離心機(jī)是將樣品進(jìn)行分離的儀器,廣泛應(yīng)用干生物醫(yī)學(xué)、石油化工、農(nóng)業(yè)、食品衛(wèi)生等領(lǐng)域,它利用不同物質(zhì)在離心力場(chǎng)中沉淀速度的差異,實(shí)現(xiàn)樣品的分析分離。離心機(jī)自問世以來,歷經(jīng)低速、調(diào)整、超速的變遷,其進(jìn)展主要體現(xiàn)在離心設(shè)備和離心技術(shù)兩方面,二者相輔相成。從轉(zhuǎn)速看,臺(tái)式離心機(jī)基本屬于低速、高速離心機(jī)的范疇,因此具有低速和高速離心機(jī)的技術(shù)特點(diǎn),其結(jié)構(gòu)主要由電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、轉(zhuǎn)頭和系統(tǒng)控制等幾部分組成,與落地式離心機(jī)相比只不過是尺寸和容量小一點(diǎn)罷了。通用臺(tái)式離心機(jī)的發(fā)展已經(jīng)模糊了低速、高速、微量和大容量離心機(jī)的界線,眾多的轉(zhuǎn)頭為科研人員提供相當(dāng)廣泛的應(yīng)用范圍,臺(tái)式離心機(jī)成為科研實(shí)驗(yàn)室**機(jī)型。
隨著離心機(jī)制造和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展,離心機(jī)不僅在調(diào)速技術(shù)方面取得進(jìn)展,而且在多功能和自動(dòng)化方面也有長(zhǎng)足進(jìn)步,如可變速率起制動(dòng)、程序變速、直接輸入離心力、操作程序的存儲(chǔ)和調(diào)用、儀器狀態(tài)的自動(dòng)診斷、要求盡可能全的顯示離心機(jī)的參數(shù)和狀態(tài)信息、更加完善的**保護(hù)功能等,有些功能不僅是錦上添花,而且直接影響離心效果,如可變速率起制動(dòng)和程序變速可以改善區(qū)帶離心效果和縮短離心時(shí)間等。早期離心機(jī)控制系統(tǒng)由分立元件組成,電路復(fù)雜、成本高、許多功能難以實(shí)現(xiàn)。采用微機(jī)技術(shù)后,可由軟件替代硬件的功能或完成硬件難以實(shí)現(xiàn)的功能,如離心機(jī)程序控制、電機(jī)控制等,不僅大大簡(jiǎn)化硬件的結(jié)構(gòu),而且多功能、自動(dòng)化也成為現(xiàn)實(shí)。一般離心機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)的核心是單片微機(jī),硬件系統(tǒng)包括:操作界面、電機(jī)控制界面、溫度控制界面、**防護(hù)監(jiān)控界面、系統(tǒng)監(jiān)控等。操作界面管理鍵盤和顯示器,為便干用戶操作和監(jiān)視運(yùn)行參數(shù),操作界面應(yīng)遵循簡(jiǎn)單扼要,邏輯性強(qiáng),參數(shù)一目了然的原則。
離心機(jī)使用不當(dāng),如轉(zhuǎn)頭超速、超載、不平衡等,都有可能損壞儀器,甚至炸頭,威脅人身**,所以廠商特別注意**設(shè)計(jì),國(guó)際上及各國(guó)也制定相應(yīng)的**標(biāo)準(zhǔn),如德國(guó)的離心機(jī)意外事故防護(hù)規(guī)范(UVV,VBG 7Z),離心機(jī)和離心管的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(DIN58970,PARTI,2,3and4)。機(jī)械**設(shè)計(jì)主要包括以下內(nèi)容:①門鎖防護(hù)系統(tǒng),采用機(jī)械和電子雙層門鎖,要求門鎖關(guān)閉后,離心機(jī)才能啟動(dòng),電機(jī)停止動(dòng)后,才可以開蓋g②離心機(jī)腔體和蓋采用堅(jiān)固的裝甲鋼,以防轉(zhuǎn)頭飛逸心轉(zhuǎn)頭的不平衡檢測(cè)至關(guān)重要,轉(zhuǎn)頭的不平衡會(huì)導(dǎo)致電機(jī)軸產(chǎn)生擺動(dòng),影響離心機(jī)壽命,嚴(yán)重時(shí),會(huì)折斷電機(jī)軸,甚至炸頭。一般通過檢測(cè)電機(jī)軸的擺動(dòng)探知不平衡,常用的方法有:機(jī)械位置開關(guān)、磁敏電阻(MSR)、超聲測(cè)距、加速度傳感等。機(jī)械位置開關(guān)簡(jiǎn)單實(shí)用應(yīng)用*廣,Heraeus的BiofugeStratos離心機(jī)采用加速度傳感器配以數(shù)據(jù)處理軟件,研制出智能不平衡識(shí)別系統(tǒng),可以針對(duì)每一種轉(zhuǎn)頭的特定重量,在離心的全過程進(jìn)行監(jiān)控,一改以往機(jī)械位置不平衡識(shí)別系統(tǒng)需恨據(jù)軸的擺動(dòng)距離,而且只有在加速階段才管用的缺點(diǎn),使其在任何速度,甚至在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),也能探測(cè)到哪怕是試管破裂和樣品外溢而導(dǎo)致的不平衡;④提高離心機(jī)自身的抗不平衡能力,不僅可以提高離心機(jī)的堅(jiān)固性,同時(shí)由于轉(zhuǎn)頭操作時(shí),不需嚴(yán)格的平衡,甚至目視平衡即可,因而方便了用戶操作。一般小型離心機(jī)將整個(gè)電機(jī)放在抗震的彈性支架上,如橡膠墊等,高速離心機(jī)還往往采用揉性軸抗震。eppendorf5415C將整個(gè)電機(jī)懸掛在橡膠支架上,Heraeus的Biofuge Statos離心機(jī)**采用稱力“SpindieDriver”的抗震驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),整個(gè)軸放在一個(gè)抗震緩沖容器中,克服了揉性軸易折、易斷的缺點(diǎn),因而更結(jié)實(shí)、更耐不平衡、起制動(dòng)更快(約305);⑤轉(zhuǎn)頭識(shí)別系統(tǒng)可以自動(dòng)的鑒別轉(zhuǎn)頭,限制轉(zhuǎn)頭的*高轉(zhuǎn)速,有效地防止了用戶的誤操作。轉(zhuǎn)頭識(shí)別的基本原理是為每一個(gè)轉(zhuǎn)頭設(shè)**的編碼,或在每一個(gè)轉(zhuǎn)頭底部鑲嵌一定數(shù)量的小磁鐵,用霍爾傳感,或是采用光電折射環(huán)傳感,更復(fù)雜的有超聲和無線射頻轉(zhuǎn)頭認(rèn)別,轉(zhuǎn)頭不用運(yùn)轉(zhuǎn)即可識(shí)別,甚至連轉(zhuǎn)頭蓋是否蓋好都能探知。
隨著離心機(jī)制造和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展,離心機(jī)不僅在調(diào)速技術(shù)方面取得進(jìn)展,而且在多功能和自動(dòng)化方面也有長(zhǎng)足進(jìn)步,如可變速率起制動(dòng)、程序變速、直接輸入離心力、操作程序的存儲(chǔ)和調(diào)用、儀器狀態(tài)的自動(dòng)診斷、要求盡可能全的顯示離心機(jī)的參數(shù)和狀態(tài)信息、更加完善的**保護(hù)功能等,有些功能不僅是錦上添花,而且直接影響離心效果,如可變速率起制動(dòng)和程序變速可以改善區(qū)帶離心效果和縮短離心時(shí)間等。早期離心機(jī)控制系統(tǒng)由分立元件組成,電路復(fù)雜、成本高、許多功能難以實(shí)現(xiàn)。采用微機(jī)技術(shù)后,可由軟件替代硬件的功能或完成硬件難以實(shí)現(xiàn)的功能,如離心機(jī)程序控制、電機(jī)控制等,不僅大大簡(jiǎn)化硬件的結(jié)構(gòu),而且多功能、自動(dòng)化也成為現(xiàn)實(shí)。一般離心機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)的核心是單片微機(jī),硬件系統(tǒng)包括:操作界面、電機(jī)控制界面、溫度控制界面、**防護(hù)監(jiān)控界面、系統(tǒng)監(jiān)控等。操作界面管理鍵盤和顯示器,為便干用戶操作和監(jiān)視運(yùn)行參數(shù),操作界面應(yīng)遵循簡(jiǎn)單扼要,邏輯性強(qiáng),參數(shù)一目了然的原則。
離心機(jī)使用不當(dāng),如轉(zhuǎn)頭超速、超載、不平衡等,都有可能損壞儀器,甚至炸頭,威脅人身**,所以廠商特別注意**設(shè)計(jì),國(guó)際上及各國(guó)也制定相應(yīng)的**標(biāo)準(zhǔn),如德國(guó)的離心機(jī)意外事故防護(hù)規(guī)范(UVV,VBG 7Z),離心機(jī)和離心管的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(DIN58970,PARTI,2,3and4)。機(jī)械**設(shè)計(jì)主要包括以下內(nèi)容:①門鎖防護(hù)系統(tǒng),采用機(jī)械和電子雙層門鎖,要求門鎖關(guān)閉后,離心機(jī)才能啟動(dòng),電機(jī)停止動(dòng)后,才可以開蓋g②離心機(jī)腔體和蓋采用堅(jiān)固的裝甲鋼,以防轉(zhuǎn)頭飛逸心轉(zhuǎn)頭的不平衡檢測(cè)至關(guān)重要,轉(zhuǎn)頭的不平衡會(huì)導(dǎo)致電機(jī)軸產(chǎn)生擺動(dòng),影響離心機(jī)壽命,嚴(yán)重時(shí),會(huì)折斷電機(jī)軸,甚至炸頭。一般通過檢測(cè)電機(jī)軸的擺動(dòng)探知不平衡,常用的方法有:機(jī)械位置開關(guān)、磁敏電阻(MSR)、超聲測(cè)距、加速度傳感等。機(jī)械位置開關(guān)簡(jiǎn)單實(shí)用應(yīng)用*廣,Heraeus的BiofugeStratos離心機(jī)采用加速度傳感器配以數(shù)據(jù)處理軟件,研制出智能不平衡識(shí)別系統(tǒng),可以針對(duì)每一種轉(zhuǎn)頭的特定重量,在離心的全過程進(jìn)行監(jiān)控,一改以往機(jī)械位置不平衡識(shí)別系統(tǒng)需恨據(jù)軸的擺動(dòng)距離,而且只有在加速階段才管用的缺點(diǎn),使其在任何速度,甚至在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),也能探測(cè)到哪怕是試管破裂和樣品外溢而導(dǎo)致的不平衡;④提高離心機(jī)自身的抗不平衡能力,不僅可以提高離心機(jī)的堅(jiān)固性,同時(shí)由于轉(zhuǎn)頭操作時(shí),不需嚴(yán)格的平衡,甚至目視平衡即可,因而方便了用戶操作。一般小型離心機(jī)將整個(gè)電機(jī)放在抗震的彈性支架上,如橡膠墊等,高速離心機(jī)還往往采用揉性軸抗震。eppendorf5415C將整個(gè)電機(jī)懸掛在橡膠支架上,Heraeus的Biofuge Statos離心機(jī)**采用稱力“SpindieDriver”的抗震驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),整個(gè)軸放在一個(gè)抗震緩沖容器中,克服了揉性軸易折、易斷的缺點(diǎn),因而更結(jié)實(shí)、更耐不平衡、起制動(dòng)更快(約305);⑤轉(zhuǎn)頭識(shí)別系統(tǒng)可以自動(dòng)的鑒別轉(zhuǎn)頭,限制轉(zhuǎn)頭的*高轉(zhuǎn)速,有效地防止了用戶的誤操作。轉(zhuǎn)頭識(shí)別的基本原理是為每一個(gè)轉(zhuǎn)頭設(shè)**的編碼,或在每一個(gè)轉(zhuǎn)頭底部鑲嵌一定數(shù)量的小磁鐵,用霍爾傳感,或是采用光電折射環(huán)傳感,更復(fù)雜的有超聲和無線射頻轉(zhuǎn)頭認(rèn)別,轉(zhuǎn)頭不用運(yùn)轉(zhuǎn)即可識(shí)別,甚至連轉(zhuǎn)頭蓋是否蓋好都能探知。
環(huán)保主要表現(xiàn)在兩方面,一是制冷系統(tǒng)采用無氟制冷劑或半導(dǎo)體(Peltier)制冷,但目前采用半導(dǎo)體制冷的離心機(jī)尚不多見;二是降噪音,一般通常談話聲為60分p,公共氣車行駛聲為70至80分貝,醫(yī)學(xué)研究表明,70分貝以上的噪音能干擾談話,造成心煩意亂,影響工作,甚至引起事故,根據(jù)我國(guó)產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)計(jì)量認(rèn)證技術(shù)考核規(guī)范(fiG102一90),測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的噪音不得大于70dBo通常離心機(jī)采月的降噪音措施有:外殼和轉(zhuǎn)動(dòng)頭腔體加吸音涂層;采用堅(jiān)固穩(wěn)重的抗震底座噸機(jī)與機(jī)械框架用彈性減震器隔離;應(yīng)用無整流子電機(jī)等。一般經(jīng)減震處理后,離心機(jī)的噪音可以限制在60分貝以內(nèi)。
作為電氣設(shè)備,離心機(jī)還必須滿足相應(yīng)的電氣**和電磁兼容性(EMC)標(biāo)準(zhǔn),如國(guó)際電工委員會(huì)(InternationalElectrotechnical Commission,IEC)的“IEC醫(yī)用電氣設(shè)備**通則”。歐盟的“EN61010-且和61010-2-020”,電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)有歐盟“EN55082-1”等。我國(guó)也參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),制定了適合我國(guó)國(guó)情的電氣**和電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn),“醫(yī)用電氣設(shè)備通用**要求”及“電動(dòng)工具、家用電器和類似器具無線電干擾特性的測(cè)量方法和允許值(GM343-84)”等。**規(guī)則主要規(guī)定了絕緣電阻、漏電流、接地線電阻和接地電阻等四個(gè)指標(biāo),要求用戶在大修后或定期檢查這四個(gè)指標(biāo)。1996年1月歐盟正式頒布并執(zhí)行電磁兼容性指標(biāo),規(guī)定凡是通過“EN55082-二”EMC認(rèn)證的設(shè)備,配發(fā)CE標(biāo)志,并規(guī)定凡帶有CE標(biāo)志的產(chǎn)品,歐盟各加盟國(guó)應(yīng)準(zhǔn)許過境,不許留難。電磁標(biāo)準(zhǔn)要求電氣設(shè)備不應(yīng)對(duì)外界產(chǎn)生電磁干擾,同時(shí)自身也要有抗電磁干擾的能力。由于離心機(jī)既有產(chǎn)生強(qiáng)電磁干擾的電氣傳動(dòng)系統(tǒng),又有對(duì)電磁干擾敏感的微機(jī)弱電系統(tǒng),所以不論是廠家還是用戶都應(yīng)關(guān)注離心機(jī)的電磁兼容性。總之離心機(jī)的機(jī)械和電氣Heraeus的highconic足人們對(duì)質(zhì)量和**日益嚴(yán)格的要求,取得標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的產(chǎn)品可以取得用戶更多的信任。
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