医用离心机产品生产技术发展趋势分析

第一节 产品生产技术发展现状

1、温度制冷

当转子高速旋转时，空气摩擦生热，转子温度会上升，试管中的样品温度也会升高。由于生物学样品对温度敏感。一般要求离心实验中温度保持4℃。没有电脑控制的智能化技术，是不可能做到±l℃的精度。因此，用制冷机对离心腔冷却，而达到冷却转子、冷却样品温度的目的。但测量旋转中的转子的实际温度极为困难，国内外都采用在离心腔底部离转子较近处理设温度传感器，间接测量转子温度。这里T样品=T腔+T补偿。T补偿又与转子的类别、转速及运行时间有关。

2、无刷电机直接驱动

离心机是由电机带转子高速旋转的。过去的电机是带碳刷的直流电机，离心机运转时碳刷磨损，带来火花与噪声甚至振动，且有寿命，届时要更换碳刷万能再行运转。更严重的是碳刷的磨损带来碳粉尘的污染，不仅污染离心机，还会污染周围环境，这种污染对卫生行业是不合适的。

3、显示数字技术

模拟技术典型的表现形式为拧旋钮选择操作参数(如转速、温度与时间等)，以表盘的指针来显示数据。其缺点为：选择参数与数据的读数值受操作人与读数人的人为干扰多，控制精度差。而且每次操作都要这样，重复性差。有的离心机虽数字显示(如旋钮选值而数字显示)，虽在读数上有改进，但取值原理未变仍属模拟技术；数字显示典型的表现形式为界面友好、键盘操作、数字化显示、可编程操作的全电脑控制，其核心为智能化控制，是由电脑来实现的。离心机操作所需要一切参数(如转速、温度、时间、加减速率档等)，键盘操作输人，并以数字显示出来，因此选择操作参数与读取数误差极小。又由于是可编程操作，可把一组操作参数编成号码，可存取使用。

第二节 产品生产工艺特点或流程

离心机的发展离心机是将样品进行分离的仪器，广泛应用于生物医学、石油化工、农业、食品卫生等领域，它利用不同物质在离心力场中沉淀速度的差异，实现样品的分析分离。离心机自问世以来，历经低速、调整、超速的变迁，其进展主要体现在离心设备和离心技术两方面，二者相辅相成。从转速看，台式离心机基本属于低速、高速离心机的范畴，因此具有低速和高速离心机的技术特点，其结构主要由电机驱动系统、制冷系统、机械系统、转头和系统控制等几部分组成，与落地式离心机相比只不过是尺寸和容量小一点罢了。通用台式离心机的发展已经模糊了低速、高速、微量和大容量离心机的界线，众多的转头为科研人员提供相当广泛的应用范围，成为科研实验室首选机型，如美国的Sorvall的ST2l，德国Heraeus新机型Biofuge Stratos等。

离心机结构图

第三节 国内外生产技术发展趋势分析

1、先进的传动技术减少噪音和振动

离心机过去通常靠t/C电机驱动，也有的以高压气流为动力。由于IX：电机的碳刷和换向器是产生火花干扰、噪声和影响电机寿命的重要因素，因此近年来越来越多地离心机采用变频电机或无刷DC电机。变频电机驱动方式不仅省掉了更换碳刷的工作，避免了碳尘的污染，而且变频调速骚动系统在微机控制下更易于实现转速的调控，使制动和加速度时间最佳化，即使当转速达到很高时，也可使噪音和振动降至最低。此外，变频驱动方式还可节省电能。无剧DC电机用位置传感器或单片微处理器实现电机的启动和调控普通IX：电机电刷的耐磨性也有了较大提高，有些电刷寿命可达到4000小时。

有些离心机在传动系统中设计有减消磨擦部件和稳定器套筒， 及电动快速刹车，使离心机在升降速时可太大提高加速度，并平稳地通过转子临界转速，将转子临界转速时引起的系统共振降至最低 采用电机缓冲底座或悬挂架、弹性联轴节、声浪压抑系统降低噪声，令工作环境更宁静舒适。

2、微机控制和计算系统，操作极为方便

控制和计算普遍采用微机进行，用户视需要方便地选择操作参数，一般有九种以上的加速度曲线供选择。可储存s2种或更多的应用离心程序。CTR或LED显示器将速度、加速度、离心力值、转子参数、离心室温度等数据的预选值和实际状况一目了然地显示出来，所有操作参数具有可重复性。一些离心机有RS232标准接口供外接计算机，用以从外接计算机上记录、设置或修改操作参数。某些离心机能在转子运行中进行有关的计算和换算，如自动计算相关离心力场（RCF）和防止氯化铯（CsCI）沉淀的降速计算，自动优选及模拟最佳运转条件。美国BECKMAN公司oPtima系列分析超速离心机配备了光学检测系统，在样品分离时扫描样品的光密度，特别适用于：受体／自身受体研究、测定分子量、计算沉淀系数、生物制品质控

3、多种类转子系列，满足不同离心操作

随着离心机应用领域的不断扩大，转子种类目前已有十多类上百个品种。角转子、垂直转子、甩平转子和滚筒转子等，以及各种试管及托架系列，可满足几乎所有的离心操作。为方便用户，增加互换性，DHPONT公司、KNTRON公司等离心机制造厂家的超速离心机转子可与BECKMAN公司的转子通用。大容量离心机采用甩平转子风罩可使甩平转子在运行中大大减少风阻，在同等电机功耗下，使一次分离6升容量的转子转速由3200转／分提高到4200转／分。

除台式低速机有的采用塑料转子外，离心机均采用超硬铝合金或钛合金作为转子材料，新的成型工艺采取模锻超速成型，细化材质晶粒，增加转子强度，切削加工采用五面加工中心，提高加工精度和效率。

4、小型高效的制冷和真空系统

许多试样对温度较敏感 需要在室温或低于室温的环境下进行分离。高效无氟制冷系统，体积小、噪音低，不破坏大气臭氧层，可使离心室温度范围达到一2o℃ ～+40℃ ，土1℃为减小风阻以加快到达最高工作转速和加快冷转头，延长电机寿命及确保温度控制，超速离心机、某些高速离心机和低速大容量离心机设置有真空系统。BECKMANJ2系列离心机附有自动真空系统，真空度o．5个大气压。台式离心机目前还出现了采用半导体器件制冷。

5、离心机的安全性和可靠性

离心机通常是在极高转速下工作的，当转子所承受的离心力超过转子材料的抗拉强度或转子材料有内部缺陷时，转子便有可能发生爆炸，毁坏设备，危及操作者的人身安全，因此，每个转子都有所允许的最高工作转速。转子自动识别和过速保护功能通过扫描转子表面的条码来验明转子，排除了操作人员输入错误数据或离心机失控造成转子过速运转的可能性，并将转子的信息（如转子总运行时间，总转数）自动输入微机和储存，以监测转子的寿命。离心机的综合安全系统包括电子门锁、由钢结构组成的室门和三层安全保护机壳、转子自动识别和过速保护、转子动态不平衡检测器、离心室超温保护。某此离心机设有自诊断系统，始终监控离心机的各个功能，并直接显示故障部位，发出报警信号，使维修保养更为方便 传动部分采用永久润滑轴承和强制封闭式自身润滑，在意外断电时不致损坏主机，恢复供电后，自动启动。

为确保离心机工作时有一定的生物安全度，预防可能具有危险性的生化物质在离心时从样品容器里逃逸出来，造成污染，还设计出了密封转子。有的转子外表贴上一层透明的高分子树脂，操作者能检查转子在运转后是否有试样溢出或容器有否泄漏。一些离心机还增添了引流管，消除试样溢出和容器破损的影响，还有用于处理毒性或传染性试样的密封试杯。