改进型样品研磨器

本申请要求于2018年11月13日提交的美国临时专利申请号62/760,457的申请日的权益，所述美国临时专利申请的公开内容由此通过引用并入本文。

背景技术

本申请涉及一种相对小样品体积的机械破碎工艺以及一种用于更高效破碎的更稳健的改进型系统。

在样品制备市场中，破碎、裂解或研磨(粉碎)样品以用于进一步测试的常见方式是机械破碎。这些工艺的典型目标包括以下中的一项或多项：减小粒径；通过使细胞破裂而便于提取(裂解)DNA和RNA、蛋白质、农药和其他污染物(即金属或RoHS材料)；样品的均质化或混合。

“珠磨”系统“研磨”并粉碎样品，并使用钢球或其他介质(如陶瓷或玻璃)使样品破碎。在此工艺中，样品以某种形式摇晃。传统的“珠磨器”仪器通过在工艺期间在小瓶顶部和底部之间或者在钢球或添加到小瓶中的其他介质之间压碎或“磨”样品来破碎/裂解样品。取决于仪器的设计，由于介质压靠样品容器顶部和底部以及介质压靠样品容器侧壁，一些样品可能在介质之间发生裂解。此类珠磨器系统的速度通常在每分钟500至4000转的范围内。这相当于每分钟1000至8000次振荡。大的滴定板破碎装置的速度范围为每分钟500至1750转。珠磨器产品中的运动是迫使球介质在小瓶的竖直高度或宽度范围内来回移动的竖直运动或水平运动或者是使样品和介质在样品小瓶内来回涡旋的组合运动。

选择使用珠磨器取决于样品小瓶尺寸、样品尺寸和样品特性。如种子、稻米、玉米粒、器官和纤维植物等强韧样品通常需要更大、更重的球/介质，而如细菌、酵母菌和真菌等样品使用较小的球/介质。如树叶、土壤和植物材料等样品通常需要对最佳装置和介质尺寸进行一些调研。

一些仪器包括用于在操作期间保持样品冷却的装置。这包括在使用前将小瓶或滴定板与已冷却的低温块接触。与低温块相关的一些缺点是，由于它们用作散热器而在使用期间无法维持特定的温度，并且它们的初始温度通常难以调节，有时对于某些样品而言过冷。需要改进。

虽然珠磨器已经成为用于样品研磨的重要装置，但是期望进一步的改进。

发明内容

本发明的第一方面是一种珠磨均质机，其包括：轴，具有沿着主轴线延伸的主体和沿着与主轴线成锐角的连接轴线延伸的远侧连接体；马达，被配置为使轴围绕主轴线旋转；头部，可旋转地连接到轴的远侧连接体；和夹具，固定到头部并被配置为固定样品小瓶支架，样品小瓶支架被配置为将一个或多个样品小瓶固持在其中，其中，轴围绕主轴线的旋转运动被转换成头部在垂直于主轴线的方向上的运动。

在根据第一方面的其他实施例中，轴的主体可以在轴的弯曲部或肘部与远侧连接体相交。远侧连接体可以设置在由头部限定的内腔内。轴围绕主轴线的旋转运动还可以转换成头部的振荡运动，使得头部的最靠近轴的主体的端部朝向和背离轴的主体枢转。夹具可以包括其中可以设置样品小瓶支架的夹持底座、连接到夹持底座的夹持臂和连接到夹持底座的夹持闩锁，其中，夹持闩锁与夹持臂的接合将样品小瓶支架固定到头部。夹持臂可以枢转地连接到夹持底座的一侧，并且夹持闩锁枢转地连接到夹持底座的另一侧。

夹具可以被配置为接纳多个不同配置的样品小瓶支架。珠磨均质器还可以包括多个不同配置的样品小瓶支架。不同配置的样品小瓶支架可以包括以下中的至少两个：第一样品小瓶支架，仅具有用于固持一个小瓶的一个孔；第二样品小瓶支架，仅具有用于固持两个小瓶的两个孔；第三样品小瓶支架，仅具有用于固持三个小瓶的三个孔；第四样品小瓶支架，仅具有用于固持四个小瓶的四个孔；第五样品小瓶支架，仅具有用于固持五个小瓶的五个孔；第六样品小瓶支架，仅具有用于固持六个小瓶的六个孔；和第七样品小瓶支架，具有用于固持小瓶的至少一个孔和内部通道网络，冷却剂可以通过内部通道网络以控制设置在其中的小瓶的温度。

珠磨均质器还可以包括限定内部通道网络的样品小瓶支架，冷却剂可以通过内部通道网络以控制设置在其中的小瓶的温度。样品小瓶支架可以包括限定空腔的壳体，空腔被配置为至少部分地封围小瓶，并且内部通道网络可以包括入口通道、与空腔相邻的内部通道以及被连接用于冷却剂流动的出口通道。样品小瓶支架可以包括壳体以及支架插塞，壳体限定空腔，空腔被配置为至少部分地封围小瓶，支架插塞设置在空腔中以相对于外部环境将空腔密封，支架插塞限定其中可以安置小瓶的空腔。在壳体的空腔的内表面和支架插塞的外表面之间可以限定空凹腔。内部通道网络可以包括通向空凹腔的入口通道和离开空凹腔的出口通道，使得入口通道、空凹腔和出口通道限定通路，冷却剂可以通过通路以控制设置在支架插塞中的小瓶的温度。

珠磨均质器还可以包括在头部和马达之间围绕轴设置的第一轴承组件。头部还可以包括围绕轴的远侧连接体设置的第二轴承组件。马达可以包括第三轴承组件。

珠磨均质器还可以包括：速度测量盘，与轴的主体旋转地连接，其中，速度测量盘在其周向外周上限定多个孔；和光学中断器，具有两个板，IR信号在这两个板之间通过，其中，速度测量盘的周向外周设置在光学中断器的板之间，使得孔横穿IR信号的路径。珠磨均质器还可以包括：处理器，接收对应于IR信号中断的信号并且被配置为使用所述信号来计算轴的旋转速度。

样品小瓶支架可以具有分别遮盖小瓶的每个端面的面积的至少50％的端壁。轴围绕主轴线的旋转运动可以使远侧连接体旋转，使得远侧连接体扫描出假想圆锥表面。轴围绕主轴线的旋转运动可以使头部在假想圆锥表面上沿圆形路径旋转。

本发明的第二方面是一种与珠磨均质器一起使用的样品小瓶支架，其包括壳体，限定空腔，空腔被配置为至少部分地封围小瓶；和内部通道网络，限定在壳体内，冷却剂可以通过内部通道网络以控制设置在其中的小瓶的温度。

在根据第二方面的其他实施例中，内部通道网络可以包括入口通道、与空腔相邻的内部通道以及被连接用于冷却剂流动的出口通道。样品小瓶支架还可以包括：支架插塞，设置在空腔中以相对于外部环境将空腔密封，支架插塞限定其中可以安置小瓶的空腔。可以在壳体的空腔的内表面和支架插塞的外表面之间限定空凹腔。内部通道网络可以包括通向空凹腔的入口通道和离开空凹腔的出口通道，使得入口通道、空凹腔和出口通道限定通路，冷却剂可以通过通路以控制设置在支架插塞中的小瓶的温度。样品小瓶支架还可以包括被配置为遮盖空腔的开口端的防护盖。

本发明的第三方面是一种珠磨机均质机，其包括：轴，具有沿着主轴线延伸的主体和沿着与主轴线成锐角的连接轴线延伸的远侧连接体；马达，被配置为使轴围绕轴的轴线旋转并且包括第一轴承组件；头部，可旋转地连接到轴的远侧连接体，其中，头部包括围绕轴的远侧连接体设置的第二轴承组件；样品小瓶支架，固定到头部；和第三轴承组件，在头部和马达之间围绕轴设置。

本发明的其他方面涉及使用上述方面的方法，包括操作马达以使轴围绕其主轴线旋转。

附图说明

图1是根据本发明的珠磨均质器的截面侧视图。

图2是图1所示的珠磨器的透视图。

图3至图5是与图1中所示的珠磨器结合使用的对于每种小瓶类型具有不同样品支架的不同样品小瓶尺寸的透视图。

图6是图1所示的珠磨器的样品小瓶支架的分解视图。

图7是图1所示的珠磨器中的速度控制机构的透视图。

图8是根据本发明的另一夹持机构的透视图。

图9A至图9C示出了样品盒或小瓶支架的三个示例的透视图。

图10A至图10F分别是根据本发明的另一样品小瓶支架的组装透视图、分解透视图、俯视图、侧视图、前视图和后视图。

图11A至图11B分别是根据本发明的另一样品小瓶支架的组装透视图和分解透视图。

图12是根据本发明的样品小瓶支架的透视图。

图13A至图13B分别是图12所示的样品小瓶支架的仰视图和截面侧视图。

具体实施方式

如图1至图7所示，改进型珠磨均质器100包括壳体，马达20布置在壳体中。马达20连接到输出轴30，输出轴30延伸穿过壳体10进入样品室12，样品室12被可移动的样品护罩14遮蔽，样品护罩14在使用期间可以锁定就位。马达20锚固到阻尼板40，阻尼板40通过阻尼装置42(诸如弹簧和减震器)连接到壳体10的底部和侧面。在仪器的每端具有减震器以减小振动效应。壳体10在其底部包括若干垫16，以对由于在外表面上使用珠磨器100而产生的振动进行进一步阻尼。珠磨器100还允许将该仪器用作混合器，其中混合速度为750rpm和1000rpm，均质或研磨速度为2000rpm、3000rpm和4000rpm。还设想了用于任一用途的其他速度。

轴30通过轴承50围绕其中心纵向轴线32旋转。销或螺钉34固定地连接到轴30的远端。销34的轴线36与轴30的轴线32成锐角，使得整个轴/销结构包括弯曲部或肘部，从而轴30的旋转使销34围绕假想圆锥表面移动或扫描出假想圆锥表面。销34设置在样品连接器或头部60的内腔内，使得销34在使用期间可以在内腔内旋转。样品连接器60是块状，具有面向马达20的平坦表面。该平坦表面不垂直或正交于轴线32。样品连接器60经由轴30的每侧的弹簧、并例如通过样品连接器60的每侧的锚固件63和锚固件65连接到壳体10，如图3所示。以这种方式，当轴30围绕其中心轴线32旋转时，销34如上所述偏心地旋转并致使样品连接器60中的内腔围绕相同的假想圆锥表面移动，但并不围绕销34的轴线完整地旋转。在此运动期间，发生一些被弹簧阻尼的横向振荡。即，样品连接器60具有向上的表面，该向上的表面在整个此运动过程中保持大体向上。弹簧将样品连接器60锚固到壳体10以进一步引导其振荡运动。轴30的长度、样品连接器60的角度和位置以及弹簧的强度被配置为产生更剧烈的搅拌过程，以便更高效地研磨样品。

轴30围绕轴线32的旋转运动致使样品连接器60围绕假想圆锥体的圆移动，从而使样品连接器60在垂直于轴线32的所有方向上移动。这也致使头部朝向以及背离轴30的主体(即马达20所在的位置)摇摆、枢转或振荡。例如，虽然图1描绘了样品连接器60倾斜，使得它从图像的左下方到右上方成角度，但是一旦销34旋转到其最高位置，样品连接器60将从图像的左上方到右下方成角度。由于样品连接器60自身不围绕轴线32旋转，所以这围绕大体水平且垂直于轴线32的轴线产生跷跷板或振荡运动。随着样品连接器60被操作，样品连接器60振荡所围绕的水平轴线稍微来回移动，并且它的运动被帮助将样品连接器60固定到壳体10的弹簧阻尼。

本申请使用小金属球、陶瓷球或其他玻璃介质来“研磨”或粉碎样品。在将球插入可接受尺寸的样品容器或滴定板后，由于水平定向的轴30的旋转，样品以高速竖直上下移动，这致使球在它们的运动中分解样品容器中的材料。包含单个样品和一个或多个球的小瓶或各自具有自己的介质选择的多个样品小瓶以复杂的运动摇晃，该复杂的运动组合了往复摆动和短的横向运动，小瓶的每端沿着8字形路径移动。这种运动在小瓶中产生强大的G力(G-forces)，以粉碎最强韧的岩石、渣和陶瓷。小瓶内的珠或球在沿不同方向抛掷之前不会在小瓶的任一端触底很长时间。珠磨技术可以与尺寸范围为从小于100微米到大至25毫米的球或其他介质一起使用。介质可以是诸如钢、塑料、锆、石榴石、玻璃以及许多其他材料。虽然任何介质可以用于珠磨机器，但球的选择取决于小瓶尺寸、要破碎的样品尺寸和硬度、样品对热的敏感性、介质污染问题和许多其他因素。

珠磨器100包含若干轴承，包括两个双轴承组件。第一轴承组件50被设计成保护珠磨器100免受运动机构(即附接到轴30的样品连接器60)的过度磨损和撕扯。如图1所示，轴承组件50位于锚固到阻尼板40的壳体内。样品连接器60的运动会对马达轴30造成相当大的轴向位移载荷，这会减少马达寿命。位于样品连接器60和马达20之间的轴承组件50主要通过防止轴30沿其轴线34碰撞马达20来保护马达20。即，样品连接器60的运动将力沿着轴30的轴线34引向马达20，并且轴承组件50的存在极大地减少了这些力碰撞马达20以保护马达并延长珠磨器100的寿命。轴承组件50避免了在产品使用的早期阶段更换珠磨器100中的部件的需要。类似于轴承组件50的第二轴承组件61设置在样品连接器60内以与销34相互作用，并且为样品连接器60提供类似的保护。另一个轴承设置在马达20自身内。

样品连接器60被配置为通过新型夹持装置与样品小瓶支架70连接。样品小瓶支架70位于夹持底座62内，夹持底座62牢固地安装在或锚固到样品连接器60的顶部，使得夹持底座62与样品连接器60的其余部分一起移动。夹持臂64经由销或螺栓67枢转地连接在夹持底座62的一侧，使其可以朝向和背离夹持底座62摆动。夹持闩锁66枢转地连接到夹持底座62的另一侧。小瓶支架70具有比其总宽度短并从每侧向外突出的翼72，以便这些翼72可以位于夹持底座62的两个臂之间。这沿轴线32在水平方向上固定小瓶支架70，而夹持底座62和夹持臂64在其他水平方向和竖直方向进一步固定小瓶支架70。当夹持臂64在样品小瓶支架70和其中的小瓶的顶部上方闭合时，夹持闩锁66可以枢转以将夹持臂64牢固地锁定就位。总之，样品连接器60的部件在其操作状态在整个高水平的搅动和振动过程中以及在整个珠磨过程的持续时间内牢固且可靠地固持样品小瓶支架70和其中的小瓶。这种小瓶支架安装机构在其形状因子和用于保持小瓶容器的完整性的应用用途方面是独特的。图6示出了样品支架插入并锁定臂64以固定支架70。图8示出了根据本发明的另一个夹持机构，特别是样品支架170、盒、夹持底座162、固位臂164和锁定机构组件166。锁定机构组件166包括水平定向的杆，该杆朝向固位臂164摆动并将固位臂164的远端销接在其下方，同时锁定在夹持底座162的槽内。

珠磨器100被设计成针对多种材料进行操作，这些材料具有不同的尺寸并且可以使用不同的粉碎介质进行研磨。珠磨器100的设计的一个益处是它可以适应并牢固地固持若干不同类型的可互换样品小瓶支架，这允许根据需要使用不同数量和尺寸的小瓶类型。这种设计特征允许珠磨器100处理迥然不同的小瓶形状因子。

例如，在珠磨(即研磨)或混合模式中在珠磨器100中使用的样品小瓶支架中，特别提供以下内容。第一样品小瓶支架固持六(6)个2ml塑料小瓶，每个小瓶具有螺旋盖。第二样品小瓶支架固持四(4)个5ml塑料小瓶，每个小瓶具有螺旋盖或滑盖。第三样品小瓶支架固持两(2)个2ml经冷却的样品容器。第四样品小瓶支架固持两(2)个1ml硬化工具钢小瓶组。第五样品小瓶支架固持一(1)个1.6或3.5ml玛瑙小瓶组。第六样品小瓶支架固持例如由碳化钨制成的一(1)个5ml硬化工具钢小瓶组。第七样品小瓶支架固持一(1)至四(4)个7或12ml塑料小瓶。这些只是可以与珠磨器100一起使用的小瓶支架的一些示例。可以理解，可以设计不同的小瓶支架以根据需要固持不同数量和尺寸的不同类型的小瓶。例如，典型的样品小瓶尺寸在2毫升到7毫升的范围内。一些仪器适应超过75毫升的样品容器尺寸。小瓶尺寸范围在2ml和50ml之间。一些仪器将样品小瓶尺寸选择限制为2ml、5ml和7ml，而其他单元则接受这些小瓶和其他小瓶，如75ml小瓶、滴定板、50ml QuEChERS小瓶和许多其他小瓶。它们可以适应从2mL到50mL离心管的全系列样品小瓶或至多六个深孔滴定板。

图3至图5示出了三种不同的样品小瓶尺寸，每种小瓶类型具有不同的样品支架。更具体地，图3示出了2ml小瓶，图4示出了5ml小瓶，并且图5示出了5ml硬质合金钢小瓶。每个小瓶支架具有相同的占用空间，以便它可以与样品连接器60(更具体地，相同的夹持底座62、夹持臂64和夹持闩锁66)一起使用。

与其他细胞裂解和均质装置不同，珠磨器100不限于单独的细胞裂解和均质。它能够使用其他类型的样品小瓶来研磨岩石、玻璃、水泥、催化剂和其他脆性样品。这些样品小瓶具有金属端部或者在每端用金属加强，从而它们就可以承受由于这些类型样品的脆硬性质而产生的更强的力。珠磨器100可以用于与使用XRF光谱和电感耦合等离子体(ICP)发射光谱等技术进行元素分析和粒径分析相关的样品制备。该单元能够支撑较重的保温小瓶组件，以通过限制与珠磨过程相关的温升来帮助温度敏感的样品。其他仪器无法对于从细胞裂解到机械研磨、允许将岩石研磨成粉末的应用范围处理多个样品容器。

除了使用更强固的小瓶之外，与珠磨器100相关的样品小瓶支架70具有更强固和更大的端壁71，如图3所示。每个小瓶的孔更深，使得端壁71遮盖每个小瓶的每个顶端和每个底端的更多区域。在一个实施例中，端壁71可以分别遮盖小瓶的每个端面的面积的50％以上。在其他实施例中，端壁71可以分别遮盖小瓶的每个端面的面积的60％、70％、80％、90％或其他百分比。在其他实施例中，一个或两个端壁71的轮廓设计成可以完全遮盖小瓶的端部。这增强了每个小瓶端部的强度，使得用于研磨的球或其他介质不会在珠磨器100的搅拌和操作期间快速磨损小瓶。

图10A至图10F示出了用于一(1)个5mL金属小瓶92的另一个小瓶支架270，小瓶可以具有钢盖或碳化钨盖。小瓶支架270设计为固持研磨/粉碎非常硬的材料(如小岩石)的小瓶92。小瓶支架270的底座273支撑腔室区域274，腔室区域274中设置小瓶92。盖275经由螺栓或螺钉在腔室274一端枢转，从而一旦小瓶92被放置在腔室内部，盖可以遮盖腔室274。腔室的另一端设置有端壁271以进一步固定小瓶92。底座273的翼272向下延伸并与样品连接器60配合，样品连接器60如上所述遮盖并夹持小瓶支架270以在使用期间将小瓶92固定就位。盖274不需要单独固定到端壁271，因为小瓶支架270将仅在样品连接器60内操作。即，夹持臂64在使用期间将盖275固定就位，从而固定腔室274。小瓶支架270提供了用于不同类型小瓶的固定支架的另一个实施例，使得珠磨器100可以适应这些更硬和更脆的样品。

图11A和图11B示出了类似于小瓶支架270的另一变型的小瓶支架370。小瓶支架370设计用于一(1)个3.5mL玛瑙小瓶94，该小瓶用于研磨需要无铁样品支架的硬质材料。当夹持臂64就位时，小瓶支架270和370二者将小瓶盖压紧到小瓶上以防止样品粉末从小瓶中逸出。

如图12、图13A和图13B所示，根据本发明的一种类型的样品小瓶支架470是用于经冷却的样品小瓶96的支架。由于均质期间珠的摩擦碰撞，所有高能珠磨机器以每分钟约10摄氏度的速率加热内部的样品。提供改进的经冷却的小瓶组件以抵消机器操作的升温趋势。经冷却的小瓶组件使用冷冻循环器为样品支架470提供温度稳定性，包括干燥空气吹扫以减少冷凝。

在样品连接器60、样品小瓶支架70和/或小瓶本身中提供一系列通道，以便在珠磨器100的整个搅动过程中使经冷却的液体通过。这些通道可以穿过轴30而被连接，以便可以在装置操作期间从壳体10的内部进入这些通道。这允许样品的温度在整个过程中保持在一定水平。使用预冷却块的现有技术装置不具有在机器操作期间连续地影响和控制温度的相同能力。

小瓶支架470包括具有空腔477的壳体479，小瓶96设置在空腔477中。每个空腔477首先设置有支架插塞478，支架插塞478本身具有用于插入小瓶96的空腔。支架插塞478安置在空腔477中，使得其开口端的法兰相对于外部环境将空腔478密封，并且在一些情况下可以用O形环或垫圈进行密封。这产生了薄的凹腔476，如图13B所示，该凹腔476封围支架插塞478，使得冷却材料可以流过整个凹腔476并围绕支架插塞478流动。

流动通道482a至482f的网络由壳体479下端处的流动端口481a至481b进入。流动端口481连接到由螺母483a至483b固定的入口软管和出口软管，以便提供并允许冷却流体从小瓶支架470离开。这些软管可以延伸穿过珠磨器100并且可以连接到泵和冷却剂储存器，使得珠磨器100可以使冷却流体循环。流动端口481a通向分配通道484a，分配通道484a进而通向流动通道482a至482c。这些流动通道482a至482c通向相应凹腔476，因此冷却流体可以从入口软管引导以与每个支架插塞478接合。然后流动通道482d至482f允许冷却流体离开凹腔476进入收集通道484b，收集通道484b将冷却流体排空至流动端口481b并排出出口软管。冷却流体，诸如水、水和乙二醇的混合物、或可以保持极低温度(例如处于或低于水的冰点)并实现适当循环穿过系统的任何其他类型的流体可以以恒定温度提供并循环通过此路径，使得在研磨小瓶内的样品期间冷却流体可以通过支架插塞478从小瓶吸收热，从而持续保持较低的期望操作温度。

小瓶支架470具有卡夹到闩锁489中的防护盖488，使得小瓶的盖端在使用期间可以牢固地固位在接纳件内。防护盖488在其下端较薄，以在面向小瓶的一侧提供凹入，从而可以容纳和遮蔽小瓶的盖。提供下部附接件490以连接到样品连接器60。特别地，小瓶支架470的底部框架部分具有中央凹入区域以允许与外部软管连接进行流体循环，并且还具有带窗口的侧框架以允许样品连接器60以与上述类似的方式夹持小瓶支架470，但是夹持臂64延伸穿过框架而不是围绕整个小瓶支架延伸。

在另一个实施例中，样品小瓶或样品小瓶支架70可以在其壁中包括相变材料(PCM)，相变材料比现有技术装置中目前使用的经冷却的金属具有更好地保持低温的能力。来自PureTemp的相变材料(PCM)产品(诸如PureTemp 4PCM材料)已用于实验中，相变材料产品的特性使得需要大量热能而允许从固体到液体或从液体到固体的相变。PureTemp 4材料的熔点为4摄氏度。PCM(如PureTemp 4)在达到固态冻结状态后可以保持较冷持续较长时间，因为这种材料在“熔化”之前必须吸收更多的热能。PCM可以从样品支架和样品中吸收大量热，否则这些热可能将温度升高到某些样品(如RNA)不可接受的水平。在用于DNA提取的RNA样品研磨过程期间，需要将样品保持在低于4-5摄氏度。在样品研磨实验期间，由于小瓶内钢球的剧烈相互作用，样品温度将升高。

使用插入到2个小瓶样品支架的空腔中并固定在空腔内以防止泄漏的2.5克PCM进行实验。PCM空腔位于两个2ml样品小瓶之间。带小瓶的支架放入常用冰箱冷冻机中1.5小时，并在SPEX SamplePrep公司的GenoLyte中以4000rpm在1分钟“研磨”实验中测试温升，其中2毫米小瓶含有1ml水和七个2.8mm的钢球。如下所述，使用PCM减少样品加热已被证明是非常成功的。在正常研磨条件下，小瓶的外表面升高15摄氏度，而在PCM集成到样品小瓶支架中的情况下，小瓶的外表面仅升高3.5度。此类材料在样品研磨方法中的使用可以扩展到许多仪器，包括SPEX SamplePrep公司的GenoGrinder、MixerMill和MiniG产品。

珠磨器100包括速度控制机构，该机构独立于小瓶的重量和样品质量而操作，因为速度在每次单独使用时被测量并且在研磨期间保持以确保保持设定的速度。这种能力由与轴30旋转地联接以与其一起旋转的测量盘80提供。盘80包括若干孔82并且被定位成使得其外周边缘和孔82在光学中断器的两个板84、86之间旋转，这两个板使IR信号在二者之间通过并且锚固到阻尼板40。孔82的尺寸和/或位置是已知的，并且孔82在板84、86之间通过的频率、更具体地穿过IR信号路径的频率允许记录检测到的IR信号中断。此中断对应于盘80的位于孔82之间的实心部分的通过。这允许珠磨器100如下确定轴30的旋转速度。板84、86与接收对应于IR信号中断的信号的处理器通信。在给定每个孔82距轴30的中心轴线32的已知径向距离并且还给定连续孔82之间的已知弧长(该弧长对于盘80中所有相邻对的孔82是恒定值)的情况下，处理器然后计算这些中断的频率。然后可以确定轴30完整旋转一周的持续时间，由此可以确定角速度或旋转速度。图7描绘了这些部件，展示了如何主动实时测量速度以确认实际速度设置。

珠磨器100包括数字显示器，数字显示器可以允许用户提供输入(诸如时间、速度等)，并且可以为用户提供相同度量的读数。

珠磨器100和本文所述的其各种新型部件可用于包括以下方面的若干市场和应用。

农业：用于植物研究和作物科学、残留农药分析、食品安全、疾病研究、蛋白质提取、土壤研究、生物燃料等。目标客户将包括作物研究公司、环境和农业测试公司和机构、农药化肥制造商等。

法医学：用于人体鉴定、药物滥用、毒理学等。目标客户将包括警察实验室、合同测试实验室、考古实验室、政府实验室等。

采矿&水泥：用于水泥和矿石的研磨和粉碎。目标客户将包括采矿生产公司、钢厂、合同测试实验室、水泥生产、政府机构等。

制药/医学研究：用于DNA提取、混合和共混、质量控制、疾病研究、污染测试、蛋白质提取等。目标客户将包括制药研究公司、疾病研究机构、生物技术公司、合同测试实验室等。

材料研究：用于机械合金化、混合和共混、低温研磨、用于元素研究(例如RoHS)的样品尺寸减小以及用于压制丸粒和样品测量的样品尺寸减小。目标客户将包括大学工程和材料科学系、电池制造商、太阳能公司、汽车公司、航空公司、聚合物生产公司、合同测试实验室、回收公司、包装公司、电子商品制造商等。

虽然本文已经参考特定实施例描述了本发明，但是应当理解，这些实施例仅是对本发明的原理和应用的说明。因此应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对说明性实施例进行多种修改并且可以设计其他布置。

工业适用性

本发明具有广泛的工业适用性，包括但不限于珠磨均质器装置及其用于粉碎和分解材料的方法。