醫用離心機不同轉速測量法的比較分析

楊馥源

【摘要】轉速是醫用離心機最重要的指標，但由于各種醫用離心機的轉速不同，所以在實驗過程中的作用也各不相同，如果醫用離心機在使用過程中無法精準控制轉速，很可能導致實驗結果出現誤差，影響實驗結果的準確性。基于此，本文先提出醫用離心機轉速測量的重要意義，然后闡述醫用離心機的幾種不同轉速測量法，并對其展開比較分析，旨在對開展醫用離心機計量校準的研究起到一定的借鑒和參考作用。

【關鍵詞】醫用離心機;轉速;測量;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

醫用離心機是醫學檢驗領域最常見的儀器設備，被廣泛應用于醫院的檢驗科、微生物實驗室、艾滋病實驗室、血庫、輸血科等。轉速屬于醫用離心機在實際應用中一項重要參數，如果離心驅動器的轉速不能完全達到或超過地方校準以及相關行業標準規定的驅動轉速值要求，樣本就不能被徹底進行驅動分離。所以醫用離心機轉速的準確與否直接對分離樣本檢驗產生影響。

為了避免醫用離心機轉速對樣本檢驗結果造成影響，需要對醫用離心機的轉速進行校準，以確定轉速指標是否滿足要求。因此，校準人員在開始校準之前需要掌握醫用離心機的各種轉速測量方法，并對各種轉速測量方法進行比較，從中挑選一種最為適合的測量方法，這樣不僅能提高醫用離心機轉速的校準水平，還能避免樣本檢驗結果受到干擾，使得醫療檢驗的結果更準確可靠。

2醫用離心機的工作原理及分類

離心是利用旋轉運動的離心力以及物質的沉降系數或浮力密度的差異進行分離、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下產生的離心壓力，作用在過濾介質上，使液體通過過濾介質稱為濾液，而固體顆粒被截留在過濾介質表面，從而實現固—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中迅速沉降分層的原理，實現液—固（或液—液）分離。醫用離心機就是利用離心機轉子高速旋轉產生的強大的離心力，迫使液體中微粒克服擴散加快沉降速度，把樣品中具有不同沉降系數和浮力密度的物質分離開，經沉降分級不同粒徑的檢驗樣品在專門的檢驗設備上進行檢驗，從而實現了對各個醫學指標的測量，因此對醫用離心機的轉速測量具有非常重要的意義。

醫用離心機種類眾多，大致可以分為以下幾類。1）按結構分類：臺式醫用離心機和立式醫用離心機。2）按容量分類：微量醫用離心機、小容量醫用離心機和大容量醫用離心機。3）按規模分類：微型醫用離心機、小型醫用離心機和大型醫用離心機。4）按溫控分類：冷凍醫用離心機（低溫醫用離心機）和常溫醫用離心機。5）按速度分類：低速醫用離心機、高速醫用離心機和超高速醫用離心機。低速醫用離心機一般指轉速小于10000 rpm的醫用離心機;高速醫用離心機一般指轉速在10000-30000 rpm的醫用離心機;超高速醫用離心機一般指轉速大于30000 rpm的醫用離心機。6）按轉子類型：水平轉頭式或吊桶式醫用離心機、固定角轉頭式或角轉頭式醫用離心機。7）按用途功能：血液離心機、血型卡離心機、尿沉渣離心機、毛細管離心機、細胞離心機、生物制藥離心機、凝膠氣泡處理離心機等。

3醫用離心機不同轉速測量法的分析

3.1無蓋醫用離心機測量法

將一個電子計數壓電轉速計與壓電旋轉加速度傳感器和電機相連接，形成一個轉速測量裝置，利用壓電傳感器的加速度振動控制驅動醫用離心機主軸旋轉，然后采集振動產生的正交余弦頻率顯示信號，并轉化為短路電壓信號，以電子轉速計代替計數器式電機顯示電壓，由接收端獲得高頻信號，并將數字信號轉換輸出。這種測量方法主要是接觸式振動測量。在測量時，可以將振動傳感器直接放置在振動醫用離心機的蓋子上，這樣便可準確地接收到離心振動信號。由于主軸轉速的主要影響因素是振動，而其他原因也會直接產生轉速振動，導致轉速信號重疊，為了及時準確地顯示正確轉速，在測試中應根據實際生產速度時的轉速信號對振動速度傳感器進行調整。所選用的電子計數式自動轉速計一般要求具有自動調節測量靈敏度的功能，以獲得最佳的測量試驗結果。

3.2有蓋醫用離心機測量法

對于有蓋的醫用離心機，選用帶三角螺旋弧的支撐桿和柔性支撐桿，配強磁鋼自動測速傳感器來測量轉速。利用磁鋼的磁力，將其固定在醫用離心機箱蓋內，傳感器對準醫用離心機轉動臂或軸上粘貼的反射記號，利用彎曲三角形螺旋弧桿，將光源及光電接收、轉換傳感裝置的各種控制速度信號、測量速度信號分別引出并連接到專用測速傳感裝置。按設計要求設定好醫用離心機轉速并啟動醫用離心機，待設備運轉平穩后，測速儀上顯示的轉速值即為該醫用離心機設定值的實際轉速值。

為有效減小光速測量不確定度，提高光速測量操作精度，除安裝防止機械振動的固定裝置外，還應注意光速傳感器與光速測試儀光盤的連接距離及光線的反射角、距離的遠近、激光照射的強弱。被測物體表面反射光太強時，會導致光電式測速儀示值變動大，測速儀的精度降低。隨著電機轉速不斷升高，還應盡量逐漸縮短脈沖照射點的距離，否則可能會降低照射靈敏度，同時還要仔細調節出口距離和控制人口反射角，保證轉速計測量精確性。

4醫用離心機不同轉速測量法的比較應用分析

4.1醫用離心機不同轉速測量法的比較

用手持式電動儀對光電式轉速表各點進行角度測量后，此時機械員只需在醫用離心機的每個電動旋轉體上面分別粘貼一個光線反射測量標簽，啟動之后，醫用離心機將光電式轉速表的角度調整測量值數據傳到每個反射光線測量點，用手持式電動儀將光電式轉速表各點的光對準醫用離心機閥門蓋上的反射光線孔，并觀察每個反射光線孔，不斷反復轉動后調整孔的反射位置及角度，直至光電式轉速表各點都能穩定、自動、準確接收每個反射測量光線的數據信號，只需手動記錄三個點的反射光線數據信號即可用于數據分析。

用振動光電式測速表進行信號測量時，將一個振動傳感器安裝在醫用離心機的電門蓋上，啟動之后醫用離心機將壓電光電式轉速表的信號進行調整后分為兩到三個不同測量點，待振動壓電光電式轉速表上的信號數據顯示穩定后，電機可同時讀取三個不同測量點的數據。

4.2醫用離心機不同轉速測量法的結果比較

兩種轉速測量方法的比較結果如表1所示。

4.3醫用離心機不同轉速測量法的應用分析

通過比對實驗室的測量數據，我們不僅可以明顯看出每次測試驗證后的測量結果已經可以完全滿足要求，說明在一般大型實驗室的工作環境條件下用這種動電磁振動轉速測量法測量的實驗結果與用手持式光電測速表直接進行測量的實驗數據結果一樣可靠，且測量結果響應速度更快，擴展不確定度也滿足測量的要求，可作為重要的測量手段進行醫用離心機的轉速測量。同時也可以將該測量手段應用于其他旋轉類儀器的測量中，也會獲得不錯的效果。另夕卜，我們可以將轉速指標進一步擴展，通過轉速與轉動慣量的函數關系、轉速與相對離心力的函數關系，實現對其他儀器的轉動慣量、相對離心力的測量。綜上，上述的醫用離心機轉速測量方法具有廣泛的應用空間和深入的研究價值，值得推廣和應用。

5結語

由于國內電子儀器儀表的發展限制，目前實驗室基本沒有使用電磁振動轉速測量法來測量醫用離心機器的轉速。從實驗室的結果可以看到電磁振動轉速測量完全可以滿足地方校準規范或行業標準的要求，因為其振動轉速傳感器本身可以不接觸醫用離心機的內腔，所以用此方法進行測量既干凈衛生又使用方便，這對醫用離心機計量檢測行業的發展起到了一定的推動作用。

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