in that the soft-magnetic tip (16) extends along a tip axis (L); the isolating apparatus
(10) comprising a rotational drive by which the tip (16) is rotatable around its tip
axis (L).
10. A pipetting apparatus having at least one magnetic isolating apparatus (10) according
to one of Claims 1 to 9 instead of a pipetting channel.
11. A liquid handling apparatus having a plurality of magnetic isolating apparatuses (10)
in accordance with Claim 9; the plurality of magnetic isolating apparatuses (10) being
provided with parallel tip axes (L) arranged in a grid pattern; each isolating apparatus
(10) comprising a dedicated rotational drive, for rotating the respective tip (16)
around its tip axis (L), which is operable separately from the rotational drives of
the other isolating apparatuses (10).
1. Dispositif de séparation magnétique (10) pour séparer des particules magnétiques d'une
suspension (14) avec une pointe magnétique douce (16) dont l'état de magnétisation
peut être changé sélectivement entre un état plus fortement magnétisé et un état moins
fortement magnétisé, ladite pointe (16) comprenant une extrémité d'immersion (16a)
pour l'introduction dans ladite suspension (14) et une section de magnétisation (16b)
pour changer l'état de magnétisation de ladite pointe (16), ledit dispositif de séparation
(10) comprenant un premier agencement d'aimants (22), dont le champ magnétique dans
la section de magnétisation (16b) de la pointe (16) est variable dans le temps pour
changer son état de magnétisation, dans lequel le premier agencement d'aimants (22)
comprend au moins un aimant permanent comme agencement d'aimants de magnétisation
(22), et est déplaçable par rapport à la pointe (16) entre une position de non-magnétisation
plus éloignée de la pointe (16) et séparée de celle-ci par un entrefer, et une position
de magnétisation plus rapprochée de la pointe (16),
caractérisé en ce que le dispositif de séparation (10) comprend un deuxième agencement d'aimants (30),
dans lequel le premier (22) et le deuxième agencement d'aimants (30) sont déplaçables
l'un par rapport à l'autre et l'état de magnétisation de la pointe magnétique douce
(16) dépend de la position relative des deux agencements d'aimants (22, 30), dans
lequel le deuxième agencement d'aimants (30) présente comme agencement d'aimants d'entraînement
(30) une bobine électrique qui peut être alimentée en courant de manière sélective,
qui, en fonction de son alimentation en courant, déplace l'agencement d'aimants de
magnétisation (22) de la position de magnétisation à la position de non-magnétisation,
le dispositif de séparation magnétique (10) comprenant un dispositif de maintien (26a),
qui maintient l'agencement d'aimants de magnétisation (22) dans la position de non-magnétisation,
le dispositif de maintien (26a) comprenant un élément de maintien ferromagnétique
(26a) avec lequel l'agencement d'aimants de magnétisation (22) est en contact magnétique
dans la position de non-magnétisation, dans lequel l'agencement d'aimants d'entraînement
(30) est stationnaire par rapport à la pointe magnétique douce (16), et en ce que la bobine électrique à être sélectivement alimentée en courant de l'agencement d'aimants
d'entraînement (30) déplace également l'agencement d'aimants de magnétisation (22)
de la position de non-magnétisation à la position de magnétisation, en fonction de
son alimentation en courant.
2. Dispositif de séparation magnétique (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agencement d'aimants de magnétisation (22) est au moins un aimant permanent ou
un agencement d'aimants permanents avec plusieurs aimants permanents.
3. Dispositif de séparation magnétique (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'agencement d'aimants de magnétisation (22) est en contact magnétique avec la pointe
(16) en position de magnétisation.
4. Dispositif de séparation magnétique (10) selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'élément de maintien (26a) est un élément de maintien magnétique doux (26a).
5. Dispositif de séparation magnétique (10) selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que la pointe magnétique douce (16) s'étend le long d'un axe de pointe (L), et est de
préférence au moins par sections symétrique en rotation par rapport à l'axe de pointe
(L) comme axe de symétrie de rotation (M), un trajet de déplacement relatif (V) des
deux agencements d'aimants (22, 30) étant parallèle, de préférence colinéaire, à l'axe
de pointe (L).
6. Dispositif de séparation magnétique (10) selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce qu'un agencement d'aimants (30) entoure l'autre (22), de préférence coaxialement.
7. Dispositif de séparation magnétique (10) selon l'une des revendications précédentes,
y compris la revendication 5,
caractérisé en ce qu'au moins un aimant permanent de l'agencement d'aimants de magnétisation (22) est coaxial
à l'axe de pointe (L) et est polarisé le long de cet axe (L).
8. Dispositif de séparation magnétique (10) selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'au moins un aimant permanent de l'agencement d'aimants de magnétisation (22) est symétrique
en rotation par rapport à l'axe de pointe (L) comme axe de symétrie de rotation (M).
9. Dispositif de séparation magnétique (10) selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que la pointe magnétique douce (16) s'étend le long d'un axe de pointe (L), le dispositif
de séparation (10) présentant un entraînement rotatif au moyen duquel la pointe (16)
peut être tournée autour de son axe de pointe (L).
10. Dispositif de pipetage avec au moins un dispositif de séparation magnétique (10) selon
l'une des revendications 1 à 9 au lieu d'un canal de pipetage.
11. Dispositif de manipulation de liquide avec une pluralité de dispositifs de séparation
magnétiques (10) selon la revendication 9, la pluralité de dispositifs de séparation
magnétiques (10) étant prévus avec des axes de pointe (L) parallèles, disposés en
forme de grille, chaque dispositif de séparation (10) présentant son propre entraînement
rotatif pour faire tourner la pointe (16) respective autour de son axe de pointe (L),
chaque entraînement rotatif pouvant être opéré séparément des entraînements rotatifs
des autres dispositifs de séparation (10).