離心機(jī)的分類(lèi)，工作原理，常見(jiàn)故障排除，注意事項(xiàng)及選購(gòu)

離心機(jī)是實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)設(shè)備是科研和臨床醫(yī)學(xué)的必備裝備，但是許多實(shí)驗(yàn)室往往注重分析型的臨床檢驗(yàn)而忽略基礎(chǔ)設(shè)備。離心機(jī)是最常用的基礎(chǔ)設(shè)備之一，在醫(yī)院實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用非常廣泛，離心機(jī)分離血清，沉淀有形細(xì)胞，濃縮細(xì)菌，PCR試驗(yàn)等等必不可少的工具。

一 離心機(jī)的分類(lèi)

1、按照轉(zhuǎn)速的大小可分為：低速離心機(jī)，高速離心機(jī)和超高速離心機(jī);

2、按照對(duì)溫度的要求可分為：普通離心機(jī)和冷凍離心機(jī)

3、按照轉(zhuǎn)子的不同分為：水平轉(zhuǎn)子離心機(jī)和角轉(zhuǎn)子離心機(jī);

4、按照離心機(jī)體積的大小還可以分為：落地式離心機(jī)、臺(tái)式離心機(jī)、掌上離心機(jī)等;

5、按照離心機(jī)的檔次還可以分為普通離心機(jī)和精密離心機(jī)。

二 離心機(jī)的工作原理

　離心機(jī)是實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)設(shè)備是科研和臨床醫(yī)學(xué)的必備裝備，但是許多實(shí)驗(yàn)室往往注重分析型的臨床檢驗(yàn)而忽略基礎(chǔ)設(shè)備。離心機(jī)是最常用的基礎(chǔ)設(shè)備之一，在醫(yī)院實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用非常廣泛，離心機(jī)分離血清，沉淀有形細(xì)胞，濃縮細(xì)菌，PCR試驗(yàn)等等必不可少的工具。

　　離心機(jī)在高速旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，由離心力所導(dǎo)致的運(yùn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jī)就是一個(gè)產(chǎn)生離心力的機(jī)器，離心力與轉(zhuǎn)子半徑、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速），離心力是衡量離心機(jī)最重要的參數(shù)之一，也是離心機(jī)檔次的區(qū)別標(biāo)準(zhǔn)之一，離心機(jī)在出廠(chǎng)的時(shí)候都會(huì)給出該離心機(jī)的最大轉(zhuǎn)速與離心力。我們都知道，轉(zhuǎn)子的半徑和樣品質(zhì)量在運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候是不變的，只有轉(zhuǎn)速可以通過(guò)控制發(fā)生變化，因此我們往往習(xí)慣用轉(zhuǎn)速來(lái)描述一個(gè)離心機(jī)。如：高速離心機(jī)，超高速離心機(jī)。

1 大容量離心機(jī)

　大容量離心機(jī)是根據(jù)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(jī)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(xì)胞，分離血漿，從這些預(yù)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(guī)模大腸桿菌，嚴(yán)細(xì)胞成分，核蛋白微粒等。 本機(jī)采用無(wú)刷直流電機(jī)，微機(jī)控制，具有RCF自動(dòng)計(jì)算與設(shè)定。設(shè)有多種程序保護(hù)。操作簡(jiǎn)便，具有自動(dòng)平衡功能。

2 臥螺離心機(jī)

臥式螺旋料卸沉降離心機(jī)是利用離心沉降原理分離懸浮液中固液相的設(shè)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(jí)，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(xiàn)分層現(xiàn)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(dāng)混合液體進(jìn)入離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓并隨轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)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(shù)就是重力加速度的倍數(shù)，一般不大于3000G）。

3 高速冷凍離心機(jī)

物質(zhì)在介質(zhì)中沉淀時(shí)還伴有擴(kuò)散現(xiàn)象，擴(kuò)散是無(wú)條件且絕對(duì)的，物質(zhì)的顆粒越小擴(kuò)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(jī)。

　　高速冷凍離心機(jī)就是利用高速冷凍離心機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強(qiáng)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(shù)和浮力密度的物質(zhì)分離開(kāi)。

　　高速冷凍離心機(jī)主要是從液體混合物中提煉出需要的成分，根據(jù)每種物質(zhì)的密度不同，經(jīng)過(guò)高速旋轉(zhuǎn)，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(yīng)用于醫(yī)藥、化工等許多領(lǐng)域。

4 低速離心機(jī)的結(jié)構(gòu)和使用

  普通（非冷凍）離心機(jī)

　這類(lèi)低速離心機(jī)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，可分小型臺(tái)式和落地式兩類(lèi)，配有驅(qū)動(dòng)電機(jī)、調(diào)速器、定時(shí)器等裝置，操作方便。低速離心機(jī)其轉(zhuǎn)速一般不超過(guò)4000rpm，臺(tái)式高速離心機(jī)最大轉(zhuǎn)速可達(dá)18000rpm。

　　平穩(wěn)、緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)速手柄（約需1~2分鐘）至所需轉(zhuǎn)速，待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后再開(kāi)始計(jì)時(shí)。

　　離心完畢，將手柄慢慢地調(diào)回零位。

　　低速冷凍離心機(jī)

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

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

　　轉(zhuǎn)速可達(dá)20000rpm以上，除具有低速冷凍離心機(jī)性能和結(jié)構(gòu)外，高速離心機(jī)所用角式轉(zhuǎn)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(jī)還裝配有抽真空系統(tǒng)。

　　超速低速離心機(jī)

　　轉(zhuǎn)速可達(dá)50000rpm以上，能使亞細(xì)胞器分級(jí)分離，并用于蛋白質(zhì)、核酸分子量的測(cè)定等。其轉(zhuǎn)頭為高強(qiáng)度鈦合金制成，可根據(jù)需要更換不同容量和不同型號(hào)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)頭。超速離心機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)有兩種，一種為調(diào)頻電機(jī)直接升速，另一種為通過(guò)變速齒輪箱升速。為了防止驅(qū)動(dòng)電機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)熱，裝有冷卻驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)（風(fēng)冷、水冷），限速器、記時(shí)器、轉(zhuǎn)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(jī)調(diào)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(zhuǎn)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(hào)。離心機(jī)裝配有驅(qū)動(dòng)電機(jī)、定時(shí)器、調(diào)整器（速度指示）和制冷系統(tǒng)（溫度可調(diào)范圍為-20— 40℃），可根據(jù)離心物質(zhì)所需，更換不同容量和不同型號(hào)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)頭。

　　低速離心機(jī)的一般使用規(guī)程 待離心機(jī)自行停止轉(zhuǎn)動(dòng)手，才可打開(kāi)機(jī)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(diào)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(jī)十字轉(zhuǎn)頭的對(duì)稱(chēng)位置上。把不用的套管取出，并蓋好離心機(jī)蓋。

　　離心前，先將離心的物質(zhì)轉(zhuǎn)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(duì)外套管（內(nèi)已有離心管）放在臺(tái)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(jī)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(hào)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(rùn)滑。加量一般為軸承空隙的1/2

　　低速離心機(jī)要放在平坦和結(jié)實(shí)的地面或?qū)嶒?yàn)臺(tái)上，不允許傾斜。

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

　　離心機(jī)應(yīng)接地線(xiàn)，以確保安全。

　　離心機(jī)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(duì)位置上的兩管重量不平衡，應(yīng)立即關(guān)機(jī)處理。

三 離心機(jī)常見(jiàn)故障及排除方法

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

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

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

　　4、軸承損壞或轉(zhuǎn)動(dòng)受阻，軸承內(nèi)缺油或軸承內(nèi)有污垢較多而引起摩擦阻力增大，電機(jī)達(dá)不到額定轉(zhuǎn)速，應(yīng)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(zhuǎn)速下降，應(yīng)清理整流子及電刷，使其接觸良好。

　　6、如轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子在使用時(shí)可因金屬疲勞、超速、過(guò)應(yīng)力、化學(xué)腐蝕、選擇不當(dāng)、使用中轉(zhuǎn)頭不平衡及溫度失控等原因而導(dǎo)致離心管破裂，樣品滲漏，轉(zhuǎn)子損壞。

　　對(duì)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(zhuǎn)子，注意嚴(yán)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(zhuǎn)子的安全系數(shù)及保證期內(nèi)使用。

　　電源問(wèn)題：

　　1、電源不通是導(dǎo)致冷凍機(jī)啟動(dòng)及制冷效果差的原因之一，與電機(jī)不轉(zhuǎn)的故障相同，應(yīng)分別檢查電源及保險(xiǎn)絲。

　　2、電壓過(guò)低，安全裝置故障也可使冷凍機(jī)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(zhǎng)（理想長(zhǎng)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(dāng)電源電壓降到180—190VJ時(shí)，冷凍機(jī)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(duì)稱(chēng);轉(zhuǎn)子孔內(nèi)有異物，使負(fù)荷不平衡;轉(zhuǎn)軸上端固定螺帽松動(dòng)，轉(zhuǎn)軸磨擦或彎曲;電機(jī)轉(zhuǎn)子不在磁場(chǎng)中心會(huì)產(chǎn)生噪音;轉(zhuǎn)子本身?yè)p傷等都可導(dǎo)致機(jī)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常現(xiàn)象。在工作過(guò)程中，如出現(xiàn)任何異�，F(xiàn)象均應(yīng)立即停機(jī)，不得強(qiáng)行運(yùn)轉(zhuǎn)，以免產(chǎn)生不必要的損失。

四 離心機(jī)的維護(hù)及注意事項(xiàng)

　  1、離心機(jī)的安裝應(yīng)根據(jù)離心機(jī)的性能選擇合作的地點(diǎn)放置，對(duì)一般低速離心機(jī)（臺(tái)式）可放在平穩(wěn)、堅(jiān)固的臺(tái)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(tái)面）;

　　2、大容量低速離心機(jī)和高速離心機(jī)和高速冷凍離心機(jī)要相應(yīng)地安放在堅(jiān)實(shí)的地面上，水平放置。選擇合適的轉(zhuǎn)頭離心機(jī)工作前，應(yīng)將負(fù)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(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)軸。

3、離心器支架離心器分離支架必需安置離心管后運(yùn)作，嚴(yán)禁空架運(yùn)轉(zhuǎn)。

五 離心機(jī)的選購(gòu)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(jī)，以達(dá)到預(yù)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(jī)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(dá)到耐腐蝕的要求，以保證安全使用。

　　結(jié)構(gòu)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(yīng)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(jù)所分離介質(zhì)的特性提出離心機(jī)材質(zhì)選用的建議，并在訂單中注明，以確保離心機(jī)的防腐要求。

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

　　機(jī)械系統(tǒng)：防爆電機(jī)、防爆照明燈、防撞措施、防靜電傳動(dòng)帶。

　　防爆附件：氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置、氮?dú)庠诰�(xiàn)檢測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)防爆控制按鈕。

　　因此，對(duì)于有防爆要求的場(chǎng)合，用戶(hù)在訂貨時(shí)應(yīng)說(shuō)明所分離的介質(zhì)、防爆要求和等級(jí)，配置相應(yīng)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?yàn)槲锪闲再|(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(jī)的分離因數(shù)來(lái)衡量離心機(jī)的分離效果。

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

　　Ft=ωr2/g

　　式中：Ft為分離因數(shù)ω為轉(zhuǎn)鼓角速度r/sr為轉(zhuǎn)鼓直徑mmg為重力加速度

　　這里所說(shuō)的洗滌是指對(duì)濾餅的洗滌，對(duì)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(dá)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(jié)構(gòu)形式有很大影響。

　　離心機(jī)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(shù)及單次運(yùn)行的濾餅重量來(lái)估算。