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    从“滴”到“升”皆可控:日本ISOWATEC LabT-KT15 实验室可变流量蠕动泵

    发布时间: 2026-01-23  点击次数: 24次
    一、实验室流体输送的“一公里"难题
    在细胞培养、层析柱平衡、在线取样等场景中,科研人员常面临三大痛点:
    1. 微量阶段(0.1 mL/min)脉冲大,细胞受剪切易死亡;
    2. 中量阶段(10–100 mL/min)换管后流量漂移,需反复校准;
    3. 腐蚀/高黏度液体(如30 % NaOH、7 %海藻酸钠)对泵管寿命要求苛刻。
      日本ISOWATEC推出的LabT-KT15,以“宽区间、低脉冲、免工具换管"为核心卖点,试图用一台小型蠕动泵解决上述“一公里"问题。
    二、硬件:让“小"泵拥有“大"范围
    1. 五转子行星挤压头
      传统蠕动泵采用2–3个固定辊子,脉冲系数高达25 %。LabT-KT15将5只POM转子置于行星齿轮架,辊子相位角72°,理论脉冲系数降至6 %;实测在1.0 mm壁厚Norprene®管内,脉冲幅度<2 %(流量=10 mL/min,背压0.1 MPa)。
    2. 0.1–600 r/min无刷伺服电机
      采用24 V无刷直流电机+磁性编码器,调速分辨率0.1 r/min,对应流量调节步进0.2 µL/min(内径0.38 mm管),实现“滴"级精度;600 r/min可输出1.6 L/min(内径6.4 mm管),覆盖从微滤到小型生产的全流量段。
    3. 免工具滑轨卡管结构
      换管时只需拉起透明盖,将泵管沿“Ω"形滑轨推入,30 s完成;卡管槽内置三点式管径传感器,自动识别1.6、3.2、4.8、6.4 mm四种主流管径,系统随即调用对应校准曲线,省去人工流量表查阅。
    三、软件层:把“转速"翻译成“真实流量"
    1. 实时流量闭环(选配)
      可外接0–20 mA超声波流量探头,系统以1 Hz频率比对设定值与实测值,自动修正转速,4 h漂移<0.5 %。
    2. 七段线性+黏度补偿
      用户输入液体20 °C黏度(0.5–2000 cP),芯片自动调用“转速-流量-黏度"三维map,省去反复称重法标定;实测在50 %甘油水溶液(μ=6 mPa·s)中,与称重法偏差<1 %。
    3. 脉冲缓冲算法
      当流量<1 mL/min且需极低脉冲时,可开启“Soft-Flow"模式:电机每转720步微步进,配合五转子错峰挤压,脉冲峰-谷差再降40 %,适用于活体细胞灌流。
    四、合规与数据追溯
    • 符合CE、RoHS、REACH;
    • 内置RS-485(Modbus RTU)与USB-C双接口,可直接由LabVIEW、Python驱动;
    • 支持21 CFR Part 11电子记录:每次换管、校准、运行参数自动写入CSV,含SHA-256校验;
    • 泵头材料POM/PEEK可选,满足USP <661>溶出要求,可验证生物相容性。
    五、典型场景实测
    1. 单克隆抗体灌流培养
      使用4.8 mm ID PharMed®管,设定30 mL/min,连续7 d培养CHO细胞,活性保持>97 %,泵管无可见磨损粉屑。
    2. 层析柱在线平衡
      切换3种缓冲液(pH 4.0–8.5),每段体积150 mL,利用外接流量计闭环,实际体积误差小,省去事后pH滴度检测。
    3. 30 % NaOH输送
      采用PEEK泵头+Viton®管,连续运行8 h,管壁无龟裂,流量漂移0.8 %,远优于实验室传统调速泵(漂移>5 %)。
    结语
    ISOWATEC LabT-KT15用“五转子低脉冲结构+伺服宽调速+免工具换管"三板斧,把实验室蠕动泵从“粗放转圈"提升到“可验证、可追溯、可预测"的流体输送平台。当科研进入微流控、单细胞、连续制造时代,这样一台能把“滴"与“升"都纳入同一支泵管的小型仪器,或许正是连接实验室台面与工业放大的那把“精准钥匙"。


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