第一节离心技术及其基本原理
离心技术是将含有微小颗粒的悬浮液置于离心转子中，利用转子绕轴旋转产生的离心力将微小颗粒按密度或质量的差异将其分离的方法。 一、基本原理
1、重力场中的沉降
将含有微粒的悬浮液静置一段时间，液体中的微粒受重力作用，使得较重的微粒下沉与液体分开，即为”重力沉降”。微粒在介质中的沉降受到介质的浮力、介质阻力和扩散现象的影响。
2、相对离心力
打印机芯离心技术是根据微小颗粒在离心力场中的行为建立并发展起来的。离心机转子能够以稳定的角速度作圆周运动，从而产生一个强大的辐射向外的离心力场，它赋予处于其中的任何物体一个离心加速度。使之受到一个向外的离心力。离心机所产生的离心力场G，可由下公式计算
G=ω2r ω—转子的角速度 r—旋转半径（物质质点所处位置与旋转中心的距离）
离心力场常用相对离心力RCF（Relative Centrifugal Force,RCF）来表示。相对离心力的大小用相当于地心引力（重力加速度，g）的倍数来表示，即：
RCF=ω2r/g×g=(2πn)2r/602g×g=1.119×10-5×n2r×g
N—转子转速，rpm/min g—重力加速度，980.6cm/s2
3、沉降速度
siro 1300沉降速度是指在强大的离心力作用下，单位时间内物质颗粒沿半径方向运动的距离。
被分离物质颗粒（或大分子）在离心管中与转子一同旋转时承受着沿半径方向的直接离心力Fc作用。 Fc=Mω2r，M—被分离物质颗粒的质量。 其沉降速度v为；v=6.092×10-4×D2（ρ-ρm）n2r/ηm
D—颗粒直径，cm；ρ和ρm分别为颗粒和介质的密度，g/cm3；ηm—介质粘度，单位帕•秒Pa•s
由此看出，颗粒沉降速度与三个方面因素有关：
a、颗粒本身性质：沉降速度与颗粒直径和密度成正比。密度相同时大颗粒比小颗粒沉降快；大小相
耐高温深井泵同时，密度大的比密度小的沉降快。
b、介质性质：沉降速度与介质粘度、密度成反比，介质粘度、密度大则颗粒沉降慢。
c、离心条件；颗粒沉降速度与离心时转速和旋转半径成正比。如其它条件不变，沉降速度随着r的增大而增大，在进行速度区带离心时，r对沉降速度的这种影响不利于达到满意的分离效果，所以需要在沿半径方向上相应的增加介质的密度和粘度以克服r的增加造成的影响。
4、沉降系数
沉降系数是指在单位离心力场作用下，颗粒沉降的速度以S表示：S=v/ω2r
细胞及细胞的各种组成成分的沉降系数有很大的差异，我们可用生物样品的沉降系数的差异采用离心技术将它们彼此分离开来。
细胞及细胞内某些沉降系数范围和离心条件
名称沉降系数，S 相对离心力，g 离心转速，r/min
细胞 >107 <200 <1500
细胞核 4×106—107 600——800 3000
线粒体 2×104—7×104 7000 7000
微粒体 102—1.5×104 1×105 30000
DNA 102 2×105 40000
RNA 4—50 4×105 60000
蛋白质 2—25 >4×105 >60000
第二节离心机的构造
离心机可按额定的最高转速大小分类：低速离心机，<10×103rpm；
高速离心机，10×103—25×103rpm；和超速离心机，>30×103rpm。一般常用的台式离心机转速为4000rpm。其主要部件为：电机和转轴。随转速增加会加设冷冻和真空设备。
（一）离心室
离心室是转子在真空、低温下进行高速运转的场所。由内外两层钢筒构成。内层一般为防腐的不锈钢制作，外层多为10mm的钢板制成。中间设有制冷的蒸发器。筒上装有钢盖，只要离心机处于运转状态就自动锁死。
（二）驱动系统
主要由电机和转轴组成。老型号多采用变速齿轮箱，利用齿轮轴，同时为防止齿轮摩擦还要配备润滑系统。而新型号则采用变频电机直接驱动转子，结构简单且效率提高。
（三）冷冻系统
利用冰箱压缩机进行制冷。近年来也较多的采用了半导体制冷方式。
（四）真空系统
为了减少空气与转子的摩擦和避免旋转涡流的产生，保持转子平稳运转和温度控制而设置了真空系统。主要由机械油泵及扩散泵。
（五）操作系统
这是全机的中枢控制系统
三、离心转子和离心管（杯）
离心转子是高速和超速离心机的主要部件。由于高速运转而产生强大的离心力场，因此选用高强度的合金（铝合金、钛合金、超硬铅和锻铝）来制造。制造程序严格，使用前要进行一系列试验（超速试验、满速爆炸试验和寿命试验等），确保使用安全。
（一）角（度）转子
各种离心机的基本转子和最高速转子。角转子中离心管中心与旋转轴夹角一般为15——40°，呈圆锥形。常采用铝或钛合金制造。
优点：强度高、重心低、运转平稳、离心时间短、寿命长和使用方便等。
缺点：具有壁效应（离心管外壁部分形成的强烈的对流和旋涡）影响分离纯度。
此转子常用于速度沉淀制备离心和样品浓缩。角转子的规格较多，常用32×15ml；6×50ml。
（二）甩平（水平）转子
离心管放于装在转轴上的吊篮中。静止时离心管与中心线平行，高速运转时与中心线垂直，此时离心
管与离心力方向一致，样品具有最长的沉降距离。同时减少了由于对流和旋涡引起的壁效应，提高分离效果。
此种转子最适合蔗糖速度区带离心，具有很高的分辨率。此类转子主要有4吊和6吊等，由于强度较低，重心偏高，所以特别注意离心管的总质量差不能超过允许范围。且它容量较小，离心时间较长，主要用于速度区带离心进行分离。
（三）垂直转子
是角度转子的垂直放置。此种转子中样品沉降距离特别短，对流不明显，离心时间短。比较适合等密度区带离心。使用垂直转子有一个使液面从新转向分布的过程称为“再定向”。它适合氯化铯等密度离心和蔗糖速度区带离心。
（四）区带转子
主要由一个转子桶和可移动的顶盖组成。桶中心位于转子的旋转轴上，转子桶中装有叶片状（或隔板）装置，把转子内部分成四个或多个扇形小室。叶片上有导管，梯度液或样品液从转子中央液管泵入，通过这些导管分布到转子四周。转子内的叶片可防止样品或梯度液受突然变速时产生涡流，有改善分离效果的作用。
办公桌隔断
区带转子具有“壁效应”极小而分离效果好。转速高、容量大回收梯度容易和不影响分辨率等优点。但由于样品和介质直接接触转子，耐腐蚀要求较高，操作较复杂，一般要求专业人员操作。
用于高速的转子常用铝合金制造，转速可达10000rpm，容量可达1000ml。用于超高速常用钛合金制造，转速可达6 0000rpm，容量可达1500ml以上。
（五）连续流动转子
此类转子一般装在低速或高速离心机上做大量培养液或原液的浓缩和分离。
优点：样品连续操作、转子体积小、转速较高、分离效果好、操作简单等。
（六）其他转子
除上述转子外还有供分析用的超离心机的分析转子；用于血细胞、肝及其组织细胞、淋巴细胞、酵母及其他单细胞的连续分离的细胞清洗转子；土壤脱水转子等。
（七）离心转子的常用标记和转子参数
1、转子标记的意义
（1）符号：FA——角转子；V——垂直转子；SW——甩平转子；CF——连续转子；Z——区带转子
（2）英文字母后的数字表示该转子的最大额定转速。
（3）Ti——表示由钛或钛合金为材料制成，不标明的表示为铝或铝合金制成。如：SW65Ti为甩平转子，最大转速65 000rpm，钛金属制成。
2、转子参数
Rmax：从转轴中心至离心管外沿或离心管底部的距离。
Rmin: 从转轴中心至离心管内沿或离心管顶部的距离。
RPMmax：转子的最高安全转速。
FRCmax：转子在RPMmax运转时，在Rmax处的相对离心力。
FRCmin：转子在RPMmin运转时，在Rmin处的相对离心力。
K：衡量转子相对效率的量，K值愈小效率愈高，所需离心时间愈短。
K=㏑Rmax/Rmin 3600ω2×1012=2.53×1011×㏑Rmax/Rmin RPM2max
各种转子在使用一定年限或运转一定转数后，其转子的密度会发生变化而使强度降低。因此，必须降速使用。具体情况遵循使用说明。
第三节离心管人工智能建站系统
不同材料的离心管耐酸、碱、抗腐蚀、抗温变形性能不同，能承受的压力也不同。必须依据样品溶剂的化学性质和离心转速选择合适的离心管。
常用的离心管：PE——聚乙烯管；CAB——纤维素管；PC——聚碳酸酯管；PP——聚丙二醇酯管
各种离心管的物理特性
PE CAB PC PP
比浓度 0.94—0.97 1.15—1.22 1.2 0.90—0.92
折射指数 1.54 1.46—1.49 1.59 1.49—1.65
负载下的温度偏差λ/℃ 60—80 46—102 132—138 99—104
水分吸收率（24h） <0.01 0.09—0.2 0.156 <0.02
拉力强度/9.8Ncm-2 218—387 183—485 562—668 232—337
伸长度/% 15—100 40—88 60—100 50—550
透明度不透明清澈清澈不透明
各种塑料离心管的化学稳定性
PE CAB PC PP PE CAB PC PP
弱酸 E E E E 甲苯 G N N G
强酸 E G G E 二甲苯 G N N G
弱碱 E E G E 汽油 G G G G
强碱 E G N E 煤油 E E E E
智能感应垃圾桶盐类 E E E E 石油 E E E E
稀铬酸 E G E E 植物油 E E E E
乙醇 E N G E 氯仿 E N N E
酯类 G N N E 四氯化碳 N E N N
醚类 G N N G 苯酚 E N N E
酮类 G N N G 甲酚 E N N E
苯 G N N G 0.1%间苯二酚 E E E E
E：很好，在室温下长时间（乃至一年）暴露无影响。
G；好，在室温下短时间（短于24h）暴露不致损坏。
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