医用离心机不同转速测量法的比较分析

杨馥源

【摘要】转速是医用离心机最重要的指标，但由于各种医用离心机的转速不同，所以在实验过程中的作用也各不相同，如果医用离心机在使用过程中无法精准控制转速，很可能导致实验结果出现误差，影响实验结果的准确性。基于此，本文先提出医用离心机转速测量的重要意义，然后阐述医用离心机的几种不同转速测量法，并对其展开比较分析，旨在对开展医用离心机计量校准的研究起到一定的借鉴和参考作用。

【关键词】医用离心机;转速;测量;比较分析

【DOI编码】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

医用离心机是医学检验领域最常见的仪器设备，被广泛应用于医院的检验科、微生物实验室、艾滋病实验室、血库、输血科等。转速属于医用离心机在实际应用中一项重要参数，如果离心驱动器的转速不能完全达到或超过地方校准以及相关行业标准规定的驱动转速值要求，样本就不能被彻底进行驱动分离。所以医用离心机转速的准确与否直接对分离样本检验产生影响。

为了避免医用离心机转速对样本检验结果造成影响，需要对医用离心机的转速进行校准，以确定转速指标是否满足要求。因此，校准人员在开始校准之前需要掌握医用离心机的各种转速测量方法，并对各种转速测量方法进行比较，从中挑选一种最为适合的测量方法，这样不仅能提高医用离心机转速的校准水平，还能避免样本检验结果受到干扰，使得医疗检验的结果更准确可靠。

2医用离心机的工作原理及分类

离心是利用旋转运动的离心力以及物质的沉降系数或浮力密度的差异进行分离、浓缩和提纯生物样品的一种方法。它的工作原理分为离心过滤和离心沉降两种。离心过滤是悬浮液在离心场下产生的离心压力，作用在过滤介质上，使液体通过过滤介质称为滤液，而固体颗粒被截留在过滤介质表面，从而实现固—液分离;离心沉降是利用悬浊液（或乳浊液）密度不同的各组分在离心力场中迅速沉降分层的原理，实现液—固（或液—液）分离。医用离心机就是利用离心机转子高速旋转产生的强大的离心力，迫使液体中微粒克服扩散加快沉降速度，把样品中具有不同沉降系数和浮力密度的物质分离开，经沉降分级不同粒径的检验样品在专门的检验设备上进行检验，从而实现了对各个医学指标的测量，因此对医用离心机的转速测量具有非常重要的意义。

医用离心机种类众多，大致可以分为以下几类。1）按结构分类：台式医用离心机和立式医用离心机。2）按容量分类：微量医用离心机、小容量医用离心机和大容量医用离心机。3）按规模分类：微型医用离心機、小型医用离心机和大型医用离心机。4）按温控分类：冷冻医用离心机（低温医用离心机）和常温医用离心机。5）按速度分类：低速医用离心机、高速医用离心机和超高速医用离心机。低速医用离心机一般指转速小于10000 rpm的医用离心机;高速医用离心机一般指转速在10000-30000 rpm的医用离心机;超高速医用离心机一般指转速大于30000 rpm的医用离心机。6）按转子类型：水平转头式或吊桶式医用离心机、固定角转头式或角转头式医用离心机。7）按用途功能：血液离心机、血型卡离心机、尿沉渣离心机、毛细管离心机、细胞离心机、生物制药离心机、凝胶气泡处理离心机等。

3医用离心机不同转速测量法的分析

3.1无盖医用离心机测量法

将一个电子计数压电转速计与压电旋转加速度传感器和电机相连接，形成一个转速测量装置，利用压电传感器的加速度振动控制驱动医用离心机主轴旋转，然后采集振动产生的正交余弦频率显示信号，并转化为短路电压信号，以电子转速计代替计数器式电机显示电压，由接收端获得高频信号，并将数字信号转换输出。这种测量方法主要是接触式振动测量。在测量时，可以将振动传感器直接放置在振动医用离心机的盖子上，这样便可准确地接收到离心振动信号。由于主轴转速的主要影响因素是振动，而其他原因也会直接产生转速振动，导致转速信号重叠，为了及时准确地显示正确转速，在测试中应根据实际生产速度时的转速信号对振动速度传感器进行调整。所选用的电子计数式自动转速计一般要求具有自动调节测量灵敏度的功能，以获得最佳的测量试验结果。

3.2有盖医用离心机测量法

对于有盖的医用离心机，选用带三角螺旋弧的支撑杆和柔性支撑杆，配强磁钢自动测速传感器来测量转速。利用磁钢的磁力，将其固定在医用离心机箱盖内，传感器对准医用离心机转动臂或轴上粘贴的反射记号，利用弯曲三角形螺旋弧杆，将光源及光电接收、转换传感装置的各种控制速度信号、测量速度信号分别引出并连接到专用测速传感装置。按设计要求设定好医用离心機转速并启动医用离心机，待设备运转平稳后，测速仪上显示的转速值即为该医用离心机设定值的实际转速值。

为有效减小光速测量不确定度，提高光速测量操作精度，除安装防止机械振动的固定装置外，还应注意光速传感器与光速测试仪光盘的连接距离及光线的反射角、距离的远近、激光照射的强弱。被测物体表面反射光太强时，会导致光电式测速仪示值变动大，测速仪的精度降低。随着电机转速不断升高，还应尽量逐渐缩短脉冲照射点的距离，否则可能会降低照射灵敏度，同时还要仔细调节出口距离和控制人口反射角，保证转速计测量精确性。

4医用离心机不同转速测量法的比较应用分析

4.1医用离心机不同转速测量法的比较

用手持式电动仪对光电式转速表各点进行角度测量后，此时机械员只需在医用离心机的每个电动旋转体上面分别粘贴一个光线反射测量标签，启动之后，医用离心机将光电式转速表的角度调整测量值数据传到每个反射光线测量点，用手持式电动仪将光电式转速表各点的光对准医用离心机阀门盖上的反射光线孔，并观察每个反射光线孔，不断反复转动后调整孔的反射位置及角度，直至光电式转速表各点都能稳定、自动、准确接收每个反射测量光线的数据信号，只需手动记录三个点的反射光线数据信号即可用于数据分析。

用振动光电式测速表进行信号测量时，将一个振动传感器安装在医用离心机的电门盖上，启动之后医用离心机将压电光电式转速表的信号进行调整后分为两到三个不同测量点，待振动压电光电式转速表上的信号数据显示稳定后，电机可同时读取三个不同测量点的数据。

4.2医用离心机不同转速测量法的结果比较

两种转速测量方法的比较结果如表1所示。

4.3医用离心机不同转速测量法的应用分析

通过比对实验室的测量数据，我们不仅可以明显看出每次测试验证后的测量结果已经可以完全满足要求，说明在一般大型实验室的工作环境条件下用这种动电磁振动转速测量法测量的实验结果与用手持式光电测速表直接进行测量的实验数据结果一样可靠，且测量结果响应速度更快，扩展不确定度也满足测量的要求，可作为重要的测量手段进行医用离心机的转速测量。同时也可以将该测量手段应用于其他旋转类仪器的测量中，也会获得不错的效果。另夕卜，我们可以将转速指标进一步扩展，通过转速与转动惯量的函数关系、转速与相对离心力的函数关系，实现对其他仪器的转动惯量、相对离心力的测量。综上，上述的医用离心机转速测量方法具有广泛的应用空间和深入的研究价值，值得推广和应用。

5结语

由于国内电子仪器仪表的发展限制，目前实验室基本没有使用电磁振动转速测量法来测量医用离心机器的转速。从实验室的结果可以看到电磁振动转速测量完全可以满足地方校准规范或行业标准的要求，因为其振动转速传感器本身可以不接触医用离心机的内腔，所以用此方法进行测量既干净卫生又使用方便，这对医用离心机计量检测行业的发展起到了一定的推动作用。

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