探究實驗室醫(yī)用離心機的轉(zhuǎn)速校準

楊馥源

【關(guān)鍵詞】實驗室醫(yī)用離心機；轉(zhuǎn)速；校準；測量方法

1 引言

醫(yī)用離心機是在醫(yī)療和化學行業(yè)中常見的計量器具，其被廣泛應用于化驗室、檢驗科、微生物實驗室等，因此對醫(yī)用離心機的計量校準具有非常重要的意義。在醫(yī)用離心機的眾多檢測參數(shù)中，衡量醫(yī)用離心機分離性能的重要指標之一是醫(yī)用離心機的轉(zhuǎn)速。由于實驗室對醫(yī)用離心機轉(zhuǎn)速的要求不同，選擇的醫(yī)用離心機也不同。根據(jù)醫(yī)用離心機的轉(zhuǎn)速進行分類則可以分為常速醫(yī)用離心機、高速醫(yī)用離心機和超高速醫(yī)用離心機三種。實驗人員在使用過程中要注意轉(zhuǎn)速的設(shè)定不能超過該醫(yī)用離心機的最高轉(zhuǎn)速，以保證機器的安全運轉(zhuǎn)，并且在機器運轉(zhuǎn)的過程中，不能擅自打開蓋門，以免發(fā)生安全事故。

本文參照YY/T 0657—2017《醫(yī)用離心機》行業(yè)標準和醫(yī)用離心機地方校準規(guī)范，主要介紹了實驗室醫(yī)用離心機轉(zhuǎn)速的測量方法以及轉(zhuǎn)速問題的排查方法，重點講述了實驗室醫(yī)用離心機轉(zhuǎn)速的校準方法，并根據(jù)不同的校準方法應用到實際的校準工作中，希望能對相關(guān)的工作人員有所幫助。

2 實驗室醫(yī)用離心機轉(zhuǎn)速的測量原理分析

在醫(yī)用離心機轉(zhuǎn)速測量上，實驗人員根據(jù)醫(yī)用離心機的外形結(jié)構(gòu)不同，將其分為無蓋型醫(yī)用離心機和有蓋型醫(yī)用離心機，有蓋型醫(yī)用離心機又分為蓋上帶有機玻璃和蓋上無有機玻璃兩種。無論是無蓋型醫(yī)用離心機還是有蓋型醫(yī)用離心機，它們都帶有鎖定機構(gòu)，在檢測過程中都不允許擅自打開蓋子，否則有可能會發(fā)生安全事故。不同類型的醫(yī)用離心機的轉(zhuǎn)速測量方法不同，因此我們應具體情況具體分析，從而采用更合適的測量方法。

2.1 無蓋型醫(yī)用離心機轉(zhuǎn)速的測量方法

測量無蓋型醫(yī)用離心機轉(zhuǎn)速時，首先選擇一塊反光紙，將其牢固地貼在醫(yī)用離心機的轉(zhuǎn)軸上。傳感器的光源會向被測試的轉(zhuǎn)軸發(fā)出光線，光線通過透鏡入射到轉(zhuǎn)軸上。當轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動起來后，反射率就會發(fā)生變化。反射率變大時，光敏元件上就會發(fā)出一個脈沖信號；反射率減小時，則沒有脈沖信號。反光與不反光輪流出現(xiàn)，光敏元件所接收的脈沖信號經(jīng)過放大整形后輸出整齊的信號，計數(shù)裝置對信號進行計數(shù)，根據(jù)計數(shù)情況便可以測出轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速。

2.2 有蓋型醫(yī)用離心機轉(zhuǎn)速的測量方法

2.2.1 具有有機玻璃的醫(yī)用離心機

醫(yī)用離心機的蓋上有有機玻璃時，在醫(yī)用離心機的轉(zhuǎn)軸上選擇合適的位置貼上反光紙，利用光電傳感器通過有機玻璃觀察反射信號。按照要求設(shè)置醫(yī)用離心機的轉(zhuǎn)速，然后啟動醫(yī)用離心機，等醫(yī)用離心機的運轉(zhuǎn)趨于平穩(wěn)時，測速儀就會顯示醫(yī)用離心機的實際轉(zhuǎn)速。

2.2.2 不具有有機玻璃的醫(yī)用離心機

醫(yī)用離心機的蓋上無有機玻璃時，實驗人員可以采用專業(yè)的測速傳感器進行轉(zhuǎn)速的測量。該測速傳感器上有可以彎曲的螺旋支撐桿和強力磁鋼。實驗人員利用磁鋼對機體的引力將其固定在上蓋的內(nèi)側(cè)，傳感器與轉(zhuǎn)動軸上的反射記號相對，用支撐桿接收電源和控制信號以及測量信號，將數(shù)據(jù)引出并連接到測速裝置。操作完成后按照要求設(shè)定醫(yī)用離心機的轉(zhuǎn)速并啟動機器，等到醫(yī)用離心機的運轉(zhuǎn)趨于平穩(wěn)時，測速儀就會顯示醫(yī)用離心機的實際轉(zhuǎn)速。

3 醫(yī)用離心機轉(zhuǎn)速問題的解決措施

3.1 檢查醫(yī)用離心機的轉(zhuǎn)子

醫(yī)用離心機按照轉(zhuǎn)子的不同可以分為水平轉(zhuǎn)子醫(yī)用離心機和角轉(zhuǎn)子醫(yī)用離心機。水平轉(zhuǎn)子醫(yī)用離心機在正常運轉(zhuǎn)時，吊籃是處于水平狀態(tài)，和轉(zhuǎn)軸成直角，并且兩端平衡，一旦出現(xiàn)不平衡時就會造成轉(zhuǎn)速出現(xiàn)問題。因此在醫(yī)用離心機出現(xiàn)轉(zhuǎn)速問題時，首先要檢查其轉(zhuǎn)子是否配平。角轉(zhuǎn)子醫(yī)用離心機與水平轉(zhuǎn)子醫(yī)用離心機相比，其轉(zhuǎn)子重心低、壽命長、容量大、轉(zhuǎn)速高，而且能承受的離心力特別大。實驗人員在檢查角轉(zhuǎn)子醫(yī)用離心機時要注意其是否受到外溢樣品的腐蝕，造成轉(zhuǎn)子不平衡而影響轉(zhuǎn)速。由于轉(zhuǎn)子而導致的醫(yī)用離心機轉(zhuǎn)速問題是可以避免的。技術(shù)人員在操作時要注意樣品的比重，避免出現(xiàn)轉(zhuǎn)子動平衡失調(diào)的現(xiàn)象，液體裝樣時務必要做好密封工作，避免液體溢出影響轉(zhuǎn)子質(zhì)量。

3.2 檢查醫(yī)用離心機的控制電路

電路是一切電氣設(shè)備運行的基礎(chǔ)，若電路發(fā)生故障會造成醫(yī)用離心機的轉(zhuǎn)速不符合要求，因此，在醫(yī)用離心機出現(xiàn)轉(zhuǎn)速問題時，實驗人員首先要檢查醫(yī)用離心機的電源線、插座和插頭是否連接正常、有無損壞，若有損壞應及時進行更換，該步驟最容易解決；其次是對變阻器和繼電器等容易損壞的零件進行檢查，如果存在問題要及時修理或更換；再次是檢查空氣開關(guān)、變壓器和整流器等零部件是否存在問題，如果空氣開關(guān)的規(guī)格不符合醫(yī)用離心機的電源要求，會造成電路突然斷電，影響轉(zhuǎn)速，甚至影響醫(yī)用離心機電機的使用壽命；最后是檢查電路的核心控制單元，該步驟也是最專業(yè)的，需要專業(yè)人員在一定的電子儀器輔助下進行檢修、診斷、故障排除，從而使醫(yī)用離心機達到良好的狀態(tài)。

3.3 檢查醫(yī)用離心機的電動機

醫(yī)用離心機最重要的零部件就是電動機。如果電動機出現(xiàn)故障，可能會造成醫(yī)用離心機劇烈的震動而且會產(chǎn)生特別大的噪聲，或者是低速擋無法啟動，這些都會影響醫(yī)用離心機的正常使用。醫(yī)用離心機的電動機可以分為帶炭刷電動機和無炭刷電動機兩種，目前大多數(shù)實驗室都使用無炭刷電動機。當醫(yī)用離心機轉(zhuǎn)速達不到設(shè)定轉(zhuǎn)速時，實驗人員要先檢查軸承是否存在上銹或被腐蝕的情況，根據(jù)情況采取修理或更換的解決措施。如果是電刷電動機，還要檢查電動機整流子和電刷是否合適，是否需要更換電刷。同時，實驗人員要定期對醫(yī)用離心機的電動機等配套備件進行保養(yǎng)，清理油泥并添加潤滑油，該方法在一定程度上會延長電動機的使用壽命。

4 醫(yī)用離心機轉(zhuǎn)速的校準方法分析

4.1 使用光電式加速度計進行校準

參照YY/T 0657—2017《醫(yī)用離心機》行業(yè)標準和各地的地方校準規(guī)范，當?shù)退籴t(yī)用離心機的轉(zhuǎn)速不符合要求時，可以使用光電式加速度計進行校準。將已經(jīng)校準的光電式加速度計固定在醫(yī)用離心機的轉(zhuǎn)臂上，光電式加速度計的敏感軸和轉(zhuǎn)臂相重合，然后調(diào)整醫(yī)用離心機的轉(zhuǎn)動速度，轉(zhuǎn)速不同得到的向心加速度也不同。

利用光電式加速度計校準的方法適合長臂醫(yī)用離心機，測得的誤差相對較小。該方法不適合小轉(zhuǎn)盤醫(yī)用離心機，會出現(xiàn)很大的誤差。而且該方法增加了轉(zhuǎn)軸的重量，造成轉(zhuǎn)軸不平衡，會影響醫(yī)用離心機的振動，高速轉(zhuǎn)動時甚至會損壞醫(yī)用離心機，因此，實驗人員可以選擇安裝兩只光電式加速度計，平衡轉(zhuǎn)軸，以保證校準質(zhì)量。

此種方法原理簡單，測量精度較高，但是存在安裝和拆卸不方便的缺點，所以該方法更多適用于校準低轉(zhuǎn)速和空間比較大的醫(yī)用離心機。

4.2 采用位置旋轉(zhuǎn)法進行校準

位置旋轉(zhuǎn)法是將需要校準的傳感器放置在醫(yī)用離心機上進行兩次校準。第一次校準是將傳感器固定在醫(yī)用離心機的轉(zhuǎn)臂上，啟動醫(yī)用離心機，當醫(yī)用離心機穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)時，傳感器所接收的向心加速度是恒定的，然后輸出相應的電壓。實驗人員不斷地調(diào)整醫(yī)用離心機的轉(zhuǎn)速，電壓的輸出也在不斷變化，然后根據(jù)校準公式進行計算和校準。第二次校準時傳感器的位置不變，只是將其沿著敏感軸半徑的方向旋轉(zhuǎn)180°，其余的檢測步驟和第一次校準相同，最終達到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的目的。

此種方法相對比較簡單，并且能夠消除系統(tǒng)誤差，是推薦的醫(yī)用離心機校準方法之一，但是該方法測量過程煩瑣，會受到醫(yī)用離心機空間的限制。

4.3 采用振動法進行校準

區(qū)別之前描述的光電式加速度計校準方法，振動法與其的最大不同是傳感器不是放置在醫(yī)用離心機內(nèi)，而是將振動傳感器采用粘貼或吸附的方式固定在醫(yī)用離心機的外殼上。在醫(yī)用離心機的任意轉(zhuǎn)臂位置上放入兩個不同質(zhì)量的試管，兩個不同質(zhì)量的試管在高速旋轉(zhuǎn)過程中，會產(chǎn)生周期性的離心力，周期性的離心力通過特定的電路會轉(zhuǎn)化為易于識別的周期性的電信號，該電信號可被振動傳感器識別，振動傳感器識別信號即為醫(yī)用離心機的轉(zhuǎn)速。

通過比較光電式加速度計和位置旋轉(zhuǎn)法校準方法，此種方法省去在醫(yī)用離心機內(nèi)安裝和拆卸振動傳感器的煩瑣過程，同時在一定程度上避免了因傳感器旋轉(zhuǎn)墜落的安全隱患。該方法適合于各轉(zhuǎn)速的醫(yī)用離心機，同時測量精度高，是目前醫(yī)用離心機轉(zhuǎn)速測量中的最佳方法。

5 醫(yī)用離心機轉(zhuǎn)速校準方法的具體應用

根據(jù)不同類型、不同轉(zhuǎn)速的醫(yī)用離心機，采用上述方法對醫(yī)用離心機轉(zhuǎn)速進行檢測。實驗室醫(yī)用離心機的速度校準方法是先將醫(yī)用離心機進行空載運轉(zhuǎn)，當其達到最大轉(zhuǎn)速范圍時選擇三個設(shè)定值，分別進行三次測量，并記錄下轉(zhuǎn)速示數(shù)和校準用校準裝置的示數(shù)，再根據(jù)相關(guān)公式進行計算，保證其符合醫(yī)用離心機校準規(guī)范或行業(yè)標準的要求。

如果醫(yī)用離心機出現(xiàn)升降速度的問題，實驗人員首先要將醫(yī)用離心機調(diào)到最大轉(zhuǎn)速，然后用電子秒表開始計時，當醫(yī)用離心機啟動時，測量出醫(yī)用離心機從0 轉(zhuǎn)速升到最高轉(zhuǎn)速所用時間，當醫(yī)用離心機的轉(zhuǎn)速趨于平穩(wěn)時，記錄下時間。同理繼續(xù)測量醫(yī)用離心機從最高轉(zhuǎn)速降到0 轉(zhuǎn)速時所需要的時間，然后進行校準，校準結(jié)果符合相關(guān)要求即可。

6 結(jié)語

綜上所述，實驗室中所使用的醫(yī)用離心機種類很多，每種醫(yī)用離心機的構(gòu)造都不同，因此在出現(xiàn)轉(zhuǎn)速不準確的問題時，計量校準人員要根據(jù)實際情況采取相應的措施，保證醫(yī)用離心機可以正常使用。

造成醫(yī)用離心機轉(zhuǎn)速達不到設(shè)定要求的因素有很多，如環(huán)境因素、電路因素或電動機故障等，因此，實驗人員要注意醫(yī)用離心機的安裝順序，在使用過程中要嚴格遵守使用規(guī)則，定期對其進行保養(yǎng)和檢修，避免安全事故的發(fā)生。實驗人員要保證實驗室的衛(wèi)生環(huán)境，完善醫(yī)用離心機的使用保養(yǎng)制度。計量校準人員要對校準中存在的問題進行總結(jié)分析與排除，從而保證醫(yī)用離心機的工作質(zhì)量。