Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen und Homogenisieren von Materialien, insbesondere infektiösen oder über riechenden oder chemisch aggressiven Materialien, in einem Labortestgefäss.

Magnetrührer und mechanische Rührer sind im Laborbetrieb allgemein bekannt und gebräuchlich. Bei der Zerkleinerung von infektiösen Gewebefragmenten in nicht hermetisch abgeschlossenen Gefässen besteht eine grosse Infektionsgefahr durch unkontrollierte Spritzer, die durch die Öffnung des Labortestgefässes nach aussen dringen können, durch unbeabsichtigtes Umkippen des Labortestgefässes und durch die Verwendung von Mehrwegmixern. Dies ist insbesondere bei Reagenzgläsern und hierfür bekannte Mischer der Fall.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine hermetische Verschliessung des Labortestgefässes und eine vollständige Durchmischung und Homogenisation von mischbaren Stoffen und Flüssigkeiten erlaubt und eine Entnahme der Mischung und des Homogenats oder eine Zugabe von Flüssigkeiten ohne Entfernung der Vorrichtung erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Dadurch, dass der Deckel vorgesehen ist, mit dem gleichzeitig das Labortestgefäss hermetisch verschlossen wird und in dem Labortestgefäss befindliche Materialien verarbeitet werden, insbesondere gemischt und homogenisiert, wird die Arbeitssicherheit des die Verarbeitung vornehmenden Benutzers wesentlich erhöht.

Damit sind auch infektiöse Gewebefragmente in sicherer Weise behandelbar. Durch die hermetische Verschliessung des Labortestgefässes kann so in sicherer Weise eine vollständige Homogenisierung der Gewebefragmente erreicht werden. Eine durchstechbare Membrane lässt es zu, dass das Homogenat oder Mischgut mittels Pipettiernadel oder Disposable Tip ohne Entfernung des Einwegdeckels vom Labortestgefäss verdünnt oder entnommen oder mittels Sensor analysiert oder mittels Heiz- oder Kühlstab temperiert werden kann, ohne dass der Deckel vom Labortestgefäss entfernt werden muss.

Vorteilhafterweise ist der Deckel als Einwegdeckel ausgestaltet, so dass er direkt nach Gebrauch entsorgt wird und somit eine Kontamination bei der weiteren Arbeit im Labor sicher vermieden wird.

Die Erfindung wird nachfolgend an verschiedenen Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

eine schematische Draufsicht auf den Einwegdeckel,

Fig. 2

eine schematische teilweise geschnittene seitliche Ansicht des Gewindekörpers des Deckels,

Fig. 3

eine schematische teilweise geschnittene seitliche Ansicht der Hohlachse,

Fig. 4

eine schematische teilweise geschnittene Draufsicht auf die Hohlachse,

Fig. 5

eine schematische Draufsicht auf das Rührelement mit den Schneidmesser- und Quetschelementen, die durchstechbaren Membrane und einer Labyrinth-Lippendichtung,

Fig. 6

eine schematische teilweise geschnittene seitliche Ansicht des Rührelementes mit den Schneidmesser- und Quetschelementen, der durchstechbaren Membrane und einer Labyrinth-Lippendichtung,

Fig. 7

eine schematische Draufsicht auf die Rückhaltehülse mit Quetschnuten,

Fig. 8

eine schematische teilweise geschnittene seitliche Ansicht der Rückhaltehülse mit Quetschnuten,

Fig. 9

eine schematische teilweise geschnittene seitliche Ansicht des Einwegdeckels.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Draufsicht und Fig. 9 eine schematische teilweise geschnittene seitliche Ansicht des Einwegdeckels 10. Das Innere eines zylindrischen Labortestgefässes 70 mit konisch zulaufender Spitze 72 wird mit den zu mischenden oder homogenisierenden Materialien 71 gefüllt. Anschliessend wird das Labortestgefäss 70 mit dem Einweg-Schraubverschlussdeckel 10 oder der Einweg-Schnappkappe (Snap-Cap) 10 verschlossen und dann auf den Kopf gestellt.

Im Einweg-Schraubverschlussdeckel 10 oder in der Einweg-Schnappkappe (Snap-Cap) 10 des hermetisch abdichtbaren Labortestgefässes 70 ist ein Rührelement 30 mit einem radialen Grobschneidmesser 31, drei Mittelquetschpaare 33 und drei Feinquetscherdrillinge aus Kunststoff oder Metall vorgesehen, die an den schneidenden Kanten der Nuten 41, 43, 45 der Rückhaltehülse 40 vorbeigeführt werden Dieses Rührelement 30 wird mit Hilfe der Hohlachse 50 von ausserhalb des Labortestgefässes 70 von einem externen Sechspunkte-Schnellkupplungsbolzen angetrieben.

Das Labortestgefäss 70 mit den zu mischenden und homogenisierenden Materialien wird bei kopfstehender Gefässstellung entsprechend Fig. 9 kraftschlüssig auf den externen Sechspunkte-Schnellkupplungsbolzen eines externen Antriebs gestellt. Durch die übertragene Drehbewegung werden die sich im Innenraum des Labortestgefässes 70 befindlichen Stoffe und Flüssigkeiten 71 in drei Phasen durch das Grobschneidemesser 31, die drei Mittelquetscherpaare 33 und die drei Feinquetscherdrillinge 35 an den Nuten 41, 43, 45 der Rückhaltehülse 40 zerquetscht, vermischt, homogenisiert und nach oben umlenkt. Die hydraulische Labyrinthlippendichtung 22, 36, bestehend auch drei ringförmigen, ineinanderlaufenden axialen Nuten und Nocken, verhindert das Auslaufen der Flüssigkeit 71. Die Drehzahl ist materialspezifisch für eine optimale Homogenisierung festgelegt. Die Anzahl der Bearbeitungselemente 31, 33 und 35 (1, 2, 3 etc.) ist frei wählbar, wobei der Fachmann deren Anzahl unter anderem auch durch die Bauhöhe und die Art der gewählten Schneiden festlegt.

Die hydraulische Labyrinthlippendichtung 22, 36 im Deckel 10 dichtet das Material 71 im Inneren des Labortestgefässes 70 sowohl im Ruhezustand wie auch während der Drehbewegung des Rührelementes 30 hermetisch gegen die Umgebung ab und verhindert dadurch eine Kontamination mit der Umgebung und das Austreten von Aerosolen vor, während und nach dem Mischen oder Homogenisieren.

Anstelle des Einsatzes der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel gezeigten hydraulischen Labyrinthlippendichtung 22, 36 ist es ebenso möglich, eine einfache Gummidichtung, beispielsweise in Gestalt eines Dichtringes, oder einen anderen dem Fachmann geläufigen Dichtungstyp zur Abdichtung des Labortestgefässes 70 nach Aussen zu verwenden.

Die Fig. 2 zeigt eine schematische teilweise geschnittene seitliche Ansicht des Gewindekörpers 20 des Deckels. Das doppelgängige Gewinde 21 dient zur einfachen Aufnahme des Labortestgefässes 70. Die Dichtlippe 24 gewährt eine zusätzliche Sicherheit gegen das Auslaufen der Flüssigkeit 71. Zwölf seitliche Nuten 25 verhindern, dass sich der Gewindekörper während des Antriebs der Hohlachse 50 mitdreht.

Die Fig. 3 zeigt eine schematische teilweise geschnittene seitliche Ansicht des Hohlkörpers 50 und die Fig. 4 zeigt eine schematische teilweise geschnittene Draufsicht des Hohlkörpers 50. Sechs axiale Kerben 52 übernehmen vom externen Sechspunkte-Schnellkupplungsbolzen kraftschlüssig das Drehmoment. Der Hohlkörper 50 wird in das Rührelement 30 kraftschlüssig eingepresst.

Die Fig. 5 zeigt eine schematische Draufsicht des Rührelements 30 und die Fig. 6 zeigt eine teilweise geschnittene Ansicht des Rührelements 30. Die Membrane 32 ermöglicht beim aufrechtstehenden Labortestgefäss 70 die Durchführung einer Pipettiernadel, eines Disposable Tips, eines Messfühlers oder einer Heiz-/Kühlkomponente, ohne dass der Einwegdeckel 10 vom Labortestgefäss 70 entfernt werden muss. Dadurch werden mögliche Kontaminationen und Aerosole stark minimiert. Mit einem Snapdeckel in die in Fig. 3 dargestellte Öffnung 54 des Hohlkörpers 50 lässt sich das Labortestgefäss 70 nach erfolgter Durchstechung der Membrane 32 wieder hermetisch schliessen. Vorteilhaft ist hierbei die zentrale Anordnung der Durchführung oder Hohlachse 53. Diese gestattet die hermetische Verschliessung auch dadurch, dass zentral beim Rotieren der Membran 32 auf diesen Mittelteil nur geringe Fliehkräfte wirken, die eine seitliche Membran deformieren und damit undicht machen könnten. Sofern die Membrane 32 durchstochen oder durchbrochen ist, kann auch vorgesehen sein, dass ein Snapdeckel aus Kunststoff oder Metall im Bereich 54 den Deckel 10 wieder hermetisch verschliesst.

Das Rührelement 30 ermöglicht zusammen mit der Rückhaltehülse 40 die Homogenisation in drei Phasen. In der ersten Phase schneidet das radiale Grobschneidemesser 31 zusammen mit den Nuten 41 in der Rückhaltehülse 40 in Fig. 8 das Mischgut in grobe Fragmente. In einer zweiten Phase zerkleinern die drei radialen Mittelquetscherpaare 33 das Mischgut unter Mithilfe der Nuten 43 weiter. In der letzten Phase homogenisieren die Feinquetscherdrillinge 35 zusammen mit den Nuten 45 das Mischgut zum eigentlichen Homogenat.

Die Fig. 7 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Rückhaltehülse 40 und die Fig. 8 zeigt eine teilweise geschnittene seitliche Ansicht der Rückhaltehülse 40. Die Nockenpaare 41 und 42 sind radial und axial so versetzt, dass sich die Rückhaltehülse 40 jederzeit in den Einwegdeckel 10 einstecken oder aus dem Einwegdeckel 10 entfernen lässt. Die Nuten 41, 43, 45 in den Nocken 42, 44 und die Nocken 42, 44 selbst dienen dazu, das Mischgut 71 im kopfstehenden Labortestgefäss 70 und drehenden Rührelement 30 zurück zu halten, einzuklemmen, zu zerschneiden und zerquetschen. Durch das Entfernen der Rückhaltehülse 40 aus dem Einwegdeckel 10 wird das Mischgut 71 bei drehendem Rührelement 30 schonender gemischt, extrahiert oder aufgeschlämmt.

In den Zeichnungen nicht dargestellt sind folgende Merkmale, die in der dargestellten Ausführungsform des Einwegdeckels 10 aufgenommen werden können. In Fig. 9 im Bereicht 26 können Sensorleitungen durch den Gewindekörper 20 durchgeführt werden, die auf der nach aussen weisenden Seite über elektrische Verbindungen verfügen. Somit kann in einfacher Weise ein Sensor während des Mischens im Bereich 27 des zu bearbeitenden Materials 71 angeordnet werden. Anstelle von Sensorleitungen kann auch ein Lichtleiter eingeführt werden oder eine Zuleitung, welche im Bereich 27 ein Heizkörper oder ein Peltierelement ausbildet. Über die wärmeleitende Antriebsachse 50 kann Wärmeenergie in das Labortestgefäss 70 eingeführt oder aus diesem nach aussen abgeleitet werden. Für die Erzielung einer gewünschten Vermischung oder Homogenisation spielen das Drehzahlprofil des Rührelements 30 im Probentestgefäss 70 und die Mischdauer eine entscheidende Rolle. Über das Kupplungselement 50 können alle Formen der Drehzahlbeschleunigungen und -verzögerungen sowie Ultraschallwellen auf das Rührelement 30 zugeführt werden.