内容大纲
什么是蠕动泵？
蠕动泵的运作原理
蠕动泵的优点及特点
影响蠕动泵分配性能的因素
蠕动泵怎么进行维护？
如何选择蠕动泵适用的蠕动管？
蠕动泵的应用
蠕动泵是什么？
蠕动泵 （蠕动泵，peristaltic pump）， 又称为滚子泵或辊子泵 （roller pump），是一种正排量式泵 （positive displacement pump）。
蠕动泵是实验室定量泵的一种，是常用于*测量及传输液体的装置，其*的优势在于只有蠕动管 （peristaltic tubing） 会接触到液体，因此在使用上消除了泵污染及液体污染 （contamination） 的风险。 这种设计使蠕动泵在需要无菌、*控制和防止交叉污染 （cross-contamination） 的实验作中尤为重要，如医疗、制药、细胞分生和微生物实验室应用。
蠕动泵的运作原理
蠕动泵原理是利用马达转动带动滚轮 （roller），当滚轮挤压蠕动管时，会产生真空 （vacuum）、吸入液体; 当滚轮再次旋转时，液体则会被排出，因此可借由滚轮对蠕动管重复的挤压和释放来输送流体（fluid）。 且因蠕动管与滚轮完全贴合，停止时可完全防止回流（backflow）或虹吸（siphoning）。
蠕动泵的优点和特点
- 可*分配流体 （accurate dosing）：蠕动泵能够*控制液体的流量，确保每次输送的液体量一致，适合需要高准确度的生命科学实验及生技医疗相关制程。
- 可定量分配流体 （quantitative dosing）：通过设定泵的运转参数，可以准确测量输送液体的体积，实现*的定量分配。
- 可调节流速 （flow regulation）：蠕动泵具有可调节液体流速的功能，用户可以根据实际需求灵活调整液体的输送速度，适应不同的实验条件。
- 可空运转 （dry running）：即使在没有液体的情况下，蠕动泵也可以运行而不会损坏泵或管道，使其在多变的实验环境中非常耐用。
- 自吸式运转 （self-priming）：蠕动泵具有自吸功能，可以自动吸入液体，无需额外的引流装置，使用方便。
- 可自行更换泵头：用户可以根据需要自行更换泵头，以适应不同类型和规格的蠕动管，提升设备的灵活性和多用途性。
- 可分配各种性质流体：蠕动泵能够处理多种不同性质的液体，包括腐蚀性、磨蚀性、黏稠性以及剪切敏感流体，应用范围广泛。
- 无油雾污染疑虑：由于液体仅与蠕动管接触，减少了泵和液体之间的污染风险，确保微生物实验和生产过程的纯净和安全。
- 清洁容易、维护成本低：蠕动管的更换和清洁非常方便，且泵本身设计简单，维护成本相对较低。
- 可逆向作 （reversible）：泵头可顺 / 逆时针转向进行分配，实现液体的双向流动，增加作灵活性。
- 不会位移（No slip）：蠕动泵在运行过程中，不会出现流体滑移现象，确保液体输送的*度和稳定性。
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影响蠕动泵分配性能的因素
蠕动泵分配液体的性能（液体流量）可能会受到以下因素的影响：
- 转速：转速越快，流量越大。
- 液体黏度：液体黏度越低，流量越大。
- 滚轮数量：滚轮数量越少，流量越大。 但滚轮越多，脉动（pulsation）*越少，运作越稳定。
*脉动 （pulsation）：为蠕动泵的主要副作用，其影响因素包含流速、转速、管路长度以及流体的比重等。
- 蠕动管管内径：管内径基本上与流量成正比，管径越大，流量越大。 但管内径大也意味着截面积大，因此分配液体的精度较差。
蠕动泵怎么维护？
蠕动泵结构简单，没有阀门（valve）及密封件（seal），且因流体只与蠕动管接触，因此蠕动管是*的维护件及耗材。 使用后，只需要打开泵头 （pump head），直接拆卸蠕动管进行清洁即可，省去了费力的拆卸跟维护成本。
但蠕动管在工作过程中会持续受到滚轮的磨擦及挤压（squeezed），造成蠕动管老化、变形（deformation）、甚至失去弹性，请依据厂商建议定时更换蠕动管。
如何选择蠕动泵适用的蠕动管？
在蠕动泵的应用中，管材的选择尤为重要，因为流体会与管材直接接触。
经常使用的蠕动管管材包括聚氯乙烯 （polyvinyl chloride， PVC）、硅橡胶 （silicone rubber）、氟化橡胶（fluoroelastomer， 如 FKM、FFKM 等）、热塑性弹性体 （thermoplastic elastomer， TPE， 如 PharMed）、热塑性硫化橡胶 （thermoplastic vulcanizates， TPV） 等。
选择蠕动管管材的考量因素
- 化学相容性 （chemical compatibility）
依液体特性挑选蠕动管材质，亦可根据蠕动管厂商的建议，选择适合的管材。| - 尺寸 （tubing size）
依欲分配的流量挑选适用的蠕动管管径。 流量与管内径大小成正比，但与分配精度成反比。 而较为黏稠的液体，则建议使用管内径较大的管。 另外，管外径（厚度）会影响蠕动管与滚轮的密合程度。 如果管外径太薄使得密合程度过低，会导致蠕动泵无法有效运作; 如果管外径太厚，则会使得管子磨损、泵寿命缩短。 可依据蠕动泵厂商选择适用的管径大小。
- 硬度 （tubing hardness）
管子的软硬度对泵来说非常重要，若管子硬度太硬，可能对泵造成额外负荷、影响寿命。 此外，分配某些具黏稠度或可能堵塞的流体，容易在泵内部产生背压 （backpressure）。 若此背压超过蠕动管的耐压范围，可能会导致管子破裂（burst），因此可能需要使用较硬的管材。 建议与蠕动管及蠕动泵的制造商确定您应用所需的管材硬度。 - 微生物与无菌作
若有无菌或高洁净度的液体分配需求，可挑选可进行高温高压灭菌 （autoclave） 的蠕动管材质。 这样的材质适合处理无菌液体 （sterile solution）、消毒液体 （disinfectant solution） 等液体，如微生物学 （microbiology） 中的培养基与缓冲液分配; 医疗领域中的输液 （infusion）、透析 （dialysis） 等应用。
蠕动泵的应用
蠕动泵可用于分配各种流体，包含无菌液体 （sterile solution）、腐蚀性 （corrosive） 流体、磨蚀性 （abrasive） 流体、剪切敏感 （shear sensitive） 流体、黏性流体等。
▲洛科 Buller 蠕动泵内建微生物分配专用的程序，尤其适合水质微生物、食品微生物，如大肠杆菌检验的前处理。
蠕动泵实际应用情境
- 微生物实验：培养基、缓冲液、稀释液及各种无菌溶液分配。
- 医疗和生物技术：输液 （infusion）、透析 （dialysis）、体外循环 （extracorporeal circulation） 和实验室分析，如血液、药物和细胞悬浮液 （cell suspension） 等对洁净度要求极高的液体。
- 制药和食品加工：*控制药液、饮料和其他食品成分的流量，如市售饮品、液态药品等。
- 发酵食品：可用以定速定量填加发酸菌种至食品原料中。
- 化工和环境工程：可用于输送腐蚀性液体和废水处理。
- 实验室试剂分配：需*配药、试剂分配的实验，如缓冲液分配、微生物实验中的培养基分配。
- 工业应用：印刷油墨分配、纺织染料输送等。
- 水族产业中的钙反应器（calcium reactors）。
参考资料
