CN109718924B - 非接触式超声破碎仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非接触式超声破碎仪，其包括机架、超声波发生装置、超声波振子、样品工作槽、温控装置和控制装置；超声波发生装置、样品工作槽、温控装置和控制装置集成在机架上，控制装置中的驱动装置驱动超声波发生装置和温控装置的启动和关闭；超声波振子设有多个，且均匀地设置在样品工作槽的底部；样品工作槽内设有传递超声波的液体，样品工作槽设有液体进口和液体出口，液体进口和液体出口连接循环泵。本发明所述的非接触式超声破碎仪通过液体传递超声波，同时对样品工作槽中的多个样品进行破碎，且不易造成样品之间的交叉污染；另外，液体的温度能够达到恒温化。

Description

非接触式超声破碎仪

技术领域

本发明涉及实验室设备技术领域，更具体涉及一种非接触式超声破碎仪。

背景技术

超声波破碎仪是利用超声波在液体中的分散效应，使液体产生空化的作用，即产生无数个密集的小气泡，这些小气泡迅速炸裂，从而使液体中的固体颗粒或者细胞组织破碎。

现有技术中的超声波破碎仪主要由超声波发生器、超声波振子、探头和破碎瓶等部分组成。超声波破碎仪在使用过程时，将探头伸入破碎瓶中的样品内，进行固体颗粒或者细胞组织的破碎；另一颗粒或者细胞需要破碎时，需要先对探头进行清洗再进行破碎。该超声波破碎仪至少存在以下缺点：

1、探头与样品直接接触，一次只能处理一个样品，实验周期长；对于多个样品，需要重复使用同一探头，容易造成样品交叉污染；探头也容易被腐蚀，需要经常更换，成本较高；

2、由于每次探头插入样品的深度不同，每次超声的能量分布也不尽相同，影响实验结果的重复性和准确性；

3、由于不能采用封闭系统，在超声过程中产生的气雾或者泡沫会扩散到环境中，造成潜在的生物危险。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种可同时均匀的破碎多个样品，提高工作效率的非接触式超声破碎仪。

根据本发明的一个方面，提供了一种非接触式超声破碎仪，其包括机架、超声波发生装置、超声波振子、样品工作槽、温控装置和控制装置。超声波发生装置、样品工作槽、温控装置和控制装置集成在机架上，控制装置通过电源线连接外界市电，且和超声波发生装置、温控装置电性连接，超声波发生装置和超声波振子电性连接；控制装置中的驱动装置驱动超声波发生装置和温控装置的启动和关闭。超声波振子设有多个，且均匀地设置在样品工作槽的底部。样品工作槽内设有传递超声波的液体，样品工作槽设有液体进口和液体出口，液体进口和液体出口连接循环泵。本发明所述的非接触式超声破碎仪通过液体传递超声波，对样品工作槽中的样品进行破碎，同时可对多个样品进行破碎实验，且不易造成样品之间的交叉污染；另外，循环泵的设置使得样品工作槽中的液体一直在循环，不会停留在冷凝器的盘管外表面导致盘管外表面冻结为冰层，影响盘管的的工作效率，进而影响到样品工作槽中液体的温度，从而使得超声波在液体中均匀的传递；整个破碎仪为一个整体，结构简单，操作方便。

在一些实施方式中，温控装置包括温度传感器、压缩机、冷凝器和加热器，温度传感器设置在样品工作槽的底部，压缩机与控制装置电性连接，压缩机与冷凝器的盘管连接，加热器与控制装置电性连接，冷凝器的盘管和加热器作用于样品工作槽。通过控制加热器功率的大小来平衡冷凝器的制冷量，使得样品工作槽内液体的温度处于4摄氏度左右，这样利于样品的稳定性。

在一些实施方式中，样品工作槽包括槽体和隔离件，槽体顶部设有开口，槽体底部连接超声波振子和温度传感器，隔离件设于槽体内，隔离件和槽体之间设有冷凝器的盘管和加热器，隔离件隔离出的部分为样品的工作部。本实施方式所述的样品工作槽中的液体不会被冻起来，利于样品的稳定性。

在一些实施方式中，隔离件顶部和底部均设有开口，隔离件由槽体的开口处插入。

在一些实施方式中，隔离件上设有多个溢流孔，可以增加样品工作槽中的液体在隔离件内外的流动性。

在一些实施方式中，工作部内设有样品架，样品架设有多个装设样品的试管固定孔，可以一次性同时破碎多个样品。

在一些实施方式中，样品架设有拉手。便于操作者提拉样品架。

在一些实施方式中，超声波振子设有4-11个，超声波振子的功率在400瓦-1100瓦之间。因超声波振子是均匀的设置在样品工作槽的底部，从而使得超声波在液体中能够均匀的传递。

在一些实施方式中，机架侧边设有控制面板，控制面板设有电源开关、温控开关和液晶显示屏装置，所述液晶显示屏与温度传感器电性连接，所述控制装置与电源开关电性连接后再与电源线电性连接，所述温控开关与加热器电性连接。便于操作者使用。

在一些实施方式中，机架设有散热部件。增加非接触式超声破碎仪的使用寿命。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明不通过探头破碎样品，可同时均匀的破碎多个样品，一人即可操作，提高了工作效率，操作也简单方便；另外，样品之间不易造成交叉污染，工作时的温度也比较稳定。

附图说明

图1是本发明非接触式超声破碎仪的一实施方式的结构示意图；

图2是本发明非接触式超声破碎仪的一实施方式的结构爆炸示意图；

图3是本发明非接触式超声破碎仪的样品工作槽的结构爆炸示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

如图1至3所示，本发明所述一实施方式的一种非接触式超声破碎仪，其包括机架1、超声波发生装置2、超声波振子3、样品工作槽4、温控装置和控制装置6。超声波发生装置2、样品工作槽4、温控装置和控制装置6集成在机架1上。控制装置6通过电源线连接外界市电，且和超声波发生装置2、温控装置电性连接。本发明中的控制装置6可以采用PLC控制器来实现。超声波发生装置2和超声波振子3电性连接。控制装置6中的驱动装置驱动超声波发生装置2和温控装置的启动和关闭。机架1侧边设有控制面板7，控制面板7设有电源开关70、温控开关和液晶显示屏装置71，液晶显示屏71与温度传感器50电性连接，所述控制装置6与电源开关70电性连接后再与电源线电性连接，所述温控开关与加热器53电性连接。便于操作者使用。机架1还可以设有散热部件，增加非接触式超声破碎仪的使用寿命。

超声波振子3设有多个，且均匀地设置在样品工作槽4的底部。超声波振子3设有X个。因超声波振子3是均匀的设置在样品工作槽4的底部，从而使得超声波在液体中能够均匀的传递。本发明中所述的超声波振子3是由超声波换能器和超声波变幅杆组成。而超声波换能器是一种能把高频电能转化为机械能的装置，超声波变幅杆是一个无源器件，本身不产生振动，只是将超声波换能器输入的振动改变振幅后再传递出去，完成了阻抗变换。具体实施时，超声波振子3粘贴在样品工作槽4的底部。

控制装置6和超声波发生装置2、温控装置电性连接。温控装置包括温度传感器50、压缩机51、冷凝器52和加热器53，温度传感器50设置在样品工作槽4的底部，压缩机51与控制装置6电性连接，压缩机51与冷凝器52的盘管520连接，加热器53与控制装置6电性连接，冷凝器52的盘管520和加热器53作用于样品工作槽4。冷凝器52有效的冷却因破碎仪工作造成的热，加热器53在样品工作槽4的温度过低时工作，通过控制加热器53功率的大小来平衡冷凝器52的制冷量，使得样品工作槽4的温度处于4摄氏度左右，这样利于样品的稳定性，也延长破碎仪的使用寿命。

样品工作槽4内设有传递超声波的液体，样品工作槽4设有液体进口8和液体出口9，液体进口8和液体出口9连接循环泵11。具体实施时，样品工作槽4包括槽体40和隔离件41，槽体40顶部设有开口400，槽体40底部连接超声波振子3和温度传感器50，隔离件41设于槽体40内，隔离件41和槽体40之间设有冷凝器52的盘管520和加热器53，隔离件41隔离出的部分为样品的工作部42。隔离件41顶部和底部均设有开口400，隔离件41由槽体40的开口400处插入。在隔离件41上设有多个溢流孔410，该溢流孔410可以是规则形状，也可以是不规则形状，这样可以增加样品工作槽4中的液体在隔离件41内外的流动性。超声波破碎仪在工作时，对于样品工作槽4中的液体温度要求一般为4摄氏度，那么冷凝器盘管520工作时的实际温度一般都是低于4摄氏度，甚至是零下，如果样品工作槽4中的液体不流动、不循环，液体容易在盘管520外表面冻结成冰层，冰层越来越厚，进而影响盘管的工作效率。而通过控制加热器53功率的大小可以平衡冷凝器52的制冷量，使得样品工作槽内液体的温度处于4摄氏度左右，达到恒温化；另外，循环泵11配合隔离件41使得液体具有很好的流动性，不会停留在盘管520外表面导致盘管520外表面冻结成冰层，保证盘管520正常的工作效率。本发明在具体实施时，传递超声波的液体最优的选择是水，因为超声波在水中传播距离远。样品的工作部42内设有样品架10，样品架10设有多个装设样品的试管固定孔101，可以一次性同时破碎多个样品。在具体实施时，样品的工作部42内部设有固定轴420，样品架10上设有与固定轴420相配合的安装孔。样品架10上还可以设置一对拉手100，便于操作者提拉样品架10，方便样品架10的放置和取出。

本发明所述的非接触式超声破碎仪在具体使用时，先将样品架10取出，将装好样品的试管固定在样品架10上，操作者通过样品架10上的拉手100将样品架10放置在工作部42内。接着通过控制面板7上的电源开关70启动驱动装置，驱动装置控制超声波发生装置2和超声波振子3工作，将超声波通过水在样品工作槽4中传递，对样品工作槽4中的样品进行破碎。

本发明不通过探头破碎样品，将多个样品装在不同的密闭的试管中，再将试管固定在样品架10上，可同时均匀的破碎多个样品，不易造成样品之间的交叉污染，工作时的温度也比较稳定，也不易造成生物危险。本发明是通过水来传递超声波，整个工作部42内的超声波能量分布相当，使得每个试管中样品的破碎程度相同，保证实验结果的重复性和准确性。另外，利用本发明所述的非接触式超声破碎仪，操作简单方便，一人即可操作，提高了工作效率；且整个破碎仪为一个整体，结构简单，便于大规模实验使用。

本发明的机架1、超声波发生装置2、超声波振子3、温控装置、控制装置6、控制面板7、电源开关70和液晶显示屏71等部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术领域人员均可通过技术手册、现有技术得知或通过常规实验方法获知。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的创造构思的前提下，还可以做出其它变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.非接触式超声破碎仪，其特征在于，包括机架、超声波发生装置、超声波振子、样品工作槽、温控装置和控制装置，所述超声波发生装置、样品工作槽、温控装置和控制装置集成在机架上，所述控制装置通过电源线连接外界市电，且和超声波发生装置、温控装置电性连接，所述超声波发生装置和超声波振子电性连接；所述控制装置中的驱动装置驱动超声波发生装置和温控装置的启动和关闭；所述超声波振子设有多个，且均匀地设置在样品工作槽的底部；所述样品工作槽内设有传递超声波的液体，所述样品工作槽设有液体进口和液体出口，所述液体进口和液体出口连接循环泵；

所述温控装置包括温度传感器、压缩机、冷凝器和加热器，所述温度传感器设置在样品工作槽的底部，所述压缩机与控制装置电性连接，所述压缩机与冷凝器的盘管连接，所述加热器与控制装置电性连接，所述冷凝器的盘管和加热器作用于样品工作槽。

2.根据权利要求1所述的非接触式超声破碎仪，其特征在于，所述样品工作槽包括槽体和隔离件，所述槽体顶部设有开口，所述槽体底部连接超声波振子和温度传感器，所述隔离件设于槽体内，所述隔离件和槽体之间设有冷凝器的盘管和加热器，所述隔离件隔离出的部分为样品的工作部。

3.根据权利要求2所述的非接触式超声破碎仪，其特征在于，所述隔离件顶部和底部均设有开口，所述隔离件由槽体的开口处插入。

4.根据权利要求3所述的非接触式超声破碎仪，其特征在于，所述隔离件上设有多个溢流孔。

5.根据权利要求4所述的非接触式超声破碎仪，其特征在于，所述工作部内设有样品架，所述样品架设有多个装设样品的试管固定孔。

6.根据权利要求5所述的非接触式超声破碎仪，其特征在于，所述样品架设有拉手。

7.根据权利要求1所述的非接触式超声破碎仪，其特征在于，所述超声波振子设有4－11个，所述超声波振子的功率在400瓦－1100瓦之间。

8.根据权利要求2－7任一项所述的非接触式超声破碎仪，其特征在于，所述机架侧边设有控制面板，所述控制面板设有电源开关、温控开关和液晶显示屏装置，所述液晶显示屏与温度传感器电性连接，所述控制装置与电源开关电性连接后再与电源线电性连接，所述温控开关与加热器电性连接。

9.根据权利要求8所述的非接触式超声破碎仪，其特征在于，所述机架设有散热部件。