離心機的分類(lèi)，工作原理，常見(jiàn)故障排除，注意事項及選購

離心機是實(shí)驗室基礎設備是科研和臨床醫學(xué)的必備裝備，但是許多實(shí)驗室往往注重分析型的臨床檢驗而忽略基礎設備。離心機是最常用的基礎設備之一，在醫院實(shí)驗室應用非常廣泛，離心機分離血清，沉淀有形細胞，濃縮細菌，PCR試驗等等必不可少的工具。

一 離心機的分類(lèi)

1、按照轉速的大小可分為：低速離心機，高速離心機和超高速離心機;

2、按照對溫度的要求可分為：普通離心機和冷凍離心機

3、按照轉子的不同分為：水平轉子離心機和角轉子離心機;

4、按照離心機體積的大小還可以分為：落地式離心機、臺式離心機、掌上離心機等;

5、按照離心機的檔次還可以分為普通離心機和精密離心機。

二 離心機的工作原理

　離心機是實(shí)驗室基礎設備是科研和臨床醫學(xué)的必備裝備，但是許多實(shí)驗室往往注重分析型的臨床檢驗而忽略基礎設備。離心機是最常用的基礎設備之一，在醫院實(shí)驗室應用非常廣泛，離心機分離血清，沉淀有形細胞，濃縮細菌，PCR試驗等等必不可少的工具。

　　離心機在高速旋轉的過(guò)程中，由離心力所導致的運動(dòng)使懸浮于液體中的固體物質(zhì)形成沉淀，也就是懸浮體液中質(zhì)量或體積較大的物體向轉頭半徑最大的方向移動(dòng)，而質(zhì)量或體積較小的部分沉積在轉頭半徑較近的地方。上面我們提到了離心力這個(gè)概念。離心機就是一個(gè)產(chǎn)生離心力的機器，離心力與轉子半徑、轉速及樣品質(zhì)量有關(guān)：即F=Rmω2（F：離心力：R：半徑：m：樣品質(zhì)量：w：轉速），離心力是衡量離心機最重要的參數之一，也是離心機檔次的區別標準之一，離心機在出廠(chǎng)的時(shí)候都會(huì )給出該離心機的最大轉速與離心力。我們都知道，轉子的半徑和樣品質(zhì)量在運轉的時(shí)候是不變的，只有轉速可以通過(guò)控制發(fā)生變化，因此我們往往習慣用轉速來(lái)描述一個(gè)離心機。如：高速離心機，超高速離心機。

1 大容量離心機

　大容量離心機是根據顆粒在一個(gè)實(shí)用離心場(chǎng)合中的狀態(tài)而發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)。不同密度，大小或形狀的顆粒在不同的離心場(chǎng)合中沉降，所以一個(gè)大體是球形非均一的混合物，可以用離心的方法加以分離，離心機是為了進(jìn)一步研究生物化學(xué)，分離大量的物質(zhì)。例如收集細胞，分離血漿，從這些預純化的制劑中分離DNA和蛋白質(zhì)分子，并可分離出病毒以及大規模大腸桿菌，嚴細胞成分，核蛋白微粒等。 本機采用無(wú)刷直流電機，微機控制，具有RCF自動(dòng)計算與設定。設有多種程序保護。操作簡(jiǎn)便，具有自動(dòng)平衡功能。

2 臥螺離心機

臥式螺旋料卸沉降離心機是利用離心沉降原理分離懸浮液中固液相的設備，它主要用于完成固液相有密度差的懸浮液的固相脫水，液相澄清，粒度分級，濃縮等工藝過(guò)程。在重力場(chǎng)中，在裝有輕、重兩種液體以及固相顆粒的混合液的容器中，由于重力作用，靜置一段時(shí)間后，會(huì )出現分層現象，比重最大的固體顆粒會(huì )下沉到容器最底部，最上面為輕相液體，在二者之間是重相液體。當混合液體進(jìn)入離心機轉鼓并隨轉鼓高速旋轉起來(lái)后，這個(gè)分層過(guò)程由于離心力場(chǎng)的作用，會(huì )比在重力場(chǎng)作用下的過(guò)程大幾千倍的速度加快進(jìn)行（分離因數就是重力加速度的倍數，一般不大于3000G）。

3 高速冷凍離心機

物質(zhì)在介質(zhì)中沉淀時(shí)還伴有擴散現象，擴散是無(wú)條件且絕對的，物質(zhì)的顆粒越小擴散的范圍就越大;而沉降的是要受到外力的作用面試有條件的，物體的質(zhì)量越大沉降的速度就越快，由于有些顆粒太小很難看到其沉降的過(guò)程所以就有了高速冷凍離心機。

　　高速冷凍離心機就是利用高速冷凍離心機轉子高速旋轉產(chǎn)生的強大的離心力，加快液體中顆粒的沉降速度，把樣品中不同沉降系數和浮力密度的物質(zhì)分離開(kāi)。

　　高速冷凍離心機主要是從液體混合物中提煉出需要的成分，根據每種物質(zhì)的密度不同，經(jīng)過(guò)高速旋轉，密度大的液體沉在底層，密度小的液體浮在上面，這樣就將液體分層，提煉出我所需要的純凈物。它應用于醫藥、化工等許多領(lǐng)域。

4 低速離心機的結構和使用

  普通（非冷凍）離心機

　這類(lèi)低速離心機結構較簡(jiǎn)單，可分小型臺式和落地式兩類(lèi)，配有驅動(dòng)電機、調速器、定時(shí)器等裝置，操作方便。低速離心機其轉速一般不超過(guò)4000rpm，臺式高速離心機最大轉速可達18000rpm。

　　平穩、緩慢地轉動(dòng)調速手柄（約需1~2分鐘）至所需轉速，待轉速穩定后再開(kāi)始計時(shí)。

　　離心完畢，將手柄慢慢地調回零位。

　　低速冷凍離心機

　　轉速一般不超過(guò)4000rpm，最大容量為2—4L，是實(shí)驗室最常用于大量初級分離提取生物大分子、沉淀物等。

　　低速冷凍離心機 這類(lèi)離心機多用于收集微生物、細胞碎片、細胞、大的細胞器、硫酸沉淀物以及免疫沉淀物等。

　　轉速可達20000rpm以上，除具有低速冷凍離心機性能和結構外，高速離心機所用角式轉頭均用鈦合金和鋁合金制成。離心管為具蓋聚乙烯硬塑料制品。

　 此外，超速離心機還裝配有抽真空系統。

　　超速低速離心機

　　轉速可達50000rpm以上，能使亞細胞器分級分離，并用于蛋白質(zhì)、核酸分子量的測定等。其轉頭為高強度鈦合金制成，可根據需要更換不同容量和不同型號的轉速轉頭。超速離心機驅動(dòng)電機有兩種，一種為調頻電機直接升速，另一種為通過(guò)變速齒輪箱升速。為了防止驅動(dòng)電機在高速運轉中產(chǎn)熱，裝有冷卻驅動(dòng)電機系統（風(fēng)冷、水冷），限速器、記時(shí)器、轉速記錄器等

　　關(guān)閉開(kāi)關(guān)。切斷電源。

　　使用方法 檢查低速離心機調速旋鈕是否處在零位，外套管是否完整無(wú)損和墊有橡皮墊。

　　其轉頭多用鋁合金制的甩平式和角式兩種，離心管有硬質(zhì)玻璃、聚乙烯硬塑料和不銹鋼管多種型號。離心機裝配有驅動(dòng)電機、定時(shí)器、調整器（速度指示）和制冷系統（溫度可調范圍為-20— 40℃），可根據離心物質(zhì)所需，更換不同容量和不同型號轉速的轉頭。

　　低速離心機的一般使用規程 待離心機自行停止轉動(dòng)手，才可打開(kāi)機蓋，取出離心樣品。

　　將外套管、橡膠墊沖洗干凈，倒置干燥備用。

　　如不平衡，可調整緩沖用水或離心物質(zhì)的量。將平衡好的套管放在離心機十字轉頭的對稱(chēng)位置上。把不用的套管取出，并蓋好離心機蓋。

　　離心前，先將離心的物質(zhì)轉移入合適的離心管中，其量以距離心管口1~2cm為宜，以免在離心時(shí)甩出。將離心管放入外套管中，在外套管與離心管間注入緩沖水，使離心管不易破損。

　　取一對外套管（內已有離心管）放在臺秤上平衡。

　　接通電源，開(kāi)啟開(kāi)關(guān)。 一年檢查一次電動(dòng)機的電刷及軸承磨損情況，必要時(shí)更換電刷或軸承。注意電刷型號必須相同。更換時(shí)要清洗刷盒及整流子表面污物。

　　二硫化鉬鋰基脂潤滑。加量一般為軸承空隙的1/2

　　低速離心機要放在平坦和結實(shí)的地面或實(shí)驗臺上，不允許傾斜。

　　注意事項 新電刷要自由落入刷盒內。要求電刷與整流子外圓吻合。軸承缺油或有污物時(shí)，應清洗加油，軸承采用 須平穩、緩慢增減轉速。關(guān)閉電源后，要等候離心機自動(dòng)停止。不允許用手或其他物件迫使離心機停轉。

　　離心機應接地線(xiàn)，以確保安全。

　　離心機啟動(dòng)后，如有不正常的噪音及振動(dòng)時(shí)，可能離心管破碎或相對位置上的兩管重量不平衡，應立即關(guān)機處理。

三 離心機常見(jiàn)故障及排除方法

　　1、主電源指示燈亮，這時(shí)應檢查炭刷磨損程度，如炭刷磨損超過(guò)總量的三分之一，應及時(shí)更換新的炭刷。

　　2、主電源指示燈不亮時(shí)，檢查指示燈保險絲及室內配電板保險絲是否熔斷，同時(shí)檢查電源線(xiàn)是否接觸良好，如保險絲斷則應更換保險絲并保持電路暢通。

　　3、還應檢查真空泵表及油壓指示值，如油壓過(guò)高而主機也不能啟動(dòng)，必須檢查各油路是否堵塞，特別是節流小孔是否暢通，如不暢通應清洗使之暢通。

　　4、軸承損壞或轉動(dòng)受阻，軸承內缺油或軸承內有污垢較多而引起摩擦阻力增大，電機達不到額定轉速，應及時(shí)清洗或更換軸承。

　　5、整流子表面有一層氧化物，甚至燒成凹凸不平或電刷與整流子外緣不吻合也可使轉速下降，應清理整流子及電刷，使其接觸良好。

　　6、如轉子線(xiàn)圈中短路或斷路，可用萬(wàn)用表檢查，重新繞制線(xiàn)圈。轉子在使用時(shí)可因金屬疲勞、超速、過(guò)應力、化學(xué)腐蝕、選擇不當、使用中轉頭不平衡及溫度失控等原因而導致離心管破裂，樣品滲漏，轉子損壞。

　　對于以上情況主要要求操作者熟練掌握操作程序，正確選用合適的離心管和離心轉子，注意嚴格控制每一步操作操序，盡量減少人為的不必要的損傷，在轉子的安全系數及保證期內使用。

　　電源問(wèn)題：

　　1、電源不通是導致冷凍機啟動(dòng)及制冷效果差的原因之一，與電機不轉的故障相同，應分別檢查電源及保險絲。

　　2、電壓過(guò)低，安全裝置故障也可使冷凍機不能啟動(dòng)，電壓過(guò)低可能是電網(wǎng)電壓低;配電板配線(xiàn)過(guò)多;電源線(xiàn)過(guò)長(cháng)（理想長(cháng)度為3米）等。電源線(xiàn)容量不夠，不僅使電壓降低，還會(huì )造成意外事故。當電源電壓降到180—190VJ時(shí)，冷凍機不能啟動(dòng)，影響制冷效果。

　　3、通風(fēng)性能不好，如儀器安裝在日光直射或通風(fēng)不良處，散熱器效果差，或散熱器蓋滿(mǎn)灰塵，也中會(huì )影響制冷效果。

　　4、離心管重量不平衡，放置不對稱(chēng);轉子孔內有異物，使負荷不平衡;轉軸上端固定螺帽松動(dòng)，轉軸磨擦或彎曲;電機轉子不在磁場(chǎng)中心會(huì )產(chǎn)生噪音;轉子本身?yè)p傷等都可導致機體震動(dòng)劇烈、響聲異常。

　　以上原因大部分均系不正確操作所致，在找出原因后，正確操作即可消除不正�，F象。在工作過(guò)程中，如出現任何異�，F象均應立即停機，不得強行運轉，以免產(chǎn)生不必要的損失。

四 離心機的維護及注意事項

　  1、離心機的安裝應根據離心機的性能選擇合作的地點(diǎn)放置，對一般低速離心機（臺式）可放在平穩、堅固的臺面上（它的底座都裝有橡皮吸腳，借助于大氣力壓力及儀器本身的重量，緊貼于臺面）;

　　2、大容量低速離心機和高速離心機和高速冷凍離心機要相應地安放在堅實(shí)的地面上，水平放置。選擇合適的轉頭離心機工作前，應將負荷平衡，重量誤差越小越好，否則會(huì )引起劇烈震動(dòng)，損壞離心轉子及轉軸。

3、離心器支架離心器分離支架必需安置離心管后運作，嚴禁空架運轉。

五 離心機的選購方法

用戶(hù)按使用場(chǎng)合、物料性質(zhì)等因素選擇合適的離心機，以達到預期的目的。選型時(shí)有以下三個(gè)必須重視的問(wèn)題：

　　1 防腐性能：離心機所分離的物料一般都具有一定的腐蝕性，與物料接觸部分的材質(zhì)，必須能夠達到耐腐蝕的要求，以保證安全使用。

　　結構件材料種類(lèi)（304、321、316L、鈦板）、密封圈、密封墊材質(zhì)，表面處理措施（襯塑、襯膠、表面涂），以及濾布的材質(zhì)等等均應在選型時(shí)確定�？稍谶x型時(shí)將物料的性質(zhì)（化學(xué)性質(zhì)、分離時(shí)的溫度等）告知制造商，以便制造廠(chǎng)能夠根據所分離介質(zhì)的特性提出離心機材質(zhì)選用的建議，并在訂單中注明，以確保離心機的防腐要求。

　　2 防爆性能：離心機所處理的物料中（或環(huán)境）如含有有機溶劑等易燃易爆的物質(zhì)，則離心機應具有防爆性能防爆性能視工藝的防爆要求（等級）確定。以前涉及到的防爆場(chǎng)合，只是提出配置防爆電機，近兩年，對于所處理的物料中含有溶媒等有機溶劑的場(chǎng)合，大多都提出氮氣保護的要求。實(shí)際上，離心機要實(shí)現真正意義上的防爆，在機械、電控、附件配置等方面要采取多方面的措施，如：電控系統：防爆隔離柵、非接觸式能耗制動(dòng)系統、靜電接地、防爆自動(dòng)控制。

　　機械系統：防爆電機、防爆照明燈、防撞措施、防靜電傳動(dòng)帶。

　　防爆附件：氮氣保護裝置、氮氣在線(xiàn)檢測、現場(chǎng)防爆控制按鈕。

　　因此，對于有防爆要求的場(chǎng)合，用戶(hù)在訂貨時(shí)應說(shuō)明所分離的介質(zhì)、防爆要求和等級，配置相應的裝置和采取合適的措施來(lái)滿(mǎn)足防爆要求。

　　3 分離性能

　　分離性能是一個(gè)最基本的功能，包括分離的效果、洗滌效果、處理能力、自動(dòng)化程度等。在訂貨之初，因為物料性質(zhì)的差異，包括物料的粘度、粒度、密度、料漿的固液比等等因素，很難精確的確定最終分離的效果，一般是用離心機的分離因數來(lái)衡量離心機的分離效果。

　　分離因數與轉鼓的轉速和轉鼓直徑有關(guān)，與轉鼓的角速度成平方關(guān)系。

　　Ft=ωr2/g

　　式中：Ft為分離因數ω為轉鼓角速度r/sr為轉鼓直徑mmg為重力加速度

　　這里所說(shuō)的洗滌是指對濾餅的洗滌，對于有些物料，濾餅還需經(jīng)過(guò)洗滌液進(jìn)行洗滌，有的甚至要經(jīng)幾次洗滌才能達到要求，這就需要配置洗滌管。洗滌效果、洗滌時(shí)間與洗滌管孔徑、布置位置、結構形式有很大影響。

　　離心機的處理能力與物料的理化性質(zhì)和分離要求有關(guān)，一般是以一小時(shí)的循環(huán)次數及單次運行的濾餅重量來(lái)估算。