CN115181669B - 用于细胞或病毒裂解的破碎装置 - Google Patents

Abstract

本申请的实施例提供了一种用于细胞或病毒裂解的破碎装置，该破碎装置包括：安装支架；超声换能器，超声换能器包括声波发生柱和振动球，声波发生柱穿设到振动球内并且声波发生柱的端部临近振动球的球心；样本容器固定架，样本容器固定架连接至安装支架，并且包括彼此相对设置的第一固定件和第二固定件，第一固定件和第二固定件之间形成有间隙和容置部，振动球设置在容置部中，声波发生柱延伸穿过第二固定件，其中穿过振动球的球心且垂直于声波发生柱的延伸方向的平面位于间隙处；样本容器，样本容器围绕振动球设置在间隙中，并且与振动球的外表面接触。本申请的破碎装置能够同时提高细胞或病毒的裂解均匀性和裂解速率。

Description

用于细胞或病毒裂解的破碎装置

技术领域

本申请的实施例总体上涉及细胞或病毒裂解技术领域，并且更具体地，涉及用于细胞或病毒裂解的破碎装置。

背景技术

从细胞或病毒提取核酸是分子生物学和生物医学领域中许多应用的必要任务。一旦从细胞释放，核酸就可以用于遗传分析，例如，定序、病原体识别和量化、核酸突变分析、基因组分析、基因表达研究，药理学监视、用于药物发现的脱氧核糖核酸（DNA）库存储，等等。

为了从细胞或病毒提取核酸，需要进行细胞或病毒的裂解。然而，在采用常规裂解方式进行细胞或病毒的裂解过程中，常常面临着裂解不均匀以及裂解速率低的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种用于细胞或病毒裂解的破碎装置，以同时提升细胞或病毒的裂解均匀性和裂解速率。

在本申请的一个方面，提供了一种用于细胞或病毒裂解的破碎装置，所述破碎装置包括：安装支架；超声换能器，所述超声换能器包括声波发生柱和振动球，所述声波发生柱穿设到所述振动球内并且所述声波发生柱的端部临近所述振动球的球心；样本容器固定架，所述样本容器固定架连接至所述安装支架，并且包括彼此相对设置的第一固定件和第二固定件，所述第一固定件和所述第二固定件之间形成有间隙和容置部，所述振动球设置在所述容置部中，所述声波发生柱延伸穿过所述第二固定件，其中穿过所述振动球的球心且垂直于所述声波发生柱的延伸方向的平面位于所述间隙处；样本容器，所述样本容器围绕所述振动球设置在所述间隙中，并且与所述振动球的外表面接触。

根据本申请的实施例，当待裂解的细胞或病毒放置于样本容器内时，可以使超声换能器的声波发生柱发出超声波。超声波能够以声波发生柱的端部为圆心，以圆周散开的形式经由振动球到达样本容器。这种布置扩大了样本容器与超声换能器的接触面积，使得在相同时间内，样本容器可以接收到更多的超声波，从而使得相同时间内有更多的细胞或病毒被同时裂解，提升了细胞或病毒裂解的速率。同时，由于超声波以圆周散开的形式传播，使得处于同一圆周线处的细胞或病毒能够在相同时间内接收到相同波长和振幅的超声波，因而能够提升细胞或病毒裂解的均匀性。

在一些实施例中，所述样本容器呈具有缺口的圆环状；并且所述破碎装置还包括预紧力调节机构，所述预紧力调节机构被配置为调节所述样本容器与所述振动球之间的接触应力。

在一些实施例中，所述预紧力调节机构包括：传动组件；涡卷弹簧，所述涡卷弹簧的主体部分围绕所述样本容器设置，所述涡卷弹簧的第一端连接至所述第二固定件，所述涡卷弹簧的第二端连接至所述传动组件；以及电机，连接至所述传动组件，并且被配置为经由所述传动组件而驱动所述涡卷弹簧的第二端运动，来由此调节所述接触应力。

在一些实施例中，所述传动组件包括联轴器、主动轴、主动轮、从动轮和从动轴，所述第二固定件的面对所述第一固定件的一侧上设置有限位环和位于所述限位环内的弹簧固定部，所述限位环具有开口；所述电机设置在所述第一固定件的与所述第二固定件相背的一侧上；所述联轴器连接在所述电机的输出端上；所述主动轴由所述第一固定件和所述第二固定件支撑，并且能够相对于所述第一固定件和所述第二固定件转动，所述主动轴连接至所述联轴器；所述主动轮固定在所述主动轴上；所述从动轴由所述第一固定件和所述第二固定件支撑，并且能够相对于所述第一固定件和所述第二固定件转动；所述从动轮固定在所述从动轴上，并且能够在所述主动轮的带动下转动；所述涡卷弹簧的第一端连接至所述弹簧固定部，所述涡卷弹簧的第二端穿过所述开口而连接至所述从动轴。

在一些实施例中，所述弹簧固定部包括固定柱，并且所述涡卷弹簧的第一端设置有连接孔，所述连接孔套设在所述固定柱上。

在一些实施例中，所述涡卷弹簧的第二端包括连接片，并且所述从动轴上设置有连接槽，所述连接片插入到所述连接槽中。

在一些实施例中，所述主动轮的齿数小于所述从动轮的齿数。

在一些实施例中，所述破碎装置还包括超声发生器和中央控制器，所述超声发生器和所述中央控制器被内嵌在所述安装支架内，所述中央控制器与所述超声发生器以及所述预紧力调节机构电连接，所述超声发生器被配置为在所述中央控制器的控制下向所述超声换能器提供高频交流电信号，所述预紧力调节机构被配置为在所述中央控制器的控制下调节所述样本容器与所述振动球之间的接触应力。

在一些实施例中，所述中央控制器被配置为：获取待裂解的细胞或病毒的种类；根据所获取到的细胞或病毒的种类，调取数据库内存储的与待裂解的细胞或病毒对应的超声波频率和目标预紧力；控制所述超声发生器向所述超声换能器提供与所述超声波频率对应的高频交流电信号，以使所述超声换能器以所述超声波频率运行；以及控制所述预紧力调节机构向所述样本容器提供所述目标预紧力，以使所述振动球与所述样本容器之间的接触应力达到目标应力。

在一些实施例中，所述超声波频率包括一级频率和二级频率，所述一级频率小于所述二级频率，并且所述中央控制器进一步被配置为：控制所述超声发生器在第一时间段内向所述超声换能器提供与所述一级频率对应的高频交流电信号，以使所述超声换能器以所述一级频率运行，从而使待裂解的细胞或病毒分散开；以及控制所述超声发生器在第二时间段内向所述超声换能器提供与所述二级频率对应的高频交流电信号，以使所述超声换能器以所述二级频率运行，从而使待裂解的细胞或病毒被裂解，其中所述第二时间段位于所述第一时间段之后。

在一些实施例中，所述破碎装置还包括支撑组件，所述支撑组件连接至所述安装支架并且被配置为弹性地支撑所述超声换能器。

在一些实施例中，所述支撑组件包括缓冲弹簧、滑块和导轨；所述导轨固定在所述安装支架上；所述滑块可滑动地连接在所述导轨上；所述缓冲弹簧连接在所述超声换能器与所述滑块之间。

在一些实施例中，所述支撑组件还包括彼此间隔开的成对限位连接柱，所述成对限位连接柱将所述导轨固定在所述安装支架上，并且限制所述滑块相对于所述导轨的滑动范围。

应当理解，该部分中所描述的内容并非旨在限定本申请的实施例的关键特征或重要特征，也不用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的描述而变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本申请各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：

图1示出了根据本申请的一个实施例的用于细胞或病毒裂解的破碎装置的结构示意图；

图2示出了图1中所示的破碎装置的示意性截面图；

图3示出了根据本申请的一个实施例的第二固定件的结构示意图；

图4示出了根据本申请的一个实施例的第一固定件的结构示意图；

图5示出了图4中所示的第一固定件的示意性截面图；

图6示出了根据本申请的一个实施例的样本容器的结构示意图；

图7示出了根据本申请的一个实施例的超声换能器与样本容器的连接示意图；

图8示出了图7中所示的超声换能器与样本容器的示意性截面图；

图9示出了根据本申请的一个实施例的超声换能器、样本容器和预紧力调节机构的连接示意图；

图10示出了图9中所示的超声换能器、样本容器和预紧力调节机构的局部放大示意图；

图11示出了根据本申请的一个实施例的涡卷弹簧的结构示意图。

主要附图标记说明：

100、破碎装置

2、安装支架

3、超声换能器 31、声波发生柱 32、振动球

4、样本容器 41、缺口

5、样本容器固定架 51、第一固定件 511、第二容置部

512、第三安装孔 513、第四安装孔 52、第二固定件

521、限位环 5211、开口 522、弹簧固定部

5221、固定柱 523、通孔 524、第一容置部

525、第一安装孔 526、第二安装孔 53、第三固定件

54、螺钉

6、预紧力调节机构 60、传动组件 61、电机

62、联轴器 63、主动轴 64、主动轮

65、从动轮 66、从动轴 67、涡卷弹簧

670、主体部分 671、第一端 6711、连接孔

672、第二端 6721、连接片

7、支撑组件 71、缓冲弹簧 72、滑块

73、导轨 74、限位连接柱 8、间隙

9、容置部。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的优选实施例。虽然附图中显示了本申请的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本申请更加透彻和完整，并且能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。

如在上文中所描述的，在采用常规裂解方式进行细胞或病毒的裂解过程中，常常面临着裂解不均匀以及裂解速率低的问题。产生上述问题的主要原因在于，同一样本内的多个细胞或病毒会沉积在一起，所以在借助超声波对样本内的细胞或病毒进行裂解时，处于中间层的细胞或病毒通常不易被裂解。本申请的实施例提供了一种用于细胞或病毒裂解的破碎装置，以同时提升细胞或病毒的裂解均匀性和裂解速率。在下文中，将结合图1至图11对本申请的原理进行描述。

图1示出了根据本申请的一个实施例的用于细胞或病毒裂解的破碎装置100的结构示意图，图2示出了图1中所示的破碎装置100的示意性截面图。如图1和图2所示，在此描述的破碎装置100包括安装支架2、超声换能器3、样本容器固定架5和样本容器4。

超声换能器3也可以称为超声波换能器，其能够将电信号转换为相应的超声波，从而产生振动。超声换能器3包括彼此连接的声波发生柱31和振动球32。声波发生柱31总体上呈杆状并且沿预定方向延伸。振动球32总体上呈球状并且布置在声波发生柱31的端部处。如图2所示，声波发生柱31穿设到振动球32内并且声波发生柱31的端部临近振动球32的球心。在超声换能器3工作的情况下，声波发生柱31能够发出超声波，并通过振动球32将超声波向外传送。应当理解，为了将电信号转换为超声波，超声换能器3还可以包括除了声波发生柱31和振动球32之外的其他部件，这些部件可以以常规方式或者未来可用的方式进行操作，在本文中对此将不再赘述。

为了驱动超声换能器3工作，破碎装置100还包括超声发生器（未示出），超声发生器能够把市电或其他类型的电源转换成与超声换能器3相匹配的高频交流电信号，并提供给超声换能器3。超声发生器可以内嵌在安装支架2中，以使得破碎装置100的结构更加紧凑，减小破碎装置100的体积。当然，超声发生器设置在安装支架2外部的其他位置处也是可行的。超声发生器所产生的高频交流电信号可以是正弦信号、脉冲信号或其他类型的信号，其频率对应于超声换能器3工作的频率。在超声发生器的驱动下，超声换能器3的声波发生柱31能够发出超声波，并通过振动球32将超声波向外传送。

样本容器固定架5用于安装样本容器4。样本容器4用于容纳包含待裂解的细胞或病毒的样本。样本容器固定架5连接至安装支架2，并且包括彼此相对设置的第一固定件51和第二固定件52。如图1和图2所示，第一固定件51和第二固定件52可以上下设置，并且通过诸如螺钉54之类的紧固件可拆卸地连接在一起。在将样本容器4与超声换能器3进行组装时，可以将第一振动件51从第二振动件52上拆卸下来，并将样本容器4连接至超声换能器3上的振动球32。随后，可以通过螺钉54将第一固定件51连接至第二固定件52。

如图1和图2所示，第一固定件51和第二固定件52之间形成有间隙8。样本容器4围绕振动球32设置在间隙8中，并且样本容器4与振动球32的外表面接触。此外，第一固定件51和第二固定件52之间还形成有用于容置振动球32的容置部9。振动球32与容置部9之间具有一定的缝隙，以保证在超声换能器3工作时振动球32有一定的振动空间。声波发生柱31延伸穿过第二固定件52。振动球32设置在容置部9中，使得穿过振动球32的球心且垂直于声波发生柱31的延伸方向的平面位于间隙8处。换而言之，以振动球32的球心为圆心形成垂直于声波发生柱31的延伸方向的水平平面，该水平平面基本上与样本容器4所在的平面重合。利用这样的布置，样本容器4内的样本可以均匀地分散在样本容器4内，从而使得细胞或病毒不会发生聚集。

当待裂解的细胞或病毒放置于样本容器4内时，超声发生器能够驱动超声换能器3的声波发生柱31发出超声波，超声波能够以声波发生柱31的端部为圆心，以圆周散开的形式到达样本容器4。这种布置扩大了样本容器4与超声换能器3的接触面积，使得在相同时间内，样本容器4可以接收到更多的超声波，从而使得相同时间内有更多的细胞或病毒被同时裂解，提升了细胞或病毒裂解的速率。同时，由于超声波以圆周散开的形式传播，使得处于同一圆周线处的细胞或病毒能够在相同时间内接收到相同波长和振幅的超声波，因而能够提升细胞或病毒裂解的均匀性。

在一个实施例中，如图1和图2所示，样本容器固定架5还包括第三固定件53。第三固定件53连接至第一固定件51和第二固定件52，并且永久固定或可拆卸地安装在安装支架2上。通过第三固定件53可以可靠地将第一固定件51和第二固定件52连接至安装支架2。应当理解，第一固定件51和第二固定件52可以以任何合适的方式连接至安装支架2，本申请的实施例对此不做限制。

在一些实施例中，如图1和图2所示，破碎装置100还包括支撑组件7。支撑组件7连接至安装支架2并且弹性地支撑超声换能器3，以用于为超声换能器3提供一定的活动空间。支撑组件7可以包括缓冲弹簧71、滑块72和导轨73。导轨73沿竖直方向固定在安装支架2上。滑块72连接在导轨73上并且能够相对于导轨73上下滑动。缓冲弹簧71连接在超声换能器3与滑块72之间，以用于弹性地支撑超声换能器3。以此布置，在超声换能器3工作时，支撑组件7能够为超声换能器3提供一定的活动空间，保证了超声换能器3的顺畅工作。

在一个实施例中，如图1和图2所示，支撑组件7还包括彼此间隔开的成对限位连接柱74。该成对限位连接柱74靠近导轨73的端部设置，一方面起到将导轨73固定在安装支架2上的作用，另一方面能够限制滑块72相对于导轨73的滑动范围。

下面进一步结合图3至图5来描述第一固定件51和第二固定件52的示例性结构。图3示出了根据本申请的一个实施例的第二固定件52的结构示意图，图4示出了根据本申请的一个实施例的第一固定件51的结构示意图，图5示出了图4中所示的第一固定件51的示意性截面图。

在一个实施例中，如图3所示，第二固定件52包括通孔523和第一容置部524，第一容置部524设置在通孔523周围。结合图2和图3，声波发生柱31延伸穿过通孔523，并且振动球32的靠近底部的一部分位于第一容置部524中。相应地，如图4和图5所示，第一固定件51的面对第二固定件52的一侧设置有第二容置部511。结合图2至图5，第二容置部511与第一容置部524对应设置，振动球32的靠近顶部的一部分位于第二容置部511中。第一容置部524和第二容置部511二者共同形成样本容器固定架5的容置部9，以用于容置振动球32。

对于不同的细胞，由于细胞壁和细胞膜中的至少一项不同，因此裂解的难度也会不同。同样，不同的病毒的裂解难度也会有所不同。因此，针对不同的细胞或病毒，超声换能器3所对应的最佳超声波频率不同。针对不同的细胞或病毒，超声换能器3以与该细胞或病毒对应的最佳超声波频率工作时对该细胞或病毒的裂解效果会比以其他超声波频率工作时对该细胞或病毒的裂解效果更好。此外，当样本容器4的固有频率与超声换能器3的超声波频率接近时或相等时，对细胞或病毒的裂解效果会更好。

在一些实施例中，为了实现对样本容器4的固有频率的调节，样本容器4呈具有缺口41的圆环状，并且破碎装置100还包括用于调节样本容器4与振动球32之间的接触应力的预紧力调节机构6，如图1、图2以及图6所示。样本容器4可以具有一定的挠性，以适应预紧力调节机构6改变样本容器4与超声换能器3之间的应力时样本容器4发生的形变。通过调节样本容器4与振动球32之间的接触应力，能够改变样本容器4的固有频率。当样本容器4的固有频率与超声换能器3的超声波频率接近时或相等时，对细胞或病毒的裂解效果会更好。

如上所述，样本容器4围绕振动球32设置，并且样本容器4与振动球32的外表面接触，图7和图8示出了具有缺口41的样本容器4与超声换能器3之间的示例性布置。如图7和图8所示，以振动球32的球心为圆心形成的垂直于声波发生柱31的延伸方向的水平平面与样本容器4所在的平面重合。利用这样的布置，样本容器4内的样本中的细胞或病毒可以均匀地分散在样本容器4内，而不会发生聚集。

下面将进一步结合图9至图11来描述预紧力调节机构6的示例性结构和操作原理。

在一些实施例中，如图9至图11所示，预紧力调节机构6包括电机61、传动组件60和涡卷弹簧67。涡卷弹簧67的主体部分670围绕样本容器4设置。涡卷弹簧67的第一端671位于主体部分670内侧，并且连接至第二固定件52。涡卷弹簧67的第二端672位于主体部分670外侧，并且连接至传动组件60。电机61连接至传动组件60，并且被配置为经由传动组件60而驱动涡卷弹簧67的第二端672运动，来由此调节样本容器4与振动球32之间的接触应力。

在一些实施例中，第二固定件52的面对第一固定件51的一侧（即图10中所示的顶侧）上设置有限位环521和位于限位环521内的弹簧固定部522，该限位环521具有开口5211，这在图3中被更清楚地示出。涡卷弹簧67的主体部分670围绕样本容器4设置在限位环521内，以用于向样本容器4施加预紧力，从而使样本容器4与振动球32的外表面接触。涡卷弹簧67的第一端671连接至弹簧固定部522。涡卷弹簧67的第二端672穿过开口5211而连接至从动轴66。

在一些实施例中，结合图1、图2以及图9至图11，传动组件60包括联轴器62、主动轴63、主动轮64、从动轮65和从动轴66。电机61设置在第一固定件51的与第二固定件52相背的一侧（即顶侧）上。联轴器62连接在电机61的输出端上，并且能够随电机61的输出端一起转动。主动轴63由第一固定件51和第二固定件52支撑，并且能够相对于第一固定件51和第二固定件52转动。主动轴63连接至联轴器62，从而能够在联轴器62的带动下转动。主动轮64固定在主动轴63上，从而能够与主动轴63一起转动。从动轴66由第一固定件51和第二固定件52支撑，并且能够相对于第一固定件51和第二固定件52转动。从动轮65固定在从动轴66上，并且能够在主动轮64的带动下转动。当主动轮64转动时，从动轮65能够与从动轴66一起转动。涡卷弹簧67的第一端671连接至弹簧固定部522。涡卷弹簧67的第二端672穿过开口5211而连接至从动轴66。

当电机61工作时，预紧力调节机构6能够使涡卷弹簧67收缩或扩张，从而改变涡卷弹簧67的预紧力。利用这样的布置，可以准确可靠地改变样本容器4与超声换能器3之间的接触应力，进而使得样本容器4本身的固有频率发生变化。如上所述，当样本容器4的固有频率与超声换能器3的超声波频率接近时或相等时，细胞或病毒的裂解效果会更好。因此，针对不同的细胞或病毒，可以使超声换能器3发射相应频率的超声波，同时通过预紧力调节机构6来改变涡卷弹簧67的预紧力，从而使样本容器4的固有频率被谐调至与超声换能器3的超声波频率相同或相近，这可以进一步提高细胞或病毒的裂解速率和效果。

应当理解，在根据本公开的实施例中，传动组件60可以具有其他结构。例如，在一些实施例中，主动轮64和从动轮65之间可以设置有一个或多个附加的传动轮或其他传动结构。利用这样的布置同样可以实现对涡卷弹簧67施加在样本容器4上的预紧力的调节。

返回图3至图5，第二固定件52上设置有第一安装孔525和第二安装孔526，并且第一固定件51设置有第三安装孔512和第四安装孔513。第一安装孔525与第三安装孔512对应设置，以用于支撑主动轴63。主动轴63的一部分转动连接在第一安装孔525中，主动轴63的另一部分转动连接在第三安装孔512中。第二安装孔526和第四安装孔513对应设置，以用于支撑从动轴66。从动轴66的一部分转动连接在第二安装孔526中，从动轴66的另一部分转动连接在第四安装孔513中。以此布置，可以可靠地将主动轴63和从动轴66转动连接至第一固定件51和第二固定件52。

在一些实施例中，如图3所示，弹簧固定部522包括固定柱5221，以用于连接涡卷弹簧67的第一端671。相应地，如图9至图11所示，涡卷弹簧67的第一端671设置有连接孔6711，连接孔6711套设在固定柱5221上。利用这种布置，可以可靠地实现弹簧固定部522与涡卷弹簧67的第一端671之间的连接。

在一些实施例中，如图9至图11所示，涡卷弹簧67的第二端672包括连接片6721。相应地，从动轴66上设置有连接槽（未示出），连接片6721插入到该连接槽中，从而将涡卷弹簧67的第二端672可靠地固定至从动轴66。

下面结合图10来描述预紧力调节机构6的工作原理。

如图10所示，当电机61的输出端沿箭头X所示的方向正转时，能够驱动联轴器62顺时针转动。相应地，联轴器62将会带动主动轴63顺时针转动，并且主动轴63带动主动轮64顺时针转动。继而，主动轮64能够驱动从动轮65逆时针转动，并且从动轮65所连接的从动轴66逆时针转动。从动轴66逆时针转动能够拉动涡卷弹簧67并使涡卷弹簧67收卷在从动轴66上。随着涡卷弹簧67的收卷，能够使得涡卷弹簧67施加在样本容器4上的预紧力增大，从而使得样本容器4与超声换能器3的振动球32之间的应力变大。

相反，当电机61的输出端沿与箭头X所示的方向相反的方向反转时，能够驱动联轴器62逆时针转动。相应地，联轴器62将会带动主动轴63逆时针转动，并且主动轴63带动主动轮64逆时针转动。继而，主动轮64能够驱动从动轮65顺时针转动，并且从动轮65所连接的从动轴66顺时针转动。从动轴66顺时针转动能够使涡卷弹簧67相对于从动轴66被释放。随着涡卷弹簧67的释放，能够使得涡卷弹簧67施加在样本容器4上的预紧力减小，从而使得样本容器4与超声换能器3的振动球32之间的应力变小。

因此，通过预紧力调节机构6能够根据需要而改变样本容器4与超声换能器3的振动球32之间的应力，从而改变样本容器4本身的固有频率，使得样本容器4本身的固有频率与超声换能器3的超声波频率接近时相等。

在一些实施例中，主动轮64的齿数小于从动轮65的齿数，从而使得从动轮65的转速小于主动轮64的转速，形成一个减速器结构。利用这种布置，能够更加精确地调节样本容器4与超声换能器3的振动球32之间的应力变化。

在一些实施例中，由涡卷弹簧67施加在样本容器4上的预紧力可以在10N至55N的范围内。在一些实施例中，超声换能器3的超声波频率可以在25KHZ至115KHZ的范围内。在一些实施例中，超声换能器3的振动幅度可以在6微米至58微米的范围内。

应当注意，上述以及本申请其他地方可能提及的数字、数值等，都是示例性的，无意以任何方式限制本申请的范围。任何其他适当的数字、数值都是可能的。

在一些实施例中，破碎装置100还包括中央控制器（未示出），中央控制器可以被内嵌在安装支架2内。中央控制器与超声发生器以及预紧力调节机构6电连接。超声发生器能够在中央控制器的控制下向超声换能器3提供高频交流电信号。预紧力调节机构6能够在中央控制器的控制下调节样本容器4与振动球32之间的接触应力。

如上所述，针对不同的细胞或病毒，超声换能器3所对应的最佳超声波频率不同；当样本容器4的固有频率与超声换能器3的超声波频率接近时或相等时，对细胞或病毒的裂解效果会更好。为此，在一些实施例中，中央控制器可以通过控制超声发生器，来使得超声换能器3针对不同的细胞或病毒以对应的超声波频率工作，并且中央控制器可以通过控制预紧力调节机构6，来使得样本容器4的固有频率与超声换能器3的超声波频率接近或相等。

在一些实施例中，中央控制器可以通过以下方式来控制超声发生器和预紧力调节机构6。中央控制器首先获取待裂解的细胞或病毒的种类。随后，中央控制器根据所获取到的细胞或病毒的种类，调取数据库内存储的与待裂解的细胞或病毒对应的超声波频率和目标预紧力。待裂解的细胞或病毒在对应的超声波频率下的裂解效果将会优于在其他超声波频率下的裂解效果。样本容器4在目标预紧力下的固有频率将会与超声换能器3的超声波频率接近，甚至相等。随后，中央控制器可以控制超声发生器向超声换能器3提供与超声波频率对应的高频交流电信号，以使超声换能器3以与待裂解的细胞或病毒对应的超声波频率运行。同时，中央控制器可以控制预紧力调节机构6的涡卷弹簧67收缩或扩张，从而向样本容器4提供目标预紧力。以此方式，可以使振动球32与样本容器4之间的接触应力达到目标应力，从而使样本容器4的固有频率与超声换能器3的超声波频率接近或相等。

在一些实施例中，超声波频率包括一级频率和二级频率，该一级频率小于二级频率。中央控制器可以控制超声发生器在第一时间段内向超声换能器3提供与一级频率对应的高频交流电信号，以使超声换能器3以一级频率运行，从而使待裂解的细胞或病毒在样本容器4中分散开。随后，中央控制器可以控制超声发生器在第一时间段之后的第二时间段内向超声换能器3提供与二级频率对应的高频交流电信号，以使超声换能器3以二级频率运行，从而使待裂解的细胞或病毒被裂解通过首先将细胞或病毒分散并且随后再对分散开的细胞或病毒进行裂解，能够进一步提升细胞或病毒的裂解均匀性。

以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其他普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (11)

1.一种用于细胞或病毒裂解的破碎装置（100），其特征在于，所述破碎装置（100）包括：

安装支架（2）；

超声换能器（3），所述超声换能器（3）包括声波发生柱（31）和振动球（32），所述声波发生柱（31）穿设到所述振动球（32）内并且所述声波发生柱（31）的端部临近所述振动球（32）的球心；

样本容器固定架（5），所述样本容器固定架（5）连接至所述安装支架（2），并且包括彼此相对设置的第一固定件（51）和第二固定件（52），所述第一固定件（51）和所述第二固定件（52）之间形成有间隙（8）和容置部（9），所述振动球（32）设置在所述容置部（9）中，所述声波发生柱（31）延伸穿过所述第二固定件（52），其中穿过所述振动球（32）的球心且垂直于所述声波发生柱（31）的延伸方向的平面位于所述间隙（8）处；

样本容器（4），所述样本容器（4）围绕所述振动球（32）设置在所述间隙（8）中，并且与所述振动球（32）的外表面接触，所述样本容器（4）呈具有缺口（41）的圆环状；

预紧力调节机构（6），所述预紧力调节机构（6）被配置为调节所述样本容器（4）与所述振动球（32）之间的接触应力；以及

超声发生器和中央控制器，所述超声发生器和所述中央控制器被内嵌在所述安装支架（2）内，所述中央控制器与所述超声发生器以及所述预紧力调节机构（6）电连接，所述超声发生器被配置为在所述中央控制器的控制下向所述超声换能器（3）提供高频交流电信号，所述预紧力调节机构（6）被配置为在所述中央控制器的控制下调节所述样本容器（4）与所述振动球（32）之间的接触应力。

2.根据权利要求1所述的破碎装置（100），其特征在于，所述预紧力调节机构（6）包括：

传动组件（60）；

涡卷弹簧（67），所述涡卷弹簧（67）的主体部分（670）围绕所述样本容器（4）设置，所述涡卷弹簧（67）的第一端（671）连接至所述第二固定件（52），所述涡卷弹簧（67）的第二端（672）连接至所述传动组件（60）；以及

电机（61），连接至所述传动组件（60），并且被配置为经由所述传动组件（60）而驱动所述涡卷弹簧（67）的第二端（672）运动，来由此调节所述接触应力。

3.根据权利要求2所述的破碎装置（100），其特征在于，所述传动组件（60）包括联轴器（62）、主动轴（63）、主动轮（64）、从动轮（65）和从动轴（66），所述第二固定件（52）的面对所述第一固定件（51）的一侧上设置有限位环（521）和位于所述限位环（521）内的弹簧固定部（522），所述限位环（521）具有开口（5211）；

所述电机（61）设置在所述第一固定件（51）的与所述第二固定件（52）相背的一侧上；

所述联轴器（62）连接在所述电机（61）的输出端上；

所述主动轴（63）由所述第一固定件（51）和所述第二固定件（52）支撑，并且能够相对于所述第一固定件（51）和所述第二固定件（52）转动，所述主动轴（63）连接至所述联轴器（62）；

所述主动轮（64）固定在所述主动轴（63）上；

所述从动轴（66）由所述第一固定件（51）和所述第二固定件（52）支撑，并且能够相对于所述第一固定件（51）和所述第二固定件（52）转动；

所述从动轮（65）固定在所述从动轴（66）上，并且能够在所述主动轮（64）的带动下转动；

所述涡卷弹簧（67）的第一端（671）连接至所述弹簧固定部（522），所述涡卷弹簧（67）的第二端（672）穿过所述开口（5211）而连接至所述从动轴（66）。

4.根据权利要求3所述的破碎装置（100），其特征在于，所述弹簧固定部（522）包括固定柱（5221），并且所述涡卷弹簧（67）的第一端（671）设置有连接孔（6711），所述连接孔（6711）套设在所述固定柱（5221）上。

5.根据权利要求3所述的破碎装置（100），其特征在于，所述涡卷弹簧（67）的第二端（672）包括连接片（6721），并且所述从动轴（66）上设置有连接槽，所述连接片（6721）插入到所述连接槽中。

6.根据权利要求3所述的破碎装置（100），其特征在于，所述主动轮（64）的齿数小于所述从动轮（65）的齿数。

7.根据权利要求1所述的破碎装置（100），其特征在于，所述中央控制器被配置为：

获取待裂解的细胞或病毒的种类；

根据所获取到的细胞或病毒的种类，调取数据库内存储的与待裂解的细胞或病毒对应的超声波频率和目标预紧力；

控制所述超声发生器向所述超声换能器（3）提供与所述超声波频率对应的高频交流电信号，以使所述超声换能器（3）以所述超声波频率运行；以及

控制所述预紧力调节机构（6）向所述样本容器（4）提供所述目标预紧力，以使所述振动球（32）与所述样本容器（4）之间的接触应力达到目标应力。

8.根据权利要求7所述的破碎装置（100），其特征在于，所述超声波频率包括一级频率和二级频率，所述一级频率小于所述二级频率，并且所述中央控制器进一步被配置为：

控制所述超声发生器在第一时间段内向所述超声换能器（3）提供与所述一级频率对应的高频交流电信号，以使所述超声换能器（3）以所述一级频率运行，从而使待裂解的细胞或病毒分散开；以及

控制所述超声发生器在第二时间段内向所述超声换能器（3）提供与所述二级频率对应的高频交流电信号，以使所述超声换能器（3）以所述二级频率运行，从而使待裂解的细胞或病毒被裂解，其中所述第二时间段位于所述第一时间段之后。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的破碎装置（100），其特征在于，所述破碎装置（100）还包括支撑组件（7），所述支撑组件（7）连接至所述安装支架（2）并且被配置为弹性地支撑所述超声换能器（3）。

10.根据权利要求9所述的破碎装置（100），其特征在于，所述支撑组件（7）包括缓冲弹簧（71）、滑块（72）和导轨（73）；

所述导轨（73）固定在所述安装支架（2）上；

所述滑块（72）可滑动地连接在所述导轨（73）上；

所述缓冲弹簧（71）连接在所述超声换能器（3）与所述滑块（72）之间。

11.根据权利要求10所述的破碎装置（100），其特征在于，所述支撑组件（7）还包括彼此间隔开的成对限位连接柱（74），所述成对限位连接柱（74）将所述导轨（73）固定在所述安装支架（2）上，并且限制所述滑块（72）相对于所述导轨（73）的滑动范围。

Images