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    離心機的前世今生

    離心分離技術在促進生產力發展過程中的應用源遠流長。中國古代,人們就學會了用繩索的一端系住陶罐,手握繩索的另一端,用力旋轉甩動陶罐,從而產生離心力,擠壓出陶罐中漿果的汁液,這就是離心分離純化原理的原始應用。

           第一次工業革命時期,隨著紡織工業對脫水分離工藝的需求,1836 年,第一臺三足式離心機在德國問世,為制糖廠分離結晶砂糖用的上懸式離心機也隨后投入工業生產。1878年,瑞典的 Gustaf de Laval 發明了第一臺能從牛奶中分離奶油的乳脂分離機,利用人力驅動配合皮帶傳動系統,轉速可達 3000r/min。它的轉鼓僅是一個空心的圓筒。后來轉鼓內增加了軸向疊置的圓錐形碟片,使分離效果顯著改善,并增大了處理能力,這一技術進展導致碟式分離機迅速發展。離心分離機的轉速則逐漸由低速向高速發展,轉鼓直徑也逐漸增大,改善了分離效果,提高了處理能力。從此離心機制造技術伴隨著工業發展與日俱進,廣泛應用于輕工、食品、化工、醫藥、采礦等領城。

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        第二次工業革命時期,1923 年瑞典物理化學家 Theodor Svedberg 發明了油渦輪驅動并配置有齒輪增速系統的第一臺超速離心機,轉速可達 10000r/min,可獲得約 5000g 的相對離心力,1926 年到 1939 年間,Theodor Svedberg 又對超速離心機系統進行了持續改善,從而使最高速度可達 75000 r/min,可獲得 429000g 的相對離心力。利用這種超速離心機,科學家可以很容易就測定出蛋白質的分子量,并首次從血液中分離出血紅蛋白,開啟了生物化學研究的新篇章。Theodor Svedberg 也憑借利用超速離心機對分散體系膠體物質進行物理化學分析研究所取得的豐碩成果,榮獲 1926 年諾貝爾化學獎。離心分析中常用的沉降系數就是以 Svedberg 的名字為單位的。1 Svedberg = 10-13 秒。

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    第三次工業革命時期,1950 年代,瑞士的 EWiedeman 研制了變頻電機直接驅動的離心機 Ultra gro Typ U54,不再使用齒輪箱增速,使離心機結構進一步簡化;1970 年代后期,美國 Beckman 公司推出變頻電機直接驅動超速離心機。近代以來,由于臺式離心機結構簡單,造價低廉、體積緊湊,隨著醫學以及生物化學科學技術的發展,很快成為醫院、高校、血站等生化實驗室的常規儀器。目前,隨著嵌入式計算機技術在離心機產品中的廣泛應用,實驗室離心機變得更加智能化,成為生化分離技術中應用最廣泛的一類通用儀器。

     

    新中國于 1958 年開始系統性的組織對實驗室離心機進行研制,1975 年中國科學院首先研制成功國產超速離心機。國家一直非常重視國產離心機的研究與開發,離心機項目多次被列入國家的科技攻關項目。1970 年代末及 1980 年代初期,我國分別在保定和北戴河召開會議,制定全國科研發展規劃和中國儀器儀表發展規劃,把實驗室離心機列入企業重點研制開發項目,并將主要開發項目高速離心機及轉子下達給湖南儀器儀表總廠,轉子及應力分布項目由浙江大學承擔,同時引進英國 MSE 高速離心機。1980 年代初湖南儀器儀表總廠從日本 TOMY 公司引進高速冷凍離心機制造技術,完善了我國高速離心機及轉子的制造工藝。經過幾代儀器工匠的持續奮斗,我國在實驗室離心機領域與超高速離心機方面產生了一些媲美國際一流水平的創新成果,逐步形成以湖南、上海、北京為主的實驗室離心機生產基地,打破了國外的壟斷。越來越多的國產離心機走進全國各地的醫院臨床檢驗實驗室和高校生物化學研究實驗室,為我國生化領域的科技工作者提供了高效安全的離心分離純化儀器。


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