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生物制藥離心機設備的技術發展過程

        離心機是集機械、電子、制冷、真空、材料等多項技術于一體的樣品分析分離儀器,通過高速旋轉產生的離心力場對不同沉淀系數物質進行分離、濃縮和提純的醫學儀器,廣泛應用于生生物醫學、石油化工、農業、食品衛生等領域,它利用不同物質在離心力場中沉淀速度的差異,實現樣品的分析分離。離心機按轉速分為低速、高速、超速三種,型式有臺式和立式兩種。低速離心機的最高轉速一般不超過6000轉/分,主要用于血液或細胞制備、蛋白質和酶沉淀物的分離,由于不能產生足夠大的離心力場,低速離心機不能分離超小粒子(如病毒,DNA分子)和大分子,或進行密度梯度離心;高速離心機的轉速為12000-28000轉/分,能分離病毒、細菌、細胞核、細胞膜、線粒體等,以及DNA制備{超速離心機的轉速在50000轉/分以上,配合光學儀器,可作分子量測定、蛋白質結構及其聚集狀態分析、化合物純度檢定等。

  近年來,隨著微電子技術和機械工業的迅速發展,離心機在性能、可靠性等方面有了很大的提高,本文介紹其中的一些近期進展。

  1、先近的傳動技術減少噪音和振動

  離心機過去通常靠t)C電機驅動,也有的以高壓氣流為動力。由于IX:電機的碳刷和換向器是產生火花干擾、噪聲和影響電機壽命的重要因素,因此近年來越來越多地離心機采用變頻電機或無刷DC電機。變頻電機驅動方式不僅省掉了更換碳刷的工作,避免了碳塵的污染,而且變頻調速騷動系統在微機控制下更易于實現轉速的調控,使制動和加速度時間最佳化,即使當轉速達到很高時,也可使噪音和振動降至最低。此外,變頻驅動方式還可節省電能。無劇DC電機用位置傳感器或單片微處理器實現電機的啟動和調控普通IX:電機電刷的耐磨性也有了較大提高,有些電刷壽命可達到4000小時。

  有些離心機在傳動系統中設計有減消磨擦部件和穩定器套筒,及電動快速剎車,使離心機在升降速時可太大提高加速度,并平穩地通過轉子臨界轉速,將轉子臨界轉速時引起的系統共振降至最低采用電機緩沖底座或懸掛架、彈性聯軸節、聲浪壓抑系統降低噪聲,令工作環境更寧靜舒適。

  2、微機控制和計算系統,操作極為方便

  控制和計算普遍采用微機進行,用戶視需要方便地選擇操作參數,一般有九種以上的加速度曲線供選擇。可儲存s2種或更多的應用離心程序。CTRLED顯示器將速度、加速度、離心力值、轉子參數、離心室溫度等數據的預選值和實際狀況一目了然地顯示出來,所有操作參數具有可重復性。一些離心機有RS232標準接口供外接計算機,用以從外接計算機上記錄、設置或修改操作參數。某些離心機能在轉子運行中進行有關的計算和換算,如自動計算相關離心力場(RCF)和防止氯化銫(CsCI)沉淀的降速計算,自動優選及模擬最佳運轉條件。美國BECKMAN公司oPtima系列分析超速離心機配備了光學檢測系統,在樣品分離時掃描樣品的光密度,特別適用于:受體/自身受體研究、測定分子量、計算沉淀系數、生物制品質控

  3、多種類轉子系列,滿足不同離心操作

  隨著離心機應用領域的不斷擴大,轉子種類目前已有十多類上百個品種。角轉子、垂直轉子、甩平轉子和滾筒轉子等,以及各種試管及托架系列,可滿足幾乎所有的離心操作。為方便用戶,增加互換性,DHPONT公司、KNTRON公司等離心機制造廠家的超速離心機轉子可與BECKMAN公司的轉子通用。大容量離心機采用甩平轉子風罩可使甩平轉子在運行中大大減少風阻,在同等電機功耗下,使一次分離6升容量的轉子轉速由3200轉/分提高到4200轉/分。

  除臺式低速機有的采用塑料轉子外,離心機均采用超硬鋁合金或鈦合金作為轉子材料,新的成型工藝采取模鍛超速成型,細化材質晶粒,增加轉子強度,切削加工采用五面加工中心,提高加工精度和效率。

  4、小型高效的制冷和真空系統

許多試樣對溫度較敏感需要在室溫或低于室溫的環境下進行分離。高效無氟制冷系統,體積小、噪音低,不破壞大氣臭氧層,可使離心室溫度范圍達到一2o+40,土1為減小風阻以加快到達最高工作轉速和加快冷轉頭,延長電機壽命及確保溫度控制,超速離心機、某些高速離心機和低速大容量離心機設置有真空系統。BECKMANJ2系列離心機附有自動真空系統,真空度o.5個大氣壓。臺式離心機目前還出現了采用半導體器件制冷。

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