离心机的基本原理、类型及操作应用

离心机的基本原理、类型及操作应用

离心机是一种几乎所有研究实验室都在使用的仪器。
离心是一个基本的实验室操作过程，它使用离心机来分离复杂混合物中的组分。
在高速度下离心实验样品，混合物中的组分会受到离心力的影响，使得较高密度的颗粒离开轴心方向移动，而密度小的颗粒则朝向轴心方向移动。
这些颗粒会沉积在管底，形成所谓的沉淀物，这样分离得到的样品，或被称为上清的余液，都可用作进一步处理或者分析。

离心机的组成和离心的参数
离心机的主要元件是转头，它是高速离心时转动的部件。
转头可以被固定在离心机上，也可以是一个离心机使用多个转头，将它们装在称为主轴的部件上。
离心机转头通常还带有一个盖子，能紧紧拧上盖住，防止样品飞出来。
许多离心机会有一个制冷单元，它可以保持内部温度在离心时得到控制。
离心机上还有旋钮或按钮用以输入每次离心所需要的参数：
包括离心时间、温度、和离心快慢，它可以是以速度或以相对离心力为单位。
离心速度用RPM来计量，即每分钟的旋转次数。RPM值有时有误导性，因为造成颗粒从混合物中分离出来的不是离心的速度，而是作用在这些颗粒上的作用力。
这种作用力与离心机转头的半径相关，由于不同的离心机有不同的转头大小，这样在同一个RPM速度下，产生的作用力会有不同。
离心力也可以用RCF相对离心力来定量。RCF通常表现为地球重力加速度的倍数。
RCF的计算公式是转头半径乘以角速度平方，然后除以地球的重力加速度。
RCF通过下面的公式和RPM相关，其中r代表离心机的半径，以厘米为单位。
对该公式的使用可能会影响到实验的成功或失败，但您不必在每个新的操作中都采用这种计算方法。离心机通常都附带了图表来帮助简单地换算RCF和RPM。用一个尺子连接离心机的半径和一个已知的RPM数值，就可以得到RCF数值。

离心操作
在开始离心您的样品之前，先要考虑温度。如果您在使用一个冷冻离心机，那么在开始前需要让仪器内部的温度达到您的理想值，或者用别的方法来给转头降温。
离心即将开始前，需确定您所有的管盖都盖紧不会松开了。
在将离心管放入转头时，要保证每个样品和另一个相对位置的样品重量一致。
如果您只有一个离心管，那就要找到另一个等重的离心管来保证平衡。
如果您有三个同样重量的离心管，可以将它们摆成一个三角位置以保证相互平衡。
重量平衡在离心中非常重要。离心机的转头在高速运动中有很高的动态能量。如果没有正确平衡好，整个离心单位会脱离它所在的位置，造成严重的损害。
一旦您确定转头和盖子都固定好了，就可开始离心，在速度达到您设定的上限转速前不要离开。如果您发现问题，找一个有经验的实验人员来帮助您。
离心结束后，您应当会看见您的生物学样品位于离心管底部的沉淀中。它已经从称为上清的余液中分离出来了。
可以通过倾倒，也就是直接倒出来去除上清，也可将上清吸出，就是用真空吸力将其吸出。
纯化的样品可以被重新放回溶液中，这个过程称之为重悬。重复离心细胞，然后吸出上清留下细胞，再用缓冲液重悬细胞，这个过程称之为细胞洗涤。

离心机的类型及应用
固定角转头离心机可能是您在实验室里经常见到的。许多台式离心机就是这种类型。
在这种离心机中，离心管呈固定的角度放置，它适用于差异离心方法。在这些方法中，可应用一系列不同速度的离心来纯化多种生物样品，例如动物细胞。通常这些方法会包括几个细胞洗涤步骤。
与固定角转头不同，甩平式转头有灵活的离心管支架，使得样品在旋转时向外甩起。这种转头对某些应用很有帮助，如密度梯度离心，可将生物样品在密度梯度介 质中分离到不同的密度层。这种离心有助于快速分离不同的细胞类型，或者分离某种单独的细胞器。
后，超速离心机是实验室中所有离心机的老大哥。它的离心速度可以超过70,000RPM。这样它可以用来分离小颗粒，例如DNA或者病毒。
因为这种离心机的高速度，要格外小心来保证它的样品承载得到了正确的平衡，并要确保转头和转头盖都是牢固的。

离心机的操作及使用注意事项！
离心机是实验室常见的分离仪器，广泛应用于生物医学、石油化工、农业、食品卫生等领域。离心机自问世以来，历经低速、调整、超速的变迁，其进展主要体现在离心设备和离心技术两方面，二者相辅相成。从转速看，台式离心机基本属于低速、高速离心机的范畴，通用台式离心机的发展已经模糊了低速、高速、微量和大容量离心机的界线，众多的转头为科研人员提供相当广泛的应用范围，成为科研实验室合适机型。
离心机使用起来看似简单，没有技术含量，但是正确的使用及维护还是很有必要，一旦发生故障，对实验造成延误，也是得不偿失。下面介绍两种常见类型的离心机操作步骤流程，及使用时应注意的事项：

低速离心机操作流程

1、把离心机放置于平面桌或平面台上，四只橡胶机脚应坚实接触平面，目测使之平衡，用手轻摇一下离心机，检查离心机是否放置平稳。
2、打开门盖，将离心管放入转子体内，离心管必须成偶数对称放入（离心管试液应称量加入），注意把转子体上的螺钉旋紧，并重新检查试管是否对称放入、螺钉是否旋紧。
3、关上门盖，注意一定要使门盖锁紧，完毕用手检查门盖是否关紧。
4、插上电源插座，按下电源开关。
5、设置转子号、转速、温度、时间：
在停止状态下时，用户可以设置转子号、转速、温度、时间，按设置（SET ）键，此时离心机处于设置状态，停止灯亮、运行灯闪烁；在运行状态下时，用户只能设置转速、温度、时间，按设置（SET ）键，此时离心机处于设置状态，此时运行灯亮、停止灯闪烁（停止状态下按“SET”键可以在时间、温度、转速和转子号之间循环选择；运行状态下按“SET”键可以在时间、温度和转速之间循环选择）。
（1）设置转子号：按“SET”键，当转子数码管右下角的小数点亮时，即进入转子号设置，再按“▲”或“▼”键选择离心机本次工作所带的转子号，共有六种转子可供选择，注意：设置的转子号要与所选用的转子一致，不可设置错误。
（2）设置转速：按“SET”键，当转速后一个数码管右下角的小数点亮时，即进入转速设置，再按“▲”或“▼”键确定离心机本次工作的转速。
（3）设置温度：按“SET”键，当温度后一个数码管右下角的小数点亮时，即进入温度设置，再按“▲”或“▼”确定离心机的工作的温度。
（4）设置时间：按“SET”键，当时间后一个数码管右下角的小数点亮时，即进入时间设置，再按“▲”或“▼”键确定离心机本次工作的时间（时间长为99分钟），时间为倒计时。
（5）当上述四个步骤完成后，再按“ENTER”键，以确认上述所设的转子、转速、温度、时间，再按“START”键启动离心机。
（6）在运行当中，如果要看离心力，按下“RCF”键（RCF 灯亮），就显示当时转速下的离心力，3秒钟后自动返回到运行状态；在离心机运行时进入设置状态，如果要取消设置，按下“RCF”键即返回到运行状态。
6、离心机时间倒计时到“0”时，电机断电，5秒钟后开始刹车，离心机将自动停止，当转速等于0 r/min时，蜂鸣器鸣叫15声，按下“RCF”键可取消鸣叫；运行途中按“STOP”键，离心机停止运转，蜂鸣器不响。
7、当转子停转后，打开门盖取出离心管。
8、关断电源开关，离心机断电。

高速冷冻离心机操作流程

１． 设定使用温度 ( 通常为４℃ 后，先把转子放入离心舱中，注意转子要卡好轴心；关上舱门，离心舱的温度开始下降，预冷时间要充足。
２． 把样本装入适当的离心管，双双用天平平衡重量，盖上离心管盖子并旋紧。 
◆ 注意离心管只装七成满，虽然加有盖子，但也可能因离心力太强而外泄。 
◆ 大部分离心管都附有盖子，注意离心管的盖子也要一起平衡。
◆ 离心管通常都会放在碎冰上，注意取出平衡时，要把碎冰的液体擦拭干净。 
◆ 落单的离心管要用另一只装有清水的离心管平衡。
３． 把平衡好的离心管对称地放入转子中，盖上转子的盖子，注意有无旋紧。
◆ 若转子的盖子没旋紧，离心时会掉出来，造成很大的伤害！
４． 关上离心机舱门，在仪表板上调好所要的转速与时间，例如8000rpm,30min
◆ 注意所用转速不能超过转子的限定，转速通常写在转子上面，例如ＴＧＬ－２０Ｍ的上限转速为20000 rpm，但若离心机太老旧，必须往下调降。 
◆ 转速与时间设定尽量不要太高。
５． 确定所有步骤无误后，按start 钮开动，离心机渐渐加速，此时要密切监控。
◆ 有些老式的时间转钮，设定5min 以下时，要先转过10min 再转回5min 。 
◆ 按start 的按钮时，按住时间不能太短，请持续按约一秒钟后才松开。
◆ 开始加速的时候危险，若发现声音不对，或产生大震动，请立刻按stop 。 

６． 等到离心达到所要的转速后，确定一切正常才可离去。
７． 完成离心时，要等转子*静止后，才能打开舱门；请尽快取出离心管，先观察离心管是否*，以及沉淀的位置，尽速把上清倒出，小心不要把沉淀弄混浊。
◆ 不管所要的是上清或沉淀，请取用干净的烧杯收集上清，以免有失误。
◆ 倾倒上清要很小心，以免把沉淀一起倒出来；若不慎混在一起，就要重来一次。
◆ 若离心管有漏，要找出原因，并且立刻清理转子或离心舱。
８． 在两次离心之间的空档，不需取出转子，但盖上舱门，勿让热空气流入离心舱。
９． 全部使用完毕后，取出转子清理，可以用自来水冲洗，并且倒放晾干。离心舱门要打开，等结冰融化后，再稍加擦拭及清理，若有液体漏出，要用清水洗之。也要回头检查平衡离心管的天平以及桌面，很容易弄脏，要仔细清理干净才离开。

离心机使用注意事项

1. 离心机在预冷状态时，离心机盖必须关闭，离心结束后取出转头要倒置于实验台上，擦干腔内余水，离心机盖处于打开状态。
2. 转头在预冷时转头盖可摆放在离心机的平台上，或摆放在实验台上，千万不可不拧紧浮放在转头上，因为一旦误启动，转头盖就会飞出，造成事故！
3. 转头盖在拧紧后一定要用手指触摸转头与转盖之间有无缝隙，如有缝隙要拧开重新拧紧，直至确认无缝隙方可启动离心机。
4. 在离心过程中，操作人员不得离开离心机室，一旦发生异常情况操作人员不能关电源(POWER），要按STOP 。在预冷前要填写好离心机使用记录。
5. 不得使用伪劣的离心使管，不得用老化、变形、有裂纹的离心管。
6. 离心机套管底部要垫棉花或试管垫。
7. 电动离心机如有噪音或机身振动时，应立即切断电源，即时排除故障。
8. 离心管必须对称放入套管中，防止机身振动，若只有一支样品管另外一支要用等质量的水代替。
9. 启动离心机时，应盖上离心机顶盖后，方可慢慢启动。
10. 分离结束后，先关闭离心机，在离心机停止转动后，方可打开离心机盖，取出样品，不可用外力强制其停止运动。
11. 离心管一定要平衡好，放入转子时也要注意位置平衡。不要超过离心机或转子的上限转速。
12. 一定要在达到预设转速后，才能离开离心机；若有任何异状，要立刻停机。
13. 通常听声音即可得知离心状况是否正常，也可注意离心机的震动情形。
14. 使用硫酸铵等高盐溶液样本后，一定要把转子洗干净，也要清理离心舱。
15. 超高速离心机则因转速高，也更加复杂，需要另外的专门训练才可使用。