CN107297280B - 一种用来均质化和分离样品的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用来均质化和分离介质(10)的设备及其方法，所述设备包括具有离心机转子(14、44、74)的离心机(40、70)，所述离心机转子可以绕离心机马达(12、42、72)的马达轴线(A)旋转，并且所述离心机转子包括转子主体，至少一个旋转单元(16、48、80)连接到所述转子主体，以使得所述旋转单元额外地能够适于绕不同于所述马达轴线(A)的旋转单元的旋转轴线旋转，所述旋转单元能够通过旋转单元驱动装置驱动，该旋转单元驱动装置设置有能够用于对所述旋转单元设定至少两个不同旋转速度的装置，所述旋转单元在其周边部分上具有齿(18)，所述旋转单元能够通过所述齿而被驱动，所述旋转单元驱动装置包括齿，所述齿与所述离心机马达相关联。

Description

一种用来均质化和分离样品的设备

技术领域

本发明涉及一种用于样品的双重离心分离(dual centrifugation)的设备。

背景技术

双重离心分离(DC)是一种过程，其中样品绕主旋转轴线旋转的同时也绕次旋转轴线旋转，因此该次旋转轴线能够在样品的任何位置与该样品相交并且也可以位于该样品外部。

由于这个原因，除了主旋转轴线外，双重离心分离设备还包括至少一个附加的旋转轴线，即，次旋转轴线，样品可以绕该次旋转轴线旋转。通常地，用来接收和保持样品的装置(样品保持器)绕次旋转轴线旋转。

使用双重离心分离设备(即利用两个旋转运动的相互作用)所执行的过程被称为双重离心分离过程(DC过程)。由于涉及双重离心分离设备的使用，这种过程的执行可以比常规过程的执行更高效。重要的例子包括均质化、混合、组织破坏(tissue disruption)。

US 2002/0172091 A1涉及一种用于食物生产的双重非对称离心机，特别地，该离心机的特征在于正好具有一个离心机容器，该离心机容器可以绕容器轴线旋转并且相对于该容器轴线旋转地对称。该容器被安装在旋转的转子臂的远端部上。轴将所述容器连接到驱动机构，该驱动机构安装在与所述容器相对的离心机转子的端部上。所述容器的旋转速度被设定为离心机速度的函数并且处于不可变的传动比(invariable ratio)。这具有的缺点是，由于样品的特殊性质，有些样品需要特定的主旋转和反向旋转的传动比，该传动比不同于设备中主要的传动比，因此这些样品不能够被处理。此外，这个设备不能用于纯离心分离目的。

在US 2003/0214878 A1中描述了另一种简单类型的双重非对称离心分离，该双重非对称离心分离仅包括一个次旋转轴线。

这个文献公开一种用来混合流体分散体的设备，其中容器安装成能够绕第一轴线旋转，该第一轴线相对于连接到容器的另一旋转轴线(即次旋转轴线)倾斜。第一旋转轴线由马达驱动。第二旋转轴线连接到轮子，该轮子被压在固体接触表面上。转子臂的旋转将导致连接到容器的轮子和容器轴线沿该接触表面被引导，该接触表面是相对于转子臂和容器轴线静止的。这导致容器绕次旋转轴线的额外的旋转，该额外的旋转因此使得容器的旋转速度直接取决于离心机马达速度。

US 5352037中公开的是一种双重对称离心机，该双重对称离心机包括安装在离心机转子上的离心机容器。所述离心机容器是旋转对称的并且安装在转子臂上以便能够绕它们的旋转轴线(次旋转轴线)旋转。该容器由联接到所述转子的传动装置驱动。因此，传动比是固定的。结果，容器旋转速度与离心机马达速度直接相关。由于这种设备不能在高的旋转速度下实现长的离心分离时间，因此这种设备既不能用于均质化也不能用于纯离心分离。

US 1011929公开一种用来混合和分离介质的设备，该设备也包括绕主转子可旋转的容器。该容器安装在不同于主转子的旋转轴线周围，并且通过传动装置连接到主转子。仅在筛子状结构(sieve-like structures)被放置在该容器中之后，才能够执行分离。

根据现有技术，可以用双重离心机来实现混合和均质化样品材料的目的。

然而，现有技术设备不允许通过离心分离来执行样品的分离。现有技术的双重离心机不适合于用作纯粹的离心机，这是由于它将既不能经受住离心分离过程的所需持续时间，也不能在经受高的离心和/或向心力后仍不损坏。

DE 10143439 A1公开一种用来混合样品材料的双重非对称离心机，其中与US2002/0172091 A1中描述的情况相似，次旋转轴线由V型带驱动。此外，在这个文献中描述了主旋转对次旋转的传动比可以根据待离心分离的材料根据需要调节，而不必对该设备作出任何重大结构改变。这特别地通过修改驱动辊和从动辊的直径被实现。在这个设备中，将从动辊连接到斜齿轮的轴设置有旋转轴密封件以防止润滑剂泄漏。其缺点在于，在该设备的长时间操作之后，这个密封件将变得有漏洞，并且润滑剂会在该密封件的区域中主要的离心力和/或加速力的作用下漏出。这可能损坏齿轮单元并且也导致离心机内部变得被润滑剂污染。这个问题特别地在轴承变热时出现，该轴承变热将该设备的操作时间的最大值限制为30分钟。

JP2009119587A中公开的是一种混合设备，该混合设备包括离心机马达和离心机转子，该混合设备还包括以可旋转的方式安装在该转子上的容器，并且该容器通过旋转单元支撑在该转子上，该旋转单元的特征在于其周缘上设置有齿。反向旋转由旋转单元驱动装置的轴实现，该旋转单元驱动装置的轴容纳在离心机马达内的空心的轴中。

发明内容

本发明的目标是提供一种用于双重离心分离的设备，该设备不仅能够使样本材料均质化，而且能够分离样品材料，并且该设备可以根据样品材料的需要而更好地调节。

与纯粹的混合过程相反的，均质化要求样品材料受到明显较高的力，以便保证特别液体介质(诸如乳液或分散体)的均质化所需要的粒子分离。因此，离心机转子需要高速旋转以施加这种高的力。

这个目标通过提供一种用来均质化和分离介质的设备来实现，所述设备包括离心机，所述离心机具有离心机转子，所述离心机转子能够适于绕离心机马达的马达轴线旋转，并且所述离心机转子包括转子主体，至少一个旋转单元能够连接到所述转子主体以在旋转单元的驱动装置的作用下能够绕旋转单元的旋转轴线旋转，该旋转轴线为不同于所述马达轴线的次旋转轴线，所述旋转单元的驱动装置用来产生所述旋转单元的旋转运动，所述旋转单元容纳在凹部中，所述凹部具有封闭的基部并且设置在所述转子主体内，设置有用来支撑所述旋转单元的轴承，在离心分离期间该轴承被布置在所述离心机容器的重心的位置的下方。

根据本发明的第一方面，提供一种用来以已知的方式对介质实现均质化和分离的设备，该设备包括离心机，该离心机包括离心机转子，该离心机转子能够绕离心机马达的马达轴旋转，所述转子具有转子主体，至少一个旋转单元可以安装在该转子主体上以得该旋转单元可以绕不同于马达轴线的旋转单元的旋转轴线旋转，该旋转单元设置有用来产生旋转单元的旋转运动的驱动装置。

根据本发明，旋转单元被容纳在设置在转子主体中的凹部中，并且该凹部在底部被封闭。此外，设置有用来支撑所述旋转单元的轴承，在离心分离期间该轴承被布置在所述离心机容器的重心的位置的下方。

由于这个原因，旋转单元的可能的容纳部分(potential receptacle portion)基本上位于转子主体外部。因此，容纳部分承受在转子的旋转期间产生的空气流。这允许被容纳在插座部分中的样品的改善的冷却。

该凹部在其底部封闭以保证从轴承泄漏的任何润滑剂将在整个离心分离时间内都容纳在所述凹部内，并且因此润滑剂在轴承的区域中是可用的。因此，该轴承将在整个操作周期期间内被很好地润滑，从而防止卡住。

因此，根据本发明的设计获得一种双重离心机，该双重离心机将保证充分长的操作时间，并且同时保证用于离心分离目的以及高效的均质化过程的适当高的离心力。因此，除了简单的混和过程外，这个设备将也能够执行分离和均质化过程。

对于现有技术设备来说，同时实现均质化所需的高的力与离心机容器的反向旋转和长的运行时间是不可行的。然而，这可以使用本发明的特别装备来实现。

优选地，润滑剂可以填充到该凹部中并且容纳在该凹部中以使润滑剂在离心分离期间也保留在该凹部内。

与润滑剂离开轴承的情况相反的，润滑剂可以单独地填充到凹部中确保了润滑的改善。具体地，该润滑剂为均质的润滑剂以防止润滑剂在离心分离期间发生分离。优选地，可以用油作为润滑剂。

在特别优选的实施例中，旋转单元通过至少一个滚子轴承连接到离心机转子。滚子轴承构成特别有效的轴承类型。

如果旋转单元由滚子轴承(特别地球轴承)相对于离心机转子支撑，则用润滑剂填充凹部在这里也是有利的。可以选择填充液位以使得现有滚子轴承的至少一部分将薄薄地覆盖有润滑剂。

优选地，旋转单元将相对于转子主体支撑，以使得旋转单元连接到轴承的内圈并且转子主体连接到轴承的外圈。此外，转子主体可以在轴承的底部至少部分地包围轴承。

以这种方式构造该轴承保证润滑剂保持在离心机转子内，该润滑剂容纳在轴承中且也将受到离心力的作用，并且因此被推出该轴承。这样，润滑剂将聚集在转子主体内的盘中。出现的离心力将使泄露的所有润滑剂在该盘的径向外壁上被收集。轴承结构为轴承的外圈接触凹部的径向外壁，该轴承结构在离心分离期间有利于这种轴承的润滑并且因此需要使用较少的润滑剂。

在又一有利的实施例中，该轴承设置为角接触轴承的形式。这在离心分离期间允许力的最佳吸收。角接触轴承的有利的设置为在5°和85°之间，优选地在25°和65°之间的角度范围内(40°和50°之间是特别优选的范围)。这些角的选择可以与应用范围无关。

该角接触轴承设计为特别为45°的角。这个实施例考虑旋转单元的安装位置，特别是在角转子的情况下的旋转单元的安装位置。

在又一有利实施例中，旋转单元可以通过轴连接到转子主体，该轴延伸到该转子主体中。具体地，由于该轴承包含且容纳在转子主体内，可以向该轴承供应额外地润滑剂。这样，可以保证该轴承将至少在其外侧上恒定地覆盖有润滑剂，因此防止轴承卡住。由于润滑剂将留在凹部内，这也将防止环境的污染。

插在轴承中的旋转单元可以连接到保持装置。

优选地，旋转单元的直径可以大约为转子的直径的一半。转子直径的30％和45％之间的范围被认为特别合适的。这将在保持装置的设计中获得高度灵活性。特别地，旋转单元的旋转轴线将相对于转子的主轴线倾斜。

由轴承支撑的旋转单元可以被设置为具有保持装置(特别地为保持架)的整体单元。保持装置优选地具有凹部，这改善了操作期间产生的热的散热情况。当样品根据现有技术被处理时，插入在保持装置中的样品容器中的温度可以提高多达80°，因此使得现有技术不能处理温度敏感的样品。设置在保持装置的壁中的凹部允许在旋转期间有利地使用循环空气流以便冷却样品容器和/或样品容器中包含的样品。因此，这具有的优点是也可以处理温度敏感的样品。

作为替代，保持装置(特别地保持架)可以以可释放的方式安装在旋转单元上。容纳有待离心分离的材料的样品容器可以插入到该保持装置中。

保持装置也可以被设计为离心机容器，该离心机容器可以以可释放的方式安装在旋转单元上。在这种情况中，待离心分离的材料将被直接引入到保持装置中。

此外，可以设置缩减装置，该缩减装置在一方面可以放置在保持装置中，并且在另一方面为一个或多个离心机容器提供保持功能。将缩减装置用于相对大直径的旋转单元，使得能够将根据本发明的设备与多种器皿，大量样品容器，和细长设计的样品容器(诸如

管)等共同使用。

缩减装置的设计(特别地尺寸和几何形状)已经调整为适于所提供的离心机容器和保持装置。

缩减装置也可以直接连接到旋转单元，而在缩减装置和旋转单元之间没有任何保持装置。

特别地，该缩减装置的特征在于其周围部(circumference)中的凹部。这能够改善由于高的旋转速度而产生的热从样品容器的散热的效果。

优选地，旋转单元上设置有齿，该齿适合于与齿轮啮合以便传递旋转运动。

旋转运动通过齿轮或齿轮驱动装置传递，这允许双重离心分离过程在长的时间周期上被连续地执行。

制造为与旋转单元啮合的齿轮可以是驱动齿轮或传动齿轮。

驱动齿轮的特征在于在驱动齿轮和离心机转子之间存在相对旋转运动。对于静止齿轮(stationary gear)，这也是如此。

例如，一旦驱动齿轮已经与旋转单元上的齿啮合，这就允许离心机转子的旋转运动被传动到旋转单元。

在本发明的又一实施方式中，传动齿轮可以设置在驱动齿轮和旋转单元上的齿之间。这个实施方式具有的优点是，调整驱动和传动齿轮的直径将允许不同旋转速度比的简单设置。此外，考虑到离心机转子上的样品容器的布置，传动齿轮的灵活性将会增加。

特别有利的是，将离心机设计为双重对称离心机。这具有的优点是，与一个双重非对称离心机相比，由于存在至少两个旋转单元(特别是可旋转的离心机容器)，加工量将会增加。此外，非对称的离心机具有以下缺点，它们需要携带模拟配重(dummy weight)以便补偿不平衡。较高旋转速度所特别需要的精确调节是复杂且受限的，这是由于模拟配重是预定的并且样品的侧部上的重量必须不超过模拟配重的重量。如果样品的重量小于模拟配重的重量，则需要提供平衡配重。在这里必须非常小心，否则这可能会导致不平衡。

根据本发明的又一方面，提供一种用于介质均质化和分离的设备，该设备包括可以用于设定旋转单元的至少两个不同旋转速度的装置。

在类似的DC过程(诸如在不同的器皿中产生小量脂质体)中，需要应用明显不同的过程参数，特别是不同主旋转与次旋转的传动比。

现有技术装置具有的缺点是，它们不允许为确定的(defined)DC过程设置最佳条件，这是由于它们需要例如均质化纳米粒子的产物。在这种情况中，过程参数需要根据它们的相互比值和样品量而进行修改和调节，以达到主旋转和反向旋转的传动比。

本发明的目的是提供一种设备，该设备允许用于不同的DC过程的条件的最佳调节。

本发明的上述目的通过下述第一种技术方案或第二种技术方案所述的用来均质化和分离介质的设备而实现。第一种技术方案为：所述设备包括离心机，所述离心机具有离心机转子，所述离心机转子能够绕离心机马达的马达轴线旋转，并且所述离心机转子包括转子主体，至少一个旋转单元连接到所述转子主体，以使得所述旋转单元额外地能够适于绕不同于所述马达轴线的旋转单元的旋转轴线旋转，所述旋转单元能够通过旋转单元驱动装置驱动，该旋转单元驱动装置设置有能够用于对所述旋转单元设定至少两个不同旋转速度的装置，并且此外，所述旋转单元在其周边部分上具有齿，所述旋转单元能够通过所述齿而被驱动，所述旋转单元驱动装置包括齿，所述齿与所述离心机马达相关联。第二种技术方案为：所述设备包括离心机，所述离心机具有离心机转子，所述离心机转子能够绕离心机马达的马达轴线旋转，并且所述离心机转子包括转子主体，至少一个旋转单元连接到所述转子主体，以使得所述旋转单元额外地能够适于绕不同于所述马达轴线的旋转单元的旋转轴线旋转，所述旋转单元能够通过旋转单元驱动装置驱动，该旋转单元驱动装置设置有能够用于对所述旋转单元设定至少两个不同旋转速度的装置，并且此外，所述旋转单元在其周边部分上具有齿，所述旋转单元能够通过所述齿而被驱动，至少一个旋转单元马达独立于所述离心机马达，所述至少一个旋转单元马达设置为所述旋转单元驱动装置并且安装在所述离心机转子上。

为了改进双重离心机装置，本发明的设备以已知的方式包括离心机，该离心机具有离心机转子，该离心机转子可以绕离心机马达的马达轴线旋转。至少一个旋转单元可以安装在所述离心机转子上使得旋转单元安装成能够绕不同于马达的轴线的次旋转轴线旋转。

本发明的特征在于提供一种装置，该装置可以用于对旋转单元设置至少两个不同旋转速度。旋转单元绕次旋转轴线的旋转也被称为反向旋转。

已经惊人地发现，诸如量和材料比(amount and material ratio)的参数可以通过调节旋转的速度来补偿。这使得可以在双重离心分离过程中维持这些参数并且仍然获得理想的结果。

反向旋转速度和/或主旋转与反向旋转的传动比的这种更精确的调节现在也允许使用双重离心分离的设备，以执行以前不能使用双重离心分离设备的敏感过程。

例如，在药物开发中，其中在DC过程的执行和/或优化过程中，需要首先使用较少量的样品，然后再使用较大量的样品，因此可能会用到多种DC设备。保持多种DC设备备用不仅是昂贵的，而且占据许多珍贵的实验室空间。

特别地，形成一种装置，该装置能够设定主旋转与反向旋转的限定的传动比，所述装置被设置成机械联接的形式，该机械联接可以以快速且容易的方式用于改变主旋转与反向旋转的传动比。该机械联接特别地通过齿轮连接实现，该齿轮连接允许设定精确的且可重现的反向旋转比(reverse rotation ratio)。旋转单元驱动装置包括齿，该齿与离心机马达连接。

优选地，这些装置被设计成使得相对于马达轴线为刚性的中心链轮可以安装在马达壳体上。离心机转子具有一对齿轮，该齿轮对的第一齿轮与安装在马达壳体上的链轮啮合。第二齿轮与设置在旋转单元上的齿圈啮合。由于中心链轮和该齿轮对的尺寸比，因此可以通过简单地交换离心机转子和中心链轮来实现主旋转与反向旋转的不同的传动比。

在特别有利的实施例中，用来调节反向旋转速度的装置设计为允许反向旋转速度在离心分离期间被改变。

特别地，反向旋转速度和/或主旋转与反向旋转的传动比可以被连续地或递增地设置，它可以直接取决于主旋转运动或者可以通过可变传动装置调节或者可以是独立于可变传动装置调节的。

也可以存在两个次旋转轴线，并且这些两个旋转轴线的旋转方向可以根据需要选择。根据具体应用，旋转轴线可以都沿相同方向旋转或沿相反方向旋转(相对于主旋转)。

根据本发明，可以仅设置一个装置用来使旋转单元绕次旋转轴线旋转。然而，也可以设置对称布置的多个装置。

在这种情况中，绕次旋转轴线的旋转可以是同步的或者也是一致的，次旋转轴线的布置(相对于主旋转轴线的位置、角度)可以根据需要选择，然而，优选为旋转的对称布置。

调整旋转单元的旋转速度的一种方式是通过使用DC可交换转台(DCexchangeable turret)，该DC可交换转台具有主旋转和次旋转之间的不同的传动比。可交换的转台优选地具有固定的传动装置，该固定的传动装置以固定的传动比将离心机转子的旋转运动传动到旋转单元。

离心机转子和离心机马达之间设置有连接单元，该连接单元设计为使得具有不同传动装置的转子可以在离心机马达上容易地交换，该不同传动装置具有不同传动比。除了在旋转速度的调节中提供一定程度的灵活性外，可交换的转台的使用也具有以下优点，在每一种应用中可以根据可交换转台的功能而改变要被处理的样品的量和/或容器尺寸。这节省了昂贵的实验室空间，由于一个基本装置可以用于不同的要求。此外，适当的基本装置也可以用作常规离心机。

特别地，本发明的设备具有静止的链轮，该静止的链轮以不可旋转的方式与离心机外壳连接。作为传动装置，可以设置至少一对齿轮。在安装状态中，该对齿轮中的第一齿轮将与静止的链轮啮合，并且该对齿轮中的第二齿轮将与旋转单元啮合。

在第一替代实施方式中，离心机转子可以包括与标准化的链轮配合的第一齿轮。第一齿轮对第二齿轮的直径比将根据离心机转子确定主旋转与反向旋转的固定的传动比。

根据另一替代实施例，设置在旋转单元上的齿可以直接与设置在离心机马达上的齿轮啮合。旋转速度比可以通过交换齿轮和旋转单元而调整。

因此，这允许通过简单地交换离心机转子而改变主旋转与反向旋转的传动比。

根据第二替代实施例，以不可旋转的方式安装的链轮可以是可交换的。以不可旋转的方式安装的链轮可以被交换，这允许这个链轮的直径被调节到一对传动齿轮的第一可交换齿轮的直径。将链轮的直径调节到该对传动齿轮的第一齿轮，这是调节主旋转与反向旋转的传动比而不必提供多个DC转子的简单方法。

通过设计旋转单元实现的一个重大改进是，使得旋转单元的旋转速度可以在相同的主旋转速度下被调节而不必对实际设备作出重大的结构改变。容器驱动装置将因此能够在相同的主旋转速度下实现至少两个不同速度。绕次旋转轴线的旋转的速度可以被调节，这允许DC设备的应用范围的显著增加。

一个特别的优点是，通过使离心机马达的旋转速度与容器驱动装置的旋转速度解耦，以使得容器也可以达到相对于转子的负速度。这与容器相对于转子的主旋转的正向和反向旋转之间的切换相对应。特别地，如果例如容器的内表面设计为使得待均质化或混合的材料根据旋转方向而暴露在不同类型的摩擦下，这将允许一个DC过程中能够实现两个不同的均质化或混合模式。这可以通过提供定向结构表面来实现。

在另一有利实施方式中，旋转单元可以通过自由轮与驱动齿轮(具体为中心齿轮)连接。这样，旋转运动将仅沿一个旋转方向传动。因此，自由轮可以通过使主旋转方向反向，而用于使容器的旋转运动机械地解耦。这具有的优点是，容器的旋转运动可以被中断，以便允许在混合或均质化DC过程之后启动分离或浓缩过程。在另一实施方式中，中心齿轮可以通过联接装置与主转子连接，并通过这种方式使得中心齿轮可以在需要的情况下通过捕捉装置(catch means)以不可旋转的方式被安装。如果需要，这将因此允许该齿轮在离心机轴线之前解耦。因此，该旋转将不再被传递到旋转单元，因此保证样品的纯离心分离。

容器的旋转速度的可调节性的特别有利的实施可以通过以下方式实现，即通过常规的传动装置将旋转单元驱动装置与离心机马达连接。该切换可以在该设备的非操作期间被机械地执行，或者常规传动装置可以形成为电力操作的传动装置。电力操作的传动装置甚至也可以在操作期间用作改变旋转速度的简单装置。

特别地，在存在多个旋转单元的情况下，这些旋转单元根据它们的速度成对地联接在一起。例如，对于总共四个旋转单元，两个相对的旋转单元因此可以以一定的传动比运转，而其它两个相对的旋转单元可以以不同的传动比运转。

在特别有利的实施方式中，该传动装置可以被包括在离心机的DC转子中。切换该传动装置可以例如通过电路来实现，用来切换该传动装置的能量来源于离心机转子的旋转。

然而，在替代实施方式中，该传动装置也可以被包括在旋转单元中，该旋转单元要插在离心机转子中。这具有的优点是，可以根据插入的旋转单元确定旋转速度或速度范围。

也可以对插在旋转单元中的传动装置进行切换。

在另一有利实施方式中，旋转单元驱动装置与旋转单元马达连接，该旋转单元马达相对于离心机马达独立。这将产生以下优点，即与使用机械传动装置时可能的情况相比，旋转速度可以在明显更大的范围上变化。此外，旋转速度可以连续地变化，这因此允许DC过程的最佳调节。此外，这也允许旋转方向的反向，或次旋转的完全关闭。

旋转单元的这种机动驱动装置优选地可以被包括在离心机转子中。用来驱动次旋转的电动机优选地可以通过能量和信号的无接触传输来控制。为了能量的无接触传输，设置传输器，该传输器可以为例如发电机的形式，并且该传输器将通过转子和离心机之间的相对运动在转子的侧部上提供能量。可替代地，滑动接触件也可以用于能量的传输。

由于这种能量和信号传输，样品容器附近可以设置有温度传感器。温度传感器的存在与主转子的信号传输相结合能够允许主旋转和次旋转的基于温度的控制。主旋转和次旋转的调节允许样品温度被调节，这因此保证热敏感的样品也可以被可靠地处理。此外，也可以例如在设置在该设备上的显示装置上显示温度，或者将在操作时间内获取的温度数据输出到为了显示温度而设置的界面。因此，这种类型的资料也可以提供证据，以证明在整个离心分离时间内，样品都没有超过特定的最大温度。

优选地，可以使用由两个旋转单元马达驱动的两个到四个旋转单元的组合。该两个旋转单元马达对称地安装在转子中。根据现有技术，通过传输单元的无接触能量传输将仅允许传输有限的量的功率。然而，设置两个马达使得可以使用两个传输单元，这因此增加每个旋转单元驱动功率。

然而，在另一实施方式中，只有一个容器马达可以用来驱动优选为两个到四个旋转单元的旋转单元。然后旋转单元马达将特别地相对于主旋转轴线共轴地安装在转子上，由于这个原因，它将只受到一定程度的离心力。

如在机械驱动装置的情况中，电动驱动装置可以通过机械联接经由齿轮传动装置或V型带与主驱动装置连接。此外，旋转单元上也可以特别地设置有齿。

在特别有利的实施方式中，用于旋转单元的电驱动装置马达可以为步进马达的形式。使用步进马达允许该容器更精确地设置。这有利于DC过程的性能，在该DC过程中混合过程将与分离合并在一起，正如在例如在液体-液体提取或液体-固体提取中。

在另一有利实施方式中，保持装置可以包括夹带装置(entrainment means)，该夹带装置用来将缩减装置或样品容器相对于保持装置锁定或固定。一方面，在离心分离和/或混合过程期间保证可靠的定位；另一方面，它也保证缩减装置或容器在旋转方向上固定。优选地，样品也可以通过单独的样品器皿被保持在离心机容器中。这可以通过转接器被实现，该转接器特别地适合于离心机容器。

上述发明的特别有利的应用在于用来生产纳米粒子的过程。

本发明的另外优点、特征和潜在应用可以从结合附图中示出的实施例的以下描述得知。

附图说明

贯穿该说明书、权利要求书和附图，将使用如从所附附图标记清单可看到的那些术语和相关附图标记。在该附图中示出：

图1是根据本发明的设备的剖视图，其中设置有齿(toothing)的旋转单元由中心齿轮驱动；

图2是图1的设备的顶视图；

图3是根据本发明的设备的剖视图，其中设置有齿的旋转单元由中心齿轮通过一对传动齿轮驱动；

图4是图3的设备的顶视图；

图5是中心齿轮和传动齿轮的构造的顶视图；

图6是转子主体和旋转单元的剖视图，该旋转单元被容纳在转子主体中的凹部中；

图7是一种设备的剖视图，该设备具有设置为用来驱动旋转单元的中心电动机；

图8是图7的设备的顶视图；

图9是转子主体和旋转单元的剖视图，该旋转单元被容纳在转子主体中的凹部中；并且

图10是在不同条件下在脂质体的生产中关于分散体的品质的测量结果的图表。

具体实施方式

图1的视图示出用于介质的均质化和分离的双重离心机10，该双重离心机包括离心机马达12和离心机转子14。离心机转子14绕轴线A旋转，该轴线A对应于离心机马达12的驱动轴。离心机转子14与旋转单元16连接，该旋转单元16安装为能够绕旋转单元的旋转轴线R1、R2旋转。旋转单元16在它们的周边部分上具有齿轮齿18，该齿轮齿18与齿轮22啮合，该齿轮22以不可旋转的方式安装在离心机马达外壳20上。离心机转子14相对于马达12绕马达轴线A的旋转将引起旋转单元16绕它们的旋转单元轴线R旋转。每一个旋转单元16安装在离心机转子14中的凹部30中，该凹部正是特别地为了安装旋转单元这个目的而设置在离心机转子14中，每个旋转单元16都插入到两个轴承24、26(该两个轴承为角接触球轴承的形式)中。通过轴承的外圈，这些角接触球轴承被支撑在离心机转子14中的凹部上。每一个轴承的内圈都连接到旋转单元16的轴16a。设置在离心机转子14的主体中的凹部30设计为能够在其基部被封闭，具体地设计为杯形。旋转单元16的夹紧装置的这种设计使得能够保持润滑剂不从离心机单元和/或离心机转子14内的轴承24、26泄漏，并且即使当润滑剂已经离开实际轴承24、26时也能保证球轴承24、26的润滑。

在离心机转子14的旋转期间出现的离心力将润滑剂向着杯形凹部30的径向外部“杯”边缘推动，然后该润滑剂会在该边缘聚集。这样，球轴承24、26仍然可以在操作中使用已经漏出的润滑剂被连续地润滑。这允许在长的运行时间下实现离心机转子14和旋转单元16的高速旋转。

此外，如图1中所示，旋转单元16的轴16a延伸穿过球轴承24、26，夹紧圈32布置在轴16a的端部上，该夹紧圈将球轴承24、26在相对于旋转单元16的适当位置上夹紧。此外，在离心机转子14的主体的顶部上和/或杯形凹部30的顶部上安装有板件34，该板件34将把球轴承阵列保持在转子主体内。此外，这构成很好的盖子以便防止在离心分离期间润滑剂从离心杯漏出。

图2是图1的离心机转子14的顶视图。如从这个视图可以清楚地看到的，转子14具有沿第一轴线延伸的两个旋转单元16，每一个旋转单元都具有拧到其上的保持架(cage)28。至少一个容纳有待离心材料的样品器皿可以插入到所述保持架28中。在垂直于第一轴线延伸的轴线上，有两个用于纯离心分离目的的空间。放置在这些空间中的离心分离容器不能绕它们的自身轴线旋转。

图3是用来均质化和分离介质的离心机40的剖视图，其中旋转单元48的反向旋转速度可以以简单的方式设置。离心分离设备40包括离心机马达42，该离心机马达绕马达轴线A旋转。离心机转子44可以通过螺栓连接安装在离心机马达42上。杯形凹部46被设置在离心机转子44的主体中。这些杯形凹部46将容纳用于双重离心分离的旋转单元48。这些旋转单元48的结构将在下面参考图6被更详细地描述。中心齿轮50以不可旋转的方式相对于离心机转子44安装，该中心齿轮50设置为用来传递绕旋转单元48的旋转轴线R1、R2的旋转运动。在离心机转子44移除之后，这个齿轮50可以(例如通过螺栓连接)简单地与以不可旋转的方式安装的马达壳体连接。

此外，为了在转子44和离心机马达42之间传递相对旋转运动，设置有齿轮对52，一个齿轮对52包括：第一齿轮54，该第一齿轮54与中心齿轮50啮合；和第二齿轮56，该第二齿轮56与旋转单元48上的齿啮合。因此主旋转与反向旋转的传动比由齿轮阵列50、54、56的传动比限定。鉴于该齿轮对52的齿轮54、56可以容易地交换，传动比也可以通过简单地调整齿轮54和与该齿轮54啮合的中心齿轮50的直径而容易地改变。用于不同速度传动的齿轮结构50、54的一个例子在图5中被示出。因此旋转单元48的反向旋转速度的调整可以通过交换仅三个部件而以容易的方式实现。此外，如果更换转子，该离心机也可以用作“标准”离心机。

图4是根据图3的离心机转子的顶视图，该顶视图非常清楚地显示了该齿轮对52的第一齿轮56，其中，该第一齿轮56与设置在旋转单元48上的齿啮合。此外，在转子上设置冷却装置58，该冷却装置58采用冷却翅片或凹部的形式以便增大表面而改善散热。如在图1的实施例中，在这里也设置了一些额外的外离心分离空间60以用于“标准”离心分离。

图5是两组中心齿轮50a、50b和驱动旋转单元的齿轮对的齿轮54a、54b的视图，该齿轮54a、54b分别与所述中心齿轮50a、50b啮合。从图5的视图可以很好地理解如何通过改变中心齿轮50a、50b的直径和传动齿轮的第一齿轮54a、54b的齿轮直径来调整速度比而不会改变中心距X。将这另个部件相互交换是改变主旋转与反向旋转的传动比的一个容易的方法。

图6是示出旋转单元48如何被容纳在转子主体44内的放大图。转子主体44具有杯形凹部46，该杯形凹部用来容纳旋转单元48。这个凹部容纳有球轴承，具体地该球轴承为角接触球轴承60。保持板62用于相对于旋转单元48来支撑该轴承。此外，布置在凹部46的顶部的是滑动接触轴承64，该滑动接触轴承用来安装旋转单元48。转子主体44中的杯形凹部46被设计成使得在离心分离期间离开球轴承的任何润滑剂都能在球轴承的水平高度上聚集在离心机转子44的径向外部中，因此能够为这些部件提供润滑。因此，可以提供高的旋转速度，并因此相应地提供高的离心力。这种连续的润滑循环也保证离心机的长的运行时间。

图7是具有可变反向旋转速度的双重离心机70的视图。通常地，这种离心机具有离心机马达72，离心机转子74放置到该离心机马达上。这个实施例的离心机转子74包括额外的旋转单元马达76，该额外的旋转单元马达设置有驱动齿轮78，从而该驱动齿轮与旋转单元80的齿啮合，并且因此保证旋转单元80相应地绕旋转单元轴线R1、R2旋转。旋转单元80的反向旋转速度取决于旋转单元马达76的旋转速度。用于旋转单元马达76的能量传输具体地为无线传输。实际上使用电动机作为独立旋转单元马达76允许旋转速度的调整和改变不仅与离心机转子74的旋转速度无关，而且该旋转速度的调整和改变也可以在实际操作期间进行，这使得可以很多种应用能够实现。特别有利的是，在操作期间改变旋转速度(特别地反向旋转速度)也允许样品温度控制。这将在下面参考图9被更详细地说明。

图8是离心机转子74的顶视图，该顶视图清楚地示出设置在旋转单元80上的齿如何与驱动齿轮78的齿啮合，该驱动齿轮与旋转单元驱动马达76连接。

图9是图7和8中示出的实施例的放大图。这种设计基本上对应于转子74，在该转子74中设置有大致为杯形的凹部84，该凹部的底部形成用于润滑剂的收集盘。重叠地安装在所述杯形凹部84内的是两个角接触轴承86、88。这些轴承通过夹紧圈90与旋转单元80连接，在这些轴承部件之间基本上没有相互作用(no play between these components)。球轴承86、88的外圈通过保持板92被保持在杯形凹部84内，该保持板92螺纹连接到离心机转子。因此该旋转单元沿轴向方向牢固地连接到离心机转子74。在这个实施例中，杯形凹部84的底部具有圆柱形凸起部分(cylindrical raised portion)，该圆柱形凸起部分突出到旋转单元的轴的凹部中。这个圆柱形凸起部分保证杯形凹部84的润滑剂收集盘具有基本上为环形的基部。在所述圆柱形凸起部分94内安装有温度传感器，该温度传感器适合于测量要被离心分离的材料的温度。根据测量到的温度，旋转单元80的旋转速率和速度可以修改，因此可以设置所需的特定温度。该旋转单元连接到保持架状(cage-like)保持装置96，该保持装置具有孔形的凹部以便保证改善加热的样品的散热。这个保持装置96可以容纳样品器皿，或者可以容纳转接器(adapter)和/或缩减装置(reduction means)，样品器皿插入到该转接器和/或缩减装置中。

图10示出在不同的主旋转与反向旋转的速度比下产生脂质体的具体应用。

这个实验的目的是通过将水合蛋黄卵磷脂(hydrated egg yolkphosphatidylcholine)和胆固醇(55:45mol/mol)与60％重量的水的分子级分散的混合物，再添加100％重量的玻璃珠(1mm)混合且共同进行均质化(各30分钟)而产生脂质体。分别对10ml PP小瓶(43.3mm长且23mm宽)、玻璃注射小瓶(50ml，直径42mm)和2ml塑料小瓶(扭曲顶小瓶)进行DC均质化过程实验。

在标准Hettich Rotanta 460R型离心机中使用具有图3的可交换转子的本发明的DC设备，可以设定且检验主旋转和次旋转的不同的比(1:1.43、1:2.1、1:3.5)。结果在图表中被示出。DC均质化过程在3500rpm的主旋转速率下进行。

尽管实验具有相似性(相同的DC均质化过程、相同的脂质、相同的均质化辅助等等)，实验结果表明，使用不同的样品器皿能够获得明显不同的主旋转和次旋转的传动比以便产生尽可能小的脂质体，该尽可能小的脂质体具有尽可能窄的尺寸分布(低的PI值)。在PP小瓶中可以获得所需的具有低的PI值的尽可能小的脂质体，具体地，该脂质体在中等传动比下获得。这也适用于使用2ml塑料小瓶(扭曲顶小瓶)。相比之下，当使用该50ml玻璃注射小瓶时，优选地在较高传动比下形成较小的脂质体。

这表明，对于一定DC过程，在主旋转和次旋转之间不存在通常的最佳传动比，但最佳传动比将总是要与特别的条件相适应(在这个情况中为小瓶的类型)。这清楚地表明，能够调节主旋转和次旋转的传动比有多重要，特别地对于产生脂质体。

附图标记清单

10 双重离心机

12 离心机马达

14 离心机转子

16 旋转单元

16a 轴

18 齿

20 离心机马达外壳

22 齿轮

24 轴承

26 轴承

28 保持架

30 凹部

32 夹紧圈

34 板件

40 离心机

42 离心机马达

44 离心机转子

46 凹部

48 旋转单元

50 齿轮

50a 齿轮

50b 齿轮

52 齿轮对

54 齿轮

54a 齿轮

54b 齿轮

56 齿轮

58 冷却装置

60 离心分离空间

62 保持板

64 滑动接触轴承

70 离心机

72 离心机马达

74 离心机转子

76 旋转单元马达

78 驱动齿轮

80 旋转单元

84 凹部

86 角接触轴承

88 角接触轴承

90 夹紧圈

92 保持板

94 凸起部分

96 保持装置

A 轴线

R1 旋转轴线

R2 旋转轴线

Claims (9)

1.一种用来均质化和分离介质(10)的设备，所述设备包括离心机(40、70)，所述离心机具有离心机转子(14、44、74)，所述离心机转子能够绕离心机马达(12、42、72)的马达轴线(A)旋转，并且所述离心机转子包括转子主体，至少一个旋转单元(16、48、80)连接到所述转子主体，以使得所述旋转单元额外地能够适于绕不同于所述马达轴线(A)的旋转单元的旋转轴线旋转，所述旋转单元能够通过旋转单元驱动装置驱动，该旋转单元驱动装置设置有能够用于对所述旋转单元(16、48、80)设定至少两个不同旋转速度的装置，并且此外，所述旋转单元(16、48、80)在其周边部分上具有齿(18)，所述旋转单元(16、48、80)能够通过所述齿而被驱动，其特征在于，所述旋转单元驱动装置包括齿，所述齿与所述离心机马达相关联；

所述旋转单元驱动装置设计为设置至少一个传动齿轮(54a、54b)，至少一个所述传动齿轮与相对于所述马达轴线(A)不可旋转地安装的齿(50a、50b)啮合，并且与设置在所述旋转单元(16、48、80)上的所述齿(18)啮合；

所述传动齿轮被设置成齿轮对(52)的形式，所述齿轮对的第一传动齿轮(54)与相对于所述马达轴线(A)不可旋转地安装的齿(50a、50b)啮合，并且所述齿轮对的第二传动齿轮(56)与所述旋转单元上的所述齿(18)啮合。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述不可旋转地安装的齿(50a、50b)能够放置在所述离心机的轴上并且连接到所述离心机马达的外壳(20)。

3.一种用来均质化和分离介质(10)的设备，所述设备包括离心机(40、70)，所述离心机具有离心机转子(14、44、74)，所述离心机转子能够适于绕离心机马达(12、42、72)的马达轴线(A)旋转，并且所述离心机转子包括转子主体，至少一个旋转单元(16、48、80)能够连接到所述转子主体以在旋转单元驱动装置的作用下能够绕旋转单元的旋转轴线旋转，该旋转轴线为不同于所述马达轴线(A)的次旋转轴线，该旋转单元驱动装置设置有能够用于对所述旋转单元(16、48、80)设定至少两个不同旋转速度的装置，所述旋转单元(16、48、80)容纳在凹部(30、46、84)中，所述凹部具有封闭的基部并且设置在所述转子主体内，其特征在于，设置有用来支撑所述旋转单元的轴承(24、26)，在离心分离期间该轴承被布置在所述离心机的离心机容器的重心位置的下方；

所述旋转单元驱动装置设计为设置至少一个传动齿轮(54a、54b)，至少一个所述传动齿轮与相对于所述马达轴线(A)不可旋转地安装的齿(50a、50b)啮合，并且与设置在所述旋转单元(16、48、80)上的齿(18)啮合；

所述传动齿轮被设置成齿轮对(52)的形式，所述齿轮对的第一传动齿轮(54)与相对于所述马达轴线(A)不可旋转地安装的齿(50a、50b)啮合，并且所述齿轮对的第二传动齿轮(56)与所述旋转单元上的所述齿(18)啮合。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述旋转单元(16、48、80)设置为转台的形式。

5.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述旋转单元(16、48、80)包括保持装置(96)，待离心分离的材料或容纳有带离心分离的材料的离心机容器能够放置到所述保持装置中。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，设置有能够放置在所述保持装置(96)中的缩减装置，并且离心机容器能够因此放置到所述缩减装置中。

7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述保持装置(96)设置为保持架的形式，并且所述保持装置特别地沿其周向方向具有凹部(30、46、84)。

8.一种用来操作根据前述权利要求中任意一项所述的设备的方法，其特征在于，测量样品参数，并且将所述旋转速度设定为所述样品参数的函数。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，被测量的所述样品参数是粘度和/或温度。

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