
管架离心机自动换管系统是否正在研发?
现有自动化离心机多为集成至整体自动化工作站,通过机械臂完成样品管上下盖与转子间的传输,但并非离心机本体内部设计自动换管装置。Hettich 早在 25 年前就推出了首台机器人操作离心机,至今其机器人离心机仍被广泛用于 24/7 自动化系统中,具备外部机械臂装载与卸载功能,却未在机内实现管架级换管模块。
国内品牌中,湘仪集团 L530 多管架自动平衡离心机具备自动计算 RCF、电子门锁及多种转子适配功能,但操作人员仍需手动装卸离心管,尚无自动换管单元。
从专利技术层面看,CN209302981U 公开了一种全自动智能离心机,能实现自动定位与样品取放,解决了人工停机定位问题,但其定位机构与离心管更换尚未关联,未覆盖管架自动交换场景。
美国专利 US6586255B1 描述了一种自动上样装置,可通过自动路径将管路样品递送至离心机,但依赖外部传输系统,并未在离心腔内集成自动换管模块。
WO2002062484A1 则披露了自动离心与分液一体化技术,机器人执行多管同时插拔操作,为高通量应用提供思路,但其关注点在液体分配过程,并非定角管架的机内换管系统。
在工程化应用方面,Ferrum AG 多年投入离心机自动化开发,提供模块化硬件与软件解决方案,但主要聚焦于自动化控制与安全运行,不包含管架级自动换管功能。
Eppendorf 5910 Ri 高速冷冻离心机具备转子自动识别与失衡检测功能,实现了免手动设定与安全保护,但其换管仍需人工操作,未见内置自动换管模块。
技术难点主要体现在固定角转子设计所致的密封与锁紧需求。聚丙烯离心管虽然可在 −40 °C 至 121 °C 环境中使用,但自动换管系统的机械部件须与管材耐温性能匹配,确保在全温区间内润滑与密封稳定。
此外,Auto-Lock 转头自锁系统可在三秒内完成转头更换,大幅提升安全性与便捷性,但其功能局限于转子级更换,对管架或单根离心管更换尚不适用。
实现机内自动换管需在离心腔内布置可伸缩机械臂或导轨,并设计紧凑布局以兼容定角转子腔体,占用空间与结构复杂度大幅提升,这也是目前尚未商业化的主要原因之一。
软件控制层面,自动换管系统需完成开盖、机械臂定位、管架取放、封盖与校验等动作编排,并在离心高速运转环境中实时监测换管状态,以确保可追溯性与运行安全。据 Ferrum AG,模块化控制系统已具备精准动作调度能力,但换管动作仍待研发。
国产品牌中,除自动平衡和转子识别外,尚未看到长春长生、力普等在定角转子机型上推出机内自动换管方案,市场上流行的仍主要是自动平衡与转子自动识别类功能。
海外市场同样如此,除集成整合型工作站中的自动化离心模块外,几乎无针对定角管架本体的独立自动换管装置出现,多处于概念验证或专利阶段。
学术界已有研究团队尝试通用型实验室自动化模块,包括适配多种耗材的机器人换管方案,但多聚焦微孔板或大体积样品瓶,离心管级自动换管仍属前沿课题。
在实验室自动化集成案例中,Sigma 4-5KRL 冷冻离心机为机器人装载与卸载专用,适配管架与桶级提升功能,但产品定位于水平或大管径离心机,未覆盖定角管架级管更换s。
BioNex Solutions HiG4 自动化离心机同样侧重于微孔板与离心瓶的自动化分离,尚无管架自动换管模块的研发说明
Opentrons OT-2 与离心机集成后可完成全自动化流程,但换管动作依赖 OT-2 平台与机械臂,离心机自身并未集成内部自动换管功能。
综上所述,目前管架离心机自动换管系统主要分布在整体自动化平台层面,尚未见到专用于定角转子内部管架自动换管的商业化产品,仍处于研发与概念验证阶段;未来随着模块化自动化与柔性机器人技术的发展,该领域有望迎来突破
