离心机

离心机的·分类·，使用，注意事项，临床检验仪器学

离心机centrifuge

• 研究进展
  • 离心机的最大额定转速不断提高，经历了低速，高速， 超速等发展阶段。由低级到高级，由简单到复杂。
• 定义和工作原理
  • 定义
    • 是利用离心机高速旋转时所产生的强大离心力对物质进行分离，制备，浓缩和分析的一项技术
  • 工作原理
    • 当离心机转子一定的速度旋转时，位于旋转体中的各种颗粒均会受到一个辐射向外的离心力作用。
    • 如果悬浮颗粒密度大于周围介质密度，颗粒朝向离开轴心的方向移动，发生沉降；反之，颗粒朝向轴心方向移动而发生漂浮。
• 相关基本概念
  • 离心力centrifugal force，Fc
    • 当离心力转子以一定的角速度旋转，位于离心管内液体的各种颗粒均会受到一个辐射向外的作用力，这个作用力就是离心力。
    • 离心力随着转速和颗粒质量的提高而加大，而随着离心半径的减小而降低
  • 相对离心力 relative centrifugal force,RCF
    • 指在离心场中作用于颗粒的离心力相当于地球重力的多少倍
  • 沉降速率sedimentation velocity
    • 指在强大离心力作用下，单位时间内物质运动的距离
  • 沉降系数sedimentation coefficient
    • 单位离心力作用下颗粒沉降的速度，是生物大分子重要的物理参数，可秒速生物大分子或亚细胞器的相对分子量。
  • K系数 K factor
    • 表示离心转子在最大转速下的相对离心效率，离心效率越高，颗粒沉降时间越短。
  • 沉降时间 sedimentation time,Ts
    • 如果转速已知，则需要确定分离某粒子所需的时间
• 分类
  • 根据转速
    • 低速离心机
      • 最高转速4000-6000r/min
      • 固液沉降分离
      • 血浆，血清的分离以及脑脊液，胸腹水，尿液的分离
    • 高速离心机
      • 最高转速10000-30000
      • 固液沉降分离
      • 主要用于分子生物学的DNA/RNA的分离和基础实验室对各种生物细胞，无机物溶液，悬浮液的分离
    • 超速离心力
      • 最高转速不低于30000r/min
      • 分离形式是差速沉降分离和密度梯度区带分离
      • 亚细胞器，病毒，核糖体，生物大分子的分离
  • 根据用途
    • 制备型
    • 分析型
    • 制备分析两用型
  • 根据结构
    • 台式，落式，多速微量式，细胞涂片式，
• 基本机构
  • 驱动系统
    • 电机
    • 转轴
    • 转速控制装置
    • 转速保护装置
    • 测速装置
    • 定时器
  • 离心式和转头
    • 离心室
    • 转头
  • 防护系统
  • 制冷系统
  • 真空系统
  • 操作系统
• 主要技术参数及性能指标
  • 技术参数
    • 最大转速
    • 最大离心力
    • 最大容量
      • 离心机一次可以分离样品的最大体积，通常表示mxn。m为一次可容纳的最多离心管数。为一个离心管可容纳分离样品的最大体积，单位是ml
    • 调速范围
    • 温度控制范围
    • 工作电压
    • 电源功率
• 转头的分类，应用及功能
  • 分类
    • 固定角转头fixed-angle rotor
      • 主要用于分离沉降速度有明显差异的颗粒样品
    • 吊篮式或水平式swing out rotor，swing backed rotor
      • 主要做密度梯度区带离心
    • 垂直转头vertical rotor
      • 主要用于样品在短时间做密度梯度离心
    • 区带转头zonal rotor
      • 主要用于大容量的密度梯度离心
    • 连续流动转头 consecutive flow rotor
      • 主要用于高速分离悬液介质中的颗粒物质
• 使用和维护
  • 常用离心法
    • 差速离心法
      • 又称为分级离心法
      • 是根据被分离颗粒沉降速率的不同，逐级处增加离心速度和时间
    • 密度梯度离心法
      • 速率区带离心法
        • 基于颗粒的沉降速率来完成分离
        • 优点
          • 分辨率高，分离效果好
          • 适用范围广
          • 颗粒不会变形挤压，能保持其活性
        • 缺点
          • 操作时间长，分离量少
        • 应用
          • 分离密度相近而沉降速度不同的细胞或细胞器
      • 等密度离心法
        • 将混合颗粒置于密度梯度介质中离心，各种颗粒因密度不同在介质中上浮或下沉，并移动到等密度点形成区带
        • 应用
          • 分离大小相同，密度不等的颗粒
  • 使用
  • 注意事项
  • 离心机维护性保养
• 临床应用
  • 低速离心机的应用：低速离心机是临床实验室常规使用的一类离心机，主要用于血浆，血清的分 离，尿液，胸，腹腔积液，脑脊液样本中有形成分的分离
  • 高速离心机的应用：高速离心机大多设有制冷系统，常用于生物样本等的分离，浓缩，提纯等，如 DNA/RNA的提取,，细胞，细胞碎片，较大的细胞器，硫酸铵沉淀蛋白等的分离纯化
  • 超速离心机的应用：超速离心机的分离形式是差速沉降分离和密度梯度区带分离，主要应用于 科研实验室，如对亚细胞器，病毒，核糖体，生物大分子的分离等
  • 分析型超速离心机的应用：可连续检测物质在离心场中的沉降过程，主要用于生物大分子的沉降特性和结构的研究，分子量的测定，生物大分子纯度的估计，生物大分子构象变化的检测等
  • 专用离心机的应用离心机逐渐向临床检验各专业渗透，成为专业离心机，如输血专用离心机，微量毛细管离心机，尿液有形成分分离离心机，细胞涂片，染色离心机等