实验室离心机

应用于工业、医疗实验室的机器

实验室离心机是利用旋转转头产生的离心力，使悬浮液或乳浊液中不同密度、不同颗粒大小的物质分离开来，或在分离的同时进行分析的仪器。应用领域广泛，适用于化工、食品、制药、环保、采矿、教学等实验室使用。常用实验室离心机属于人工上部卸料三足离心机结构。

设备介绍

实验室离心机，或实验用离心机，是专业用于实验分析的小型离心机。离心机是绕固定旋转轴旋转的物体受离心力产生模拟地球重力场的作用，使物体做沉降运动，从而对物质中的不同密度、不同分子t的级分进行分离的仪器设备。应用离心沉降进行物质的分析和分离的技术就称为离心技术。目前各种离心机和离心技术已广泛地应用到科学研究和生产部门，并已成为现代科学研究重要仪器设备之一。实验室离心机是生物学、医学、农学、生物工程、生物制药等行业科研与生产的必备设备。

结构组成

通用实验室离心机在构造上与高速离心机基本相同，主要包括：驱动、各式转头、温度控制（低温机型）、整机控制4个主要部分。

驱动系统

采用无碳刷变频电机取代了直流串激电机是离心技术史上的革命，随之而来的优点体现在：

（1）在不同转速都能输出最大扭矩，为开发一机多功能型的通用离心机提供了重要前提；

（2）维护简便，直流串激电机需定期更换碳刷（一般在100～1000h）给使用者带来诸多不便，而使用变频电机驱动部分维护主要是更换轴承，且周期延长；

（3）低噪声，免除了碳刷摩擦产生的高频噪声，在15000r/min运转时可控制在65dB以下，不需要安装在专门房间；且因没有了碳粉污染，还可在特定样品分离要求的无菌、无尘实验室内使用；

（4）起动速度快；

（5）电子不平衡检测；

（6）减小了整机体积、重量和功耗，故大多制作成台式机型。

离心转头

不同形式、不同技术性能的转头（Rotors）代表着离心功能，主要可概括为：

（1）高速转头多用铝合金制作，经计算机三维计算优化设计，具有体轻、转速高等优点；

（2）用碳纤维制造高速转头，容量大、重量轻、耐腐蚀性能强；

（3）开发出大离心力转头，缩短了某些难以分离生物样品的分离时间，减少了浓度扩散作用，提高了分离纯度和分辨率；

（4）角转头采取小倾角设计，兼有垂直转头沉降距离小、纵剖面面积大、分离时间短的优点，尤其适于质粒DNA、RNA分离。

控温系统

通用实验室离心机有低温控制和常温2种，但超过18000r/min的机型多为低温控制。低温控制多为一级压缩机无氟制冷，控温范围一般在-9℃～-40℃或-20℃～40℃，精度≤1℃。具有预冷（Pre-cooling）程序、待机状态可恒冷维持功能，以适应实验室机动性、连续性工作需要。

控制和显示

多采用微处理机控制，数字或LCD屏幕显示的控制面板，键钮人机智能化调设。使得此类离心机在控制上具有某些重要特性：

（1）自动转头识别；

（2）可设置rpm和rcf，并实时显示实际值，减少了计算麻烦；

（3）多档设置的升速/降速控制；

（4）瞬时离心（Shon—run）控制；

（5）程序记忆和储存功能，可储存实验室（者）常规使用的多个离心程序（多达20个），便于再调出以前用过的某一优化程序进行离心操作；

（6）自检和故障提示。

这些性能将有益于实验室的仪器管理。

安全保护

具备自保护措施对离心机安全操作非常重要，如：自动锁盖、超温、过速、失平衡保护等，一旦发生误操作将发出提示声音报警。

产品分类

实验室离心机按结构形式可分为台式离心机、落地式离心机；按转速分类可分为低速离心机、高速离心机、超速离心机、超高速离心机，广泛应用于医疗、血站、高校、科研单位、生物制药、精细化工、农牧业、新材料、石油、食品、环保、基因工程等许多领域上。

实验室离心机按用途可分为工业用实验室离心机和医用实验室离心机。

工业用

工业用实验室离心机主要是用于各类研究机械，大学，企业实验室，小试阶段的数据采集和分析。通过对物料的适应性及分离各阶段的数据的集中分析和对比，方便在中试和批量生产阶段的生产和应用选型。

本机器外型美观，小巧灵活，可以直接放置在工作台上进行操作，与物料接触部位可采用各种材料进行制作或进行喷塑处理，以满足实验的需要。

其工作原理为通过离心力的加速作用，使颗粒沉降速度明显加快，并通过过滤介质，如滤布等进行分离工作。

目前有四种规格可供选择，分别为200过滤型、315过滤型、315沉降型、315过滤沉降一体机。设计转速：均为3000转。

其为台式人工上部卸料间隙操作过滤式离心机，适用于化工、食品、制药、环保、采矿、教学等实验室使用，可用来确定物料分离工艺参数，也可作为产品工艺试生产用。该离心机具有转速设定，分离时间设定等功能，可保证用户在设定工艺参数下试验自动完成，确保试验重要性及工艺参数稳定性。符合GMP规范要求。

医用

医用实验室离心机主要用于医疗实验、医院、制药企业、生物研究所、精细化工等。

过滤型离心机的工作原理基本上是一致的，主要是通过离心力，将混合液甩向转鼓壁，液体通过转鼓壁上的小孔及内部的滤网流出，而固体由于颗粒较大，被滤网所截留，随着离心时间增加，积聚到转鼓内滤网的固体越来越多，达到要求后停机，取出固体进行观察，需要液体的则回收液体再进行处理。

沉降型实验离心机是通过固液体（或液液体）不同的比重差，比重较大的物料会先沉积在转鼓壁内侧，较轻的物料则在内侧形成液环，达到分离要求后，用特有的撇液装置将内层液体抽出或通过不断加料，使其从上部档液板出自行溢出，从而完成一个工作循环。

医用实验室离心机的特点是：具有直流无刷电机，免维护；微电脑控制，可预选转速、时间、离心力，液晶显示，操作简便；10种升降速率供选择，可快速启动、快速停机；不锈钢容器室，预警报警功能，多种保护，安全可靠。是医疗卫生、食品、环保、科研、教学的优选离心设备。

二者的技术参数如下所示：

技术参数

工业用实验室离心机：

医用实验室离心机：

选用注意点

转速

国产台式离心机根据最大转速的不同分为低速离心机（<10000rpm/min）高速离心机（>10000rpm/min一30000rpm/min），超高速离心机（>30000rpm/min），每个离心机都有额定的最大转速。

最大转速指的是在空载情况下的转速，但最大转速根据转子种类的不同、样品质量的大小而有差别。例如：一个离心机的额定转速是16000rpm/min，说明在空载的时候转子每分钟旋转16000次，加上样品以后，转速肯定会小于16000rpm/min。转子的不同，最大转速也不同，一台离心机可选配多个转子，离心机分离效果主要取决的不是转速，而是离心力，所以有时候转速没达到要求，只要离心力能达标也是一样的，实验时能达到所需要的效果。

温度

有些样品（如蛋白质，细胞等）在高温环境下会破坏，这就要选择冷冻离心机，冷冻离心机都有额定的温度范围。离心机在高速运转的时候所产生热量和离心机的制冷系统平衡在一定温度（一般冷冻离心的样品需要保持在3℃～8℃），具体能达到多少也和转子有关，如一个离心机的额定温度范围为-20℃～40℃，装上水平转子在旋转的时候可以达到3℃左右，如果是角转子可能达到7℃左右，具体情况还是看设定的温度与转速以及转子决定。

容量

每次需要离心多少个样品管，每个样品管需要多少容量，这些因素决定一个离心机的总容量，简单的来说离心机的总容量=每个离心管的容量×离心管个数，总容量和工作量的大小是相匹配的。

转子

实验室离心机的转子主要分为两种，水平转子：运转时吊蓝及试管处于水平状态，与转轴成直角，样品将沉淀集中于离心管的底部。角转子：离心容器与转轴成一固定角度，样品将沉淀集中于离心管底部及靠近底部的侧壁。如果希望分离的样品集中于离心管的底部就选择水平转子，如果希望样品集中于离心管的底部和靠近底部的侧壁上就要选择角转子。还有一些特殊试验或特殊样本需要特殊的转子如：大容量吊篮（多用于血站）、酶标板转子、载玻片转子、PCR转子、试管架转子和毛细管转子等。转子都有固定的规格，它是和离心机的容量结合起来的，如36×5ml的角转子，既决定了转子的类型也决定了离心机的容量，另外转子材质还分为工程塑料，不锈钢，铝合金，钛合金等材料，选材的不同直接决定了转子的价格，转速及使用寿命，所以转子的选择非常重要。

控制系统

台式实验室离心机都采用了微电脑控制系统，这些控制系统不但能确保离心机安全的运行还能自动完成工作任务。现在很多离心机都有较好的人性化的控制系统。比如：转子识别功能，安全锁功能，自动平衡功能，故障提示功能，加速和减速曲线等等。除以上几点之外还要注意一些细节和必要的配件。

电机

离心机的主要部件是电机，电机分为带碳刷电机和无碳刷电机，前者因有碳粉污染、噪声大、需要定期维护更换碳刷等缺点，已经淘汰，现在的离心机大多都是无碳刷电机，有的电机还带有刹车功能。冷冻离心机在制冷方面也有区别，现在环保的技术当然是无氟制冷。

除此之外还要考虑噪音问题，尽量选择噪音较小的离心机，这样能保持舒适的实验环境。在配件方面也要谨慎，有些实验室用离心机要用特殊的离心管（离心有毒样品或者需要超高速离心的样品），这样的离心管就必须配有相应的管套，才能更安全。还有一些特殊的样品容器（不规则样品瓶、血袋等），这些细节和配件都要在选择离心机的时候考虑周详，否则就不能进行正常的工作。

故障及排除

电机不能启动

（1）主电源指示灯亮，这时应检查炭刷磨损程度，如炭刷磨损超过总量的三分之一，应及时更换新的炭刷。

（2）主电源指示灯不亮时，检查指示灯保险丝及室内配电板保险丝是否熔断，同时检查电源线是否接触良好，如保险丝断则应更换保险丝并保持电路畅通。

（3）还应检查真空泵表及油压指示值，如油压过高而主机也不能启动，必须检查各油路是否堵塞，特别是节流小孔是否畅通，如不畅通应清洗使之畅通。

（4）轴承损坏或转动受阻，轴承内缺油或轴承内有污垢较多而引起摩擦阻力增大，电机达不到额定转速，应及时清洗或更换轴承。

（5）整流子表面有一层氧化物，甚至烧成凹凸不平或电刷与整流子外缘不吻合也可使转速下降，应清理整流子及电刷，使其接触良好。

（6）如转子线圈中短路或断路，可用万用表检查，重新绕制线圈。转子在使用时可因金属疲劳、超速、过应力、化学腐蚀、选择不当、使用中转头不平衡及温度失控等原因而导致离心管破裂，样品渗漏，转子损坏。

对于以上情况主要要求操作者熟练掌握操作程序，正确选用合适的离心管和离心转子，注意严格控制每一步操作操序，尽量减少人为的不必要的损伤，在转子的安全系数及保证期内使用。

电源问题

（1）电源不通是导致冷冻机启动及制冷效果差的原因之一，与电机不转的故障相同，应分别检查电源及保险丝。

（2）电压过低，安全装置故障也可使冷冻机不能启动，电压过低可能是电网电压低；配电板配线过多；电源线过长（理想长度为3米）等。电源线容量不够，不仅使电压降低，还会造成意外事故。当电源电压降到180~190VJ时，冷冻机不能启动，影响制冷效果。