CN102665888A - 用于快速振动特别包含生物样品的试管的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于快速振动包含待碾碎样品的试管的装置，该装置包括用于旋转设有偏心销（17）的盘（16）的电动机（12），该装置的特征在于，试管（23）垂直于偏心销并由安装在基板（20）上的夹具（21）保持，基板（20）基本平行于偏心销并通过万向节接头（15）连接至静止底架，万向节接头（15）具有两条彼此垂直的转动轴线（X、Y），其中一条轴线（Y）基本平行于偏心销（17）并将基板（20）连接至接头（15）的另一轴线（X），这阻止基板（20）绕垂直轴线（Z）转动。基板（20）通过连接杆（19）连接至偏心销（17）。

Description

用于快速振动特别包含生物样品的试管的装置

本发明涉及用于快速振动包含样品（尤其是生物样品）的试管的设备，试管的快速振动用于将样品磨碎、搅拌和/或均匀化。

通过将样品封装至还包含由玻璃、陶瓷、钢或其它材料构成的微珠的试管中并使密封的试管在高频下（例如在约100赫兹（Hz）的频率下）基本轴向地振动较短时间（例如30秒（s）至60s）来将生物样品（组织、谷物、毛发等）磨碎是已知的。

多个文献诸如US-A-5 567 050和WO 2004/012851描述了用于执行上述方法的设备。该设备包括支撑试管的圆盘和用于驱动圆盘绕转动中心振荡的装置。

试管以距转动中心相同的距离紧固于圆盘的外围，因此它们以基本曲线的往复运动的方式移动。

理论上，发动机的输出轴的转速在每分钟3000转（rpm）至8000rpm的范围内，样品受到的线性加速度在150g至400g的范围内以将样品磨碎。

然而，这些设备同时对多个样品（一般为12、16、24或48个样品）进行操作。

这些设备旨在用于需要连续地分析大量样品的大型实验室，并且通常同时使用相同规程。典型的示例为包含在牲畜屠宰场中的实验室和用于检测BSE的实验室。这些实验室需要在动物尸体离开屠宰场之前对每头牲畜的大脑样品进行分析并给出分析结果。这可能意味着每天多于1000次的分析。

许多实验室并不是这么专业。它们可能仅需要每天将样品磨碎或搅拌一次或两次，或甚至更不频繁，并且它们要在需要不同规程的不同样品上连续操作。

那些实验室可能还需要对具有不同体积并因此包含在不同尺寸（例如2微升（μL）和7μL）的试管内的样品进行操作。

对于这些实验室（数量众多），能够使用16或24试管机，但却很不经济。

本发明的具体目的在于提供解决上述问题的简单、有效且经济的方案。

本发明提供了上述类型的设备，其能够以至少与已知设备的质量和效果等同的质量和效果使包含用于分析的样品的少量试管快速振动。

本发明还提供可在高频下运行而不会损坏的设备。

本发明还提供小尺寸的设备，其方便使用和维护并且可容易地放置在实验台顶部。

为此，本发明提供了用于快速振动包含待碾碎样品的试管的设备，该设备包括用于使设有偏心销的盘转动的电动机，该设备的特征在于，试管由基本平行于偏心销的支撑件承载并被定向为与偏心销基本垂直，支撑件通过铰链中心连接至固定的基板，铰链中心具有两条彼此垂直的转动轴线，其中一条轴线基本平行于偏心销，并使支撑件连接至铰链中心的另一轴线，这防止支撑件绕与上述两条轴线垂直的轴线转动。

因此，本发明的设备包括试管支撑件和用于驱动支撑件执行绕铰链中心振荡的装置，试管支撑件通过连接件连接至设备的静止部分，连接件具有绕参考的矩形框架中的轴线X和Y转动的两个正交的自由度，由此使所述支撑件能够执行绕铰链中心振荡同时与铰链中心保持恒定的距离。

通过转动具有偏心销的盘产生的试管支撑件的振动通过联接件被传递至所述支撑件，联接件通过叉状件紧固至支撑件，叉状件具有与支撑件的长度方向横切或正交的铰链轴线。传递至包含样品的试管的运动因此在基本为球形的表面上具有8字形路径。该路径具有使珠粒充分扫过试管内部以及将样品有效地磨碎的特征。

优选地，试管支撑件的铰链中心由万向节形铰链、叉状件、弹性体带或聚合物带、或一排弹性体螺栓的构成。

联接件通过滚动球形接头连接至旋转盘的销。联接件的紧固至支撑件的叉状件使联接件适于因驱动盘的销与支撑件之间的相对运动而变形。联接件的有效长度与其位于支撑件上的紧固点与设备上的支撑件的铰链中心之间的距离基本相等。

在实施方式中，包括铰链中心、支撑件和联接件的组件被制造成金属单件、弹性体单件或聚合物单件。在成型或浇铸构件时放置在适当位置的插入件用于对绕轴线Z的转动提供更好的刚度，同时允许绕轴线X和Y的运动，并且还提供使联接件适于旋转盘的销所遵循的路径的少许能力。

根据本发明的其它特性，试管通过夹具保持在支撑件上。有利地，试管可稍倾斜以使珠粒充分扫过试管的内部容积。

在基本配置中，支撑件装配有一组能够接纳一个、两个或三个小容积试管（例如2mL）和/或一个大容积试管（例如7mL）的夹具。

在优选的实施方式中，旋转盘通过电动机驱动进行转动，由此，用户可设置转速（例如在3000rpm至7000rpm的范围内）和运行持续时间（例如在30s至180s的范围内）。

在以相同的方式作用的两种变形中，联接件、旋转盘和电动机放置在试管支撑件之下或之上。

通过对参照附图以示例的方式进行的以下描述进行阅读，本发明可以被更好地理解，并且本发明的其它特征、细节和优点将更显而易见。在附图中：

图1为本发明的设备的实施方式在没有遮盖物的情况下的示意性立体图；

图2为包括铰链中心、支撑件、联接件以及试管夹具的组件的示意性立体图；

图3a和图3b是如何布置部件和如何制造设备的示例的正视图和侧视图；

图4和图5为变形的实施方式的示意性立体图；以及

图6a和图6b为用于支撑和定位试管的垫片的变形的实施方式的示意性立体图。

在图1的实施方式中，本发明的设备包括基板10，基板10的底部设有用于立在实验台顶部或一些其它平面静止支撑物上的隔离腿11，基板10的顶部通过振动过滤连接件13接纳电动机12和用于铰链中心15的支撑件14。

紧固在电动机12的轴上的盘16设有偏心销17，联接件19通过滚动球形接头18紧固在偏心销17上。

联接件19通过叉状件22紧固至支撑件20，叉状件22能够把绕两条互相垂直的轴线X和Y的转动强加给支撑件20，X轴线与Y轴线的交叉点限定铰链中心15。

铰链15通过轴承24（优选滚珠轴承）紧固至支撑件14，轴承24防止轴向运动并允许绕轴线X的单一自由度的旋转。

支撑件20通过轴承25（优选滚珠轴承或滚柱轴承）紧固至铰链中心15，轴承25防止轴向运动并允许绕轴线Y的单一自由度的转动。

用于容纳且保持试管23的夹具21被牢固地紧固至支撑件20。夹具21能够容纳少量的试管，例如数量在1至5范围内的试管。

在图2示出的实施方式中，支撑件20、铰链中心15以及联接件19被制造成聚合物单件或弹性体单件。刚性件26插在支撑件中以有助于铰链中心15绕轴线X和Y的铰链式运动，并防止铰链中心15绕与轴线X和轴线Y垂直的轴线Z的转动。构成支撑件的材料被选择为能够更好地承受铰链中心15的连续挠曲。

该实施方式的主要优点在于制造和维护的低成本以及由于不存在机械构件而使得噪声水平显著降低。

图3a和图3b示出的实施方式使用图2的支撑件20。电动机12倾斜地放置在支撑件20之上，并且试管23相对于竖直方向是倾斜的。这种布置能够提供紧凑且符合人体工学的设备。组件放置在包括遮挡件28的盖27之下。使遮挡件28向后转动以允许对试管23以及用于调整电动机转速和运行持续时间的旋钮29和30的操作。使遮挡件28向后转动还防止对用于开关电动机的按钮31的操作。

使遮挡件28向前转动以保护操作者和环境，防止对试管23和旋钮29和30的操作，从而防止操作参数设置的任何改变，同时还允许操作按钮31以事先打开和关闭设备（如果需要的话）。

在图4示出的实施方式中，支撑件20和用于容纳试管23的夹具21被制造成轻质金属或硬塑料材料的单板，该板由平面、直角边缘33以及两个加劲侧面39、44构成。铰链中心15由排成一排的三个弹性体螺栓32构成，弹性体螺栓32通过螺丝紧固，或通过在其一端硫化至固定支撑件14而在其另一端硫化至支撑件20的直角边缘33来紧固。螺栓彼此平行且平行于轴线Y。在一种变形中，靠外的两个螺栓可平行于轴线Y，中间的螺栓可平行于轴线Z，螺栓的旋转中心对准轴线X以促使支撑件20绕轴线X和Y转动，同时限制相对于轴线Z的运动。

联接件19通过排成一排的三个弹性体螺栓34紧固至支撑件20，螺栓34通过螺丝紧固，或通过在其一端硫化至支撑件20而在其另一端硫化至联接件19的直角部分来紧固。

2mL或7mL的试管23接合且保持在孔36中，孔36形成于支撑件20的前部。

在图5、图6a和图6b示出的实施方式中，2mL或7mL的试管23通过垫片37或38定位并保持在孔36中，垫片37或38有利地被偏置以使试管相对于支撑件20的平面稍倾斜。垫片37适于接纳一个、两个或三个2mL的试管。垫片38适于接纳一个7mL的试管。

支撑件20的一个侧面39包括槽40和凹口41。由玻璃或碳纤维制成的棒42例如设有弹性体环43。环43定位在凹口41中，棒42定位在槽40中，通过这样的方式，棒42被环43保持在竖直状态。

另一侧面44包括用于接纳棒42的另一端的钩45。

试管或每个试管可通过楔形物37或38以及在槽40与钩45之间弯曲的棒42而被防止在支撑件20上移动。

在图6b的实施方式中，为了在使用两个或三个2mL的试管时确保均匀的夹合，垫片37在用于接纳试管的孔口之间分裂开以使其能够变形并自动适应试管高度的任何变化。有利地，垫片端部的变形使两端的试管聚拢，这适合于在多个试管中获得的均质的研磨。垫片37还可被设计成在其端部接纳两个2mL的试管并在其中间接纳一个7mL的试管。

Claims (11)

1.用于快速振动包含待碾碎样品的试管的设备，所述设备包括用于驱动设有偏心销（17）的盘（16）旋转的电动机（12），所述设备的特征在于，所述试管（23）由基本平行于所述偏心销的支撑件（20）承载并且被定向为与所述偏心销（17）基本垂直，所述支撑件（20）经由铰链中心（15）连接至固定的基板，所述铰链中心（15）具有两条彼此垂直的转动轴线（X、Y），其中一条轴线（Y）基本平行于所述偏心销（17），并使所述支撑件（20）与所述铰链中心（15）的另一轴线（X）相连，这防止所述支撑件（20）绕与上述两条轴线（X、Y）垂直的轴线（Z）转动。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述支撑件（20）通过垂直的联接件（19）连接至所述偏心销（17），所述联接件（19）的一端通过叉状连接件（22）紧固至所述支撑件（20），并且所述联接件（19）的另一端包括与所述偏心销（17）的铰链连接（18）。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述连接部件（18）为滚动球形接头。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述盘（16）的旋转驱动所述试管（23）绕所述轴线（X）的振动，所述振动与绕所述轴线（Y）的转动相关联。

5.根据权利要求2或3所述的设备，其特征在于，所述联接件（19）和叉状铰链（22）具有由金属或诸如聚合物或弹性体的可弹性形变材料制成的构件的形式。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的设备，其特征在于，所述支撑件（20）与所述联接件（19）和所述叉状铰链（22）一起被制造成单个构件。

7.根据权利要求2至5中任一项所述的设备，其特征在于，所述支撑件（20）与所述联接件（19）、所述叉状铰链（22）以及所述铰链中心（15）一起被制造成单个构件。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其特征在于，所述铰链中心（15）通过万向节型接头、叉、弹性体带或聚合物带、或一排弹性体螺栓（32）形成。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的设备，其特征在于，所述电动机（12）和所述偏心销（17）在所述支撑件（20）和相对于竖直方向倾斜的所述试管（23）之上偏斜地延伸。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的设备，其特征在于，所述支撑件（20）直接承载少量试管（23），所述试管（23）的数量例如在1至5的范围内。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的设备，其特征在于，承载所述偏心销（17）的所述盘（16）的转速处于3000rpm至7000rpm的范围内。

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