EP3349910A1 - Magnetische trennvorrichtung mit mechanischer aktivierung und deaktivierung - Google Patents

Magnetische trennvorrichtung mit mechanischer aktivierung und deaktivierung

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EP3349910A1
EP3349910A1 EP16766295.6A EP16766295A EP3349910A1 EP 3349910 A1 EP3349910 A1 EP 3349910A1 EP 16766295 A EP16766295 A EP 16766295A EP 3349910 A1 EP3349910 A1 EP 3349910A1
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EP
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tip
magnetic
separation device
drive
magnet
Prior art date
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EP16766295.6A
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English (en)
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EP3349910B1 (de
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Martin Gajewski
Hanspeter Romer
Mario Arangio
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Hamilton Bonaduz AG
Original Assignee
Hamilton Bonaduz AG
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Publication date
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Publication of EP3349910B1 publication Critical patent/EP3349910B1/de
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    • B03C1/00—Magnetic separation
    • B03C1/02—Magnetic separation acting directly on the substance being separated
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    • B03C2201/26—Details of magnetic or electrostatic separation for use in medical applications

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic separation device for separating magnetic particles from a suspension having a soft magnetic tip extending along a tip axis whose magnetization state is selectively changeable between a more magnetized state and a weaker magnetized state, wherein the tip is an immersion end to Introduction into the suspension and a magnetization section for changing the magnetization state of the tip, wherein the separation device comprises a movement drive and with this motion-communicating magnetic arrangement comprising at least one permanent magnet or at least one permanent magnet is formed and which by the movement drive to the magnetization section approachable and removable from, so that the magnetic field of the magnet assembly in the magnetization portion of the tip to change the magnetization and the tip is temporally variable.
  • Such separation devices are used, for example, in chemical, biochemical and / or pharmaceutical laboratories to remove magnetic particles contained in a suspension from the suspension.
  • Such suspensions with magnetic particles can be used for example for the purification of DNA.
  • the magnetic particles serve merely as a means of transport and are usually coated in such a way that only a specific constituent of the suspension can and will attach to the outer surface of the coating pointing away from the particle, which can then be removed together with the particle from the suspension.
  • the magnetic particles are thus usually magnetic only for the purpose of the planned removal of chemical or biological material from the suspension liquid.
  • magnetic is meant a material which is either magnetizable or magnetised. In most applications of the magnetic separation device discussed herein, the magnetic particles will comprise ferromagnetic material or be made of ferromagnetic material.
  • a generic magnetic separation device is known from US 7799281 B2. This document discloses a magnetic separator having a soft magnetic tip which is rigidly coupled at its longitudinal end remote from the dip end to a guide tube in which a permanent magnet is approachable along the tube axis to contact the soft magnetic tip and removable therefrom.
  • the movable permanent magnet is polarized along its axis of motion so that one of its magnetic poles can be brought into contact contact with the soft magnetic tip.
  • the soft magnetic tip is magnetized while, when the permanent magnet is spaced from the soft magnetic tip, it is substantially unmagnetized. That portion of the soft magnetic tip which makes contact with the movable permanent magnet is the magnetization portion of the known soft magnetic tip.
  • the known generic magnetic separation device thus comes in the region of its soft magnetic tip without electrically energized components, in particular without an electromagnet, which often represents an undesirable heat source magnetic separation devices.
  • the coincident with the axis of the guide tube relative movement direction of the permanent magnet is collinear with the tip axis to provide a radially as possible with respect to the tip axis as slim magnetic separation device.
  • the permanent magnet is coupled with its movement drive via a rod accommodated in the guide tube and extending coaxially with the guide tube or via a cable received in the guide tube and running coaxially with the guide tube, and thus driven for movement within the guide tube. bar. Further mobility of the permanent magnet and the soft-elastic tip is not provided.
  • a further magnetic separation device which, however, uses an electromagnet to be energized for the duration of the magnetization for the temporary magnetization of the soft-magnetic tip, is known, for example, from WO 02/40173 A1.
  • a strong and correspondingly space-demanding electric ring magnet surrounds the soft-magnetic tip, which passes through the plane of extent of the electric ring magnet along the ring axis.
  • soft magnetic tip acts as an anchor or iron core and is magnetized for the duration of energization of the electric ring magnet, so that the insertion end of the soft magnetic tip inserted into the respective suspension and then because of their magnetized state in the suspension contained magnetic particles attract until it rests against an outer surface of the soft magnetic tip and then can remove frictionally or non-positively from the remaining suspension liquid.
  • the outer surface of the soft magnetic tip may be formed by the soft magnetic material itself or - depending on the requirements of the respective cleaning process - by a surrounding the insertion end of the soft magnetic tip protective cover.
  • the magnetic separation device known from WO 02/40173 A1 is coupled to an electromotive rotary drive, by means of which the soft-magnetic tip is rotatable about its longitudinal axis.
  • the coupling of the soft-magnetic tip with a rotary drive is readily possible for the magnetic separation device known from WO 02/40173 A1, since the magnetic ring magnet changing the magnetization state of the tip can interact with the tip without contact and thus does not disturb its rotational drive coupling.
  • rotation of the soft magnetic tip can be supported by WO 02/40173 A1, the deposition of the particles at magnetized immersion end of the soft magnetic tip.
  • the rotation may also be used to remove magnetic particles deposited from the immersion end of the soft magnetic tip and removed from the suspension liquid together with the soft magnetic tip from the dip end.
  • a disadvantage of the known from WO 02/40173 A1 magnetic separation device is on the one hand their expansive space-demanding design in which the soft magnetic tip and the electric ring magnet are arranged coaxially and axially overlapping as the above-mentioned magnet assembly. Another device, in particular a further magnetic separation device can therefore not be approximated closer to the known separation device than the radius of the soft magnetic tip surrounding the electric ring magnet.
  • the use of an electromagnet for temporary magnetization of the soft-magnetic tip can be questionable, in particular if the electromagnet for magnetizing the soft magnetic tip is to be arranged axially overlapping with this in the direction of its longitudinal axis. The electromagnet is thus arranged comparatively close to the suspension to be processed with the separating device. Since the electromagnet only provides its magnetic field when energized, heating of the electromagnet and thus at least the risk of thermal loading of the suspension to be processed occurs during operation of the magnetic separation device, which may be disadvantageous for thermally sensitive ingredients of the suspension.
  • the object of the present invention is to further improve the functionality of the magnetic separation device mentioned above.
  • a generic magnetic separation device in which the soft magnetic tip is rotatable about the tip axis. Due to the rotatability of the soft magnetic tip about the tip axis, centrifugal forces acting radially to the tip axis can be generated at the soft magnetic tip. As a result of these centrifugal forces, magnetic particles adhering to the soft-magnetic tip can be removed therefrom and / or residual magnetic fluid present on the magnetic particles adhering to the tip can be removed from the magnetic particles.
  • the speed at which the tip axis is rotatable, adjustable or changeable to adjust the acting centrifugal forces.
  • the soft magnetic tip may be rotatable when in its more magnetized magnetization state in which a higher magnetic force acts between the soft magnetic tip and magnetic particles adhered thereto, so that suspension liquid flows from the magnetic particles adhered to the tip by rotation of the soft magnetic tip can be deposited. This is successfully possible if the centrifugal forces acting thereon due to the rotation of the soft magnetic tip between it and the magnetic particles are less than the magnetic forces acting on the basis of the magnetization state of the tip.
  • the soft-magnetic tip can be rotatable in its weakly magnetized magnetization state, wherein the weakly magnetized magnetization state can be, in particular, a state of missing magnetization, that is, an un- or demagnetized state.
  • the centrifugal forces caused by rotation of the tip can outweigh those forces with which magnetic particles previously removed from a suspension adhere to the soft magnetic tip.
  • these may be weak magnetic forces and / or adhesion forces due to still existing residues of suspension liquid.
  • the movement drive can be both coupled with the magnet assembly to transmit these to their approach movement to the magnetization section and to their removal movement away from this, and is also coupled to the soft magnetic tip to transmit it in order to rotate around to drive the top axle.
  • the magnetic separation device can manage with a single motion drive.
  • the transmission may be suitable for converting a movement type of an output member of the movement drive into another type of movement of the movement desired by the magnet arrangement, for example converting a rotational movement of the output member into a translatory movement of the magnet arrangement.
  • a preferred transmission which meets the above requirements and in addition allows a radially with respect to the tip axis slim design of the magnetic separation device is a screw drive.
  • a screw drive allows the implementation of rotational movement of an output member of a motion drive, such as an output shaft and thereby allows the use of spatially compact motion drives.
  • the thread pitch of the threaded drive By appropriate selection of the thread pitch of the threaded drive, the forces which act on the magnet arrangement as a function of the output values of the movement drive and the speeds which can be achieved by the latter can be set.
  • the screw can be advantageously carried out self-locking, so that movement and force only from one side ago, in this case from the side of the movement drive ago, can be introduced into the device.
  • the screw to achieve the above-mentioned desired radially slender design and to reduce the components required for forming the magnetic separation device may be formed such that it has a connected for common rotation with the soft-elastic tip threaded rod, which passes through the magnet assembly, said Magnetic arrangement can be coupled for common movement with a threaded nut of the screw drive or - preferably - part of the threaded nut of the screw drive is.
  • the magnet arrangement can, for example, have one or more annular permanent magnets, which are coupled radially inward for common movement with a sleeve, on the inside of which an internal thread is formed.
  • the internal thread can be screwed with the threaded rod.
  • the magnetic separation device may have a frame, which is to serve for further discussion as a coordinate origin of a stationary coordinate system.
  • the frame as a whole may in turn be movable relative to a superordinate structure, such as a machine carrying the magnetic separation device, for instance in order to lower the magnetic separation device into a suspension and lift it out of suspension.
  • rotation prevention for example in the form of a slotted guide, is provided, as is customary in screw drives, which prevents relative rotation of the threaded nut about the threaded axis of the threaded rod. dert, so that a rotation of the threaded rod sure leads to a translational displacement of the threaded nut along the threaded axis.
  • the magnet arrangement is provided separately from the threaded nut and is coupled thereto for common translatory movement, although this is not preferred.
  • the soft elastic tip may be coupled to the threaded rod for common rotation with the interposition of another gear
  • “common” is then broadly understood to mean that the soft elastic tip rotates at least when the threaded rod rotates, for the sake of simplicity Slender construction is preferred when the threaded rod is rigidly coupled to the soft-elastic tip for common rotation, so that the rotation of the tip and the rotation of the threaded rod in rotational speed and sense of rotation match and the tip only rotates when the threaded rod is rotated ,
  • the tip axis runs in the direction of gravity, to which the surface of the suspension, into which the tip is lowered, is naturally orthogonal. Then, the approaching movement of the magnet assembly to the soft magnetic tip is usually assisted by gravity, while the removal movement of the magnet assembly must be to remove it from the soft magnetic tip against gravity.
  • the location of the maximum distance of the magnet assembly from the tip may be determined by a mechanical stop against which the magnet assembly is moved. However, when using the gear drive preferred with a single motion drive, the use of an abutment to define this location may impede the rotatability of the threaded rod and thus, typically, the soft magnetic tip when the magnet assembly stops at the maximum removal location has reached and the magnet assembly is not to be approximated to the soft magnetic tip again.
  • the location of the maximum removal of the magnet assembly can be easily defined using a threaded drive through the threaded end of the threaded rod itself.
  • a mechanical end stop is therefore not needed at the point of maximum removal of the magnet assembly from the tip. Therefore, the rotatability of the soft magnetic tip can be maintained even if the magnet assembly is maximally remote therefrom, if the magnetic separation device is preferably configured such that the maximum distance of the magnet assembly from the tip is defined by a threaded end of the threaded rod, between Threaded end and the movement drive is arranged a rod intermediate portion at which the magnet assembly is out of engagement with a threaded portion of the threaded rod and remains with continued rotation of the threaded rod in the removal direction at substantially the same distance from the soft-elastic tip.
  • Threaded nut of the screw drive and with this the magnet assembly are simply unscrewed from the threaded portion of the threaded rod, so that further rotation of the threaded rod in the sense of removal of the magnet assembly from the tip due to lack of engagement between the threaded rod and threaded nut to no further removal movement Threaded nut leads.
  • the threaded rod can be made in one or more parts, for example comprising a threaded component with external thread and an idle component with the above-mentioned rod intermediate section.
  • the threaded engagement between threaded rod and threaded nut can be restored when the direction of rotation of the threaded rod changes and the threaded nut and, with it, the magnet arrangement can be approximated to the soft-magnetic tip again.
  • the threaded axis of the threaded rod has a component in the direction of gravity action, preferably in the direction of gravity action.
  • a rod axis along which the threaded rod extends extends, collinear with the tip axis.
  • the rod axis coincides with the aforementioned thread axis.
  • the location of maximum approximation of the magnet arrangement to the tip can be formed by a stop on which the magnet arrangement rests in the more magnetized state of the tip.
  • This stop can also be formed by a section, in particular the magnetization section, of the tip itself.
  • it may also be formed by an intermediate component which is arranged between the magnet arrangement and the soft-magnetic tip.
  • an intermediate member which is arranged between the magnet arrangement and the soft-magnetic tip.
  • such intermediate member is preferably at least partially made of soft elastic material, preferably completely made of flexible material.
  • the clutch can be designed such that it transmits force and / or torque on the threaded nut of the screw drive and / or on the magnet arrangement when falling below a predetermined release torque and that they are on the release torque no force and / or no torque on the Threaded nut and / or transfers to the magnet assembly.
  • Such a coupling can be provided, for example, radially between the above-mentioned sleeve carrying an internal thread and the at least one ring-shaped permanent magnet of the magnet arrangement surrounding this sleeve radially on the outside.
  • the clutch may be a slip clutch or the like.
  • the magnet arrangement In order to provide a magnetic field which is as homogeneous as possible, it is preferable for the magnet arrangement to be rotationally symmetrical at least in sections, preferably completely.
  • the magnet arrangement can cause its maximum magnetization at maximum approach to the soft magnetic tip, so that the magnetic field of the magnet assembly is the magnetic field magnetizing the soft magnetic tip.
  • the magnetic field of the above-mentioned magnet arrangement is merely a control magnetic field which weakens a magnetization magnetic field of another magnet arrangement differently depending on the relative position of the first-mentioned movable magnet arrangement relative to the soft magnetic peak.
  • the magnetization of the soft magnetic tip is caused by the magnetic field of the further magnet arrangement, wherein the magnetic field can be influenced by the magnetic field of the first-mentioned movable magnet arrangement.
  • the magnetic separator may comprise a second magnet assembly permanently connected to the soft magnetic tip, wherein the tip-to-tip magnet assembly in the approximated magnetization portion weakens the magnetic field of the second magnet assembly more than in the farther tip distant condition.
  • the second magnet arrangement is the above-mentioned further magnet arrangement.
  • the so far described alone approachable and removable from this magnet assembly is referred to as a first magnet assembly.
  • the permanent connection of the second magnet arrangement with the soft magnetic tip can then be advantageously designed for the intended magnetization of the soft magnetic tip, for example by the magnetization section of the soft magnetic tip surrounding, preferably pot-like, the second magnet arrangement at its end section closest to the soft magnetic tip.
  • the second magnet arrangement is preferably configured at least in sections, particularly preferably completely rotationally symmetrical.
  • the second magnet arrangement also preferably extends along an arrangement axis, which is preferably its rotational symmetry axis and which is collinear with the tip axis.
  • a desired radially slender configuration of the magnetic separation device can be achieved in that the second magnet arrangement passes through the movable, ie the approachable and removable, first magnet arrangement.
  • the second magnet assembly is part of the threaded rod.
  • the second magnet arrangement may be surrounded as a cylindrical bar magnet by a radially outer cylindrical sleeve which carries an external thread.
  • the external thread of the threaded rod directly on the second magnet arrangement, however, numerous are suitable for perma- Magnets preferred materials very brittle, so that a thread formation on the outside of a magnet assembly is likely to be associated with difficulties.
  • a possible weakening of the magnetic field of the second magnet arrangement as a function of the relative position of the first magnet arrangement relative to the soft magnetic tip and thus also relative to the second magnet arrangement can be effected by arranging the first magnet arrangement and the second magnet arrangement coaxially with opposite polarization, with their respective magnetic field Poles follow each other along the common extension axis.
  • poles of the first and the second magnet arrangement are in the position of closest approach of the first magnet assembly to the soft magnetic tip very close together, so that by the first magnet assembly, a magnetic inference can be effected and thus only a small part of the magnetic field of the second magnet assembly actually penetrates into the soft magnetic tip.
  • the soft magnetic tip may have its magnetization state of greatest magnetization.
  • the magnetic separation device comprises a separator head having a plurality of soft magnetic tips, all extending along a tip axis, the tip axes of the individual soft magnetic tips being arranged parallel to one another.
  • the soft magnetic tips are arranged in a matrix-like manner in rows and columns, wherein an orthogonal row and column system is preferred.
  • the magnetization state of at least part of the soft magnetic tips of the separating pre-emergence head can preferably be changed independently of another part of the soft magnetic tips. This independent variability of the magnetization state of soft magnetic tips in a separator head can be accomplished by individual movement of the magnet assembly that can be approached and removed from the soft magnetic tip.
  • the magnetization state of each individual soft-magnetic tip of the separation pre-head is changeable independently of the magnetization state of each other soft-magnetic tip. Since the change in the magnetization state is preferably effected by energizing an electromotive movement drive of the movable magnet arrangement, the energization of individual movement drives can be effected in a simple and reliable manner by a corresponding control device, wherein the control device can also be designed to line up soft-magnetic tips of the separation device head. or / and column by column to jointly change the magnetization state summarize. In this case, the control device can change all soft magnetic peaks of a row and / or a column by common control of the respective movement drives the movable magnet assemblies in the same sense and simultaneously.
  • Such magnetic separation devices can advantageously be provided on a pipetting device, in which case at least one pipetting channel of the pipetting device is replaced by a separating device as described above.
  • the technical features presented above for forming a radially slimmest possible separation device make it possible to form the magnetic separation device of the present invention with a radial installation space requirement which does not exceed that of a pipetting channel in a pipetting device.
  • the soft magnetic tip may be metallic bright or may have a coating.
  • the coating may be fixedly connected to the magnetic tip or may be detachably provided thereon.
  • the movement drive of the movable magnet arrangement is preferably provided with the greatest possible distance from the soft magnetic tip, and in particular from its insertion end, of the respective separation device. Therefore, the first and / or the second magnet arrangement is preferably arranged between the movement drive and the soft-magnetic tip.
  • the heat source present by the preferred electromagnetic motion drive is negligible in its effect on the suspension to be processed not only because of the greatest possible distance of the motive drive from the plunge end of the soft magnetic tip, but also because the motive drive is only for the duration of the change in magnetization state the soft magnetic tip needs to be energized, but not for the duration of the magnetization state itself.
  • FIG. 1 a is an elevational view of an embodiment according to the invention of a magnetic separation device of the present application
  • FIG. 1 b is a longitudinal sectional view of the device of FIG. 1 a taken along the section plane Ib-Ib in FIG. 1 a, wherein the movable magnet arrangement is in its end position closest to the soft-magnetic tip
  • Figure 2a is a view corresponding to the view of Figure 1 a same device, wherein the movable magnet assembly is in its off-peak end position
  • Figure 2b is a longitudinal sectional view of the device of Figure 2a taken along the sectional plane llb-llb in Figure 2a.
  • FIGS. 1 and 2 an embodiment according to the invention of a magnetic separating device with mechanical drive is generally designated 10.
  • the separating device 10 extends along a device axis V, which is preferably oriented parallel to the direction of gravity of action in normal operation and intended arrangement.
  • a container 12 in which a suspension 14 (see FIGS. 1 b and 2 b) is accommodated, in which magnetic particles are suspended in a suspension liquid for the purpose of biochemical analysis.
  • the magnetic separator 10 comprises, in a manner known per se, a soft-magnetic tip 16 which extends along a tip axis S which is collinear with the device axis V.
  • the soft-magnetic tip has a longitudinal end 16a located closer to the container 12 during normal operation, which is an insertion end 16a of the tip 16, since the tip 16 is immersed in the suspension 14 with this insertion end 16a, in order then to reach Magnetization of the tip 16 magnetic particles from the suspension 14 to remove.
  • the magnetic particles of the suspension 14 are attracted by the increased magnetization of the soft magnetic tip 16 of this and can be removed under the action of the forces acting on the magnetic particles magnetic forces with the tip 16 at this adhering to the suspension 14.
  • the protective cover 18 may be formed of plastic or of a non-magnetic metal.
  • the longitudinal end 16b of the tip 16 opposite the plunging end 16a forms a magnetization section 16b of the soft magnetic tip since, as will be described in detail below, the temporary magnetization of the tip 16 is effected via this section 16b or longitudinal end.
  • the magnetization section 16b is surrounded by a coupling component 20 which projects beyond the longitudinal end 16b, axially with respect to the device axis V, away from the insertion end 16a.
  • the coupling member 20 couples the soft magnetic tip 16 for common rotation with a drive member 24 whose tip nearer longitudinal end 14 a is also surrounded by the coupling member 20.
  • the drive member 24 has a stub shaft portion 24b, which is designed for coupling to a drive motor, not shown in Figures 1 and 2.
  • the stub shaft portion 24b has an axial recess 26 into which a key for torque transmission from a hub of a drive motor, not shown in Figures 1 and 2 can be inserted to positively transfer torque to the stub shaft portion 24b and thus to the drive member 24.
  • the drive member 24 is integrally formed in the example shown, but this need not be so.
  • a portion 24c of the drive member 24 is provided with an external thread 28 and forms a threaded rod portion.
  • Threaded rod portion 24c axially adjacent thereto immediately thereafter, there is an externally threaded intermediate rod portion 24d.
  • Threaded rod portion 24c and the intermediate rod portion 24d preferably have a smaller diameter than the shaft stub portion 24b.
  • the drive component 24 extends along a component axis B, which is also collinear with the device axis V.
  • the drive member 24 - with the exception of the feather key recess 26 and the external thread 28 - rotationally symmetrical with respect to the device axis V is formed.
  • the coupling component 20 is rotationally symmetrical to the device axis V.
  • the coupling member 20 may connect the tip 16 and the drive member 24 by, for example, press-fitting both components in the central recess of the coupling member 20 for common rotation about the device axis V.
  • the drive member 24 passes through a threaded nut 30, which is coupled for common movement with a permanent magnet assembly 32, for example by gluing.
  • This positive engagement of the nose 30a in the slot recess 34 forms a rotation prevention of the threaded nut 30 about the device axis V, so that upon rotation of the drive member 24, the threaded nut 30 and with it the permanent magnet assembly 32 connected to it for co-movement securely translatable along the device axis V over the region of the threaded rod portion 24c away are displaced.
  • the drive component is preferably non-magnetic in the example shown.
  • the coupling component 20 can form a mechanical end stop for the threaded nut 30 or for a jointly movable arrangement of threaded nut 30 and permanent magnet arrangement 32. Then, when the threaded nut 30 is applied to the coupling member 20, as shown in Figure 1 b, in the example shown further rotation of the drive member 24 in an approximation of the threaded nut 30 to the soft magnetic tip 16 is impossible, since the nut 30 is already maximum is approximated to the top 16.
  • the soft magnetic tip 16 can only be rotated when the drive member 24 is rotated in a distance sense in which the threaded nut 30 is removed from the tip 16 along the device axis V.
  • the threaded nut 30 may have a torque-dependent coupling, such as a slip clutch or the like., Which allows further rotation of the drive member 24 in the proximity sense even when the threaded nut 30 abuts the end stop formed by the coupling member 20 and is at maximum approximate to the tip 16.
  • the magnetic separation device 10 is shown at the demagnetized tip 16 or at the weaker magnetized tip 16.
  • the Drive member 24 as long as the Vorhchtungsachse V in the sense of distance rotated until the gear nut 30 has been moved axially out of the threaded rod portion 24c and thus this is no longer in screw engagement with the threaded rod portion 24c.
  • the drive component 24 can be further rotated in the direction of removal, without there being any further displacement of the threaded nut 30 and with this the permanent magnet arrangement 32 away from the soft-magnetic tip 16.
  • the magnetic separation device 10 thus allows a radially extremely slim design, which is suitable for an arrangement of a plurality of separation devices 10 in a matrix structure with parallel device axes V. Further, the magnetic separator 10 not only permits the targeted change of the magnetization state of the soft magnetic tip 16 between a more magnetized state and a less strongly magnetized state, but moreover permits a rotation of the soft magnetic tip 16 about its tip axis S, which coincides with the device axis V.
  • FIG. 1 b an alternative embodiment is briefly presented:
  • a further permanent magnet arrangement 40 ' can be accommodated therein.
  • the coupling section 24a of the drive component 24 is formed from soft magnetic material in order to achieve a magnetic closure of the second permanent magnet arrangement 40 'via the coupling longitudinal end 24a and the coupling component 20 with the magnetization section 16b.
  • the coupling portion 24a touches Preferably, the magnetization portion 16b frontally, so that there is a direct magnetic circuit between these components.
  • the coupling portion 24a formed of soft magnetic material therefore extends to the second permanent magnet assembly 40 'and is in contact with it.
  • the entire threaded rod portion 24c or even the entire drive member 24 is formed of soft magnetic material.
  • both the permanent magnet arrangement 32 which is then to be referred to as the first permanent magnet arrangement
  • the second permanent magnet arrangement 40 ' are magnetized such that their magnetic poles follow one another along the device axis V.
  • the first permanent magnet arrangement 32 weakens the magnetic field of the second permanent magnet arrangement 40 'in the region of the pole end closest to the tip 16 by field closure in the position approximated to the peak 16 shown in FIG.
  • the unlike pole of the first permanent arrangement 32 lying close to the pole of the second permanent arrangement 40 'at the magnetization section 16b provides a magnetic inference for the magnetic field emanating from the pole of the second permanent arrangement 40'.
  • the magnetization portion 16b of the tip 16 is thus penetrated to a lesser extent by the magnetic field of the second permanent assembly 40 'than when the first permanent magnet assembly 32 is located farther from the magnetization portion 16b.
  • the soft magnetic tip is then magnetized less strongly than when the permanent magnet assembly 32 is disposed further away from the soft magnetic tip 16, in particular at a maximum distance, as shown in Figure 2b.

Landscapes

  • Transmission Devices (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

An einer magnetische Trennvorrichtung (10) zur Trennung magnetischer Partikel aus einer Suspension (14) mit einer sich längs einer Spitzenachse (S) erstreckenden weichmagnetischen Spitze (16), deren Magnetisierungszustand wahlweise zwischen einem stärker magnetisierten Zustand und einem schwächer magnetisierten Zustand änderbar ist, weist die Spitze (16) ein Eintauch-Ende (16a) zur Einführung in die Suspension (14) und einen Magnetisierungsabschnitt (16b) zur Änderung des Magnetisierungszustands der Spitze (16) auf, wobei die Trennvorrichtung (10) einen Bewegungsantrieb und eine mit diesem in Bewegungsübertragungsverbindung stehende Magnetanordnung (32) aufweist, welche wenigstens einen Permanentmagneten umfasst oder aus wenigstens einem Permanentmagneten gebildet ist und welche durch den Bewegungsantrieb an den Magnetisierungsabschnitt (16b) annäherbar und von diesem entfernbar ist, so dass das Magnetfeld der Magnetanordnung (32) im Magnetisierungsabschnitt (16b) der Spitze (16) zur Änderung des Magnetisierungszustands der Spitze (16) zeitlich veränderlich ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die weichmagnetische Spitze (16) um die Spitzenachse (S) rotierbar ist.

Description

Magnetische Trennvorrichtung mit mechanischer Aktivierung und
Deaktivierung
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine magnetische Trennvorrichtung zur Trennung magnetischer Partikel aus einer Suspension mit einer sich längs einer Spitzenachse erstreckenden weichmagnetischen Spitze, deren Magnetisierungszustand wahlweise zwischen einem stärker magnetisierten Zustand und einem schwächer magneti- sierten Zustand änderbar ist, wobei die Spitze ein Eintauch-Ende zur Einführung in die Suspension und einen Magnetisierungsabschnitt zur Änderung des Magnetisierungszustands der Spitze aufweist, wobei die Trennvorrichtung einen Bewegungsantrieb und eine mit diesem in Bewegungsübertragungsverbindung stehende Magnetanordnung aufweist, welche wenigstens einen Permanentmagneten umfasst oder aus wenigstens einem Permanentmagneten gebildet ist und welche durch den Bewegungsantrieb an den Magnetisierungsabschnitt annäherbar und von diesem entfernbar ist, so dass das Magnetfeld der Magnetanordnung im Magnetisierungsabschnitt der Spitze zur Änderung des Magnetisierungszustands der Spitze zeitlich veränderlich ist. Derartige Trennvorrichtungen werden beispielsweise in chemischen, biochemischen oder/und pharmazeutischen Laboren verwendet, um in einer Suspension enthaltene magnetische Partikel aus der Suspension zu entfernen.
Derartige Suspensionen mit magnetischen Partikeln können beispielsweise zur Rei- nigung 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. 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 ferromagne- tisches Material umfassen oder aus ferromagnetischem Material bestehen.
Eine gattungsgemäße magnetische Trennvorrichtung ist aus der US 7799281 B2 bekannt. Diese Druckschrift offenbart eine magnetische Trennvorrichtung mit einer weichmagnetischen Spitze, die an ihrem vom Eintauch-Ende entfernt gelegenen Längsende starr mit einem Führungsrohr gekoppelt ist, in dem ein Permanentmagnet längs der Rohrachse bis zum Berührkontakt an die weichmagnetische Spitze annäherbar und von dieser entfernbar ist.
Der bewegliche Permanentmagnet ist längs seiner Bewegungsachse polarisiert, sodass einer seiner Magnetpole in Berührkontakt mit der weichmagnetischen Spitze bringbar ist. Für die Dauer des Berührkontakts ist die weichmagnetische Spitze magnetisiert, während sie dann, wenn der Permanentmagnet mit Abstand von der weichmagnetischen Spitze angeordnet ist, im Wesentlichen unmagnetisiert ist. Jener Bereich der weichmagnetischen Spitze, welcher mit dem beweglichen Permanentmagneten in Berührkontakt gelangt, ist der Magnetisierungsabschnitt der bekannten weichmagnetischen Spitze. Die bekannte gattungsgemäße magnetische Trennvorrichtung kommt somit im Bereich ihrer weichmagnetischen Spitze ohne elektrisch bestromte Bauteile aus, insbesondere ohne einen Elektromagneten, der häufig eine unerwünschte Wärmequelle magnetischen Trennvorrichtungen darstellt. Die mit der Achse des Führungsrohrs zusammenfallende Relativbewegungsrichtung des Permanentmagneten ist kollinear mit der Spitzenachse, um eine radial bezogen auf die Spitzenachse möglichst schlanke magnetische Trennvorrichtung bereitzustellen. Der Permanentmagnet ist mit seinem Bewegungsantrieb über eine im Führungsrohr aufgenommene und sich koaxial mit dem Führungsrohr erstreckende Stange oder über ein im Führungsrohr aufgenommenes und koaxial mit dem Führungsrohr verlaufendes Seil gekoppelt und somit zur Bewegung innerhalb des Führungsrohrs antreib- bar. Eine weitere Beweglichkeit des Permanentmagneten und der weichelastischen Spitze ist nicht vorgesehen.
Eine weitere magnetische Trennvorrichtung, die zur vorübergehenden Magnetisie- rung der weichmagnetischen Spitze allerdings einen für die Dauer der Magnetisierung zu bestromenden Elektromagneten verwendet, ist beispielsweise aus der WO 02/40173 A1 bekannt. 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.
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 in der Suspension enthaltene magnetische 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 umgebende Schutzhülle gebildet sein.
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. Die Kopplung der weichmagnetischen Spitze mit einem Drehantrieb ist für die aus der WO 02/40173 A1 bekannte magnetische Trennvorrichtung ohne weiteres möglich, da der den Magnetisierungszustand der Spitze ändernde Elektro-Ringmagnet berührungslos mit der Spitze zusammenwirken kann und so deren Drehantriebskopplung nicht stört. 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.
Nachteilig an der aus der WO 02/40173 A1 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 nur unter Bestromung sein Magnetfeld 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.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Funktionalität der eingangs genannten magnetischen Trennvorrichtung weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine gattungsgemäße magnetische Trennvorrichtung, bei welcher die weichmagnetische Spitze um die Spitzenachse rotierbar ist. Durch die Rotierbarkeit der weichmagnetischen Spitze um die Spitzenachse können radial zur Spitzenachse wirkende Fliehkräfte an der weichmagnetischen Spitze erzeugt werden. Durch diese Fliehkräfte können an der weichmagnetischen Spitze anhaftende magnetische Partikel von dieser wieder entfernt werden oder/und kann an den an der Spitze anhaftenden magnetischen Partikeln vorhandene restliche Suspensionsflüssigkeit von den magnetischen Partikeln entfernt werden.
Bevorzugt ist zur Einstellung der wirkenden Fliehkräfte die Drehzahl, mit welcher die Spitzenachse rotierbar ist, einstellbar bzw. veränderbar.
Beispielsweise kann die weichmagnetische Spitze dann rotierbar sein, wenn sie sich in ihrem stärker magnetisierten Magnetisierungszustand befindet, in welcher eine höhere Magnetkraft zwischen der weichmagnetischen Spitze und daran anhaftenden magnetischen Partikeln wirkt, sodass durch Rotation der weichmagnetischen Spitze Suspensionsflüssigkeit von den an der Spitze anhaftenden magnetischen Partikeln abgeschieden werden kann. Dies ist dann erfolgreich möglich, wenn die aufgrund der Rotation der weichmagnetischen Spitze zwischen ihr und den magnetischen Partikeln wirkenden Fliehkräfte geringer sind als die aufgrund des Magnetisierungszustands der Spitze wirkenden magnetischen Kräfte.
Alternativ oder zusätzlich kann die weichmagnetische Spitze in ihrem schwächer magnetisierten Magnetisierungszustand rotierbar sein, wobei der schwächer magne- tisierte Magnetisierungszustand insbesondere ein Zustand fehlender Magnetisierung, also ein un- oder entmagnetisierter Zustand sein kann. In diesem Falle können die durch Rotation der Spitze bewirkten Fliehkräfte jene Kräfte überwiegen, mit welchen zuvor aus einer Suspension entfernte magnetische Partikel an der weichmagnetischen Spitze anhaften. Bei Vorliegen des schwächer magnetisierten Zustands der weichmagnetischen Spitze können dies schwache magnetische Kräfte oder/und Adhäsionskräfte aufgrund von immer noch vorhandenen Resten an Suspensions- flüssigkeit sein.
Grundsätzlich kann daran gedacht sein, gesonderte Bewegungsantriebe für die Annäherungsbewegung und Entfernungsbewegung der Magnetanordnung zu der weichmagnetischen Spitze hin bzw. von dieser weg einerseits und für die Rotation der weichmagnetischen Spitze um ihre Spitzenachse andererseits vorzusehen. Vorteilhafter ist es jedoch, lediglich einen Bewegungsantrieb für beide Bewegungen vorzusehen. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann der Bewegungsantrieb sowohl mit der Magnetanordnung bewegungsübertragend gekoppelt sein, um diese zu ihrer Annäherungsbewegung an den Magnetisierungsabschnitt und zu ihrer Entfernungsbewegung von diesem weg anzutreiben, als auch mit der weichmagnetischen Spitze bewegungsübertragend gekoppelt ist, um diese zur Rotation um die Spitzenachse anzutreiben. So kann die magnetische Trennvor- richtung mit einem einzigen Bewegungsantrieb auskommen.
Grundsätzlich kann daran gedacht sein, die vom Bewegungsantrieb zur Bewegung anzutreibende Magnetanordnung direkt mit dem Antrieb zu koppeln. Bevorzugt erfolgt diese Kopplung jedoch unter Zwischenanordnung eines Getriebes, um etwa Geschwindigkeiten und Kräfte oder Drehmomente an der Ausgabeseite des Bewegungsantriebs in für die Magnetanordnung und die von ihr gewünschte Bewegung geeignete Geschwindigkeiten und Kräfte oder Drehmomente umzusetzen. Weiter kann das Getriebe geeignet sein, eine Bewegungsart eines Ausgangsglieds des Bewegungsantriebs in eine andere Bewegungsart der von der Magnetanordnung gewünschten Bewegung umzusetzen, beispielsweise eine rotatorische Bewegung des Ausgangsglieds in eine translatorische Bewegung der Magnetanordnung umzusetzen.
Ein bevorzugtes Getriebe, welches die obigen Anforderungen erfüllt und zusätzlich eine radial bezüglich der Spitzenachse schlanke Bauform der magnetischen Trennvorrichtung ermöglicht, ist ein Gewindetrieb. Ein Gewindetrieb ermöglicht die Umsetzung rotatorischer Bewegung eines Ausgangsglieds eines Bewegungsantriebs, etwa eine Ausgangswelle und ermöglicht dadurch den Einsatz räumlich kompakter Bewegungsantriebe. Durch entsprechende Wahl der Gewindesteigung des Gewinde- triebs können die abhängig von den Ausgangswerten des Bewegungsantriebs auf die Magnetanordnung einwirkenden Kräfte und die von dieser erreichbaren Geschwindigkeiten eingestellt werden. Weiter kann der Gewindetrieb vorteilhaft selbsthemmend ausgeführt sein, sodass Bewegung und Kraft nur von einer Seite her, in diesem Fall von der Seite des Bewegungsantriebs her, in die Vorrichtung eingeleitet werden kann.
Da für die Magnetanordnung zur Erzielung einer radial schlanken Bauform der magnetischen Trennvorrichtung in der Regel eine mit der Spitzenachse kollineare Bewegungsbahn gewünscht ist, ist es vorteilhaft, wenn eine Gewindeachse eines ein Gewinde des Gewindetriebs tragenden Gewindebauteils, etwa einer Gewindestange, kollinear mit der Spitzenachse ist. Konstruktiv kann der Gewindetrieb zur Erzielung der oben bereits genannten gewünschten radial schlanken Bauform sowie zur Verringerung der zur Bildung der magnetischen Trennvorrichtung benötigten Bauteile derart ausgebildet sein, dass er eine zur gemeinsamen Drehung mit der weichelastischen Spitze verbundene Gewindestange aufweist, welche die Magnetanordnung durchsetzt, wobei die Magnet- anordnung zur gemeinsamen Bewegung mit einer Gewindemutter des Gewindetriebs gekoppelt sein kann oder - bevorzugt - Teil der Gewindemutter des Gewindetriebs ist. Die Magnetanordnung kann beispielsweise einen oder mehrere ringförmige Permanentmagneten aufweisen, die radial innen zur gemeinsamen Bewegung mit einer Hülse gekoppelt sind, an deren Innenseite ein Innengewinde ausgebildet ist. Das Innengewinde kann mit der Gewindestange in Schraubeingriff sein.
Weiter kann die magnetische Trennvorrichtung ein Gestell aufweisen, welches zur weiteren Diskussion als Koordinatenursprung eines ruhenden Koordinatensystems dienen soll. Beispielsweise ruht in der Regel der Bewegungsantrieb relativ zu dem Gestell. Das Gestell insgesamt kann jedoch wiederum relativ zu einer übergeordneten Struktur, etwa zu einer die magnetische Trennvorrichtung tragenden Maschine, bewegbar sein, etwa um die magnetische Trennvorrichtung in eine Suspension abzusenken und aus dieser anheben zu können. Zur Sicherstellung der Funktion der bevorzugt unter Beteiligung der Magnetanordnung gebildeten Gewindemutter ist - wie bei Gewindetrieben üblich - eine Drehverhinderung, beispielsweise in Form einer Kulissenführung, vorgesehen, die eine Relativverdrehung der Gewindemutter um die Gewindeachse der Gewindestange verhin- dert, sodass eine Drehung der Gewindestange sicher zu einer translatorischen Verlagerung der Gewindemutter längs der Gewindeachse führt.
Grundsätzlich soll jedoch nicht ausgeschlossen sein, dass die Magnetanordnung gesondert von der Gewindemutter vorgesehen und mit dieser zur gemeinsamen translatorischen Bewegung gekoppelt ist, wenngleich dies nicht bevorzugt ist.
Wenngleich die weichelastische Spitze unter Zwischenanordnung eines weiteren Getriebes mit der Gewindestange zur gemeinsamen Drehung gekoppelt sein kann, wobei "gemeinsam" dann in einem weiten Sinne aufzufassen ist, wonach die weichelastische Spitze wenigstens dann rotiert, wenn sich die Gewindestange dreht, ist aus Gründen eines einfachen, schlanken Aufbaus bevorzugt, wenn die Gewindestange starr mit der weichelastischen Spitze zur gemeinsamen Drehung gekoppelt ist, sodass die Rotation der Spitze und die Drehung der Gewindestange in Dreh- geschwindigkeit und Drehsinn übereinstimmen und die Spitze nur dann rotiert, wenn die Gewindestange in Drehung versetzt ist.
In der Regel verläuft die Spitzenachse in Schwerkraftwirkungsrichtung, zu welcher die Oberfläche der Suspension, in die die Spitze hinein abgesenkt wird, naturgemäß orthogonal ist. Dann wird üblicherweise die Annäherungsbewegung der Magnetanordnung an die weichmagnetische Spitze durch die Schwerkraft unterstützt, während die Entfernungsbewegung der Magnetanordnung zur Entfernung derselben von der weichmagnetischen Spitze gegen die Schwerkraft erfolgen muss. Grundsätzlich kann der Ort der maximalen Entfernung der Magnetanordnung von der Spitze durch einen mechanischen Anschlag festgelegt sein, gegen den die Magnetanordnung bewegt wird. Bei Verwendung des als Getriebe bevorzugten Gewindetriebs mit einem einzigen Bewegungsantrieb kann die Verwendung eines Anschlags zur Definition dieses Ortes jedoch eine Blockade der Rotierbarkeit der Gewinde- Stange und damit in der Regel auch der weichmagnetischen Spitze bedeuten, wenn die Magnetanordnung den Anschlag am Ort der maximalen Entfernung erreicht hat und die Magnetanordnung nicht wieder an die weichmagnetische Spitze angenähert werden soll. Der Ort der maximalen Entfernung der Magnetanordnung kann jedoch bei Verwendung eines Gewindetriebs in einfacher Weise durch das Gewindeende der Gewindestange selbst definiert sein. Ein mechanischer Endanschlag wird daher am Ort der maximalen Entfernung der Magnetanordnung von der Spitze nicht benötigt. Daher kann die Rotierbarkeit der weichmagnetischen Spitze selbst dann beibehalten werden, wenn die Magnetanordnung maximal von ihr entfernt ist, falls die magnetische Trennvorrichtung vorzugsweise derart ausgestaltet ist, dass die maximale Entfernung der Magnetanordnung von der Spitze durch ein Gewindeende der Gewindestange definiert ist, wobei zwischen dem Gewindeende und dem Bewegungsantrieb ein Stangenzwischenabschnitt angeordnet ist, an dem die Magnetanordnung außer Eingriff mit einem Gewindeabschnitt der Gewindestange ist und auch bei fortgesetzter Drehung der Gewindestange im Entfernungssinn in im Wesentlichen derselben Entfernung von der weichelastischen Spitze verbleibt. Mit anderen Worten: die Gewin- demutter des Gewindetriebs und mit dieser die Magnetanordnung werden schlicht aus dem Gewindebereich der Gewindestange herausgeschraubt, sodass eine weitere Drehung der Gewindestange im Sinne einer Entfernung der Magnetanordnung von der Spitze mangels Eingriff zwischen Gewindestange und Gewindemutter zu keiner weiteren Entfernungsbewegung der Gewindemutter führt. Die Gewindestange kann ein- oder mehrteilig ausgeführt sein, beispielsweise umfassend ein Gewindebauteil mit Außengewinde und ein Leerlaufbauteil mit dem oben genannten Stangenzwischenabschnitt.
Dadurch, dass die Gewindemutter am spitzenfernen Gewindeende der Gewinde- Stange anliegt, kann bei Änderung des Drehsinns der Gewindestange der Schraubeingriff zwischen Gewindestange und Gewindemutter wieder hergestellt werden und so die Gewindemutter und mit ihr die Magnetanordnung wieder an die weichmagnetische Spitze angenähert werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Gewindeachse der Gewindestange eine Komponente in Schwerkraftwirkungsrichtung auf- weist, vorzugsweise in Schwerkraftwirkungsrichtung verläuft.
Wie oben bereits dargelegt wurde, ist zur Erzielung einer radial möglichst schlanken Trennvorrichtung eine Stangenachse, längs der sich die Gewindestange erstreckt, mit der Spitzenachse kollinear. Die Stangenachse fällt mit der zuvor genannten Gewindeachse zusammen.
Der Ort maximaler Annäherung der Magnetanordnung an die Spitze kann durch einen Anschlag gebildet sein, an welchem die Magnetanordnung im stärker magneti- sierten Zustand der Spitze anliegt. Dieser Anschlag kann auch durch einen Abschnitt, insbesondere den Magnetisierungsabschnitt, der Spitze selbst gebildet sein. Er kann jedoch auch durch ein Zwischenbauteil gebildet sein, welches zwischen der Magnetanordnung und der weichmagnetischen Spitze angeordnet ist. Zur möglichst effektiven Magnetisierung der weichmagnetischen Spitze bei maximaler Annäherung der Magnetanordnung an sie ist ein solches Zwischenbauteil bevorzugt wenigstens abschnittsweise aus weichelastischem Material, vorzugsweise vollständig aus weichelastischen Material. Dann, wenn die Magnetanordnung durch Anlage an dem Anschlag an einer weiteren Annäherungsbewegung gehindert ist, kann zur Vermeidung von Beschädigungen der Trennvorrichtung der Bewegungsantrieb für einen weiteren Betrieb im Annäherungssinn gesperrt sein. Dies hat jedoch zur Folge, dass eine Rotation der weichmagnetischen Spitze dann nur bei gleichzeitiger Entfernungsbewegung der Magnetanord- nung von der weichmagnetischen Spitze weg möglich ist, da nur dieser Drehsinn des Bewegungsantriebs im Anlagezustand der Magnetanordnung an dem der weichmagnetischen Spitze nahen Anschlag möglich ist.
Sofern die Rotierbarkeit der weichmagnetischen Spitze auch bei maximal an sie angenäherten Magnetanordnung gewünscht ist, kann im Drehmomentübertragungsweg zwischen Bewegungsantrieb und Magnetanordnung eine kraft- bzw. drehmomentabhängige Kupplung angeordnet sein, welche beispielsweise dann eine weitere Drehmomentübertragung vom Bewegungsantrieb auf die Magnetanordnung im Annäherungssinn unterbindet, wenn die weichmagnetische Spitze maximal an die Magnetanordnung angenähert ist und der Bewegungsantrieb im Annäherungssinn betrieben wird. Beispielsweise kann die Kupplung derart ausgebildet sein, dass sie bei Unterschreiten eines vorbestimmten Lösedrehmoments Kraft oder/und Drehmoment auf die Gewindemutter des Gewindetriebs oder/und auf die Magnetanordnung überträgt und dass sie bei Überschreiten des Lösedrehmoments keine Kraft oder/und kein Dreh- moment auf die Gewindemutter oder/und auf die Magnetanordnung überträgt. In diesem Fall kann die Gewindestange und mit ihr die Spitze bei Erreichen des Endanschlags am Ort maximale Annäherung der Magnetanordnung an die weichmagnetische Spitze im Annäherungssinn weiterdrehen, ohne dass dadurch eine Verlagerung der Gewindemutter und mit dieser der Magnetanordnung in Annäherungs- richtung bewirkt wird.
Eine solche Kupplung kann beispielsweise radial zwischen der oben genannten, ein Innengewinde tragenden Hülse und dem wenigstens einen diese Hülse radial außen umgebenden ringförmigen Permanentmagneten der Magnetanordnung vorgesehen sein. Die Kupplung kann eine Rutschkupplung oder dergleichen sein.
Zur Bereitstellung eines möglichst homogenen Magnetfelds ist es bevorzugt, wenn die Magnetanordnung wenigstens abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
In dem oben beschriebenen vorteilhaften Beispiel einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der magnetischen Trennvorrichtung kann die Magnetanordnung bei maximaler Annäherung an die weichmagnetische Spitze deren maximale Magnetisierung bewirken, sodass das Magnetfeld der Magnetanordnung das die weichmagnetische Spitze magnetisierende Magnetfeld ist.
Es kann jedoch auch daran gedacht sein, dass das Magnetfeld der oben genannten Magnetanordnung lediglich ein Steuer-Magnetfeld ist, welches ein Magnetisierungs- Magnetfeld einer weiteren Magnetanordnung abhängig von der Relativstellung der erstgenannten bewegbaren Magnetanordnung relativ zur weichmagnetischen Spitze unterschiedlich stark schwächt. In diesem Falle wird die Magnetisierung der weichmagnetischen Spitze von dem Magnetfeld der weiteren Magnetanordnung bewirkt, wobei dessen Magnetfeld durch das Magnetfeld der erstgenannten bewegbaren Magnetanordnung beeinflussbar ist.
Folglich kann die magnetische Trennvorrichtung eine zweite Magnetanordnung umfassen, welche dauerhaft mit der weichmagnetischen Spitze verbunden ist, wobei die an die Spitze annäherbare und von der Spitze entfernbare Magnetanordnung im an den Magnetisierungsabschnitt angenäherten Zustand das Magnetfeld der zweiten Magnetanordnung stärker schwächt als im weiter von der Spitze entfernten Zustand. Die zweite Magnetanordnung ist die oben genannte weitere Magnetanordnung. Die bisher alleine beschriebene an die Spitze annäherbare und von dieser entfernbare Magnetanordnung ist als erste Magnetanordnung bezeichnet. Die dauerhafte Verbindung der zweiten Magnetanordnung mit der weichmagnetischen Spitze kann dann für die beabsichtigte Magnetisierung der weichmagnetischen Spitze vorteilhaft ausgebildet sein, beispielsweise indem der Magnetisierungsabschnitt der weich- magnetischen Spitze die zweite Magnetanordnung an ihrem der weichmagnetischen Spitze nächst gelegenen Endabschnitt umgibt, vorzugsweise topfartig umgibt.
Aus den oben genannten Gründen ist auch die zweite Magnetanordnung bevorzugt wenigstens abschnittsweise, besonders bevorzugt vollständig rotationssymmetrisch ausgestaltet. Ebenso erstreckt sich auch die zweite Magnetanordnung bevorzugt längs einer Anordnungsachse, welche bevorzugt ihre Rotationssymmetrieachse ist und welche mit der Spitzenachse kollinear ist.
Eine gewünschte radial schlanke Konfiguration der magnetischen Trennvorrichtung kann dadurch erreicht werden, dass die zweite Magnetanordnung die bewegbare, also die annäherbare und entfernbare erste Magnetanordnung durchsetzt.
Dies kann konstruktiv bauraumsparend besonders einfach dadurch gelöst sein, dass die zweite Magnetanordnung Teil der Gewindestange ist. Beispielsweise kann die zweite Magnetanordnung als Zylinder-Stabmagnet von einer radial äußeren zylindrischen Hülse umgeben sein, welche ein Außengewinde trägt. Grundsätzlich kann zwar auch daran gedacht sein, das Außengewinde der Gewindestange unmittelbar an der zweiten Magnetanordnung auszubilden, jedoch sind zahlreiche für Perma- nentmagnete bevorzugte Materialien sehr spröde, sodass eine Gewindeausbildung an der Außenseite einer Magnetanordnung mit Schwierigkeiten verbunden sein dürfte. Eine mögliche Schwächung des Magnetfelds der zweiten Magnetanordnung abhängig von der Relativposition der ersten Magnetanordnung relativ zur weichmagnetischen Spitze und damit auch relativ zur zweiten Magnetanordnung kann dadurch bewirkt werden, dass die erste Magnetanordnung und die zweite Magnetanordnung koaxial mit entgegengesetzter Polarisierung angeordnet sind, wobei ihre jeweiligen magnetischen Pole längs der gemeinsamen Erstreckungsachse aufeinander folgen. In diesem Falle liegen ungleichnamige Pole der ersten und der zweiten Magnetanordnung in der Position größter Annäherung der ersten Magnetanordnung an die weichmagnetische Spitze sehr nahe beieinander, sodass durch die erste Magnetanordnung ein magnetischer Rückschluss bewirkt werden kann und somit nur ein geringer Teil des Magnetfelds der zweiten Magnetanordnung tatsächlich in die weichmagnetische Spitze eindringt.
Im Zustand größter Entfernung der ersten Magnetanordnung von dem Magnetisierungsabschnitt der weichmagnetischen Spitze und dem diesem nächst gelegenen Längsende der zweiten Magnetanordnung liegt zumindest kein solcher magnetischer Rückschluss mehr vor, sodass das von der zweiten Magnetanordnung an ihrem spitzennäheren Längsende bereitgestellte Magnetfeld von dem weichmagnetischen Material der Spitze konzentriert werden kann. Somit kann die weichmagnetische Spitze dann, wenn die erste Magnetanordnung maximal von ihr entfernt ist ihren Magnetisierungszustand größte Magnetisierung aufweisen.
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. Um mit einem derartigen Trennvorrichtungskopf gleichzeitig auch unterschiedliche Suspensionen bearbeiten zu können, ist vorzugsweise der Magnetisierungszustand wenigstens eines Teils der weichmagnetischen Spitzen des Trennvornchtungskopfes unabhängig von einem anderen Teil der weichmagnetischen Spitzen änderbar. Diese unabhängige Änderbarkeit des Magnetisierungszustands von weichmagnetischen Spitzen in einem Trennvorrichtungskopf kann durch individuelle Bewegung der an die weichmagnetische Spitze annäherbaren und von dieser entfernbaren Magnetanordnung erfolgen.
Bevorzugt ist der Magnetisierungszustand jeder einzelnen weichmagnetischen Spitze des Trennvornchtungskopfes unabhängig vom Magnetisierungszustand jeder anderen weichmagnetischen Spitze änderbar. Da die Änderung des Magnetisierungszustands bevorzugt mittels Bestromung eines elektromotorischen Bewegungsantriebs der bewegbaren Magnetanordnung erfolgt, kann die Bestromung einzelner Bewegungsantriebe in einfacher und sicherer Weise durch eine entsprechende Steuereinrichtung bewirkt werden, wobei die Steuereinrichtung auch dazu ausgebildet sein kann, weichmagnetische Spitzen des Trennvor- richtungskopfes 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 Bewegungsantriebe der bewegbaren Magnetanordnungen in gleichem Sinne und gleichzeitig ändern.
Derartige magnetische Trennvorrichtungen lassen sich vorteilhaft an einer Pipettier- vorrichtung vorsehen, wobei dann wenigstens ein Pipettierkanal der Pipettier- vorrichtung durch eine Trennvorrichtung, wie sie oben beschrieben ist, ersetzt ist. 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.
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.
Bevorzugt ist der Bewegungsantrieb der bewegbaren Magnetanordnung mit möglichst großer Entfernung von der weichmagnetischen Spitze, und insbesondere von ihrem Eintauch-Ende, der jeweiligen Trennvorrichtung vorgesehen. Daher ist bevorzugt die erste oder/und die zweite Magnetanordnung zwischen dem Bewegungsantrieb und der weichmagnetischen Spitze angeordnet.
Die durch den bevorzugten elektromagnetischen Bewegungsantrieb vorhandene Wärmequelle ist in ihrer Auswirkung auf die zu bearbeitende Suspension nicht nur wegen der möglichst großen Entfernung des Bewegungsantriebs vom Eintauch-Ende der weichmagnetischen Spitze vernachlässigbar, sondern auch deswegen, weil der Bewegungsantrieb nur für die Dauer der Änderung des Magnetisierungszustands der weichmagnetischen Spitze bestromt zu werden braucht, nicht jedoch für die Dauer des Magnetisierungszustands selbst.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellt dar: Figur 1 a eine Aufrissansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer magnetischen Trennvorrichtung der vorliegenden Anmeldung,
Figur 1 b eine Längsschnittansicht der Vorrichtung von Figur 1 a längs der Schnittebene Ib-Ib in Figur 1 a, wobei sich die bewegbare Magnetanordnung in ihrer der weichmagnetischen Spitze nächstgelegenen Endstellung befindet, Figur 2a eine der Ansicht von Figur 1 a entsprechende Ansicht derselben Vorrichtung, wobei sich die bewegbare Magnetanordnung in ihrer spitzenfernen Endstellung befindet, und Figur 2b eine Längsschnittansicht der Vorrichtung von Figur 2a längs der Schnittebene llb-llb in Figur 2a.
In den Figuren 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer magnetischen Trennvorrichtung mit mechanischem Antrieb allgemein mit 10 bezeichnet. Die Trennvorrichtung 10 erstreckt sich längs einer Vorrichtungsachse V, welche bei betriebs- und bestimmungsgemäßer Anordnung bevorzugt parallel zur Schwerkraftwirkungsrichtung orientiert ist.
Unter der magnetischen Trennvorrichtung 10 befindet sich ein Behälter 12, in wel- ehern eine Suspension 14 (siehe Figuren 1 b und 2b) aufgenommen ist, in der zum Zwecke biochemischer Analyse magnetische Partikel in einer Suspensionsflüssigkeit suspendiert sind.
Die magnetische Trennvorrichtung 10 umfasst in an sich bekannter Weise eine weichmagnetische Spitze 16, welche sich längs einer Spitzenachse S erstreckt, die kollinear mit der Vorrichtungsachse V verläuft. Die weichmagnetische Spitze weist ein bei bestimmungsgemäßem Betrieb dem Behälter 12 näher gelegenes Längsende 16a auf, welches ein Eintauch-Ende 16a der Spitze 16 ist, da die Spitze 16 mit diesem Eintauch-Ende 16a in die Suspension 14 eingetaucht wird, um dann bei ausrei- chender Magnetisierung der Spitze 16 magnetische Partikel aus der Suspension 14 zu entfernen. Die magnetischen Partikel der Suspension 14 werden dabei durch die erhöhte Magnetisierung der weichmagnetischen Spitze 16 von dieser angezogen und können unter Einwirkung der auf die magnetischen Partikel wirkenden magnetischen Kräfte mit der Spitze 16 an dieser anhaftend aus der Suspension 14 entfernt werden. Zum Schutz der weichmagnetischen Spitze 16 kann diese von einer lösbar die Spitze 16 umgebenden Schutzhülle 18 umhüllt sein. Die Schutzhülle 18 kann aus Kunststoff oder aus einem in der Regel nicht magnetischen Metall gebildet sein. Das dem Eintauch-Ende 16a entgegengesetzte Längsende 16b der Spitze 16 bildet einen Magnetisierungsabschnitt 16b der weichmagnetischen Spitze, da - wie weiter unten ausführlich beschrieben werden wird - über diesen Abschnitt 16b bzw. dieses Längsende die vorübergehende Magnetisierung der Spitze 16 bewirkt wird. Der Magnetisierungsabschnitt 16b ist von einem Kopplungsbauteil 20 umgeben, das das Längsende 16b axial bezogen auf die Vorrichtungsachse V vom Eintauch-Ende 16a weg überragt.
Das Kopplungsbauteil 20 koppelt die weichmagnetische Spitze 16 zur gemeinsamen Drehung mit einem Antriebsbauteil 24, dessen spitzennäheres Längsende 14a ebenfalls von dem Kopplungsbauteil 20 umgeben ist.
An seinem entgegengesetzten, spitzenferneren Längsende weist das Antriebsbauteil 24 einen Wellenstumpfabschnitt 24b auf, welcher zur Kopplung mit einem in den Figuren 1 und 2 nicht dargestellten Antriebsmotor ausgebildet ist. Hierzu weist der Wellenstumpfabschnitt 24b eine axiale Ausnehmung 26 auf, in die eine Passfeder zur Drehmomentübertragung von einer Nabe eines in den Figuren 1 und 2 nicht dargestellten Antriebsmotors einlegbar ist, um Drehmoment formschlüssig auf den Wellenstumpfabschnitt 24b und damit auf das Antriebsbauteil 24 zu übertragen. Das Antriebsbauteil 24 ist im dargestellten Beispiel einstückig ausgebildet, dies muss jedoch nicht so sein.
Ein Abschnitt 24c des Antriebsbauteils 24 ist mit einem Außengewinde 28 versehen und bildet einen Gewindestangenabschnitt.
Oberhalb des Gewindestangenabschnitts 24c, axial unmittelbar an diesen anschließend, befindet sich ein außengewindefreier Zwischenstangenabschnitt 24d. Der Gewindestangenabschnitt 24c und der Zwischenstangenabschnitt 24d weisen bevorzugt einen geringeren Durchmesser auf als der Wellenstumpfabschnitt 24b.
Das Antriebsbauteil 24 erstreckt sich längs einer Bauteilachse B, die ebenfalls kolli- near mit der Vorrichtungsachse V ist. Bevorzugt ist das Antriebsbauteil 24 - mit Ausnahme der Passfeder-Ausnehmung 26 und des Außengewindes 28 - rotationssymmetrisch bezüglich der Vorrichtungsachse V ausgebildet.
Vorzugsweise ist auch das Kopplungsbauteil 20 rotationssymmetrisch zur Vorrich- tungsachse V ausgebildet. Das Kopplungsbauteil 20 kann die Spitze 16 und das Antriebsbauteil 24 beispielsweise durch Presssitz beider Bauteile in der zentralen Ausnehmung des Kopplungsbauteils 20 zur gemeinsamen Rotation um die Vorrichtungsachse V verbinden. Das Antriebsbauteil 24 durchsetzt eine Gewindemutter 30, welche zur gemeinsamen Bewegung mit einer Permanentmagnetanordnung 32 gekoppelt ist, beispielsweise durch Verkleben.
Eine Nase 30a der Gewindemutter 30, welche radial bezogen auf die Vorrichtungs- achse V von dem restlichen Getriebemutterkörper absteht, ragt in eine axial lange und in Umfangsrichtung um die Vorrichtungsachse V schmale Führungsausnehmung 34 eines Gestells 36 hinein. Dieser Formschlusseingriff der Nase 30a in der Langloch-Ausnehmung 34 bildet eine Drehverhinderung der Gewindemutter 30 um die Vorrichtungsachse V, sodass bei Drehung des Antriebsbauteils 24 die Gewinde- mutter 30 und mit ihr die zur gemeinsamen Bewegung mit ihr verbundene Permanentmagnetanordnung 32 sicher translatorisch längs der Vorrichtungsachse V über den Bereich des Gewindestangenabschnitts 24c hinweg verlagerbar sind.
Die Gewindemutter 30 und das Kopplungsbauteil 20 sind ebenso wie die weichma- gnetische Spitze 16 im dargestellten Beispiel aus weichmagnetischem Material. Das Antriebsbauteil ist im dargestellten Beispiel bevorzugt unmagnetisch. Dann, wenn sich die Gewindemutter 30 und mit ihr die Permanentmagnetanordnung 32 an ihrem der Spitze 16 nächstgelegenen Ort angeordnet ist, befindet sich die dauerhaft mit der Permanentmagnetanordnung 32 in Berührkontakt stehende Gewindemutter 30 in Berührkontakt mit dem Kopplungsbauteil 20, welches wiederum durch den oben genannten Presssitz in Berührkontakt mit dem Magnetisierungsabschnitt 16b der weichmagnetischen Spitze 16 steht. In dem in den Figuren 1 a und 1 b gezeigten Zustand ist die weichmagnetische Spitze 16 daher durch die Permanentmagnetanordnung 32 bzw. durch das von ihr ausgehende Magnetfeld magnetisiert. Sie ist zumindest stärker magnetisiert als in dem in den Figuren 2a und 2b gezeigten Zustand der Vorrichtung 10, in welchem sich die Permanentmagnetanordnung 32 an ihrem von der Spitze 16 am weitesten entfernt gelegenen Ort befindet.
Das Kopplungsbauteil 20 kann dabei einen mechanischen Endanschlag für die Gewindemutter 30 bzw. für eine gemeinsam bewegbare Anordnung aus Gewinde- mutter 30 und Permanentmagnetanordnung 32 bilden. Dann also, wenn die Gewindemutter 30 an dem Kopplungsbauteil 20, wie in Figur 1 b gezeigt, anliegt, ist im dargestellten Beispiel eine weitere Rotation des Antriebsbauteils 24 in einem Annäherungssinn der Gewindemutter 30 an die weichmagnetische Spitze 16 unmöglich, da die Gewindemutter 30 bereits maximal an die Spitze 16 angenähert ist.
In diesem Zustand kann die weichmagnetische Spitze 16 nur noch rotiert werden, wenn das Antriebsbauteil 24 in einem Entfernungssinn gedreht wird, in welchem die Gewindemutter 30 von der Spitze 16 längs der Vorrichtungsachse V entfernt wird. Alternativ kann die Gewindemutter 30 eine drehmomentabhängige Kupplung aufweisen, beispielsweise eine Rutschkupplung oder dgl., welche ein Weiterdrehen des Antriebsbauteils 24 im Annäherungssinn selbst dann gestattet, wenn die Gewindemutter 30 an dem vom Kopplungsbauteil 20 gebildeten Endanschlag anliegt und maximal an die Spitze 16 angenähert ist.
In den Figuren 2a und 2b ist die magnetische Trennvorrichtung 10 bei entmagnetisierter Spitze 16 bzw. bei schwächer magnetisierter Spitze 16 dargestellt. Hierzu wurde ausgehend von dem in den Figuren 1 a und 1 b gezeigten Zustand das Antriebsbauteil 24 so lange um die Vorhchtungsachse V im Entfernungssinn gedreht, bis die Getriebemutter 30 axial aus dem Gewindestangenabschnitt 24c hinaus bewegt wurde und diese somit nicht mehr im Schraubeingriff mit dem Gewindestangenabschnitt 24c steht. Dadurch kann das Antriebsbauteil 24 weiter im Entfernungssinn gedreht werden, ohne dass es zu einer weiteren Verlagerung der Gewindemutter 30 und mit dieser der Permanentmagnetanordnung 32 von der weichmagnetischen Spitze 16 weg kommt.
Aufgrund der parallel zur Vorrichtungsachse V in Richtung auf den Behälter 12 zu verlaufenden Schwerkraftwirkungsrichtung genügt jedoch eine Drehsinnumkehr der Drehbewegung des Antriebsbauteils 24, damit die Gewindemutter 30 erneut in Schraubeingriff mit dem Gewindestangenabschnitt 24c des Antriebsbauteils 24 gelangt und durch weitere Drehung des Antriebsbauteils 24 im Annäherungssinn wieder an die weichmagnetische Spitze 16 angenähert werden kann.
Die magnetische Trennvorrichtung 10 gestattet somit eine radial äußerst schlanke Bauweise, die sich für eine Anordnung mehrerer Trennvorrichtungen 10 in einer Matrixstruktur mit parallelen Vorrichtungsachsen V eignet. Weiter gestattet die magnetische Trennvorrichtung 10 nicht nur die gezielte Änderung des Magnetisie- rungszustands der weichmagnetischen Spitze 16 zwischen einem stärker magne- tisierten Zustand und einem weniger stark bis gar nicht magnetisierten Zustand, sondern gestattet überdies eine Rotation der weichmagnetischen Spitze 16 um ihre Spitzenachse S, welche mit der Vorrichtungsachse V zusammenfällt. Zurückkehrend zu Figur 1 b soll kurz eine alternative Ausführungsform vorgestellt werden:
Koaxial mit dem Gewindestangenabschnitt 24c kann in diesem eine weitere Permanentmagnetanordnung 40' aufgenommen sein. In diesem Falle ist bevorzugt wenigs- tens der Kopplungsabschnitt 24a des Antriebsbauteils 24 aus weichmagnetischem Material gebildet, um einen Magnetschluss der zweiten Permanentmagnetanordnung 40' über das Kopplungslängsende 24a sowie das Kopplungsbauteil 20 mit dem Magnetisierungsabschnitt 16b zu erreichen. Der Kopplungsabschnitt 24a berührt bevorzugt den Magnetisierungsabschnitt 16b stirnflächig, sodass auch ein unmittelbarer Magnetschluss zwischen diesen Bauteilen besteht. Der aus weichmagnetischem Material ausgebildete Kopplungsabschnitt 24a reicht daher bis zur zweiten Permanentmagnetanordnung 40' und steht in Berührkontakt mit dieser. Bevorzugt ist der gesamte Gewindestangenabschnitt 24c oder sogar das gesamte Antriebsbauteil 24 aus weichmagnetischem Material gebildet.
In diesem Falle sind sowohl die dann als erste Permanentmagnetanordnung zu bezeichnende Permanentmagnetanordnung 32 als auch die zweite Permanent- magnetanordnung 40' derart magnetisiert, dass ihre magnetischen Pole längs der Vorrichtungsachse V aufeinander folgen. Dabei sind die Polarisierungsrichtungen der beiden Permanentmagnetanordnungen 32 und 40' genau entgegengesetzt gerichtet.
In diesem Falle schwächt die erste Permanentmagnetanordnung 32 in der in Figur 1 b dargestellten maximal der Spitze 16 angenäherten Stellung das Magnetfeld der zweiten Permanentmagnetanordnung 40' im Bereich von dessen der Spitze 16 nächstgelegenen Polende durch Feldschluss. Der dann beim Magnetisierungsabschnitt 16b nahe bei dem Pol der zweiten Permanentanordnung 40' liegende ungleichnamige Pol der ersten Permanentanordnung 32 stellt einen magnetischen Rückschluss für das vom Pol der zweiten Permanentanordnung 40' ausgehende Magnetfeld bereit. Der Magnetisierungsabschnitt 16b der Spitze 16 wird somit in geringerem Ausmaß vom Magnetfeld der zweiten Permanentanordnung 40' durchsetzt als dann, wenn die erste Permanentmagnetanordnung 32 weiter vom Magnetisierungsabschnitt 16b entfernt angeordnet ist. Die weichmagnetische Spitze ist dann weniger stark magnetisiert als wenn die Permanentmagnetanordnung 32 weiter von der weichmagnetischen Spitze 16 entfernt angeordnet ist, insbesondere maximal entfernt angeordnet ist, wie dies in Figur 2b gezeigt ist.
Auch mit dieser alternativen Konfiguration ist ohne Veränderung des Bauraumbe- darfs der magnetischen Trennvorrichtung 10 sowohl eine Rotation der weichmagnetischen Spitze 16 um die Vorrichtungsachse V als auch eine Verlagerungsbewegung der Permanentmagnetanordnung 32 zum Zwecke der Änderung des Magnetisie- rungszustands der weichmagnetischen Spitze 16 durch einen einzigen Bewegungsantrieb möglich.

Claims

Ansprüche
Magnetische Trennvor chtung (10) zur Trennung magnetischer Partikel aus einer Suspension (14) mit einer sich längs einer Spitzenachse (S) erstreckenden 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) einen Bewegungsantrieb und eine mit diesem in Bewegungsübertragungsverbindung stehende Magnetanordnung (32) aufweist, welche wenigstens einen Permanentmagneten umfasst oder aus wenigstens einem Permanentmagneten gebildet ist und welche durch den Bewegungsantrieb an den Magnetisierungsabschnitt (16b) annäherbar und von diesem entfernbar ist, so dass das Magnetfeld der Magnetanordnung (32) im Magnetisierungsabschnitt (16b) der Spitze (16) zur Änderung des Magnetisierungszustands der Spitze (16) zeitlich veränderlich ist, dadurch gekennzeichnet, dass die weichmagnetische Spitze (16) um die Spitzenachse (S) rotierbar ist.
Magnetische Trennvorrichtung (10) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die weichmagnetische Spitze (16) in ihrem schwächer magnetisierten Zustand rotierbar ist.
Magnetische Trennvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsantrieb sowohl mit der Magnetanordnung (32) bewegungsübertragend gekoppelt ist, um diese zu ihrer Annäherungsbewegung an den Magnetisierungsabschnitt (16) und zu ihrer Entfernungsbewegung von diesem weg anzutreiben, als auch mit der weichmagnetischen Spitze (16) bewegungsübertragend gekoppelt ist, um diese zur Rotation um die Spitzenachse (S) anzutreiben. Magnetische Trennvor chtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetanordnung (32) mit dem Bewegungsantrieb mittels eines Getriebes (24c, 30) bewegungsübertragend gekoppelt ist, von welchem ein Getriebeteil (24c) mit der Spitze (16) bewegungsübertragend gekoppelt ist.
Magnetische Trennvorrichtung (10) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (24c, 30) ein Gewindetrieb (24c, 30) ist.
Magnetische Trennvorrichtung (10) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindetrieb (24c, 30) eine zur gemeinsamen Drehung mit der weichelastischen Spitze (16) verbundene Gewindestange (24c) aufweist, welche die Magnetanordnung (32) durchsetzt, wobei die Magnetanordnung (32) zur gemeinsamen Bewegung mit einer Gewindemutter (30) des Gewindetriebs (24c, 30) verbunden ist, vorzugsweise Teil der Gewindemutter (30) des Gewindetriebs (24c, 30) ist.
Magnetische Trennvorrichtung (10) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Entfernung der Magnetanordnung (32) von der Spitze (16) durch ein Gewindeende der Gewindestange (24c) definiert ist, wobei zwischen dem Gewindeende und dem Bewegungsantrieb ein Stangenzwischenabschnitt (24d) angeordnet ist, an dem die Magnetanordnung (32) außer Eingriff mit einem Gewindeabschnitt (24c) der Gewindestange (24c) ist und auch bei fortgesetzter Drehung der Gewindestange (24c) im Entfernungssinn in im Wesentlichen derselben Entfernung von der weichelastischen Spitze (16) verbleibt.
Magnetische Trennvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindestange (24c) sich längs einer Stangenachse (V) erstreckt, welche mit der Spitzenachse (S) kollinear ist. Magnetische Trennvor chtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Annäherung der Magnetanordnung (32) an die Spitze (16) durch einen, vorzugsweise ebenfalls wenigstens abschnittsweise weichelastischen Anschlag (20) gebildet ist, an welchem die Magnetanordnung (32) bevorzugt im stärker magnetisierten Zustand der Spitze (16) anliegt.
0. Magnetische Trennvorrichtung (10) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Magnetanordnung (32) durch Anlage an dem Anschlag (20) an einer weiteren Annäherungsbewegung gehindert ist, der Bewegungsantrieb für einen weiteren Betrieb im Annäherungssinn gesperrt ist oder eine kraft- bzw. drehmomentabhängige Kupplung im Kraft- bzw. Drehmomentübertragungsweg zwischen Bewegungsantrieb und Magnetanordnung (32) eine weitere Drehmomentübertragung im Annäherungssinn unterbindet.
1 . Magnetische Trennvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetanordnung (32) wenigstens abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
2. Magnetische Trennvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass sie eine zweite Magnetanordnung (40') um- fasst, welche dauerhaft mit der weichmagnetischen Spitze (16) verbunden ist, wobei die an die Spitze (16) annäherbare und von der Spitze (16) entfernbare Magnetanordnung (32) im an den Magnetisierungsabschnitt (16b) angenäherten Zustand das Magnetfeld der zweiten Magnetanordnung (40') stärker schwächt als im weiter von der Spitze (16) entfernten Zustand.
13. Magnetische Trennvornchtung (10) nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Magnetanordnung (40') die annäherbare und entfernbare Magnetanordnung (32) durchsetzt.
14. Magnetische Trennvorrichtung (10) nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Magnetanordnung (40') mit der Spitzenachse (S) als Rotationssymmetrieachse wenigstens abschnittsweise rotationssymmetrisch ausgebildet ist, wobei bevorzugt die zweite Magnetanordnung (40') Teil der Gewindestange (24c) ist.
Magnetische Trennvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die annäherbare und entfernbare Magnetanordnung (32) und die zweite Magnetanordnung (40') koaxial mit entgegengesetzter Polarisierung angeordnet sind, wobei ihre jeweiligen magnetischen Pole längs der gemeinsamen Erstreckungsachse (V) aufeinander folgen.
16. Pipettiervorrichtung mit wenigstens einer magnetischen Trennvorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 anstelle eines Pipettierkanals. 17. Flüssigkeits-Handhabungsvorrichtung mit einer Mehrzahl von magnetischen Trennvorrichtungen (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 15, wobei die Mehrzahl von magnetischen Trennvorrichtungen (10) mit rasterartig angeordneten parallelen Spitzenachsen (S) vorgesehen ist, wobei jede Trennvorrichtung (10) einen eigenen Bewegungsantrieb aufweist, welcher gesondert von den gesondert von den Bewegungsantrieben der übrigen Trennvorrichtungen betreibbar ist.
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