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Title:
MIXING DEVICE HAVING A STIRRING ELEMENT, AND MIXING DEVICE SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/052817
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a mixing device having a stirring element (7) that comprises: a container (3) for receiving fluids and/or solids; and at least one rotatable stirring element (7) for mixing the fluids and/or solids; wherein the stirring element (7) comprises a first bearing element (23) and a second bearing element (25) which are arranged at or near opposite ends of the stirring element (7); wherein the first bearing element (23) is mounted on a first face (15) of the container (3) and the second bearing element (25) is mounted on an opposite second face (17) of the container (3); wherein the first bearing element (23) comprises at least one non-permanently magnetized element (33) such that it can be moved in rotation by externally induced reluctance forces, and wherein the second bearing element (25) is mounted in a contactless manner by externally induced magnetic forces. The invention also relates to a mixing device system.

Inventors:
BÖTTCHER LARS (DE)
LEUPOLD MARCO (DE)
TOPP-MANSKE SIMON (DE)
HOLENSTEIN THOMAS (CH)
NUSSBAUMER THOMAS (CH)
Application Number:
PCT/EP2019/062764
Publication Date:
March 19, 2020
Filing Date:
May 17, 2019
Export Citation:
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Assignee:
SARTORIUS STEDIM BIOTECH GMBH (DE)
LEVITRONIX GMBH (CH)
International Classes:
B01F13/08
Domestic Patent References:
WO1996041409A11996-12-19
Foreign References:
EP1731217A12006-12-13
US20020145940A12002-10-10
EP3097974A12016-11-30
US20170348655A12017-12-07
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
SCHIUMA, Daniele (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Mischvorrichtung mit einem Rührelement (7) umfassend:

- einen Behälter (3) zum Aufnehmen von Fluiden und/oder Feststoffen; und

- zumindest ein rotierbares Rührelement (7) zum Mischen der Fluide und/oder Feststoffe;

wobei das Rührelement (7) ein erstes Lagerungselement (23) und ein zweites Lagerungselement (25) umfasst, welche an oder nahe entgegengesetzten Enden des Rührelements (7) angeordnet sind;

wobei das erste Lagerungselement (23) an einer ersten Fläche (15) des Behälters (3) gelagert ist und das zweite Lagerungselement (25) an einer gegenüberliegenden zweiten Fläche (17) des Behälters (3) gelagert ist;

wobei das erste Lagerungselement (23) zumindest ein nichtpermanentmagnetisiertes Element (33) umfasst, um durch von außen induzierte Reluktanzkräfte in Rotationsbewegung versetzbar zu sein, und

wobei das zweite Lagerungselement (25) durch von außen induzierte Magnetkräfte berührungslos gelagert ist.

2. Mischvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei das Rührelement (7) einen Lagerstab (9) umfasst, an dessen entgegengesetzten Enden (21 ) das erste und zweite Lagerungselement (23, 25) angeordnet sind, und

wobei an dem Lagerstab (9) zumindest ein Flügelelement (13) angeordnet ist und dazu ausgelegt ist, die Fluide und/oder Feststoffe in dem Behälter (3) durch Rotation des Rührelements (7) zu mischen.

3. Mischvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Lagerstab (9), das erste Lagerungselement (23) und/oder das zweite Lagerungselement (25) einstückig ausgebildet sind, oder

wobei der Lagerstab (9), das erste Lagerungselement (23) und/oder das zweite Lagerungselement (25) derart miteinander verbunden sind, dass das Rührelement (7) als Einheit in Rotation versetzbar ist.

4. Mischvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Lagerungselement (23) einen Basiskörper (27) aufweist, welcher im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist.

5. Mischvorrichtung nach Anspruch 4, wobei eine Mantelfläche (31 ) des Basiskörpers (27) zumindest ein Paar von Polvorsprüngen (29) aufweist, welche an entgegengesetzten Seiten des Basiskörpers (27) angeordnet sind.

6. Mischvorrichtung nach Anspruch 5, wobei in den Polvorsprüngen (29) jeweils ein nicht-permanentmagnetisiertes Element (33) angeordnet ist.

7. Mischvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Basiskörper (27) zumindest ein Paar von nicht-permanentmagnetisierten Elementen (33) umfasst, welche bezüglich einer Rührelement-Rotationsachse (RR) auf gegenüberliegenden Seiten in dem Basiskörper (27) angeordnet sind.

8. Mischvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das zweite Lagerungselement (25) zumindest teilweise aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet ist.

9. Misch Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste und/oder zweite Lagerungselement (23, 25) außerhalb des Behälters (3) angeordnet sind/ist.

10. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Behälter (3) zumindest eine zylindrische Wandvertiefung (37) aufweist, die dazu ausgelegt ist, zumindest teilweise das erste oder zweite Lagerungselement (23, 25) aufzunehmen.

11. Mischvorrichtung nach Anspruch 10, wobei zumindest der Wandflächenbereich des Behälters (3), in dem sich die Wandvertiefung (37) befindet, starr ausgebildet ist.

12. Mischvorrichtungssystem (1) umfassend:

- eine Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ;

- eine Antriebsvorrichtung (100) zum Antreiben des Rührelements (7); und

- eine Lagerungsvorrichtung (200) zum Lagern des zweiten Lagerungselements (25);

wobei die Antriebsvorrichtung (100) umfasst:

• ein Antriebsgehäuse (102) mit zumindest zwei Paaren von stromdurchströmbaren Antriebsspulen (108), welche bezüglich einer Antriebsgehäuse-Rotationsachse (AR) paarweise gegenüberliegend angeordnet sind; und

• eine Antriebssteuervorrichtung, die dazu ausgelegt ist, dass die Paare von Antriebsspulen (108) nacheinander von Strom durchströmbar sind, so dass durch in dem ersten Lagerungselement (23) induzierte Reluktanzkräfte das Rührelement (7) der Mischvorrichtung antreibbar ist; wobei die Lagerungsvorrichtung (200) umfasst:

• ein Lagergehäuse (202) mit stromdurchströmbaren Lagerspulen (208), welche um eine Lagergehäuse-Rotationsachse (LR) herum angeordnet sind; und

• eine Lagerungssteuervorrichtung, die dazu ausgelegt ist, dass die stromdurchströmbaren Lagerspulen (208) derart von einem Strom durchströmt werden, dass das zweite Lagerungselement (25) durch das erzeugte Magnetfeld berührungslos in einer vorbestimmten Position gehalten wird;

wobei die Rührelement-Rotationsachse (RR), die Antriebsgehäuse- Rotationsachse (AR) und die Lagergehäuse-Rotationsachse (LR) identisch sind.

13. Mischvorrichtungssystem (1 ) nach Anspruch 12, wobei die Lagerungsvorrichtung (200) zumindest einen Abstandssensor umfasst, welcher dazu ausgelegt ist, den Abstand zwischen dem zweiten Lagerungselement (25) und zumindest einer Lagerspule (208) zu messen.

Description:
Mischvorrichtung mit einem Rührelement und Mischvorrichtungssystem

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung mit einem Rührelement und ein Mischvorrichtungssystem.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Mischvorrichtungen bekannt. Beispielsweise kann es sich bei einer Mischvorrichtung um einen Bioreaktor handeln, in dem beispielsweise Fluide und/oder Feststoffe zur Kultivierung von Zellkulturen vermischt werden. Die Mischvorrichtung weist dabei üblicherweise einen Behälter auf, der verschiedene Fluide und/oder Feststoffe aufnehmen kann. Der Behälter kann dabei starr oder als flexible Tasche ausgebildet sein. Insbesondere kann der Behälter zur Wiederverwendung oder als Einweg-Mischvorrichtung ausgelegt sein.

Um in dem Behälter die gewünschte Mischung der enthaltenen Komponenten zu erzielen, umfasst die Mischvorrichtung üblicherweise ein Rührelement, das durch dessen Rotation ein Vermischen der enthaltenen Komponenten erzielt.

Je nach Größe des Behälters bzw. je nach Volumen des Behälters kann es ausreichend sein, dass sich das Rührelement lediglich in einem unteren Bereich des Behälters befindet. Für größere Behälter ist es jedoch erforderlich, dass das Rührelement weiter in den Behälter hineinragt, um ein gleichmäßiges Vermischen der in dem Behälter enthaltenen Komponente zu erzielen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Rührsystem für eine Mischvorrichtung bereitzustellen, die es erlaubt, sowohl in Einweg- als auch in Mehrwegbehältern verwendet zu werden. Insbesondere soll das Rührsystem ein zuverlässiges Mischen unabhängig von der Behältergröße erzielen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Gemäß einem Aspekt wird eine Mischvorrichtung mit einem Rührelement bereitgestellt, welche umfasst:

- einen Behälter zum Aufnehmen von Fluiden und/oder Feststoffen; und

- zumindest ein rotierbares Rührelement zum Mischen der Fluide und/oder Feststoffe;

wobei das Rührelement ein erstes Lagerungselement und ein zweites Lagerungselement umfasst, welche an oder nahe entgegengesetzten Enden des Rührelements angeordnet sind;

wobei das erste Lagerungselement an einer ersten Fläche des Behälters gelagert ist und das zweite Lagerungselement an einer gegenüberliegenden zweiten Fläche des Behälters gelagert ist;

wobei das erste Lagerungselement zumindest ein nichtpermanentmagnetisiertes Element umfasst, um durch von außen induzierte Reluktanzkräfte in Rotationsbewegung versetzbar zu sein, und

wobei das zweite Lagerungselement durch von außen induzierte Magnetkräfte berührungslos gelagert ist.

Der Behälter ist ein Behältnis, das dazu ausgelegt ist, Fluide und/oder Feststoffe aufzunehmen. Durch die Rotation des in dem Behälter enthaltenen Rührelements können die Fluide und/oder Feststoffe gemischt werden. Der Behälter kann dazu ausgelegt sein, das Medium zu lagern und/oder zu transportieren, wobei ein kontinuierliches Mischen erfolgt. Weiterhin kann das Behältnis dazu ausgelegt sein, ein Medium für einen späteren Prozess vorzubereiten. Insbesondere kann es sich bei dem Behälter um einen Bioreaktor handeln, der zur Wiederverwendung geeignet ist oder lediglich zur einmaligen Benutzung vorgesehen ist. Wiederverwendbare Behälter sind üblicherweise aus Glas oder Metall, während Einweg-Behälter meist aus flexiblem Kunststoff, wie z.B. Polyethylen, ausgebildet sind. Insbesondere kann der Behälter für biopharmazeutische Anwendungen eingesetzt werden. Der Behälterinnenraum kann dabei steril sein und/oder die Mischvorrichtung ist in einem Reinraum verwendbar.

Die Verwendung von zumindest einem nicht-permanentmagnetisierten Element in dem Rührelement ermöglicht die Herstellung eines Rührelements mit einem einfachen Aufbau. Insbesondere erfordern nicht-permantmagnetisierte Elemente keine besondere Bearbeitung, so dass die Herstellung bzw. Bereitstellung eines nicht-permantmagnetisierten Elements sowohl Zeit als auch Kosten einspart. Weiterhin können mittels von außen induzierten Reluktanzkräften, die das Rührelement In Rotation versetzen, jegliche Antriebselemente vermieden werden, die ein Durchdringen der Behälterwand erforderlich machen. Hierdurch können insbesondere sterile Bedingungen, die in der Misch Vorrichtung gegebenenfalls herrschen, zuverlässig erhalten werden. Ferner ist es aufgrund des Reluktanzantriebs nicht notwendig, an dem Rührelement bzw. innerhalb der Mischvorrichtung ein oder mehrere Permanentmagnete bzw. elektrische Wicklungen für den Antrieb des Rührelements vorzusehen, so dass die Mischvorrichtung zuverlässig und kostengünstig mit einer Rührfunktionalität versehen werden kann. Somit kann die Mischvorrichtung auch als Einweg-Mischvorrichtung verwendet werden.

Als nicht-permanentmagnetisiertes Element eignen sich insbesondere Elemente aus hochpermeablen (z.B. mit einer Permeabilitätszahl pr > 4, bevorzugt pr > 100, besonders bevorzugt pr > 300) und/oder weichmagnetischen Materialien beispielsweise Eisenkerne und/oder Elektrobleche bzw. -bänder. Weiterhin eignen sich Eisen, Nickel, Cobalt, Legierungen aus den voran beschriebenen Materialien, Legierungen, die eines der voran beschriebenen Materialien und mindestens ein weiteres Element enthalten, und Ferrite.

Da das Rührelement an zwei gegenüberliegenden Enden gelagert ist, kann das Rührelement zuverlässig gelagert werden, auch wenn das Rührelement in einem besonders großen bzw. hohen Behälter eingesetzt ist. Ein Verkippen des Rührelements während des Rührvorgangs kann somit vermieden werden. Eine berührungslose Lagerung des zweiten Lagerungselements durch induzierte Magnetkräfte erlaubt eine vorteilhafte Lagerung des Rührelements in einer sterilen Umgebung und/oder der Mischvorrichtung in einem Reinraum. Insbesondere findet durch eine derartige Lagerung kein Abrieb zwischen dem zweiten Lagerungselement und einer Halterung, die das zweite Lagerungselement stützt, statt. Weiterhin kann ein derartiges berührungsloses Lager auch für hohe Drehzahlen des Rührelements verwendet werden.

Vorzugsweise umfasst das Rührelement einen Lagerstab, an dessen entgegengesetzten Enden das erste und zweite Lagerungselement angeordnet sind, und

wobei an dem Lagerstab zumindest ein Flügelelement angeordnet ist und dazu ausgelegt ist, die Fluide und/oder Feststoffe in dem Behälter durch Rotation des Rührelements zu mischen.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind der Lagerstab, das erste Lagerungselement und/oder das zweite Lagerungselement einstückig ausgebildet, oder

der Lagerstab, das erste Lagerungselement und/oder das zweite Lagerungselement sind derart miteinander verbunden, dass das Rührelement als Einheit in Rotation versetzbar ist.

Vorzugsweise weist das erste Lagerungselement einen Basiskörper auf, welcher im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist.

In bevorzugter Weise weist eine Mantelfläche des Basiskörpers zumindest ein Paar von Polvorsprüngen auf, welche an entgegengesetzten Seiten des Basiskörpers angeordnet sind.

Als„Mantelfläche“ wird hierbei die Fläche des Basiskörpers verstanden, welche sich um eine Rührelement-Rotationsachse erstreckt. Vorzugsweise ist in den Polvorsprüngen jeweils ein nicht-permanentmagnetisiertes Element angeordnet.

Mit anderen Worten bilden die nicht-permanentmagnetisierten Elemente in einem Paar von Polvorsprüngen Magnetpole, auf die die von außen induzierten Reluktanzkräfte einwirken, um das Rührelement in Rotation zu versetzen.

Alternativ zu den genannten Polvorsprüngen, in denen jeweils ein nicht- permanentmagnetisiertes Element angeordnet ist, kann der Basiskörper zumindest ein Paar von nicht-permanentmagnetisierten Elementen umfassen, welche bezüglich einer Rührelement-Rotationsachse auf gegenüberliegenden Seiten in dem Basiskörper angeordnet sind.

Vorzugsweise ist das zweite Lagerungselement zumindest teilweise aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind/ist das erste und/oder zweite Lagerungselement außerhalb des Behälters angeordnet.

Mit anderen Worten durchdringt das Rührelement den Behälter, so dass das erste und/oder zweite Lagerungselement außerhalb des Behälters angeordnet ist/sind.

Das Lagerungselement bzw. der Lagerstab kann dabei gegenüber der Wandung des Behälters, die das Lagerungselement bzw. der Lagerstab durchdringt, mittels Gleitringdichtungen, die vorzugsweise mit einem Sperrflüssigkeitssystem ausgestattet sind, abgedichtet sein.

Vorzugsweise weist der Behälter zumindest eine zylindrische Wandvertiefung auf, die dazu ausgelegt ist, zumindest teilweise das erste oder zweite Lagerungselement aufzunehmen.

Mit anderen Worten kann für das erste und/oder zweite Lagerungselement jeweils eine zylindrische Wandvertiefung bzw. Wandausstülpung ausgebildet sein, in die das jeweilige Lagerungselement zumindest teilweise eingesetzt ist. Hierdurch befindet sich das entsprechende Lagerungselement innerhalb des Behälters entgegen der vorher beschriebenen Anordnung eines Lagerungselements außerhalb des Behälters.

Es besteht die Möglichkeit, dass beide Lagerungselemente innerhalb oder außerhalb des Behälters angeordnet sind. Es kann jedoch eines der Lagerungselemente innerhalb des Behälters angeordnet sein, während das andere Lagerungselement außerhalb des Behälters angeordnet ist.

Insbesondere für Einweg-Behälter, die meist als flexible Behälter ausgebiidet sind, ist eine Anordnung der Lagerungselemente innerhalb des Behälters vorteilhaft, da hierdurch der flexible Behälter stabil in einer entfalteten Position gehalten werden kann.

Weiterhin bietet eine Anordnung des gesamten Rührelements innerhalb des Behälters den Vorteil, dass auch das Rührelement nicht die Behälterwandung durchdringen muss. Hierdurch ist eine Abdichtung des Rührelements gegenüber der Behälterwandung nicht notwendig und eine notwendige Sterilität kann in dem Behälter in einfacher Weise erhalten werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest der Wandflächenbereich des Behälters, in dem sich die Wandvertiefung befindet, starr ausgebildet.

Insbesondere für Einweg-Behälter, die üblicherweise flexibel ausgestaltet sind, kann mittels eines starren Bereichs, eine zuverlässige Lagerung des Rührelements gewährleistet werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die zugrundeliegende Aufgabe durch ein Mischvorrichtungssystem gelöst, welches umfasst:

- eine Mischvorrichtung nach einem der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen;

- eine Antriebsvorrichtung zum Antreiben des Rührelements; und

- eine Lagerungsvorrichtung zum Lagern des zweiten Lagerungselements; wobei die Antriebsvorrichtung umfasst:

• ein Antriebsgehäuse mit zumindest zwei Paaren von stromdurchströmbaren Antriebsspulen, welche bezüglich einer Antriebsgehäuse-Rotationsachse paarweise gegenüberliegend angeordnet sind; und

• eine Antriebssteuervorrichtung, die dazu ausgelegt ist, dass die Paare von Antriebsspulen nacheinander von Strom durchströmbar sind, so dass durch in dem ersten Lagerungselement induzierte Reluktanzkräfte das Rührelement der Mischvorrichtung antreibbar ist;

wobei die Lagerungsvorrichtung umfasst:

• ein Lagergehäuse mit stromdurchströmbaren Lagerspulen, welche um eine Lagergehäuse-Rotationsachse herum angeordnet sind; und

• eine Lagerungssteuervorrichtung, die dazu ausgelegt ist, dass die stromdurchströmbaren Lagerspulen derart von einem Strom durchströmt werden, dass das zweite Lagerungselement durch das erzeugte Magnetfeld berührungslos in einer vorbestimmten Position gehalten wird;

wobei die Rührelement-Rotationsachse, die Antriebsgehäuse-Rotationsachse und die Lagergehäuse-Rotationsachse identisch sind.

Mit anderen Worten weist die Antriebsvorrichtung zumindest zwei Paare von Antriebsspulen auf. Die Antriebsspulen eines Paares sind einander gegenüberliegend bezüglich einer Antriebsgehäuse-Rotationsachse angeordnet. Vorzugsweise sind die Antriebsspulen der Antriebsvorrichtung somit kreisförmig angeordnet. Mittels einer Antriebssteuervorrichtung kann Strom derart gesteuert werden, dass die Paare von Antriebsspulen nacheinander von Strom durchströmt werden. Vorzugsweise werden die Paare im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn nacheinander von Strom durchströmt. Das Paar von Antriebsspulen, das gerade von Strom durchströmt wird, bildet ein Magnetfeld, das Einfluss auf ein Rührelement in der Mischvorrichtung nehmen kann, sobald sich dieses in dem erzeugten Magnetfeld befindet. Mittels der durch das Magnetfeld induzierten Reluktanzkräfte ist das Rührelement in Rotation versetzbar. Mit anderen Worten kann ein Rührelement in einer Mischvorrichtung lediglich durch von außen auf das Rührelement wirkende Kräfte in Rotation versetzt werden. Jegliche Bauelemente, die die Behälterwand durchdringen, können in der Antriebsvorrichtung vermieden werden, so dass sterile Bedingungen in einer Mischvorrichtung nicht negativ beeinflusst werden. Weiterhin weist die Antriebsvorrichtung keinerlei rotierende Elemente auf, so dass die Gefahr von Partikelbildung vermieden werden kann, welche insbesondere bei einem Einsatz der Antriebsvorrichtung in einem Reinraum problematisch ist. Die Anordnung der Antriebsvorrichtung in einem staubdichen Gehäuse kann somit verhindert werden.

Die Lagerungsvorrichtung ist dazu ausgebildet, ein Magnetfeld zu erzeugen, in dem sich das zweite Lagerungselement befindet. Lediglich durch das Magnetfeld wird das zweite Lagerungselement in Position gehalten. Vorzugsweise sind die Lagerspulen um das zweite Lagerungselement herum angeordnet bzw. befinden sich die Lagerspule und das zweite Lagerungselement auf einer Ebene.

Vorzugsweise umfasst die Lagerungsvorrichtung zumindest einen Abstandssensor, weicher dazu ausgelegt ist, den Abstand zwischen dem zweiten Lagerungselement und zumindest einer Lagerspule zu messen.

Durch den Abstandssensor kann überprüft werden, ob sich das zweite Lagerungselement an seiner vorbestimmten Position befindet. Sollte das Rührelement verkippt sein bzw. sollte sich das zweite Lagerungselement nicht an seiner vorbestimmten Position befinden, kann die Lagerungssteuervorrichtung den Strom bezüglich der einzelnen Lagerspulen regeln, so dass das Magnetfeld, in dem sich das zweite Lagerungselement befindet, angepasst wird.

Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus dem Studium der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen und der beiliegenden Zeichnungen deutlicher. Es ist ersichtlich, dass, obwohl Ausführungsformen separat beschrieben werden, einzelne Merkmale daraus zu zusätzlichen Ausführungsformen kombiniert werden können.

Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Mischvorrichtungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht des Rührelements entlang der Schnittachse

A-A mit Blick auf das erste Lagerungselement;

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt des Mischvorrichtungssystems aus Figur 1 mit dem ersten Lagerungselement und einer Antriebsvorrichtung;

Fig. 4 zeigt Figur 2 mit der Antriebsvorrichtung;

Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt des Mischvorrichtungssystems aus Figur 1 mit dem zweiten Lagerungselement und einer Lagerungsvorrichtung;

Fig. 6a) und zeigen Ausschnitte eines Mischvorrichtungssystems gemäß einer b) zweiten Ausführungsform, in der das erste und zweite

Lagerungselement innerhalb des Behälters gelagert sind; und

Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht eines Misch Vorrichtungssystems gemäß der zweiten Ausführungsform. Figur 1 zeigt eine Schnittansicht durch ein Mischvorrichtungssystem 1 zum Mischen von Fluiden und/oder Feststoffen, vorzugsweise für biopharmazeutische Anwendungen.

Das Mischvorrichtungssystem 1 umfasst einen Behälter 3, der dazu ausgelegt ist, die zu mischenden Fluide und/oder Feststoffe aufzunehmen. Der Behälter 3 ist vorzugsweise als geschlossenes Behältnis ausgelegt. Der Behälter 3 kann dabei zur Wiederverwendung oder zur einmaligen Verwendung vorgesehen sein. Insbesondere kann der Behälter 3 aus Glas, Metall oder Kunststoff (z.B. Polyethylen) gefertigt sind. Behälter 3, die zur einmaligen Verwendung ausgelegt sind, sind vorzugsweise als Bags gefertigt, die sich durch eine zumindest teilweise flexible Behälterwandung auszeichnen. Starre Behälter 3, die beispielsweise aus Glas oder Metall gefertigt sind, können einen abnehmbaren Deckel aufweisen. Insbesondere für biopharmazeutische Anwendungen ist es hierbei bevorzugt, dass zumindest der Innenraum 5 des Behälters 3 steril gehalten werden kann, um eine Kontamination des enthaltenen Mediums zu verhindern. Hierzu ist das Mischvorrichtungssystem 1 vorzugsweise derart ausgelegt, dass zumindest die Komponenten des Mischvorrichtungssystem 1 , die mit dem zu mischenden Medium in Kontakt kommen, sterilisierbar sind.

Ferner umfasst das M ischvo rrichtu ngssystem 1 ein Rührelement 7, das zumindest teilweise in dem Innenraum 5 des Behälters 3 angeordnet ist und durch dessen Rotation ein Vermischen des in dem Behälter 3 befindlichen Mediums bewirkt.

Das Rührelement 7 umfasst einen Lagerstab 9, der vorzugsweise zylindrisch ausgebildet ist. Der Lagerstab 9 erstreckt sich entlang einer Rührelement- Rotationsachse RR und ist um diese Rotationsachse drehbar. Von einer Mantelfläche 11 des Lagerstabs 9 ragt zumindest ein Flügelelement 13 oder Schaufelelement vor. Weist der Lagerstab 9 mehrere Flügelelemente 13 auf, können mehrere Flügelelemente 13 auf einer Ebene um den Lagerstab 9 herum angeordnet sein und/oder Flügelelemente 13 entlang des Lagerstabs auf unterschiedlichen Ebenen bezüglich der Rührelement-Rotationsachse RR angeordnet sein.

Die Flügelelemente 13 sind vorzugsweise als im Wesentlichen plattenförmige Elemente ausgebildet, welche vorzugsweise sternförmig um die Rührelement- Rotationsachse RR angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Abstände zwischen den einzelnen Flügelelementen 13 gleich groß. Es ist jedoch auch möglich, dass die Abstände voneinander variieren. Als "plattenförmig" wird hierbei eine im Wesentlichen flache Bauweise verstanden. "Plattenförmig" ist jedoch nicht darauf beschränkt, dass die Flügelelemente 13 eben ausgebildet zu sein haben. Es ist ebenfalls möglich, dass die Flügelelemente 13 gebogen (z.B. in Form einer Schraube) ausgebildet sind. Die Flügelelemente 13 können abgerundete Kanten, wie in Figur 1 gezeigt, oder eckige Kanten aufweisen. Insbesondere können die Flügelelemente 13 parallel zur Rührelement-Rotationsachse RR ausgerichtet sein oder um einen bestimmten Winkel zu der Rührelement-Rotationsachse RR gekippt sein. Ferner können die Flügelelemente 13 helixförmig um den Lagerstab 9 herum angeordnet. Insbesondere ist es jedoch bevorzugt, dass die Flügelelemente 13 derart an dem Lagerstab 9 positioniert sind, dass diese zumindest teilweise in das zu mischende Medium eintauchen. Die Flügelelemente 13 können einstückig mit dem Lagerstab 9 ausgebildet sein oder an diesem befestigt sein. Der Lagerstab 9 und/oder das Flügelelement 13 können aus Kunststoff oder Metall gefertigt sein.

Der Lagerstab 9 erstreckt sich von einer ersten Fläche 15 des Behälters 3 zu einer zweiten Fläche 17 des Behälters 3, welche gegenüber der ersten Fläche 15 des Behälters 3 angeordnet ist. Vorzugsweise ist die erste Fläche 15 des Behälters 3 eine Bodenfläche des Behälters 3, während die zweite Fläche 17 des Behälters 3 eine Deckelfläche des Behälters 3 ist. Wie in Figur 1 gezeigt, durchdringt der Lagerstab 9 die jeweilige Fläche über eine entsprechende Behälteröffnung 19. Um eine Sterilität in dem Behälter 3 gewährleisten zu können und/oder ein Austreten des Mediums aus dem Behälter 3 verhindern zu können, ist die Behälteröffnung 19 gegenüber der entsprechenden Fläche 15, 17 des Behälters und dem Lagerstab 9 abgedichtet. Dies kann beispielsweise durch Gleitringdichtungen erfolgen, die vorzugsweise mit einem Sperrflüssigkeitssystem ausgestattet sind. An entgegengesetzten Enden 21 des Lagerstabs 9 ist ein erstes und ein zweites Lagerungselement 23, 25 angeordnet, mittels denen das Rührelement 7 an bzw. in dem Behälter 3 gelagert ist. Vorzugsweise ist das erste Lagerungselement 23 an einem Ende 21 des Lagerstabs 9 angeordnet, welches sich an oder benachbart zu der ersten Fläche 15 des Behälters 3 befindet. Das zweite Lagerungselement 25 ist vorzugsweise an einem Ende 21 des Behälters 3 angeordnet, welches sich an oder benachbart zu der zweiten Fläche 17 des Behälters 3 befindet.

Das erste Lagerungselement 23 weist einen Basiskörper 27 auf, der mit dem Lagerstab 9 verbunden ist oder einstückig mit dem Lagerstab 9 ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der Basiskörper 27 zylindrisch ausgebildet, wobei der Durchmesser des Basiskörpers 27 größer ist als der Durchmesser des Lagerstabs 9. Hierdurch kann das erste Lagerungselement 23 nicht in den Innenraum 5 des Behälters 3 rutschen. Figur 2 zeigt eine Schnittansicht des Rührelements 7, wobei das Rührelement 7 an der Schnittachse A-A geschnitten ist. Anhand dieser Ansicht wird das erste Lagerungselement 23 näher beschrieben.

In dieser Ansicht wird deutlich, dass der vorzugsweise zylindrische Basiskörper 27 vorzugsweise ferner zumindest ein Paar von Zähnen bzw. Polvorsprüngen 29 aufweist. Diese Polvorsprünge 29 sind an einer Mantelfläche 31 des Basiskörpers 27 ausgebildet, wobei die Polvorsprünge 29 vorzugsweise einstückig mit dem Basiskörper 27 ausgebildet sind.

Die Polvorsprünge 29 eines Paares von Polvorsprüngen 29 sind vorzugsweise an im Wesentlichen entgegengesetzten Seiten des Basiskörpers 27 angeordnet. Figur 2 zeigt eine Ausführungsform mit zwei Paaren von Polvorsprüngen 29, wobei das erste Paar von Polvorsprüngen mit 29a bezeichnet ist und das zweite Paar von Polvorsprüngen mit 29b. Vorzugsweise sind die Abstände zwischen den einzelnen Polvorsprüngen 29 entlang der Umfangsrichtung im Wesentlichen gleich. Es ist jedoch auch möglich, dass die Abstände zwischen den Polvorsprüngen 29 voneinander variieren.

Der Basiskörper 27, die Flügelelemente 13 sowie der Lagerstab 9 können vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt sein.

In den Polvorsprüngen 29 ist vorzugsweise jeweils zumindest ein nichtpermanentmagnetisiertes Element 33 angeordnet. Dieses kann beispielsweise aus einem ferromagnetischen Material wie Eisen gebildet sein. Als nichtpermanentmagnetisiertes Element eignet sich insbesondere ein Element aus hochpermeablen (z.B. mit einer Permeabilitätszahl pr > 4, bevorzugt pr > 100, besonders bevorzugt pr > 300) und/oder weichmagnetischen Materialien beispielsweise ein Eisenkern und/oder Elektroblech bzw. -band (insbesondere nach der Norm EN 10106“Kaltgewalztes nicht kornorientiertes Elektroblech und -band im schlussgeglühten Zustand” bzw. insbesondere nach der Norm EN 10106 “Kornorientiertes Elektroblech und -band im schlussgeglühten Zustand”) z.B. aus kaltgewaltzen Eisen-Silizium-Legierungen. Das nicht-permanentmagnetisierte Element 33 ist dabei insbesondere derart in den Polvorsprüngen 29 angeordnet, dass das nicht-permanentmagnetisierte Element 33 von dem Material des Polvorsprungs 29 nach außen hin überdeckt ist. Mit anderen Worten sind die nicht- permanentmagnetisierten Elemente 33 in die Polvorsprünge 29 eingebettet, so dass keines der Fluide bzw. Feststoffe in dem Innenraum 5 des Behälters 3 mit dem nicht- permanentmagnetisierten Material in Kontakt kommen kann und mit diesem reagiert. Ist insbesondere der Basiskörper 27 aus Kunststoff gefertigt, können die nicht- permanentmagnetisierten Elemente 33 von dem Kunststoff umspritzt sein.

Das nicht-permanentmagnetisierte Element 33 kann dabei vollständig in dem entsprechenden Polvorsprung 29 angeordnet sein oder zumindest teilweise in diesen hineinragen.

Es ist jedoch ebenfalls denkbar, dass der Basiskörper 27 keine Polvorsprünge aufweist und die nicht-permanentmagnetisierten Elemente 33 innerhalb des zylindrischen Basiskörpers 27 angeordnet sind. Die Anordnung der nicht- permanentmagnetisierten Elemente 33 innerhalb des Basiskörpers 27 ist entsprechend der Ausführungsform mit Polvorsprüngen 29. Die nicht- permanentmagnetisierten Elemente 33 sind hier lediglich in den Basiskörper 27 bezüglich der Rührelement-Rotationsachse RR rückgesetzt.

Figur 3 zeigt einen Ausschnitt des Mischvorrichtungssystems 1 , wobei das Rührelement 7 entlang der Rührelement-Rotationsachse RR durch ein Paar von Polvorsprüngen 29 geschnitten ist. Ferner ist in der Schnittansicht ein Teilbereich der ersten Fläche 15 des Behälters 3 des Mischvorrichtungssystems 1 zu sehen, an der das Rührelement 7 gelagert ist.

Weiterhin ist in Figur 3 ein Schnitt durch eine Antriebsvo rrichtu ng 100 gezeigt, in die das erste Lagerungselement 23 des Rührelements 7 eingesetzt ist und mittels dem das Rührelement 7 durch Reluktanz in Rotation versetzbar ist. Die Antriebsvorrichtung 100 weist ein Antriebsgehäuse 102 mit einer Antriebsgehäusevertiefung 104 auf, die derart ausgebildet ist, dass das erste Lagerungselement 23 des Rührelements 7 zumindest teilweise in die Antriebsgehäusevertiefung 104 einsetzbar ist. Vorzugsweise ist die Antriebsgehäusevertiefung 104 ebenfalls zylindrisch bezüglich einer

Antriebsgehäuse-Rotationsachse AR ausgebildet, so dass die Antriebsgehäuse- Rotationsachse AR mit der Rührelement-Rotationsachse RR zusammenfällt, wenn die Mischvorrichtung (Behälter 3 und Rührelement 7) auf die Antriebsvorrichtung 100 aufgesetzt ist.

Die Antriebsgehäusevertiefung 104 weist eine Vertiefungswandung 106 auf, welche das erste Lagerungselement 23 des Rührelements 7 zumindest teilweise um die Antriebsgehäuse-Rotationsachse AR bzw. Rührelement-Rotationsachse RR herum umgibt.

Zur Verdeutlichung zeigt Figur 4 eine Schnittansicht durch die Vertiefungswandung 106 und das Rührelement 7 senkrecht zur Antriebsgehäuse-Rotationsachse AR bzw. Rührelement-Rotationsachse RR. Zur vereinfachten Darstellung ist jedoch die erste Fläche 15 des Behälters 3 in dieser Figur nicht gezeigt.

Wie in Figur 4 gezeigt, sind in der Vertiefungswandung 106 des Antriebsgehäuses 102 zumindest zwei Paar von Antriebsspulen 108 angeordnet. Die Antriebsspulen 108 eines Paares sind bezüglich der Antriebsgehäuse-Rotationsachse AR im Wesentlichen einander gegenüberliegend angeordnet, so dass sie vorzugsweise im Wesentlichen zylindrisch um die zur Antriebsgehäuse-Rotationsachse AR herum angeordnet sind. Figur 4 zeigt den speziellen Fall von vier Paaren von Antriebsspulen 108. Es sind jedoch auch 2, 3, 5, 6, 7, 8 usw. Paare denkbar.

Mittels einer nicht gezeigten Steuervorrichtung sind die Paare von Antriebsspulen 108 derart steuerbar bzw. regelbar, dass diese sequenziell von Strom durchströmbar sind. Mit anderen Worten werden mit Hilfe der Steuervorrichtung die Paare von Antriebsspulen 108 im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn nacheinander von Strom durchströmt.

Wird ein Paar von Antriebsspulen 108 von Strom durchströmt, bildet sich ein Magnetfeld aus, das sich insbesondere auch zu der Antriebsgehäuse- Rotationsachse AR bzw. der Rührelement-Rotationsachse RR hin erstreckt. Sobald das Paar von Antriebsspulen 208 jedoch nicht mehr von Strom durchströmt wird, verschwindet dieses Magnetfeld wieder. Da jedoch die Steuervorrichtung die Paare von Antriebsspulen 108 derart ansteuert, dass nun das benachbarte Paar von Antriebsspulen 108 von Strom durchströmt wird, bildet sich ein neues Magnetfeld aus, das jedoch bezüglich der Antriebsgehäuse-Rotationsachse AR im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn (je nachdem welches benachbarte Paar von Antriebsspulen 108 von Strom durchströmt wird) verschoben bzw. versetzt ist. Mit anderen Worten “wandert” das Magnetfeld bezüglich der Antriebsgehäuse- Rotationsachse AR durch ein sequenzielles Durchströmen von Strom durch die Paare von Antriebsspulen 108. Vorzugsweise ist dabei die Stärke von Strom jeweils identisch, um eine gleichmäßige Rotation des Rührelements 7 zu erzielen.

Durch die erzeugten Magnetfelder wirken die Paare von nichtpermanentmagnetisierten Elementen 33, welche sich vorzugsweise in den Paaren von Polvorsprüngen 29 befinden, als Pole.

Auf diese Pole wirken durch die erzeugten Magnetfelder Reluktanzkräfte, die bewirken, dass das Rührelement 7 durch Rotation einen Zustand zu erreichen sucht, in dem die Reluktanz am geringsten ist. Dies wird dann erreicht, wenn das Paar von nicht-permanentmagnetisierten Elementen 33, das sich in dem Magnetfeld befindet, bezüglich der Antriebsgehäuse-Rotationsachse AR bzw. der Rührelement- Rotationsachse RR in einer Linie mit dem Paar von Strom durchströmten Antriebsspulen 108 ausrichtet.

Insbesondere kann der Antrieb des Rührelements 7 nach dem Prinzip eines Synchron-Reluktanzmotors erfolgen, bei dem der Synchron-Reluktanzmotor einen bewickelten mehrphasigen Stator bzw. Ständer (Antriebsvo rrichtu ng 100 mit Antriebsspulen 108) wie eine Asynchronmaschine aufweist. Das als Rotor bzw. Läufer ausgebildete Rührelement 7 ist vorzugsweise nicht rund, sondern weist ausgeprägte Pole bzw. Vorsprünge 29 auf. Bevorzugt wird der Antrieb nach dem Prinzip des Synchron-Reluktanzmotors mittels eines Frequenzumrichters angesteuert. Ferner, kann der Antrieb des Rührelements 7 nach dem Prinzip eines Asynchronmotors mit Reluktanzmoment erfolgen, wobei bei Verzicht auf einen Frequenzumrichter der Motor wie eine Asynchronmaschine insbesondere mit einem Kurzschlusskäfig ausgerüstet ist. Der Antrieb läuft in diesem Fall wie bei einem Asynchronmotor bis in die Nähe der asynchronen Gleichgewichtsdrehzahl an wobei sodann der Reluktanzeffekt überwiegt und der Rotor bzw. das Rührelement 7 sich im Wesentlichen synchron mit dem Drehfeld dreht bzw. rotiert. Denkbar ist ferner, einen frequenzumrichtergespeisten Synchron-Reluktanzmotor als Antrieb des Rührelements 7 einzusetzen. Darüber hinaus kann der Antrieb des Rührelements 7 insbesondere nach dem Prinzip einer geschalteten Reluktanzmaschine (Englisch: switched reluctance motor, SRM, bzw. SR-drive) erfolgen, wobei in diesem Fall der Antrieb ähnlich zu den anderen Reluktanzantrieben insbesondere eine unterschiedliche Anzahl ausgeprägter Zähne bzw. Vorsprünge an Rotor (Rührelement 7) und Stator. Die Statorzähne sind insbesondere mit Antriebsspulen 108 bewickelt bzw. versehen, die abwechselnd ein- und ausgeschaltet werden, wobei die Zähne mit den bestromten Wicklungen bzw. Antriebsspulen 108 jeweils die nächstgelegenen Zähne des Rotors (Pole 29) wie ein Elektromagnet anziehen und abgeschaltet werden, wenn (oder kurz bevor) die Zähne (Pole 29) des Rotors (Rührelement 7) den sie anziehenden Statorzähnen (Antriebsspulen 108) gegenüberstehen. In dieser Position wird die nächste Phase auf anderen Statorzähnen bzw. Antriebsspulen 108 eingeschaltet, die andere Zähne bzw. Vorsprünge (Pole 29) am Rotor bzw. Rührelement 7 anzieht. Insbesondere hat ein geschalteter Reluktanzmotor drei oder mehr Phasen. Es gibt aber auch Sonderbauformen mit nur zwei oder einer Phase. Um im richtigen Zeitpunkt umzuschalten, wird der Antrieb in der Regel mit einem Rotorlagegeber versehen. Es ist aber auch denkbar, geberlose Steuerverfahren anhand des Statorstroms oder des Drehmomentes einzusetzen. Reluktanzantriebe dieser Bauart zeichnen sich durch hohe Robustheit und einen geringen Bauaufwand aus. Wie Asynchronmaschinen bilden sie im unbestromten Zustand bei Drehung insbesondere kein Drehmoment aus. Eine Restmagnetisierung führt oft dennoch zu einem kleinen Rastmoment im stromlosen Zustand. Ferner kann der Antrieb des Rührelements 7 nach dem Prinzip eines Reluktanz-Schrittmotors erfolgen, wobei der Reluktanz-Schrittmotor im Prinzip gleich wie ein geschalteter Reluktanzmotor aufgebaut sein kann, im Gegensatz jedoch zu diesem ohne Kenntnis der Rotorposition (Rührelement 7) geschaltet wird.

Um eine kontinuierliche Rotation des Rührelements 7 zu erzielen, ist es vorteilhaft, wenn die Anzahl der Paare von nicht-permanentmagnetisierten Elementen 33 kleiner ist als die Anzahl der Paare von Antriebsspulen 108. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass zu keiner Zeit alle Paare von nicht-permanentmagnetisierten Elementen 33 in einer Linie bezüglich der Antriebsgehäuse-Rotationsachse AR bzw. der Rührelement-Rotationsachse RR mit einem entsprechenden Paar von Antriebsspulen 108 ausgerichtet sind. Somit kann verhindert werden, dass der Zustand der geringsten Reluktanz bereits nach einer Rotationsbewegung erreicht wurde und keine weitere Rotatio nsbewegu ng mehr erzielt werden kann.

Je dichter die Paare von Antriebsspulen 108 angeordnet sind, desto mehr können ruckartige Rotationsbewegungen vermieden werden.

Ist die Anzahl von Paaren von nicht-permanentmagnetisierten Elementen 33 kleiner als die Anzahl von Paaren von Antriebsspulen 108, wird sich das Paar von nicht- permanentmagnetisierten Elementen 33 mit dem Paar von Antriebsspulen 108, das gerade von Strom durchströmt wird, in einer Linie ausrichten, das diesem Paar von Antriebsspulen 108 gerade am Nächsten gelegen ist.

Die übrigen Paare von nicht-permanentmagnetisierten Elementen 33 sind dann versetzt zu den Paaren von Antriebsspulen 108 bzw. sind mit keinem Paar von Antriebsspulen 108 in einer Linie ausgerichtet. Wird das Magnetfeld verschoben, indem ein anderes Paar von Antriebsspulen 108 mittels der Steuervorrichtung (nicht gezeigt) von Strom durchströmt wird, richtet sich durch die Reluktanzkraft wieder das nächstgelegene Paar von nicht-permanentmagnetisierten Elementen 33 mit dem von Strom durchströmten Paar von Antriebsspulen 108 aus. Somit wird durch den Wechsel der Magnetfelder und den nicht-permanentmagnetierten Elementen 33 mittels Reluktanzkräften eine Rotationsbewegung des Rührelements 7 erzeugt.

Hierbei ist es besonders vorteilhaft, dass die Antriebsvorrichtung 100 außerhalb des Behälters 3 angeordnet sein kann, so dass durch die Antriebsvorrichtung 100 keine Kontamination des Mediums in dem Behälter 3 erfolgen kann. Ein Antrieb des Rührelements 7 erfolgt folglich lediglich durch die Reluktanzkraft, so dass weiterhin kein Abrieb zwischen der Antriebsvorrichtung 100 und dem Rührelement 7 erfolgt. Auch dies trägt dazu bei, dass eine Kontamination des Mediums vermieden wird und dass das Mischvorrichtungssystem 1 in einem Reinraum verwendbar ist. Weiterhin kann die Antriebsvorrichtung 100 mehrfach verwendet werden, während die Mischvorrichtung umfassend den Behälter 3 und das Rührelement 7 als Einweg- System ausgelegt sein kann.

Figur 5 zeigt weiterhin einen Ausschnitt des Mischvorrichtungssystems 1 , wobei das Rührelement 7 entlang der Rührelement-Rotationsachse RR durch das zweite Lagerungselement 25 geschnitten ist. Ferner ist in der Schnittansicht ein Teilbereich der zweiten Fläche 17 des Behälters 3 des Mischvorrichtungssystems 1 zu sehen, an der das Rührelement 7 gelagert ist.

Zudem ist in Figur 5 ein Schnitt durch eine Lagerungsvorrichtung 200 gezeigt, in die das zweite Lagerungselement 25 des Rührelements 7 eingesetzt ist bzw. einsetzbar ist und mittels dem das Rührelement 7 durch Magnetkraft berührungslos lagerbar ist.

Die Lagerungsvorrichtung 200 weist ein Lagergehäuse 202 mit vorzugsweise einer Lagergehäusevertiefung 204 auf, die derart ausgebildet ist, dass das zweite Lagerungselement 25 des Rührelements 7 zumindest teilweise in die Lagergehäusevertiefung 204 einsetzbar ist. Vorzugsweise ist die Lagergehäusevertiefung 204 ebenfalls zylindrisch bezüglich einer Lagergehäuse- Rotationsachse LR ausgebildet, so dass die Lagergehäuse-Rotationsachse LR mit der Rührelement-Rotationsachse RR zusammenfällt, wenn die Misch Vorrichtung (Behälter 3 und Rührelement 7) in die Lagerungsvorrichtung 200 eingesetzt ist.

Die Lagergehäusevertiefung 204 weist eine Vertiefungswandung 206 auf, welche das zweite Lagerungselement 25 des Rührelements 7 zumindest teilweise um die Lagergehäuse-Rotationsachse LR bzw. Rührelement-Rotationsachse RR herum umgibt.

Das zweite Lagerungeelement 25 umfasst zumindest ein ferromagnetisches Element 35. Das zweite Lagerungselement 25 kann dabei vollständig aus ferromagnetischen Material ausgebildet sein oder ferromagnetisches Material kann in das zweite Lagerungselement 25 eingebettet sein. Bezüglich letzterer Variante kann das zweite Lagerungselement 25 beispielsweise aus Kunststoff gefertigt sein und das zumindest eine ferrromagnetische Element 35 ist von dem Kunststoff umspritzt. Sind in dem zweiten Lagerungselement 25 mehrere ferromagnetische Elemente 35 eingebettet, können diese beabstandet voneinander und/oder aneinander anliegend angeordnet sein. Weiterhin können die ferromagnetischen Elemente 35 gleichmäßig oder unregelmäßig in dem zweiten Lagerungselement 25 angeordnet sein. Insbesondere kann die Größe der ferromagnetischen Elemente 35 identisch sein oder voneinander unterschiedlich sein.

Das zweite Lagerungselement 25 ist vorzugsweise ebenfalls ähnlich zu dem ersten Lagerungselement 23 zylindrisch ausgebildet, wobei der Durchmesser des zweiten Lagerungselements 25 vorzugsweise ebenfalls größer ist als der Durchmesser des Lagerstabs 9, so dass ein Eindringen bzw. Hineinrutschen des zweiten Lagerungselements 23 in den Innenraum 5 des Behälters 3 verhindert werden kann.

In dem Lagergehäuse 202 sind mehrere Lagerspulen 208 angeordnet, die kreisförmig um die Lagergehäuse-Rotationsachse LR herum angeordnet sind. Die Lagerspulen 208 können dabei in regelmäßigen und/oder unregelmäßigen Abständen zueinander angeordnet sein.

Die Lagerspulen 208 sind mit einer nicht gezeigten Lagerungssteuerungsvorrichtung verbunden, die dazu ausgelegt ist, den Strom, der durch die einzelnen Lagerspulen 208 strömt zu regeln oder zu steuern. Vorzugsweise ist jede einzelne Lagerspule 208 separat regelbar oder steuerbar. Dies umfasst, dass mit Hilfe der Lagerungssteuerungsvorrichtung veranlasst werden kann, dass Strom durch eine Lagerspule 208 strömt oder nicht. Darüber hinaus, kann durch die Lagerungssteuerungsvorrichtung die Stromstärke, die die durch die einzelne Lagerspule 208 strömt, eingestellt werden.

Die Lagerungssteuerungsvorrichtung ist dabei so ausgelegt, dass sie die den Strom, der durch die Lagerspulen 208 strömt, so regelt oder steuert, dass das zweite Lagerungselement 25 in einer vorbestimmten Position berührungslos zu der Lagerungsvorrichtung 200 hält. Die Lagerung erlaubt jedoch eine Rotationsbewegung des Rührelements 7 um die Rührelement-Rotationsachse RR.

Um das zweite Lagerungselement 25 in der vorbestimmten Position zu halten, können die einzelnen Lagerspulen 208 von einem voreingestellten Strom durchströmt werden, wobei die Stromstärke zwischen den einzelnen Lagerspulen 208 variieren kann.

Es kann jedoch erforderlich sein, die Stromstärke bezüglich der einzelnen Lagerspulen 208 nachzuregeln, um Abweichungen des zweiten Lagerungselements 25 von seiner vorbestimmten Position zu korrigieren. Hierzu kann an der Lagerungsvorrichtung 200, wie z.B. an dem Lagergehäuse 202, und/oder an dem zweiten Lagerungselement 25 zumindest ein Abstandssensor (nicht gezeigt) vorgesehen sein. Dieser ist dazu ausgelegt, den Abstand zwischen dem Lagergehäuse 202 oder einer Lagerspule 208 und dem zweiten Lagerungselement 25 zu überwachen. Ist der gemessene Abstand größer oder kleiner als der vordefinierte korrekte Abstand, kann mit Hilfe der Lagerungssteuerungsvorrichtung die Stromstärke der einzelnen Lagerspulen 208 nachgeregelt werden.

Durch die beschriebene Lagerung des Rührelement 7 in dem Behälter 3 kann das Rührelement 7 sicher in seiner vorgesehenen Position gehalten werden bzw. an dem Behälter 3 gelagert werden. Selbst für große Behälter 3, in denen große Mengen eines Mediums zu vermischen ist, kann das Vermischen durch das Rührelement 7 gewährleistet werden.

Anhand der vorangegangenen Figuren wurde bisher eine Ausführungsform gezeigt, die sich besonders für starre Behälter 3 eignet. Insbesondere wurde gezeigt, dass sich sowohl das erste Lagerungselement 23 als auch das zweite Lagerungselement 25 außerhalb des Behälters 3 befinden kann. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die genannten Lagerungselemente 23, 25 innerhalb des Behälters 3 zu lagern und dennoch eine sichere Lagerung des Rührelements 7 zu gewährleisten. Eine derartige Anordnung eignet sich sowohl für flexible Behälter 3, wie z.B. Single- Use Bags, als auch für starre Behälter. Die im Folgenden aufgezeigte Ausführungsform zeichnet sich dabei insbesondere dadurch aus, dass auch das Rührelement 7 nicht die Behälterwandung durchdringt. Somit kann in vorteilhafter Weise eine Sterilität in dem Behälter 3 gewährleistet werden.

Figur 6a) zeigt hier einen Ausschnitt eines Mischvorrichtungssystems 1 , in der das erste Lagerungselement 23 in dem Behälter 3 angeordnet ist. Figur 6b) zeigt einen weiteren Ausschnitt eines Mischvorrichtungssystems 1 , in der das zweite Lagerungselement 25 in dem Behälter 3 angeordnet ist. In beiden Fällen handelt es sich um eine Schnittansicht, wobei die Schnittachse entlang der Rührelement- Rotationsachse RR verläuft.

In den Figuren 6a) und 6b) ist gezeigt, dass der Behälter 3 eine entsprechende Wandvertiefung 37 oder Wandausstülpung in der ersten und zweiten Fläche 15, 17 des Behälters 3 aufweist. Die Wandvertiefung 37 ist dabei vorzugsweise im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet, so dass das erste und zweite Lagerungselement 23, 25 jeweils zumindest teilweise in die Wandvertiefung 37 einsetzbar sind. Hierzu ist der Durchmesser der Wandvertiefung 37 größer als der Durchmesser des ersten und zweiten Lagerungselements 23, 25. Insbesondere ist der Durchmesser der Wandvertiefung 37 derart zu wählen, dass eine Rotation des Rührelements 7 in der Wandvertiefung 37 möglich ist. Handelt es sich um einen flexiblen Behälter 3 ist es bevorzugt, dass der Behälter 3 zumindest im Bereich der Wandvertiefung 37 starr bzw. mit erhöhter Steifigkeit gegenüber den anderen Bereichen ausgebildet ist. Dies kann dadurch erfolgen, dass die Wandstärke in diesem Teilbereich dicker ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich kann eine verstärkende Schicht mit im Wesentlichen starren Eigenschaften auf diesen Teilbereich auf die erste und/oder zweite Fläche 15, 17 des Behälters 3 aufgetragen bzw. an dieser befestigt bzw. angeordnet sein. Dies erlaubt eine verbesserte Lagerung des ersten und zweiten Lagerungselements 23, 25 in der entsprechenden Wandvertiefung.

Die Antriebsvorrichtung 100 und die Lagerungsvorrichtung 200 sind identisch zu den vorangegangen Figuren ausgebildet, so dass die Beschreibung dieser Vorrichtungen bezüglich der vorangegangenen Figuren hier entsprechend gelten.

Der Unterschied zwischen der Ausführungsform der Figur 6 zu den vorhergehenden Figuren ist hier jedoch, dass zwischen dem ersten und zweiten Lagerungselement 23, 25 und entsprechend der Antriebsvorrichtung 100 und der Lagerungsvorrichtung 200 die Behälterwandung angeordnet ist. Da sich in der zweiten Ausführungsform das Rührelement 7 vollständig innerhalb des Behälters 3 befindet, kann vermieden werden, dass Elemente die Behälterwandung durchdringen. Somit kann eine Abdichtung zwischen dem Rührelement 7 und dem Behälter 3 an der Behälteröffnung 19 vermieden werden.

Obwohl in den Figuren 6a) und 6b) gezeigt ist, dass beide Lagerungselemente 23, 25 innerhalb des Behälters 3 angeordnet ist, besteht auch die Möglichkeit, dass nur ein Lagerungselement innerhalb des Behälters 3 angeordnet ist, während das andere Lagerungselement außerhalb des Behälter 3 angeordnet ist.

Wird in einem flexiblen Behälter 3 ein Rührelement 7 verwendet, dessen Lagerungselemente 23, 25 innerhalb des Behälters 3 angeordnet sind, hat das Rührelement 7 eine zusätzliche Stützwirkung für den Behälter 3. Mit anderen Worten kann der flexible Behälter 3 in einer vorzugsweise entfalteten Position gehalten werden.

Figur 7 zeigt eine Schnittansicht durch ein Mischvorrichtungssystem gemäß der zweiten Ausführungsform. Das erste und zweite Lagerungselement 23 und 25 sind gemäß der Figuren 6a) und 6b) gelagert.

Die bezüglich der Figuren 1 bis 7 beschriebenen Mischvorrichtungssysteme zeigen erste Lagerungselemente 23, die von außen induzierte Reluktanzkräfte in Rotationsbewegung versetzbar sind. Das zweite Lagerungselement 25 des Rührelements 7 ist durch außen induzierte Magnetkräfte hingegen gelagert. Mit anderen Worten wird das erste Lagerungselement 23 genutzt, um das Rührelement 7 anzutreiben, während das zweite Lagerungselement 25 dazu genutzt wird, das Rührelement 7 zusätzlich zu lagern. Um jedoch mehr Kraft auf das Rührelement 7 übertragen zu können und somit höhere Drehzahlen erreichen zu können, ist es ebenfalls denkbar, dass das zweite Lagerungselement 25 identisch zu dem ersten Lagerungselement 23 ausgebildet ist. Das zweite Lagerungselement 25 ist dann in dieser Ausführungsform identisch zu dem ersten Lagerungselement 23 antreibbar. Diese Ausführungsform ist insbesondere für Medien mit einer höheren Viskosität vorteilhaft.

Bezugszeichenliste

Mischvorrichtungssystem

Behälter

Innenraum des Behälters

Rührelement

Lagerstab

Mantelfläche des Lagerstabs

Flügelelemente

Erste Fläche des Behälters

Zweite Fläche des Behälters

Behälteröffnung

Ende des Lagerstabs

Erstes Lagerungselement

Zweites Lagerungselement

Basiskörper des ersten Lagerungselement

Polvorsprung

a Erstes Paar von Polvorsprüngen

b Zweites Paar von Polvorsprüngen

Mantelfläche des Basiskörpers

Nicht-permantmagnetisiertes Element Ferromagnetisches Element

Wandvertiefung 0 Antriebsvorrichtung

2 Antriebsgehäuse

4 Antriebsgehäusevertiefung

6 Vertiefungswandung der Antriebsvorrichtung8 Antriebsspule 0 Lagerungsvorrichtung 202 Lagergehäuse

204 Lagergehäusevertiefung

206 Vertiefungswandung der Lagerungsvorrichtung

208 Lagerspule

AR Antriebsgehäuse-Rotationsachse

LR Lagergehäuse-Rotationsachse

RR Rührelement-Rotationsachse