CN102166546B - 采用压缩机冷却的实验室离心机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于实验室离心机(1)。通过本发明的实验室离心机(1)能够确保显著改善离心分离的试样的离解率，这是因为通过本发明的技术方案使至少一个旋转式压缩机(6)在实验室离心机(1)中承载显著较少的振动，从而得到显著较小的恢复混合比例。

Description

采用压缩机冷却的实验室离心机

技术领域

本发明涉及一种实验室离心机。

背景技术

上述实验室离心机在生物、化学和医药实验室中用于在液体中离解不同的组成成分，或用于将固体从液体中分离。对此需要利用不同物质中所产生的不同的离心力。

目前所使用的实验室离心机，其惯用的转速可以达到16000转每分钟，由此使作用力可以达到大约21×9.81m/s²。然而还表明了，在这种离心机中，尚不能完全或不能令人满意地实现试样液体的离解。当前设计出这样的离心机，在该离心机中应该通过达到25000转每分钟的较高转速而使离解操作得到改进。

因此，当然需要强烈提升的加热操作，这是因为一方面离心机转子的电机要散热。该热量可以通过离心机中的试样的热绝缘而大幅度受阻。而另一方面热量还由此产生，即，在空气阻力的作用下产生较快的旋转。由此导致的试样升温不能顺利地避免，这是因为在实验室离心机中已经由于成本原因而不能实现真空中的旋转。

在没有相应的应对措施的情况下，上述所产生的热量对离心分离的试样进行强烈地加热，这样在没有其它因素的情况下就能够造成干扰或失效。通常情况下，使试样必须保持在确定的温度条件下，例如根据实际应用保持在4℃、22℃或37℃的温度条件下。

为了避免试样温度超过这些值，通常在实验室离心机中设有被动或主动的冷却装置，其中，对于主动冷却一般采用压缩机，例如往复活塞压缩机。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种实验室离心机，其能够实现改善的离解效果，也就是使离心分离的试样具有较高的离解率。

上述目的通过本发明的实验室离心机来实现。本发明还给出了该实验室离心机的具有优势的扩展方案。

本发明人惊奇地发现，离心分离的试样的离解率可以这样来提高，即，对于实验室离心机内部的主动冷却采用旋转式压缩机。

本发明的技术方案基于这样的事实，即，对于离解率起决定性作用的不是离心分离效率，而是由实验室离心机影响的恢复混合比例。

迄今为止，在实验室离心机中，由于其相对于效率相对较小的结构，最终在离心机压缩机中采用往复活塞压缩器。这种往复活塞压缩器在压缩器空间中实现了压缩器本体的纯线性运动。因此根据这种压缩原理工作的压缩机还被称作线性压缩机。线性压缩机在压缩器的运动过程中具有死点，该死点在压缩机的起动和出发时导致压缩机的强烈振动。这种振动不能由离心机的转子得到完全阻止，这是因为在实验室离心机中，压缩机与转子安装在同一个外壳中。

由此本发明人了解到，上述振动决定性地导致这种实验室离心机的较高的恢复混合比例。

通过本发明提供的旋转式压缩机，也就是在该压缩机中这样组装有压缩器，即，使压缩器本体在压缩器空间中至少还可以实现旋转运动，从而使上述振动显著降低，因为在此总是使旋转运动在压缩机内部进行，所以不会像线性压缩机那样在相同的范围内产生待克服的死点。

优选地，作为用于本发明的实验室离心机的旋转式压缩机，采用这样的压缩机，即，所述压缩机的压缩器为滚动活塞压缩器、螺旋式压缩器、叶片式压缩器、摆动轮盘式压缩器、螺杆式压缩器、螺线式压缩器、旋转活塞压缩器以及类似压缩器，其中当然优选滚动活塞压缩器和螺旋式压缩器。

这些压缩器虽然已经由冰箱构造而公知，但是这些装置在实验室离心机上具有完全不同的作用。首先，实验室离心机相对于冰箱来说非常小，由此必须使所有的组件都安装在一个非常有限的构造空间中。此外，实验室离心机由于其非常快速运动的转子而具有运动部件，该运动部件尽管构造空间有限，但是也必须尽可能不受其它组件的影响而进行工作。其次，必须使实验室离心机覆盖住一个非常大的温度范围，其中，还必须以较高的下降速度实现持续的温度变化。

此外，这时才能实现旋转式压缩机，该旋转式压缩机相对于往复活塞压缩机以相同的尺寸实现了至少相同的压缩效率，从而在采用本发明的旋转式压缩机的情况下并没有扩大实验室离心机的尺寸范围。

具有优势地，通过所提供的旋转式压缩机还降低了起动电流。迄今为止，特定的实验室离心机在许多国家都不能出售，例如在美国由于那里所需的电源是110V交流电而受到限制，这是因为由效率较高的往复活塞压缩器产生的电流极值在起动过程中对这些国家所采用的电网的稳定性构成危险。可替换地，在实验室离心机中设置特定的控制装置，这些控制装置用于对压缩机进行这样的控制，即，使起动电流不超过法定的要求值。通过本发明设计的旋转式压缩机，可以省略上述控制装置，从而使实验室离心机构造简单，并因此耐用且价格低廉，而且在上述国家都可以销售。

在另一个优选的结构方案中，旋转式压缩机是电驱动的压缩机(直流电和/或交流电)。这种压缩机结构非常紧凑并且具有较大扭矩，压缩机的控制通过可控的组合逻辑电路或变频器来实现而不依赖于电源电压。此外，采用这种压缩机还更简单地实现了较小的效率差。

特别适宜地，并列设有至少两个压缩机。由此使压缩器整体结构更小，并且以较低的效率就能实现，从而使实验室离心机中可利用的构造空间能够更好地利用，由此可以总体上降低一种这样的实验室离心机所需的构造体积。

特别具有优势地，本发明的实验室离心机作为实验室台式离心机、微升离心机和类似装置来实现，这是因为特别在这些类型的离心机中能够实现非常紧凑的结构。

特别具有优势地，实验室离心机的恢复混合比例小于等于20％，优选小于等于17％，特别优选小于等于14％。由此使离解率特别高。

附图说明

下面结合优选的实施例对本发明的特征和其它优点进行说明。其中示出了：

图1为本发明的实验室离心机的示意图；

图2为现有技术的实验室离心机的示意图。

具体实施方式

图1中仅示意性示出了本发明的实验室离心机1的一个优选实施例。该实验室离心机1具有外壳2和离心机盖3。离心机盖3这样构成，即，该离心机盖封闭住离心机容器4，在该离心机容器中设有转子5。转子5由电机(未示出)来驱动，由此能够使设置在转子5上的试样(未示出)进行离心分离，以将试样离解。

为了使试样冷却，实验室离心机1具有主动的冷却装置，该冷却装置包括压缩机6。压缩机6形成为旋转式压缩机，并且具有一个滚动活塞压缩器。在压缩机6的区域内未示出外壳2的顶侧。

压缩机6结构非常紧凑并且具有较大扭矩，压缩机的控制通过可控的组合逻辑电路来实现而不依赖于电源电压。借助于压缩机6还能够简单实现冷却效率更小的效率差。

图2中仅示意性示出了现有技术的实验室离心机10。该实验室离心机10与本发明的实验室离心机1的不同之处在于，作为压缩机11，该压缩机11采用往复活塞压缩器。在此所有其它的部件采用与本发明的实验室离心机相同的附图标记。

通过本发明的实验室离心机1与公知的实验室离心机相比较，可以清楚了解到，采用新式的旋转式压缩机6在具有相同效率的条件下于外壳2中需要更小的构造空间。以这种方式或者能够使外壳2的构造空间更小，或者能够使冷却效率通过并列构建多个压缩机6而提高。

接下来，对本发明的实验室离心机1与惯用的具有往复活塞压缩器的实验室离心机10相比的恢复混合比例的对比试验进行说明。本发明的实验室离心机1采用Mitsubischi公司的滚动活塞压缩器XB357，作为转子5采用Eppendorf公司的转子F-45-24-11。用于对比试验的实验室离心机10采用Eppendorf公司的离心机5415R(货号SN54260023218)，该离心机具有Danfoss公司的往复活塞压缩器PL50，并且其中，作为转子5采用同样的转子F-45-24-11。对于吸移操作，一方面采用EppendorfReference的500-2500μl的吸移装置(货号SN475116)，另一方面采用EppendorfResearchpro系列的量程为5-100μl的吸移装置(货号SN475116)。此外，还可以采用Eppendorf生物分光光度计(货号SN613100197)。

将试样装在2.0ml的安全锁器皿(Safe-Lock-Gef■ssen，货号U123342P2243)中，并且为了制备试样而采用10mM的Tris溶液以及浓度为1.2g/ml的含盐有色溶液。在此，分别在2.0ml的安全锁器皿中采用EppendorfReference的1450μl的吸移装置对Tris溶液进行吸移操作。然后通过采用EppendorfResearchpro系列的吸移装置，使50ml的含盐有色溶液在下层，在此将吸移装置调整到最低的吸出级和稀释级。

以这种方式，对于实验室离心机1和实验室离心机10各生成4种试样，然后在13200转每分钟、4℃的条件下进行5分钟的离心分离。

为了实现主动控制，额外采用4个2.0ml的安全锁器皿以相同的方式进行添加，并且立即用力进行彻底混合。为了实现被动控制，另外再采用4个2.0ml的安全锁器皿以相同的方式进行添加，其中，试样并没有进行离心分离或彻底混合，而是在室温下孵育5分钟。

通过在进行主动和被动控制的器皿中进行了5分钟的离心分离或扩散之后，采用EppendorfReferencepro系列的吸移装置，分别从器皿中各提取底层的50ml的含盐有色溶液。然后将器皿再次封闭并用力彻底混合。接下来，使包含在器皿中的液体分别转移到比色计中，并且在562nm检测波长的消光情况下进行光度计测量。

在主动控制的器皿中得到的值用于最大值(100％值)，而在被动控制的器皿中得到的值用于基础值(扩散值)。

接下来，由以下公式计算出恢复混合比例：

恢复混合比例＝(离心分离值－扩散值)×100/100％值

在下表中示出了所得到的结果，右边的一列表示由各自采用的4种试样而计算出的平均值。对于扩散值，并没有采用括号中的值，这是因为这个值被认为是异常测值。由于确定的平均值，得出本发明的实验室离心机1的恢复混合比例为13.44％，而惯用的实验室离心机10的恢复混合比例为28.26％。通过本发明的实验室离心机1，使恢复混合比例可以绝对降低15％，或甚至相对降低多于55％。

表：

由前述说明可以了解到，通过本发明的实验室离心机1能够确保显著改善离心分离的试样的离解率，这是因为通过本发明的技术方案使至少一个旋转式压缩机6在实验室离心机1中承载显著较少的振动，从而得到显著较小的恢复混合比例。

Claims (8)

1.一种实验室离心机(1)，包括由离心机电机驱动的转子(5)和冷却装置，所述冷却装置具有压缩机，其特征在于，所述压缩机是旋转式压缩机(6)，

作为旋转式压缩机采用这样的压缩机，即，使所述压缩机具有这样的压缩器，所述压缩器选自于包括有滚动活塞压缩器、螺旋式压缩器、叶片式压缩器、摆动轮盘式压缩器、螺杆式压缩器、螺线式压缩器以及旋转活塞压缩器的组群。

2.根据权利要求1所述的实验室离心机(1)，其特征在于，所述旋转式压缩机是电驱动的压缩机。

3.根据权利要求1所述的实验室离心机，其特征在于，并列设有至少两个压缩机。

4.根据前述任意一项权利要求所述的实验室离心机(1)，其特征在于，所述实验室离心机为实验室台式离心机、或微升离心机。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的实验室离心机(1)，其特征在于，所述实验室离心机的恢复混合比例小于等于20％。

6.根据权利要求2所述的实验室离心机(1)，其特征在于，所述旋转式压缩机是由直流电压和/或交流电压驱动的压缩机。

7.根据权利要求5所述的实验室离心机(1)，其特征在于，所述实验室离心机的恢复混合比例小于等于17％。

8.根据权利要求7所述的实验室离心机(1)，其特征在于，所述实验室离心机的恢复混合比例小于等于14％。