內容大綱
什么是蠕動泵？
蠕動泵的運作原理
蠕動泵的優點及特點
影響蠕動泵分配性能的因素
蠕動泵怎么進行維護？
如何選擇蠕動泵適用的蠕動管？
蠕動泵的應用
蠕動泵是什么？
蠕動泵 （蠕動泵，peristaltic pump）， 又稱為滾子泵或輥子泵 （roller pump），是一種正排量式泵 （positive displacement pump）。
蠕動泵是實驗室定量泵的一種，是常用于*測量及傳輸液體的裝置，其*的優勢在于只有蠕動管 （peristaltic tubing） 會接觸到液體，因此在使用上消除了泵污染及液體污染 （contamination） 的風險。 這種設計使蠕動泵在需要無菌、*控制和防止交叉污染 （cross-contamination） 的實驗作中尤為重要，如醫療、制藥、細胞分生和微生物實驗室應用。
蠕動泵的運作原理
蠕動泵原理是利用馬達轉動帶動滾輪 （roller），當滾輪擠壓蠕動管時，會產生真空 （vacuum）、吸入液體; 當滾輪再次旋轉時，液體則會被排出，因此可借由滾輪對蠕動管重復的擠壓和釋放來輸送流體（fluid）。 且因蠕動管與滾輪完全貼合，停止時可完全防止回流（backflow）或虹吸（siphoning）。
蠕動泵的優點和特點
- 可*分配流體 （accurate dosing）：蠕動泵能夠*控制液體的流量，確保每次輸送的液體量一致，適合需要高準確度的生命科學實驗及生技醫療相關制程。
- 可定量分配流體 （quantitative dosing）：通過設定泵的運轉參數，可以準確測量輸送液體的體積，實現*的定量分配。
- 可調節流速 （flow regulation）：蠕動泵具有可調節液體流速的功能，用戶可以根據實際需求靈活調整液體的輸送速度，適應不同的實驗條件。
- 可空運轉 （dry running）：即使在沒有液體的情況下，蠕動泵也可以運行而不會損壞泵或管道，使其在多變的實驗環境中非常耐用。
- 自吸式運轉 （self-priming）：蠕動泵具有自吸功能，可以自動吸入液體，無需額外的引流裝置，使用方便。
- 可自行更換泵頭：用戶可以根據需要自行更換泵頭，以適應不同類型和規格的蠕動管，提升設備的靈活性和多用途性。
- 可分配各種性質流體：蠕動泵能夠處理多種不同性質的液體，包括腐蝕性、磨蝕性、黏稠性以及剪切敏感流體，應用范圍廣泛。
- 無油霧污染疑慮：由于液體僅與蠕動管接觸，減少了泵和液體之間的污染風險，確保微生物實驗和生產過程的純凈和安全。
- 清潔容易、維護成本低：蠕動管的更換和清潔非常方便，且泵本身設計簡單，維護成本相對較低。
- 可逆向作 （reversible）：泵頭可順 / 逆時針轉向進行分配，實現液體的雙向流動，增加作靈活性。
- 不會位移（No slip）：蠕動泵在運行過程中，不會出現流體滑移現象，確保液體輸送的*度和穩定性。
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影響蠕動泵分配性能的因素
蠕動泵分配液體的性能（液體流量）可能會受到以下因素的影響：
- 轉速：轉速越快，流量越大。
- 液體黏度：液體黏度越低，流量越大。
- 滾輪數量：滾輪數量越少，流量越大。 但滾輪越多，脈動（pulsation）*越少，運作越穩定。
*脈動 （pulsation）：為蠕動泵的主要副作用，其影響因素包含流速、轉速、管路長度以及流體的比重等。
- 蠕動管管內徑：管內徑基本上與流量成正比，管徑越大，流量越大。 但管內徑大也意味著截面積大，因此分配液體的精度較差。
蠕動泵怎么維護？
蠕動泵結構簡單，沒有閥門（valve）及密封件（seal），且因流體只與蠕動管接觸，因此蠕動管是*的維護件及耗材。 使用后，只需要打開泵頭 （pump head），直接拆卸蠕動管進行清潔即可，省去了費力的拆卸跟維護成本。
但蠕動管在工作過程中會持續受到滾輪的磨擦及擠壓（squeezed），造成蠕動管老化、變形（deformation）、甚至失去彈性，請依據廠商建議定時更換蠕動管。
如何選擇蠕動泵適用的蠕動管？
在蠕動泵的應用中，管材的選擇尤為重要，因為流體會與管材直接接觸。
經常使用的蠕動管管材包括聚氯乙烯 （polyvinyl chloride， PVC）、硅橡膠 （silicone rubber）、氟化橡膠（fluoroelastomer， 如 FKM、FFKM 等）、熱塑性彈性體 （thermoplastic elastomer， TPE， 如 PharMed）、熱塑性硫化橡膠 （thermoplastic vulcanizates， TPV） 等。
選擇蠕動管管材的考量因素
- 化學相容性 （chemical compatibility）
依液體特性挑選蠕動管材質，亦可根據蠕動管廠商的建議，選擇適合的管材。| - 尺寸 （tubing size）
依欲分配的流量挑選適用的蠕動管管徑。 流量與管內徑大小成正比，但與分配精度成反比。 而較為黏稠的液體，則建議使用管內徑較大的管。 另外，管外徑（厚度）會影響蠕動管與滾輪的密合程度。 如果管外徑太薄使得密合程度過低，會導致蠕動泵無法有效運作; 如果管外徑太厚，則會使得管子磨損、泵壽命縮短。 可依據蠕動泵廠商選擇適用的管徑大小。
- 硬度 （tubing hardness）
管子的軟硬度對泵來說非常重要，若管子硬度太硬，可能對泵造成額外負荷、影響壽命。 此外，分配某些具黏稠度或可能堵塞的流體，容易在泵內部產生背壓 （backpressure）。 若此背壓超過蠕動管的耐壓范圍，可能會導致管子破裂（burst），因此可能需要使用較硬的管材。 建議與蠕動管及蠕動泵的制造商確定您應用所需的管材硬度。 - 微生物與無菌作
若有無菌或高潔凈度的液體分配需求，可挑選可進行高溫高壓滅菌 （autoclave） 的蠕動管材質。 這樣的材質適合處理無菌液體 （sterile solution）、消毒液體 （disinfectant solution） 等液體，如微生物學 （microbiology） 中的培養基與緩沖液分配; 醫療領域中的輸液 （infusion）、透析 （dialysis） 等應用。
蠕動泵的應用
蠕動泵可用于分配各種流體，包含無菌液體 （sterile solution）、腐蝕性 （corrosive） 流體、磨蝕性 （abrasive） 流體、剪切敏感 （shear sensitive） 流體、黏性流體等。
▲洛科 Buller 蠕動泵內建微生物分配專用的程序，尤其適合水質微生物、食品微生物，如大腸桿菌檢驗的前處理。
蠕動泵實際應用情境
- 微生物實驗：培養基、緩沖液、稀釋液及各種無菌溶液分配。
- 醫療和生物技術：輸液 （infusion）、透析 （dialysis）、體外循環 （extracorporeal circulation） 和實驗室分析，如血液、藥物和細胞懸浮液 （cell suspension） 等對潔凈度要求極高的液體。
- 制藥和食品加工：*控制藥液、飲料和其他食品成分的流量，如市售飲品、液態藥品等。
- 發酵食品：可用以定速定量填加發酸菌種至食品原料中。
- 化工和環境工程：可用于輸送腐蝕性液體和廢水處理。
- 實驗室試劑分配：需*配藥、試劑分配的實驗，如緩沖液分配、微生物實驗中的培養基分配。
- 工業應用：印刷油墨分配、紡織染料輸送等。
- 水族產業中的鈣反應器（calcium reactors）。
參考資料
