一種用來(lái)均質(zhì)化和分離樣品的設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于樣品的雙重離心分離（dual centrifugation)的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 雙重離心分離（DC)是一種過(guò)程，其中樣品繞主旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的同時(shí)也繞次旋轉(zhuǎn) 軸線旋轉(zhuǎn)，因此該次旋轉(zhuǎn)軸線能夠在樣品的任何位置與該樣品相交并且也可以位于該樣品 外部。
[0003] 由于這個(gè)原因，除了主旋轉(zhuǎn)軸線外，雙重離心分離設(shè)備還包括至少一個(gè)附加的旋 轉(zhuǎn)軸線，即，次旋轉(zhuǎn)軸線，樣品可以繞該次旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。通常地，用來(lái)接收和保持樣品的裝 置（樣品保持器）繞次旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。
[0004] 使用雙重離心分離設(shè)備（即利用兩個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的相互作用）所執(zhí)行的過(guò)程被稱為 雙重離心分離過(guò)程（DC過(guò)程）。由于涉及雙重離心分離設(shè)備的使用，這種過(guò)程的執(zhí)行可以比 常規(guī)過(guò)程的執(zhí)行更高效。重要的例子包括均質(zhì)化、混合、組織破壞（tissue disruption)。
[0005] US 2002/0172091 Al涉及一種用于食物生產(chǎn)的雙重非對(duì)稱離心機(jī)，特別地，該離 心機(jī)的特征在于正好具有一個(gè)離心機(jī)容器，該離心機(jī)容器可以繞容器軸線旋轉(zhuǎn)并且相對(duì)于 該容器軸線旋轉(zhuǎn)地對(duì)稱。該容器被安裝在旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子臂的遠(yuǎn)端部上。軸將所述容器連接到 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在與所述容器相對(duì)的離心機(jī)轉(zhuǎn)子的端部上。所述容器的旋轉(zhuǎn)速 度被設(shè)定為離心機(jī)速度的函數(shù)并且處于不可變的傳動(dòng)比（invariable ratio)。這具有的缺 點(diǎn)是，由于樣品的特殊性質(zhì)，有些樣品需要特定的主旋轉(zhuǎn)和反向旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)比，該傳動(dòng)比不 同于設(shè)備中主要的傳動(dòng)比，因此這些樣品不能夠被處理。此外，這個(gè)設(shè)備不能用于純離心分 離目的。
[0006] 在US 2003/0214878 Al中描述了另一種簡(jiǎn)單類型的雙重非對(duì)稱離心分離，該雙重 非對(duì)稱離心分離僅包括一個(gè)次旋轉(zhuǎn)軸線。
[0007] 這個(gè)文獻(xiàn)公開(kāi)一種用來(lái)混合流體分散體的設(shè)備，其中容器安裝成能夠繞第一軸線 旋轉(zhuǎn)，該第一軸線相對(duì)于連接到容器的另一旋轉(zhuǎn)軸線（即次旋轉(zhuǎn)軸線）傾斜。第一旋轉(zhuǎn)軸 線由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。第二旋轉(zhuǎn)軸線連接到輪子，該輪子被壓在固體接觸表面上。轉(zhuǎn)子臂的旋轉(zhuǎn) 將導(dǎo)致連接到容器的輪子和容器軸線沿該接觸表面被引導(dǎo)，該接觸表面是相對(duì)于轉(zhuǎn)子臂和 容器軸線靜止的。這導(dǎo)致容器繞次旋轉(zhuǎn)軸線的額外的旋轉(zhuǎn)，該額外的旋轉(zhuǎn)因此使得容器的 旋轉(zhuǎn)速度直接取決于離心機(jī)馬達(dá)速度。
[0008] US 5352037中公開(kāi)的是一種雙重對(duì)稱離心機(jī)，該雙重對(duì)稱離心機(jī)包括安裝在離心 機(jī)轉(zhuǎn)子上的離心機(jī)容器。所述離心機(jī)容器是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的并且安裝在轉(zhuǎn)子臂上以便能夠繞它 們的旋轉(zhuǎn)軸線（次旋轉(zhuǎn)軸線）旋轉(zhuǎn)。該容器由聯(lián)接到所述轉(zhuǎn)子的傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)。因此，傳 動(dòng)比是固定的。結(jié)果，容器旋轉(zhuǎn)速度與離心機(jī)馬達(dá)速度直接相關(guān)。由于這種設(shè)備不能在高 的旋轉(zhuǎn)速度下實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)的離心分離時(shí)間，因此這種設(shè)備既不能用于均質(zhì)化也不能用于純離心 分咼。
[0009] US 1011929公開(kāi)一種用來(lái)混合和分離介質(zhì)的設(shè)備，該設(shè)備也包括繞主轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn) 的容器。該容器安裝在不同于主轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線周圍，并且通過(guò)傳動(dòng)裝置連接到主轉(zhuǎn)子。僅 在篩子狀結(jié)構(gòu)（sieve-like structures)被放置在該容器中之后，才能夠執(zhí)行分離。
[0010] 根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，可以用雙重離心機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)混合和均質(zhì)化樣品材料的目的。
[0011] 然而，現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備不允許通過(guò)離心分離來(lái)執(zhí)行樣品的分離?，F(xiàn)有技術(shù)的雙重離 心機(jī)不適合于用作純粹的離心機(jī)，這是由于它將既不能經(jīng)受住離心分離過(guò)程的所需持續(xù)時(shí) 間，也不能在經(jīng)受高的離心和/或向心力后仍不損壞。
[0012] DE 10143439 Al公開(kāi)一種用來(lái)混合樣品材料的雙重非對(duì)稱離心機(jī)，其中與US 2002/0172091 Al中描述的情況相似，次旋轉(zhuǎn)軸線由V型帶驅(qū)動(dòng)。此外，在這個(gè)文獻(xiàn)中描述 了主旋轉(zhuǎn)對(duì)次旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)比可以根據(jù)待離心分離的材料根據(jù)需要調(diào)節(jié)，而不必對(duì)該設(shè)備作 出任何重大結(jié)構(gòu)改變。這特別地通過(guò)修改驅(qū)動(dòng)輥和從動(dòng)輥的直徑被實(shí)現(xiàn)。在這個(gè)設(shè)備中， 將從動(dòng)輥連接到斜齒輪的軸設(shè)置有旋轉(zhuǎn)軸密封件以防止?jié)櫥瑒┬孤?。其缺點(diǎn)在于，在該設(shè) 備的長(zhǎng)時(shí)間操作之后，這個(gè)密封件將變得有漏洞，并且潤(rùn)滑劑會(huì)在該密封件的區(qū)域中主要 的離心力和/或加速力的作用下漏出。這可能損壞齒輪單元并且也導(dǎo)致離心機(jī)內(nèi)部變得被 潤(rùn)滑劑污染。這個(gè)問(wèn)題特別地在軸承變熱時(shí)出現(xiàn)，該軸承變熱將該設(shè)備的操作時(shí)間的最大 值限制為30分鐘。
[0013] JP2009119587A中公開(kāi)的是一種混合設(shè)備，該混合設(shè)備包括離心機(jī)馬達(dá)和離心機(jī) 轉(zhuǎn)子，該混合設(shè)備還包括以可旋轉(zhuǎn)的方式安裝在該轉(zhuǎn)子上的容器，并且該容器通過(guò)旋轉(zhuǎn)單 元支撐在該轉(zhuǎn)子上，該旋轉(zhuǎn)單元的特征在于其周緣上設(shè)置有齒。反向旋轉(zhuǎn)由旋轉(zhuǎn)單元驅(qū)動(dòng) 裝置的軸實(shí)現(xiàn)，該旋轉(zhuǎn)單元驅(qū)動(dòng)裝置的軸容納在離心機(jī)馬達(dá)內(nèi)的空心的軸中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種用于雙重離心分離的設(shè)備，該設(shè)備不僅能夠使樣本材料 均質(zhì)化，而且能夠分離樣品材料，并且該設(shè)備可以根據(jù)樣品材料的需要而更好地調(diào)節(jié)。
[0015] 與純粹的混合過(guò)程相反的，均質(zhì)化要求樣品材料受到明顯較高的力，以便保證特 別液體介質(zhì)（諸如乳液或分散體）的均質(zhì)化所需要的粒子分離。因此，離心機(jī)轉(zhuǎn)子需要高 速旋轉(zhuǎn)以施加這種高的力。
[0016] 這個(gè)目標(biāo)通過(guò)權(quán)利要求11的前序結(jié)合其特征來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用來(lái)以已知的方式對(duì)介質(zhì)實(shí)現(xiàn)均質(zhì)化和分離的 設(shè)備，該設(shè)備包括離心機(jī)，該離心機(jī)包括離心機(jī)轉(zhuǎn)子，該離心機(jī)轉(zhuǎn)子能夠繞離心機(jī)馬達(dá)的馬 達(dá)軸旋轉(zhuǎn)，所述轉(zhuǎn)子具有轉(zhuǎn)子主體，至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)單元可以安裝在該轉(zhuǎn)子主體上以得該旋 轉(zhuǎn)單元可以繞不同于馬達(dá)軸線的旋轉(zhuǎn)單元的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)單元設(shè)置有用來(lái)產(chǎn)生旋 轉(zhuǎn)單元的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明，旋轉(zhuǎn)單元被容納在設(shè)置在轉(zhuǎn)子主體中的凹部中，并且該凹部在底部 被封閉。此外，設(shè)置有用來(lái)支撐所述旋轉(zhuǎn)單元的軸承，在離心分離期間該軸承被布置在所述 離心機(jī)容器的重心的位置的下方。
[0019] 由于這個(gè)原因，旋轉(zhuǎn)單元的可能的容納部分（potential receptacle portion)基 本上位于轉(zhuǎn)子主體外部。因此，容納部分承受在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)期間產(chǎn)生的空氣流。這允許被 容納在插座部分中的樣品的改善的冷卻。
[0020] 該凹部在其底部封閉以保證從軸承泄漏的任何潤(rùn)滑劑將在整個(gè)離心分離時(shí)間內(nèi) 都容納在所述凹部?jī)?nèi)，并且因此潤(rùn)滑劑在軸承的區(qū)域中是可用的。因此，該軸承將在整個(gè)操 作周期期間內(nèi)被很好地潤(rùn)滑，從而防止卡住。
[0021] 因此，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)獲得一種雙重離心機(jī)，該雙重離心機(jī)將保證充分長(zhǎng)的操 作時(shí)間，并且同時(shí)保證用于離心分離目的以及高效的均質(zhì)化過(guò)程的適當(dāng)高的離心力。因此， 除了簡(jiǎn)單的混和過(guò)程外，這個(gè)設(shè)備將也能夠執(zhí)行分離和均質(zhì)化過(guò)程。
[0022] 對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備來(lái)說(shuō)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)均質(zhì)化所需的高的力與離心機(jī)容器的反向旋轉(zhuǎn) 和長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間是不可行的。然而，這可以使用本發(fā)明的特別裝備來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0023] 優(yōu)選地，潤(rùn)滑劑可以填充到該凹部中并且容納在該凹部中以使?jié)櫥瑒┰陔x心分離 期間也保留在該凹部?jī)?nèi)。
[0024] 與潤(rùn)滑劑離開(kāi)軸承的情況相反的，潤(rùn)滑劑可以單獨(dú)地填充到凹部中確保了潤(rùn)滑的 改善。具體地，該潤(rùn)滑劑為均質(zhì)的潤(rùn)滑劑以防止?jié)櫥瑒┰陔x心分離期間發(fā)生分離。優(yōu)選地， 可以用油作為潤(rùn)滑劑。
[0025] 在特別優(yōu)選的實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)單元通過(guò)至少一個(gè)滾子軸承連接到離心機(jī)轉(zhuǎn)子。滾 子軸承構(gòu)成特別有效的軸承類型。
[0026] 如果旋轉(zhuǎn)單元由滾子軸承（特別地球軸承）相對(duì)于離心機(jī)轉(zhuǎn)子支撐，則用潤(rùn)滑劑 填充凹部在這里也是有利的?？梢赃x擇填充液位以使得現(xiàn)有滾子軸承的至少一部分將薄薄 地覆蓋有潤(rùn)滑劑。
[0027] 優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)單元將相對(duì)于轉(zhuǎn)子主體支撐，以使得旋轉(zhuǎn)單元連接到軸承的內(nèi)圈并 且轉(zhuǎn)子主體連接到軸承的外圈。此外，轉(zhuǎn)子主體可以在軸承的底部至少部分地包圍軸承。
[0028] 以這種方式構(gòu)造該軸承保證潤(rùn)滑劑保持在離心機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)，該潤(rùn)滑劑容納在軸承中 且也將受到離心力的作用，并且因此被推出該軸承。這樣，潤(rùn)滑劑將聚集在轉(zhuǎn)子主體內(nèi)的盤 中。出現(xiàn)的離心力將使泄露的所有潤(rùn)滑劑在該盤的徑向外壁上被收集。軸承結(jié)構(gòu)為軸承的 夕卜圈接觸凹部的徑向外壁，該軸承結(jié)構(gòu)在離心分離期間有利于這種軸承的潤(rùn)滑并且因此需 要使用較少的潤(rùn)滑劑。
[0029] 在又一有利的實(shí)施例中，該軸承設(shè)置為角接觸軸承的形式。這在離心分離期間允 許力的最佳吸收。角接觸軸承的有利的設(shè)置為在5°和85°之間，優(yōu)選地在25°和65°之 間的角度范圍內(nèi)（40°和50°之間是特別優(yōu)選的范圍）。這些角的選