生物振荡器和搅拌器的演变

混合溶液是**常见的实验室任务之一。多年来,已经设计了许多用于混合的自动化方法,所有这些方法通过在不确定的时间段内提供持续和受控的搅拌动作来消除操作者的这种负担。

磁力搅拌器是一种普遍类型的实验室搅拌器,其使用旋转磁场以使搅拌棒在溶液中旋转。这些搅拌器通常与电热板结合,并且对于小体积的非粘性液体以及其中反应必须在密闭容器或系统中发生的情况是理想的。然而,顶部搅拌器更适合于较大体积和更粘稠的溶液,但是设置起来可能不太方便和更耗时。

实验室振动器由振荡板组成,溶液可以放置在烧瓶或烧杯中,并且通常用于同时搅动多种溶液,例如混合微板的内容物。可以通过线性运动或通过轨道运动搅拌实验室振动器中的样品,以在溶液中产生涡流。振荡器的主要应用是在称为振动瓶的专用容器中生长酵母,细菌或哺乳动物细胞。

**早的实验室依靠手动搅拌来促进化学反应和其他过程。然而,二十世纪初期,引入了**批专门的实验室搅拌器,这减轻了研究者的这项任务,允许更多的控制和长时间的搅拌和搅拌。

1910**1940年

**热板搅拌器在1917年由Utah的Richard Stringham获得**,并且由固定的电磁体构成,该电磁体内置在热板基座中。当将诸如烧瓶或烧杯的反应容器置于搅拌器上时,放置在溶液中的棒磁体由于电磁体产生的磁场而旋转。

二十世纪早期研究的一个重要问题是由于使用裸火焰加热溶液的必要性而导致火灾的风险。这个问题在20世纪30年代由丈夫和妻子团队Glen和Ruth Morey解决,他们**了加热套,一种可靠和不可燃的加热装置,具有编织成玻璃纤维布套的电阻丝。**加热套在1939年被卖了,夫妇形成了Glas-Col仪器公司制造他们的新产品。虽然不是搅拌器,但是加热套代表通常与外部搅拌器一起使用的加热系统的开发中的重要阶段。

20世纪40年代

与**磁力搅拌器一起使用的条形磁铁被逐渐发现不太理想,特别是因为磁铁中的铁可以与溶液中的化学物质反应并改变反应过程。为了解决这个问题,两个独立工作的**人设计了涂覆的磁力搅拌棒,其是化学惰性的并且不参与正在进行的反应。

在1944年,纽瓦克的亚瑟Rosinger,新泽西被授予了涂层的磁力搅拌棒,这是化学惰性的**。Rosinger的搅拌棒涂覆在塑料,玻璃或瓷器中,搅拌器本身在搅拌器基座中具有旋转磁体而不是电磁体。非常类似的装置是由爱德华·麦克劳克林在20世纪40年代后期苏格兰格林诺克独立设计的,显然没有早先**的知识。McLaughlin博士创造了术语“跳蚤”来描述搅拌棒,因为如果磁体旋转得太快,它在烧瓶中不规则地跳动的方式。使用术语“跳蚤”来描述搅拌棒**今仍然存在。

在1949年,研究生在罗格斯大学在他们的企图孤立的antibioticproducing细菌通过他们的试管晃动设备的故障频治疗感染者感到沮丧。大卫和西格蒙德Freedman在新成立的新不伦瑞克工具公司提出建立一个更有效的摇动设备,创建**个新不伦瑞克摇床。

新不伦瑞克振荡器随后被用于诺贝尔奖获得的链霉素分离中,产生了对该仪器的即时商业需求。

在1950年,科特詹克和Max库克尔,IKA的创始人,展示了他们的**个磁力搅拌器在战争后的**阿赫玛展。

在1959年,两兄弟,杰克A.卡夫和Harold D.卡夫,然后科学工作的产业提交的对**旋涡混合器的**。涡流混合器是由附接到杯形橡胶件的垂直取向的电动驱动轴组成的装置。橡胶杯安装得稍微偏心,因此当电机接通时,以圆周运动振动。将反应容器抵靠橡胶杯保持在溶液中产生涡流,允许试剂有效混合。

在20世纪60年代,由于来自**先进的研究的科学家的需求,许多搅拌器和振动器进入市场。例如,NBS引入了用于严格混合培养物和化学品的往复振荡器,**个为培养微生物提供温度控制的水浴振荡器,以及用于大规模筛选抗生素化合物和生产疫苗的多层振荡器。NBS还推出了**台冷藏培养箱,Psychrotherm,以及G25型大容量控制台式培养箱振动台和G76水浴摇床,目前仍然可以在实验室中使用。

在此期间,Kinematica的研究人员**了转子/定子原理,这成为植物和动物组织的公认的标准均质技术。同样,科学工业开始制造涡流混合器,**个涡流混合器可商业化。1964年,该公司推出了Vortex-Genie,这是一个更新版本的Vortex Jr. Mixer,它成为许多实验室的标准混合设备和“主力”。涡旋精灵是许多今天的涡流混合器的先例。

在1965年,静态混合器由CD Armeniades和他的同事在理特公司**。静态混合器通过产生流体或层流通过封闭在管状壳体内的一系列固定的螺旋元件来混合流体。Kenics公司获得了**台静态混合器的许可证,并以Kenics Motionless Mixer的名称销售该设备。

在1969年,NBS的D. Freedman发表了一篇论文“生物工程,过程生物化学中的振动器”,系统地记录了振荡器速度,轨道直径和瓶角度如何**影响到培养物的氧传递。此外,作为改进技术的结果,IKA开始引入磁力搅拌器与压铸箱,直接驱动器,电子控制系统和硅铝电炉作为带钣金外壳的模型的替代品。

在1970年,Kuhner开始制造它的**个系列的大容量孵化呼风唤雨,被称为IRC-1的范围内。这项创新使样品在高度控制的温度,湿度和CO2浓度条件下混合。

在1972年,在SBS公司萨尔瓦多Bonet的革命性实验室搅拌器与点对多点磁力搅拌的概念,允许不同的解决方案,同时对相同条件下的**次搅拌。SBS公司**终开发并获得了世界上**个多点磁力搅拌器的**,这是一个提供六个旋转点的历史A-04模型。大约在这个时候,SBS还介绍了在“升水”中测量搅拌功率的做法 - 这是当今的市场标准。此外,在今年,IKA开发了RW 20顶置式搅拌器,成为行业中**承载着久负盛名的VDE安全标志的设备。

20世纪80年代和90年代

在此期间,NBS开发了世界上**个微处理器控制的振动台,Innova®系列,标志着使用微芯片精确控制设备设定值,报警,运行时间,速度和温度的开始。

1980年代和1990年代期间的其他创新包括Kuhner在1981年的**批振动筛柜(ISF-4),1989年**次可堆叠的振动筛(ISF-1)。可堆叠振动器允许多个单元占据与单个单元相同的占地面积,为实验室提供了节省空间的选择。

在1991年,Kuhner推出了其shou款系列振动筛机架系统,节省空间的设备,允许多台设备可以独立操作的。

在2000,NBS添加到其伊诺范围与台式伊诺四千二百三十零分之四千二百和大容量伊诺四千四百三分之四千四其中使用双温度编程自动编程的基础上两个温度之间的切换。自动化随着2003年发布的NBS Innova 44堆叠振动台和2005年发布的Innova 40和43仪器而增加,允许用户对温度和速度变化以及配方功能和其他功能进行编程。

在2006,在试图提高混合速度和/或时间的准确度,科学工业推出数字涡精灵2,将提供的时间和速度的数字控制和显示为更精确和可重复的运行。此外,Velp Scientifica推出了一系列热板搅拌器,被称为AREC,AREC.X和AREC.T,其中包括反射白色陶瓷顶部,有助于观察颜色变化,并提供耐碱/酸腐蚀和化学攻击。

在2008年,格兰特仪器响应需要能够承受更苛刻的实验条件下,其重型多功能轨道振荡器的释放平台摇床。该振动器在由微处理器控制的一个仪器中提供轨道运动,往复运动和振动功能。同样在今年,Radleys设计了一种经济有效的方法,同时搅拌六个圆底烧瓶,而不需要通过称为龙卷风的附加模块购买专用的多重搅拌器。龙卷风设计用于将高扭矩搅拌从现有的旋转木马6分配到多个位置。

在2008年,科学工业通过引入使用相同技术但允许多个容器同时搅拌的多涡流精灵更新了他们流行的Vortex-Genie 2。同年,Boekel Scientific推出了Flask Dancer Orbital Shaker,旨在提供更一致和均匀的混合动作。该仪器提供了平稳的水平混合运动,并且可以编程为在无监督的情况下运行长达99小时。

在2009年,VELP Scientifica推出了他们的Vortex WX系统,当插入样品时,它开始自动振动,使用红外线来检测试管的存在。红外系统确保振动被保持,而不需要来自样品的压力。同时,为了简化市场上现有的多种实验室搅拌器,Jeio Tech,Inc.推出了一种新的三种尺寸和四种颜色的搅拌器系列。实验室伴随式磁力搅拌器系列设计用于简单的使用,提供一系列的搅拌能力和速度。

2009年推出的另一个重要产品是Thermo Scientific MaxQ 8000系列可堆叠振动筛,旨在提供**大培养能力,但需要有限的实验室空间。这些振动器提供了几个独特的功能,如运行点和温度,速度和时间的设置点,同时显示,方便的运行周期监控。同年,Torrey Pines Scientific,Inc.通过发布EchoTherm™SC20XR和SC20XT数字和可编程轨道混合冷却/加热干燥浴,满足了对提供更宽温度范围的仪器的需求。这些单元提供比现有型号更大的温度范围,并且能够快速改变温度。

在2010年,约翰斯敦,PA ITSI生物科学松开小,重量轻ITSI Vortex混音器和ITSI磁力搅拌器应对不断增长的需求的紧凑型仪器。这两种仪器都是电池供电的,使得它们易于在实验室周围移动,是现场使用的理想选择。

在2011年,科学工业开发了一种涡流混合器,专门用于需要比通过标准涡流所能达到的更积极的作用的应用。涡流 - 精灵脉冲向样品提供脉冲作用,提供随机运动和更大数量的碰撞。今年也看到Boekel Scientific开发了一个变化,现有的振动器与Wrist O'Matic振动器设计来模拟人类手腕的动作。这些振动器提供一系列的混合振幅,从柔和的旋流到非常剧烈的混合。

**后,在2011年,Grant Instruments公司发布了GLS Aqua Plus系列线性摇床,专门用于满足分子生物学家在杂交,细菌培养基生产和溶解度研究等应用中的需求。

实验室振动器和搅拌器的未来

与不随着时间推移逐步开发的实验室仪器不同,实验室仪器和搅拌器的技术不断地以更快的速度发展。实验室振动器和搅拌器的未来可能涉及为更彻底和高效混合提供替代混合动作的仪器的开发,可能进一步模仿人类手腕的动作。其他创新可能包括能够同时混合更多样品的仪器,以及与其他实验室过程的更大集成,从而允许在实验室中实现更多的自动化,减少人工干预。