SIGMA离心机温度控制：为什么稳定性如此重要？

德国SIGMA2-16PK离心机可利用离心力使混合液中的悬浮 微粒快速沉淀，借以分离不同比重的各种物质成 分。在医学检验实验室中，低速离心机常作为分 离血清、血浆，沉淀蛋白质、尿沉渣的仪器，是 医学检验、教学、科研不可缺少的基础仪器。离 心萃取和样本裂解是低速离心机最重要的工作步 骤。而离心腔温度对离心萃取和样本裂解效果起 着至关重要的作用，并可直接影响检验结果和疾 病的诊断结果。由此可见，低速离心机离心腔温 度的稳定性十分重要。我中心在用的一台德国SIGMA2-16PK离心机在离心即将结束、转速开 始下降时，其离心腔温度会瞬间下降(与预设温 度相差可达 5 ~ 12 ℃)  ，进而影响检验结果的准 确性。本研究介绍德国SIGMA2-16PK离心机 的温度控制原理，并对该仪器温度骤降故障的维 修过程进行总结，以供参考。

1    温度控制原理

德国SIGMA2-16PK离心机主要由驱动系 统、制冷系统、电器控制系统及离心腔组成。其温 度控制原理为：离心腔为密闭环境，其内的转子高 速运转，转子体与空气摩擦以及机械摩擦生热，进 而使转子温度和腔内温度均升高，转子温度上升， 试管中样品的温度也随之升高 [1] ；而制冷系统利用 位于离心机后下方的压缩机的运转及围绕在离心腔 周围的蒸发器可冷却离心腔，达到冷却转子和样品 温度的目的；转子和冷却系统的相互作用使样品温 度保持在预设范围内。由此可见，样品的温度直接 与转子的温度相关 [2] 。而测量旋转中的转子实际温度 极为困难，国内外厂家均采用固定在离心腔底部的 热敏元器件间接测量转子温度和样品温度，即 t样品 =

t 离心腔 补偿 ，其中补偿与转子的类别、转速及运行时 间有关。根据样品温度要求，仪器微处理器计算所需 要的离心腔温度，并通过设定所使用的转子补偿值以 达到转子温度的要求 [3] ：在运转期间显示的转子温度应在设定值的 ±2 ℃误差范围内(补偿以后值)。

2  温度骤降故障的维修

2.1  故障现象

仪器离心过程中温度平稳(保持在预设温度的 ±2 ℃误差范围内)  ；当转速开始下降时，离心腔 温度会瞬间(2 ~ 4 s)下降(与预设温度相差可达

5 ~ 12 ℃)  ，且随着转速继续下降，温度会继续下 降 1 ~ 2 ℃。

2.2  故障分析与处理

仪器能正常进行离心工作，且离心过程中温度 均符合要求，说明仪器的主板(即微处理器)是正 常的；整个离心过程中及转速下降时，压缩机均能 正常运行，持续压缩，显示有温度下降的情况，说 明制冷系统可正常工作。根据仪器的温度控制原理， 维修人员进行如下步骤维修。

首先，为了验证转子降速对显示温度的影响， 用纯水作为试液进行如下实验：调整仪器转子的降 速(仪器升速、降速均共 10 挡可调，常规降速为 8 挡)  ，发现升速、降速均为 7 挡时(见图 1)  ，  在离心运行倒计时 1 min 时显示温度开始下降，共 进行 3 次实验，温度下降情况见表 1；而后经过多 次挡位(7 挡以下) 调整，  显示温度仍有下降现象， 但并不会出现 10 ℃以下的情况，说明转子降速对 显示温度(即样品温度)存在一定影响，但不会导 致温度骤降故障。

表 1   升速、降速均为 7 挡时的温度下降情况( ℃ )

注：  a 显示温度是经微处理器计算的样品温度，b 试液温度 由液体温度计测得

其次，由于温度骤降幅度过大，考虑调高预设 温度以通过初始温度补偿温度下降幅度大的情况， 并观察离心腔温度下降情况：将预设温度调至≥ 25 ℃，发现试液温度与显示温度差大于 2 ℃(见 表 2)  ，已超过误差范围，说明初始温度的高温不足以补偿温度骤降的影响。需要注意的是：实际操 作中，高温会影响样本的特性，进而影响离心萃取 和样本裂解的结果，所以该操作不能满足实际需 要；此外，调高预设温度还会造成较大的温度显示 误差，不适宜在实际操作中使用。该仪器的使用说 明书明确指出，如果离心腔温度超过 50 ℃或温度 传感器损坏， 则会报温度故障， 转子将减速或停机。 再次证明，通过调高预设温度补偿离心结束时试液 低温的方法是不可行的 [4]。

表 2   调高预设温度的温度下降情况( ℃ )

注：  a 显示温度是经微处理器计算的样品温度，b 试液温度 由液体温度计测得

最后，排查固定在离心腔底部的热敏元器件：  热敏元器件直接裸露在离心腔内，长时间外露会导 致其表面存在污垢或氧化老旧等情况，进而影响其 检测灵敏性，使其出现无法识别或延迟识别温度变 化的情况， 导致无法传输指令到相关功能的执行 [5]。 经检查发现，故障仪器的热敏元器件表面存在污垢，  用乙醇擦拭后，在预设温度 23 ℃，升速、降速均 为 7 挡的条件下，多次离心实验显示离心腔温度和 试液温度均能保持在 ±2 ℃误差范围内， 故障解决。

3  小结

低速离心机作为检验科的基础仪器，在医学检 验工作中的应用越来越广泛。但随着使用频率的升高 和使用年限的延长，仪器部件的老化和氧化现象也随 之增多，进而易出现故障，影响正常使用。通过本次 维修发现，日常保养对仪器的性能具有至关重要的作 用。因此，日常工作中出现样品洒落、容量过高等情 况，应及时处理，并对关键部件的日常清洁、转子的 检查进行规范管理。仪器性能的稳定性和可靠性对医 疗工作的开展至关重要，日常工作中要多观察仪器的 运行情况， 规范使用仪器， 注重保养细节， 定期检查， 同时对仪器定期计量，以保证符合实验要求。

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