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離心機的基本原理、類型及操作應(yīng)用
離心機的基本原理、類型及操作應(yīng)用
離心機是一種幾乎所有研究實驗室都在使用的儀器。
離心是一個基本的實驗室操作過程，它使用離心機來分離復(fù)雜混合物中的組分。
在高速度下離心實驗樣品，混合物中的組分會受到離心力的影響，使得較高密度的顆粒離開軸心方向移動，而密度小的顆粒則朝向軸心方向移動。
這些顆粒會沉積在管底，形成所謂的沉淀物，這樣分離得到的樣品，或被稱為上清的余液，都可用作進一步處理或者分析。
離心機的組成和離心的參數(shù)
離心機的主要元件是轉(zhuǎn)頭，它是高速離心時轉(zhuǎn)動的部件。
轉(zhuǎn)頭可以被固定在離心機上，也可以是一個離心機使用多個轉(zhuǎn)頭，將它們裝在稱為主軸的部件上。
離心機轉(zhuǎn)頭通常還帶有一個蓋子，能緊緊擰上蓋住，防止樣品飛出來。
許多離心機會有一個制冷單元，它可以保持內(nèi)部溫度在離心時得到控制。
離心機上還有旋鈕或按鈕用以輸入每次離心所需要的參數(shù)：
包括離心時間、溫度、和離心快慢，它可以是以速度或以相對離心力為單位。
離心速度用RPM來計量，即每分鐘的旋轉(zhuǎn)次數(shù)。RPM值有時有誤導(dǎo)性，因為造成顆粒從混合物中分離出來的不是離心的速度，而是作用在這些顆粒上的作用力。
這種作用力與離心機轉(zhuǎn)頭的半徑相關(guān)，由于不同的離心機有不同的轉(zhuǎn)頭大小，這樣在同一個RPM速度下，產(chǎn)生的作用力會有不同。
離心力也可以用RCF相對離心力來定量。RCF通常表現(xiàn)為地球重力加速度的倍數(shù)。
RCF的計算公式是轉(zhuǎn)頭半徑乘以角速度平方，然后除以地球的重力加速度。
RCF通過下面的公式和RPM相關(guān)，其中r代表離心機的半徑，以厘米為單位。
對該公式的使用可能會影響到實驗的成功或失敗，但您不必在每個新的操作中都采用這種計算方法。離心機通常都附帶了圖表來幫助簡單地換算RCF和RPM。用一個尺子連接離心機的半徑和一個已知的RPM數(shù)值，就可以得到RCF數(shù)值。
離心操作
在開始離心您的樣品之前，先要考慮溫度。如果您在使用一個冷凍離心機，那么在開始前需要讓儀器內(nèi)部的溫度達到您的理想值，或者用別的方法來給轉(zhuǎn)頭降溫。
離心即將開始前，需確定您所有的管蓋都蓋緊不會松開了。
在將離心管放入轉(zhuǎn)頭時，要保證每個樣品和另一個相對位置的樣品重量一致。
如果您只有一個離心管，那就要找到另一個等重的離心管來保證平衡。
如果您有三個同樣重量的離心管，可以將它們擺成一個三角位置以保證相互平衡。
重量平衡在離心中非常重要。離心機的轉(zhuǎn)頭在高速運動中有很高的動態(tài)能量。如果沒有正確平衡好，整個離心單位會脫離它所在的位置，造成嚴(yán)重的損害。
一旦您確定轉(zhuǎn)頭和蓋子都固定好了，就可開始離心，在速度達到您設(shè)定的上限轉(zhuǎn)速前不要離開。如果您發(fā)現(xiàn)問題，找一個有經(jīng)驗的實驗人員來幫助您。
離心結(jié)束后，您應(yīng)當(dāng)會看見您的生物學(xué)樣品位于離心管底部的沉淀中。它已經(jīng)從稱為上清的余液中分離出來了。
可以通過傾倒，也就是直接倒出來去除上清，也可將上清吸出，就是用真空吸力將其吸出。
純化的樣品可以被重新放回溶液中，這個過程稱之為重懸。重復(fù)離心細胞，然后吸出上清留下細胞，再用緩沖液重懸細胞，這個過程稱之為細胞洗滌。
離心機的類型及應(yīng)用
固定角轉(zhuǎn)頭離心機可能是您在實驗室里經(jīng)常見到的。許多臺式離心機就是這種類型。
在這種離心機中，離心管呈固定的角度放置，它適用于差異離心方法。在這些方法中，可應(yīng)用一系列不同速度的離心來純化多種生物樣品，例如動物細胞。通常這些方法會包括幾個細胞洗滌步驟。
與固定角轉(zhuǎn)頭不同，甩平式轉(zhuǎn)頭有靈活的離心管支架，使得樣品在旋轉(zhuǎn)時向外甩起。這種轉(zhuǎn)頭對某些應(yīng)用很有幫助，如密度梯度離心，可將生物樣品在密度梯度介 質(zhì)中分離到不同的密度層。這種離心有助于快速分離不同的細胞類型，或者分離某種單獨的細胞器。
后，超速離心機是實驗室中所有離心機的老大哥。它的離心速度可以超過70,000RPM。這樣它可以用來分離小顆粒，例如DNA或者病毒。
因為這種離心機的高速度，要格外小心來保證它的樣品承載得到了正確的平衡，并要確保轉(zhuǎn)頭和轉(zhuǎn)頭蓋都是牢固的。
離心機的操作及使用注意事項！
離心機是實驗室常見的分離儀器，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、石油化工、農(nóng)業(yè)、食品衛(wèi)生等領(lǐng)域。離心機自問世以來，歷經(jīng)低速、調(diào)整、超速的變遷，其進展主要體現(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，臺式離心機基本屬于低速、高速離心機的范疇，通用臺式離心機的發(fā)展已經(jīng)模糊了低速、高速、微量和大容量離心機的界線，眾多的轉(zhuǎn)頭為科研人員提供相當(dāng)廣泛的應(yīng)用范圍，成為科研實驗室合適機型。
離心機使用起來看似簡單，沒有技術(shù)含量，但是正確的使用及維護還是很有必要，一旦發(fā)生故障，對實驗造成延誤，也是得不償失。下面介紹兩種常見類型的離心機操作步驟流程，及使用時應(yīng)注意的事項：
低速離心機操作流程
1、把離心機放置于平面桌或平面臺上，四只橡膠機腳應(yīng)堅實接觸平面，目測使之平衡，用手輕搖一下離心機，檢查離心機是否放置平穩(wěn)。
2、打開門蓋，將離心管放入轉(zhuǎn)子體內(nèi)，離心管必須成偶數(shù)對稱放入（離心管試液應(yīng)稱量加入），注意把轉(zhuǎn)子體上的螺釘旋緊，并重新檢查試管是否對稱放入、螺釘是否旋緊。
3、關(guān)上門蓋，注意一定要使門蓋鎖緊，完畢用手檢查門蓋是否關(guān)緊。
4、插上電源插座，按下電源開關(guān)。
5、設(shè)置轉(zhuǎn)子號、轉(zhuǎn)速、溫度、時間：
在停止?fàn)顟B(tài)下時，用戶可以設(shè)置轉(zhuǎn)子號、轉(zhuǎn)速、溫度、時間，按設(shè)置（SET ）鍵，此時離心機處于設(shè)置狀態(tài)，停止燈亮、運行燈閃爍；在運行狀態(tài)下時，用戶只能設(shè)置轉(zhuǎn)速、溫度、時間，按設(shè)置（SET ）鍵，此時離心機處于設(shè)置狀態(tài)，此時運行燈亮、停止燈閃爍（停止?fàn)顟B(tài)下按“SET”鍵可以在時間、溫度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子號之間循環(huán)選擇；運行狀態(tài)下按“SET”鍵可以在時間、溫度和轉(zhuǎn)速之間循環(huán)選擇）。
（1）設(shè)置轉(zhuǎn)子號：按“SET”鍵，當(dāng)轉(zhuǎn)子數(shù)碼管右下角的小數(shù)點亮?xí)r，即進入轉(zhuǎn)子號設(shè)置，再按“▲”或“▼”鍵選擇離心機本次工作所帶的轉(zhuǎn)子號，共有六種轉(zhuǎn)子可供選擇，注意：設(shè)置的轉(zhuǎn)子號要與所選用的轉(zhuǎn)子一致，不可設(shè)置錯誤。
（2）設(shè)置轉(zhuǎn)速：按“SET”鍵，當(dāng)轉(zhuǎn)速后一個數(shù)碼管右下角的小數(shù)點亮?xí)r，即進入轉(zhuǎn)速設(shè)置，再按“▲”或“▼”鍵確定離心機本次工作的轉(zhuǎn)速。
（3）設(shè)置溫度：按“SET”鍵，當(dāng)溫度后一個數(shù)碼管右下角的小數(shù)點亮?xí)r，即進入溫度設(shè)置，再按“▲”或“▼”確定離心機的工作的溫度。
（4）設(shè)置時間：按“SET”鍵，當(dāng)時間后一個數(shù)碼管右下角的小數(shù)點亮?xí)r，即進入時間設(shè)置，再按“▲”或“▼”鍵確定離心機本次工作的時間（時間長為99分鐘），時間為倒計時。
（5）當(dāng)上述四個步驟完成后，再按“ENTER”鍵，以確認上述所設(shè)的轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)速、溫度、時間，再按“START”鍵啟動離心機。
（6）在運行當(dāng)中，如果要看離心力，按下“RCF”鍵（RCF 燈亮），就顯示當(dāng)時轉(zhuǎn)速下的離心力，3秒鐘后自動返回到運行狀態(tài)；在離心機運行時進入設(shè)置狀態(tài)，如果要取消設(shè)置，按下“RCF”鍵即返回到運行狀態(tài)。
6、離心機時間倒計時到“0”時，電機斷電，5秒鐘后開始剎車，離心機將自動停止，當(dāng)轉(zhuǎn)速等于0 r/min時，蜂鳴器鳴叫15聲，按下“RCF”鍵可取消鳴叫；運行途中按“STOP”鍵，離心機停止運轉(zhuǎn)，蜂鳴器不響。
7、當(dāng)轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)后，打開門蓋取出離心管。
8、關(guān)斷電源開關(guān)，離心機斷電。
高速冷凍離心機操作流程
１． 設(shè)定使用溫度 ( 通常為４℃ 后，先把轉(zhuǎn)子放入離心艙中，注意轉(zhuǎn)子要卡好軸心；關(guān)上艙門，離心艙的溫度開始下降，預(yù)冷時間要充足。
２． 把樣本裝入適當(dāng)?shù)碾x心管，雙雙用天平平衡重量，蓋上離心管蓋子并旋緊。
◆ 注意離心管只裝七成滿，雖然加有蓋子，但也可能因離心力太強而外泄。
◆ 大部分離心管都附有蓋子，注意離心管的蓋子也要一起平衡。
◆ 離心管通常都會放在碎冰上，注意取出平衡時，要把碎冰的液體擦拭干凈。
◆ 落單的離心管要用另一只裝有清水的離心管平衡。
３． 把平衡好的離心管對稱地放入轉(zhuǎn)子中，蓋上轉(zhuǎn)子的蓋子，注意有無旋緊。
◆ 若轉(zhuǎn)子的蓋子沒旋緊，離心時會掉出來，造成很大的傷害！
４． 關(guān)上離心機艙門，在儀表板上調(diào)好所要的轉(zhuǎn)速與時間，例如8000rpm,30min
◆ 注意所用轉(zhuǎn)速不能超過轉(zhuǎn)子的限定，轉(zhuǎn)速通常寫在轉(zhuǎn)子上面，例如ＴＧＬ－２０Ｍ的上限轉(zhuǎn)速為20000 rpm，但若離心機太老舊，必須往下調(diào)降。
◆ 轉(zhuǎn)速與時間設(shè)定盡量不要太高。
５． 確定所有步驟無誤后，按start 鈕開動，離心機漸漸加速，此時要密切監(jiān)控。
◆ 有些老式的時間轉(zhuǎn)鈕，設(shè)定5min 以下時，要先轉(zhuǎn)過10min 再轉(zhuǎn)回5min 。
◆ 按start 的按鈕時，按住時間不能太短，請持續(xù)按約一秒鐘后才松開。
◆ 開始加速的時候危險，若發(fā)現(xiàn)聲音不對，或產(chǎn)生大震動，請立刻按stop 。
６． 等到離心達到所要的轉(zhuǎn)速后，確定一切正常才可離去。
７． 完成離心時，要等轉(zhuǎn)子*靜止后，才能打開艙門；請盡快取出離心管，先觀察離心管是否*，以及沉淀的位置，盡速把上清倒出，小心不要把沉淀弄混濁。
◆ 不管所要的是上清或沉淀，請取用干凈的燒杯收集上清，以免有失誤。
◆ 傾倒上清要很小心，以免把沉淀一起倒出來；若不慎混在一起，就要重來一次。
◆ 若離心管有漏，要找出原因，并且立刻清理轉(zhuǎn)子或離心艙。
８． 在兩次離心之間的空檔，不需取出轉(zhuǎn)子，但蓋上艙門，勿讓熱空氣流入離心艙。
９． 全部使用完畢后，取出轉(zhuǎn)子清理，可以用自來水沖洗，并且倒放晾干。離心艙門要打開，等結(jié)冰融化后，再稍加擦拭及清理，若有液體漏出，要用清水洗之。也要回頭檢查平衡離心管的天平以及桌面，很容易弄臟，要仔細清理干凈才離開。
離心機使用注意事項
1. 離心機在預(yù)冷狀態(tài)時，離心機蓋必須關(guān)閉，離心結(jié)束后取出轉(zhuǎn)頭要倒置于實驗臺上，擦干腔內(nèi)余水，離心機蓋處于打開狀態(tài)。
2. 轉(zhuǎn)頭在預(yù)冷時轉(zhuǎn)頭蓋可擺放在離心機的平臺上，或擺放在實驗臺上，千萬不可不擰緊浮放在轉(zhuǎn)頭上，因為一旦誤啟動，轉(zhuǎn)頭蓋就會飛出，造成事故！
3. 轉(zhuǎn)頭蓋在擰緊后一定要用手指觸摸轉(zhuǎn)頭與轉(zhuǎn)蓋之間有無縫隙，如有縫隙要擰開重新擰緊，直至確認無縫隙方可啟動離心機。
4. 在離心過程中，操作人員不得離開離心機室，一旦發(fā)生異常情況操作人員不能關(guān)電源(POWER），要按STOP 。在預(yù)冷前要填寫好離心機使用記錄。
5. 不得使用偽劣的離心使管，不得用老化、變形、有裂紋的離心管。
6. 離心機套管底部要墊棉花或試管墊。
7. 電動離心機如有噪音或機身振動時，應(yīng)立即切斷電源，即時排除故障。
8. 離心管必須對稱放入套管中，防止機身振動，若只有一支樣品管另外一支要用等質(zhì)量的水代替。
9. 啟動離心機時，應(yīng)蓋上離心機頂蓋后，方可慢慢啟動。
10. 分離結(jié)束后，先關(guān)閉離心機，在離心機停止轉(zhuǎn)動后，方可打開離心機蓋，取出樣品，不可用外力強制其停止運動。
11. 離心管一定要平衡好，放入轉(zhuǎn)子時也要注意位置平衡。不要超過離心機或轉(zhuǎn)子的上限轉(zhuǎn)速。
12. 一定要在達到預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速后，才能離開離心機；若有任何異狀，要立刻停機。
13. 通常聽聲音即可得知離心狀況是否正常，也可注意離心機的震動情形。
14. 使用硫酸銨等高鹽溶液樣本后，一定要把轉(zhuǎn)子洗干凈，也要清理離心艙。
15. 超高速離心機則因轉(zhuǎn)速高，也更加復(fù)雜，需要另外的專門訓(xùn)練才可使用。