[发明专利]超声波细胞粉碎器

说明书

本发明涉及生物细胞的破碎处理，是利用超声波空化效应对生物细胞进行破碎处理的装置。

以往，对生物细胞进行破碎处理所使用的方法有机械破碎法、冻融破碎法、和化学反应破碎法，但这些方法存在有破碎效果不均一，重复性差，在处理中会引起细胞自身发生变质和破碎率低等缺点。

随着生物工程、遗传工程和生命科学的日益进步，需要有更先进的手段来破碎生物细胞，提取细胞内的小器官（如DNA和RNA）。由于强超声波所产生的冲击波足以消除液体内极微小的气泡，所以，在对含有生物细胞的液体进行细胞粉碎处理时，其效应为其他方法所不及，有其独特的优点，能克服上述其它方法所存在的缺点。

本发明的目的是提供一种利用超声波在液体中的空化效应，对液体中的生物细胞进行破碎处理的超声波细胞破碎器。它能一机适配多个探头（变幅杆），调换探头时拆装方便，输出功率多档可调，在不同的多种工况下（如调换不同的处理槽、试液的粘度不同、液量的多少、使用不同的探头等等），能始终使工作处于谐振状态，工作中匹配良好。

本发明的技术解决方案：

本发明的超声波细胞破碎器由超声波振荡器、超声波“电一机”换能器和超声波振幅放大器这三个主要的组成部分所组成。超声波“电一机”换能器为纵向夹心式压电型半波振子，发振元件采用压电陶瓷片，也可采用压电单晶。压电元件从二面将电极夹持后构成一个半波振子，然后再在其后面盖上后盖板，在其前方是超声波振幅放大器，采用中央单螺钉的固定方式以一定的预应力将三者夹紧。以中央电极为中心包括二边的压电元件夹拢后其总体厚度（即纵向长度）应等于基波波长的一半。超声波振幅放大器为钛合金制成的变幅杆，它与压电半波振子的输出面直接相连接，它的作用是接受、传递由半波振子产生的超声波纵向振动。並且将超声波的振幅在传递过程中放大，它自输入面至输出面沿纵向渐渐变细（横截面逐渐变小），其纵向总长度等于奇数倍的四分之一基波波长。压电振子与变幅杆的连接平面处于波节位置，而变幅杆的末端（浸入液体试料中）平面则应处于波腹位置。如果变幅杆是由多节组成的，各个变幅杆与变幅杆之间的连接平面应处在波腹位置，各段变幅杆的纵向尺寸相加后其总长应等于奇数倍的四分之一基波波长。超声波振荡器中有自动频率跟踪电路，它保证了在种种可能引起固有频率发生漂移的工况下超声波细胞粉碎器能始终维持住其谐振的工作状态。由于上述各项措施，使整机在工作中匹配良好，超声波传输效率高。变幅杆采用单级时要求其整体采用钛合金，这样效果良好，但成本高。为了降低成本，可以采用多级的形式，例如，当变幅杆为二级时，前级（与压电振子直接相连）比较粗大，采用铝合金制造，而末级（直接浸入液体试料中）变幅杆比较细小，采用钛合金制造，这样可使制造成本降低。采用二级变幅杆还有一个好处，就是它能满足一机适配多个探头（末级变幅杆）的要求。末级变幅杆与前级变幅杆之间是采用中央式单螺钉的固定方式，所以，在调换不同探头时拆装方便。对于不同数量和不同种类的细胞进行破碎处理时不仅要求调换不同的探头，还要求不同的超声功率，振荡器中的功率调节电路块能满足这一要求。本发明的超声波细胞破碎器功率大、探头多，谐振状态好、“电一声”功率转换率高，在使用时还可配备试样处理槽致冷器（恒温器）、探头相对液面的高度调节器，以及将整机完全包封的一个隔音箱等辅助设备，从而解决了现有技术中的存在问题，实现了本发明的目的。

以下，结合实施例、按照附图，对本发明进行详述。

附图说明：

图1是超声波细胞粉碎器的换能器和振幅放大器总成，反映纵向夹心式压电振子和由二级变幅杆所组成的振幅放大器的结构。

图2是阶梯形外廓曲面的探头。

图3是双曲悬链线外廓曲面的探头。

图4是图1中的A-A向示图。

图5是超声波细胞粉碎器的整机外形图。