醫(yī)用離心機(jī)不同轉(zhuǎn)速測(cè)量法的比較分析

楊馥源

【摘要】轉(zhuǎn)速是醫(yī)用離心機(jī)最重要的指標(biāo)，但由于各種醫(yī)用離心機(jī)的轉(zhuǎn)速不同，所以在實(shí)驗(yàn)過程中的作用也各不相同，如果醫(yī)用離心機(jī)在使用過程中無法精準(zhǔn)控制轉(zhuǎn)速，很可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)誤差，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性?；诖耍疚南忍岢鲠t(yī)用離心機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量的重要意義，然后闡述醫(yī)用離心機(jī)的幾種不同轉(zhuǎn)速測(cè)量法，并對(duì)其展開比較分析，旨在對(duì)開展醫(yī)用離心機(jī)計(jì)量校準(zhǔn)的研究起到一定的借鑒和參考作用。

【關(guān)鍵詞】醫(yī)用離心機(jī);轉(zhuǎn)速;測(cè)量;比較分析

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2022.03.038

Comparison and Analysis of Different Rotational Speed Measurement Methods of Medical Centrifuge

YANG Fu-yuan

（Changji Hui Autonomous Prefecture Metrological Laboratory，Changji 831100，China）

Abstract：The rotation speed is the most important indicator of a medical centrifuge. However，due to the different rotation speeds of various medical centrifuges，their effects in the experiment process are also different. There are errors in the results，which affect the accuracy of the experimental results. Based on this，this paper first proposes the significance of the rotational speed measurement of medical centrifuges，then expounds several different rotational speed measurement methods for medical centrifuges，and compares and analyzes them，in order to play reference role in the research of measurement and calibration of medical centrifuge.

Key words：medical centrifuge;speed;measurement;comparative analysis

1引言

醫(yī)用離心機(jī)是醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)領(lǐng)域最常見的儀器設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)院的檢驗(yàn)科、微生物實(shí)驗(yàn)室、艾滋病實(shí)驗(yàn)室、血庫、輸血科等。轉(zhuǎn)速屬于醫(yī)用離心機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中一項(xiàng)重要參數(shù)，如果離心驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)速不能完全達(dá)到或超過地方校準(zhǔn)以及相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速值要求，樣本就不能被徹底進(jìn)行驅(qū)動(dòng)分離。所以醫(yī)用離心機(jī)轉(zhuǎn)速的準(zhǔn)確與否直接對(duì)分離樣本檢驗(yàn)產(chǎn)生影響。

為了避免醫(yī)用離心機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)樣本檢驗(yàn)結(jié)果造成影響，需要對(duì)醫(yī)用離心機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行校準(zhǔn)，以確定轉(zhuǎn)速指標(biāo)是否滿足要求。因此，校準(zhǔn)人員在開始校準(zhǔn)之前需要掌握醫(yī)用離心機(jī)的各種轉(zhuǎn)速測(cè)量方法，并對(duì)各種轉(zhuǎn)速測(cè)量方法進(jìn)行比較，從中挑選一種最為適合的測(cè)量方法，這樣不僅能提高醫(yī)用離心機(jī)轉(zhuǎn)速的校準(zhǔn)水平，還能避免樣本檢驗(yàn)結(jié)果受到干擾，使得醫(yī)療檢驗(yàn)的結(jié)果更準(zhǔn)確可靠。

2醫(yī)用離心機(jī)的工作原理及分類

離心是利用旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的離心力以及物質(zhì)的沉降系數(shù)或浮力密度的差異進(jìn)行分離、濃縮和提純生物樣品的一種方法。它的工作原理分為離心過濾和離心沉降兩種。離心過濾是懸浮液在離心場(chǎng)下產(chǎn)生的離心壓力，作用在過濾介質(zhì)上，使液體通過過濾介質(zhì)稱為濾液，而固體顆粒被截留在過濾介質(zhì)表面，從而實(shí)現(xiàn)固—液分離;離心沉降是利用懸濁液（或乳濁液）密度不同的各組分在離心力場(chǎng)中迅速沉降分層的原理，實(shí)現(xiàn)液—固（或液—液）分離。醫(yī)用離心機(jī)就是利用離心機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強(qiáng)大的離心力，迫使液體中微粒克服擴(kuò)散加快沉降速度，把樣品中具有不同沉降系數(shù)和浮力密度的物質(zhì)分離開，經(jīng)沉降分級(jí)不同粒徑的檢驗(yàn)樣品在專門的檢驗(yàn)設(shè)備上進(jìn)行檢驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)各個(gè)醫(yī)學(xué)指標(biāo)的測(cè)量，因此對(duì)醫(yī)用離心機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量具有非常重要的意義。

醫(yī)用離心機(jī)種類眾多，大致可以分為以下幾類。1）按結(jié)構(gòu)分類：臺(tái)式醫(yī)用離心機(jī)和立式醫(yī)用離心機(jī)。2）按容量分類：微量醫(yī)用離心機(jī)、小容量醫(yī)用離心機(jī)和大容量醫(yī)用離心機(jī)。3）按規(guī)模分類：微型醫(yī)用離心機(jī)、小型醫(yī)用離心機(jī)和大型醫(yī)用離心機(jī)。4）按溫控分類：冷凍醫(yī)用離心機(jī)（低溫醫(yī)用離心機(jī)）和常溫醫(yī)用離心機(jī)。5）按速度分類：低速醫(yī)用離心機(jī)、高速醫(yī)用離心機(jī)和超高速醫(yī)用離心機(jī)。低速醫(yī)用離心機(jī)一般指轉(zhuǎn)速小于10000 rpm的醫(yī)用離心機(jī);高速醫(yī)用離心機(jī)一般指轉(zhuǎn)速在10000-30000 rpm的醫(yī)用離心機(jī);超高速醫(yī)用離心機(jī)一般指轉(zhuǎn)速大于30000 rpm的醫(yī)用離心機(jī)。6）按轉(zhuǎn)子類型：水平轉(zhuǎn)頭式或吊桶式醫(yī)用離心機(jī)、固定角轉(zhuǎn)頭式或角轉(zhuǎn)頭式醫(yī)用離心機(jī)。7）按用途功能：血液離心機(jī)、血型卡離心機(jī)、尿沉渣離心機(jī)、毛細(xì)管離心機(jī)、細(xì)胞離心機(jī)、生物制藥離心機(jī)、凝膠氣泡處理離心機(jī)等。

3醫(yī)用離心機(jī)不同轉(zhuǎn)速測(cè)量法的分析

3.1無蓋醫(yī)用離心機(jī)測(cè)量法

將一個(gè)電子計(jì)數(shù)壓電轉(zhuǎn)速計(jì)與壓電旋轉(zhuǎn)加速度傳感器和電機(jī)相連接，形成一個(gè)轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置，利用壓電傳感器的加速度振動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)醫(yī)用離心機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)，然后采集振動(dòng)產(chǎn)生的正交余弦頻率顯示信號(hào)，并轉(zhuǎn)化為短路電壓信號(hào)，以電子轉(zhuǎn)速計(jì)代替計(jì)數(shù)器式電機(jī)顯示電壓，由接收端獲得高頻信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換輸出。這種測(cè)量方法主要是接觸式振動(dòng)測(cè)量。在測(cè)量時(shí)，可以將振動(dòng)傳感器直接放置在振動(dòng)醫(yī)用離心機(jī)的蓋子上，這樣便可準(zhǔn)確地接收到離心振動(dòng)信號(hào)。由于主軸轉(zhuǎn)速的主要影響因素是振動(dòng)，而其他原因也會(huì)直接產(chǎn)生轉(zhuǎn)速振動(dòng)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速信號(hào)重疊，為了及時(shí)準(zhǔn)確地顯示正確轉(zhuǎn)速，在測(cè)試中應(yīng)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)速度時(shí)的轉(zhuǎn)速信號(hào)對(duì)振動(dòng)速度傳感器進(jìn)行調(diào)整。所選用的電子計(jì)數(shù)式自動(dòng)轉(zhuǎn)速計(jì)一般要求具有自動(dòng)調(diào)節(jié)測(cè)量靈敏度的功能，以獲得最佳的測(cè)量試驗(yàn)結(jié)果。

3.2有蓋醫(yī)用離心機(jī)測(cè)量法

對(duì)于有蓋的醫(yī)用離心機(jī)，選用帶三角螺旋弧的支撐桿和柔性支撐桿，配強(qiáng)磁鋼自動(dòng)測(cè)速傳感器來測(cè)量轉(zhuǎn)速。利用磁鋼的磁力，將其固定在醫(yī)用離心機(jī)箱蓋內(nèi)，傳感器對(duì)準(zhǔn)醫(yī)用離心機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)臂或軸上粘貼的反射記號(hào)，利用彎曲三角形螺旋弧桿，將光源及光電接收、轉(zhuǎn)換傳感裝置的各種控制速度信號(hào)、測(cè)量速度信號(hào)分別引出并連接到專用測(cè)速傳感裝置。按設(shè)計(jì)要求設(shè)定好醫(yī)用離心機(jī)轉(zhuǎn)速并啟動(dòng)醫(yī)用離心機(jī)，待設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，測(cè)速儀上顯示的轉(zhuǎn)速值即為該醫(yī)用離心機(jī)設(shè)定值的實(shí)際轉(zhuǎn)速值。

為有效減小光速測(cè)量不確定度，提高光速測(cè)量操作精度，除安裝防止機(jī)械振動(dòng)的固定裝置外，還應(yīng)注意光速傳感器與光速測(cè)試儀光盤的連接距離及光線的反射角、距離的遠(yuǎn)近、激光照射的強(qiáng)弱。被測(cè)物體表面反射光太強(qiáng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致光電式測(cè)速儀示值變動(dòng)大，測(cè)速儀的精度降低。隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速不斷升高，還應(yīng)盡量逐漸縮短脈沖照射點(diǎn)的距離，否則可能會(huì)降低照射靈敏度，同時(shí)還要仔細(xì)調(diào)節(jié)出口距離和控制人口反射角，保證轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)量精確性。

4醫(yī)用離心機(jī)不同轉(zhuǎn)速測(cè)量法的比較應(yīng)用分析

4.1醫(yī)用離心機(jī)不同轉(zhuǎn)速測(cè)量法的比較

用手持式電動(dòng)儀對(duì)光電式轉(zhuǎn)速表各點(diǎn)進(jìn)行角度測(cè)量后，此時(shí)機(jī)械員只需在醫(yī)用離心機(jī)的每個(gè)電動(dòng)旋轉(zhuǎn)體上面分別粘貼一個(gè)光線反射測(cè)量標(biāo)簽，啟動(dòng)之后，醫(yī)用離心機(jī)將光電式轉(zhuǎn)速表的角度調(diào)整測(cè)量值數(shù)據(jù)傳到每個(gè)反射光線測(cè)量點(diǎn)，用手持式電動(dòng)儀將光電式轉(zhuǎn)速表各點(diǎn)的光對(duì)準(zhǔn)醫(yī)用離心機(jī)閥門蓋上的反射光線孔，并觀察每個(gè)反射光線孔，不斷反復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)后調(diào)整孔的反射位置及角度，直至光電式轉(zhuǎn)速表各點(diǎn)都能穩(wěn)定、自動(dòng)、準(zhǔn)確接收每個(gè)反射測(cè)量光線的數(shù)據(jù)信號(hào)，只需手動(dòng)記錄三個(gè)點(diǎn)的反射光線數(shù)據(jù)信號(hào)即可用于數(shù)據(jù)分析。

用振動(dòng)光電式測(cè)速表進(jìn)行信號(hào)測(cè)量時(shí)，將一個(gè)振動(dòng)傳感器安裝在醫(yī)用離心機(jī)的電門蓋上，啟動(dòng)之后醫(yī)用離心機(jī)將壓電光電式轉(zhuǎn)速表的信號(hào)進(jìn)行調(diào)整后分為兩到三個(gè)不同測(cè)量點(diǎn)，待振動(dòng)壓電光電式轉(zhuǎn)速表上的信號(hào)數(shù)據(jù)顯示穩(wěn)定后，電機(jī)可同時(shí)讀取三個(gè)不同測(cè)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

4.2醫(yī)用離心機(jī)不同轉(zhuǎn)速測(cè)量法的結(jié)果比較

兩種轉(zhuǎn)速測(cè)量方法的比較結(jié)果如表1所示。

4.3醫(yī)用離心機(jī)不同轉(zhuǎn)速測(cè)量法的應(yīng)用分析

通過比對(duì)實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量數(shù)據(jù)，我們不僅可以明顯看出每次測(cè)試驗(yàn)證后的測(cè)量結(jié)果已經(jīng)可以完全滿足要求，說明在一般大型實(shí)驗(yàn)室的工作環(huán)境條件下用這種動(dòng)電磁振動(dòng)轉(zhuǎn)速測(cè)量法測(cè)量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與用手持式光電測(cè)速表直接進(jìn)行測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果一樣可靠，且測(cè)量結(jié)果響應(yīng)速度更快，擴(kuò)展不確定度也滿足測(cè)量的要求，可作為重要的測(cè)量手段進(jìn)行醫(yī)用離心機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量。同時(shí)也可以將該測(cè)量手段應(yīng)用于其他旋轉(zhuǎn)類儀器的測(cè)量中，也會(huì)獲得不錯(cuò)的效果。另夕卜，我們可以將轉(zhuǎn)速指標(biāo)進(jìn)一步擴(kuò)展，通過轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的函數(shù)關(guān)系、轉(zhuǎn)速與相對(duì)離心力的函數(shù)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)其他儀器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、相對(duì)離心力的測(cè)量。綜上，上述的醫(yī)用離心機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量方法具有廣泛的應(yīng)用空間和深入的研究?jī)r(jià)值，值得推廣和應(yīng)用。

5結(jié)語

由于國(guó)內(nèi)電子儀器儀表的發(fā)展限制，目前實(shí)驗(yàn)室基本沒有使用電磁振動(dòng)轉(zhuǎn)速測(cè)量法來測(cè)量醫(yī)用離心機(jī)器的轉(zhuǎn)速。從實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果可以看到電磁振動(dòng)轉(zhuǎn)速測(cè)量完全可以滿足地方校準(zhǔn)規(guī)范或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，因?yàn)槠湔駝?dòng)轉(zhuǎn)速傳感器本身可以不接觸醫(yī)用離心機(jī)的內(nèi)腔，所以用此方法進(jìn)行測(cè)量既干凈衛(wèi)生又使用方便，這對(duì)醫(yī)用離心機(jī)計(jì)量檢測(cè)行業(yè)的發(fā)展起到了一定的推動(dòng)作用。

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