神奇的涡旋仪：详解技术特点、应用和发展

王中泰

神奇的涡旋仪：详解技术特点、应用和发展

一、实验室涡旋仪的发展和进化

涡旋仪（ Vortex Mixer ），也被称为涡旋振荡器、旋涡混合器、旋涡混匀仪等。作为实验室中不可或缺的设备之一，涡旋仪广泛用于分子生物学、生化学、制药、环境监测、石油化工、食品等多个领域的高等院校、科研和生产企业。其技术应用范围涵盖了细胞培养、 DNA/RNA 提取、蛋白质纯化等实验室基础研究和生产过程中的多个混合溶液的步骤。本文将从涡旋仪的诞生开始讲起，并围绕其工作原理、技术类别以及功能特点等角度展开介绍，同时比较了涡旋仪在不同领域的应用等。

二、涡旋仪的发展

涡旋仪的诞生可以追溯到 20 世纪中叶。当时，科研人员正在寻找一种能够将液体或固液样品进行高效、均一混合的设备。他们尝试了各种方法，包括使用电动搅拌器、超声波混合器等，但都未能达到理想的效果。最终，他们发现了一种名为 “ 涡旋振荡 ” 的方法，这种方法能够通过涡旋运动将样品进行全方位的振荡和混合，从而得到了均一、稳定的混合效果。

随着科学技术的发展，涡旋仪也在不断地进行改进和优化。如今的涡旋仪已经不再仅仅是简单的机械装置，而是集成了传感器等多种高科技元素的智能化设备。这些设备能够实现多种涡旋模式、涡旋速度的调整以及选用各式各样的振荡头或适配器，从而满足不同实验的需求。同时，涡旋仪的材质和设计也在不断升级。例如采用高品质的材料制造，保证设备的稳定性和耐用性。而设计上，现代的涡旋仪更加注重人性化，例如增加样品放置的便捷性、降低噪音等，使得实验人员能够更加轻松舒适地进行实验操作。

三、涡旋仪的工作原理

涡旋仪的工作原理主要是利用电路元件的电磁场产生偏心旋转及振荡，或者是由马达带动偏心组件（偏心球轴承）产生偏心旋转。当设备带动试管或其他容器中的液体进行旋转时，这些液体就会形成旋涡状振荡，从而达到溶液混合均匀的目的。通过调整偏心圆环的转速和位置，可以控制涡旋流动的速度和方向。这种高效的混合方式能够显著提升实验或生产过程中的操作效率。

四、涡旋仪的类型特点和使用方式

将溶液装入离心管或试管等容器中并置于涡旋仪的振荡头或适配器上，启动设备，调整转速即可完成振荡混匀。

根据启动方式的不同，涡旋仪可分为：

点动（点触）的类型：

通过按压振荡头 / 顶部适配器的方式触控设备，并且需要一直保持按压以便带动样品涡旋振荡混合，不再按压后设备自动停止。这是经典涡旋仪的启停方式，适用性较广。但由于必须施加一定的压力并且保持按压方可触发设备的启动运行，对于样品数量大的实验需求并不友好，需要消耗实验人员不少力气，引起重复性劳损。

红外感应的类型：

通过红外传感器自动检测到样品的接近并启动设备，样品接触振荡头 / 适配器后即可涡旋振荡混合，取走样品后设备自动停止，全程无需施力按压。这是近年出现的新技术手段，适用性较广的同时，免按压功能为实验人员省却了大量的力气损耗。此类产品尤其适用于日常样品量较大的实验情形，并且对女性实验人员非常友好。

连续振荡模式：

通过开关实现设备的连续工作，适用于特定适配器以及需要长时间振荡混匀的样品，以及样品体积较大或多管涡旋仪。通常点动或红外感应的涡旋仪都具备此项功能。

根据材质和固定方式，涡旋仪又可分为：

轻便塑料材质，底部自带吸盘的涡旋仪：

由于自身重量不足，需要用吸盘固定在台面上，防止设备振荡过程中可能造成的位移或倾倒。这类产品价格低廉，吸盘对台面平滑程度有较高要求；由于设备本身会有较大晃动，对于样品量较大、长时间运行的情形，设备稳定性以及使用体验会有一定影响。

金属如锌合金铸造的外壳材质，橡胶脚垫的涡旋仪：

自身重量大，在运行时稳定且防震。这类产品无需吸盘固定，便于将设备拿到不同的实验位置。长时间运行也不会对设备稳定性或使用体验造成影响，对实验室效率的提升有所帮助。

五、涡旋仪的特点

与其他类型的混匀设备相比，涡旋仪具有以下特点：
1. 高效快速混合：

能够快速打破分层，加速反应，提高混合均匀性。

2. 适用于多种液体：

可用于处理各种不同性质的液体，如悬浮液、乳浊液等。

3. 易于操作：

使用简单，操作方便。

4. 可定制化：

可根据用户需求定制不同规格和形状的涡旋发生器、振荡头或适配器，适用于不同类型的样品以及容器。值得一提的是，涡旋仪在处理易粘附在容器壁上的液体样本时，表现得尤为出色。通过其工作原理，能够实现液体在容器中的全方位均匀混合，对于像红霉素和染色液等难溶样品的处理来说，无疑是一个巨大的优势。此外，涡旋仪的另一个重要特性是其混合液体过程无需电动搅拌或磁力搅拌。这意味着混合液体不会受到外部污染和磁场的影响，使得实验结果更为准确可靠。

六、涡旋仪的技术指标

涡旋仪的主要技术指标范围：

旋转速度及调节	旋转速度是涡旋仪最重要的技术参数之一，它决定了产生的涡旋流场的强度和分散效果，通常转速可达 3000 rpm （转每分钟），转速是否可调节或可显示。
运行方式	根据实验场景的需求，可选红外感应、点动或连续工作的启停方式，是否具有计时以及数显功能。
设备材质	可选塑料或金属材质，表面是否经耐腐蚀、耐高温的涂覆或处理；适用和兼容性：是否可配置或兼容多种振荡头或适配器，适用于不同形状或尺寸的容器。
适用和兼容性	是否可配置或兼容多种振荡头或适配器，适用于不同形状或尺寸的容器。
防护等级	涡旋仪的防护等级通常为 IP21 或 IP42 ，等级越高，设备防尘防溅能力越强，可确保实验室安全以及设备稳定性和使用寿命。
其它	尺寸、功率以及设计等也是可考虑的技术指标。

七、涡旋仪的应用领域

涡旋仪根据不同样品类型的需求，分为单管或多管涡旋仪，同时兼容各种适配器，广泛应用于以下领域：

理化实验分析	涡旋仪可用来混合、分散和溶解各类溶液以及固液混合样品，促进各种化学和物理反应的进行，提高反应效率等。
生命科学实验	涡旋仪的使用非常普遍，常用于细胞、蛋白质、核酸以及各类生物大分子的分离、纯化以及后续的分析和实验。
材料制备及分析	涡旋仪可用于制备各种材料过程中的成分混合与反应，研制具有特定结构和功能的材料。
食品和环境监控	涡旋仪常用于食品样本的溶解、混合和提取等前处理，及环境中水样、土壤和固废等样品的混合和分散，以便后续的分析检测。

综上所述，涡旋仪（涡旋振荡器）作为实验室中最常见的仪器设备之一，经历了从传统的点动到红外感应，从单一振荡头到多种适配器的发展和进化过程，也已成为各类实验过程中不可或缺的设备。如今，科研实验人员更注重涡旋仪的适用性以及使用体验，产品雷竞技百科 以及不俗的外观设计也是大家考虑的因素之一。随着技术和产品的不断发展和进步，涡旋仪将会在实验室效率提升方面起到更大的作用。