離心機(jī)是應(yīng)用離心力分離液體中的混合物的設(shè)備，它通過使物體圍繞固定軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而分離不同密度的液體或液體與固體。

離心機(jī)是相對(duì)簡(jiǎn)單的儀器，但維護(hù)起來卻很麻煩。大多數(shù)與離心機(jī)有關(guān)的故障都是由于用戶的錯(cuò)誤操作而造成的，許多機(jī)器也因錯(cuò)誤操作而有所損害。因此，了解我們?cè)陔x心過程中需要遵守或者所做的事情，避免損壞儀器和保持離心機(jī)在實(shí)驗(yàn)室中的長(zhǎng)久保存，是非常重要的。

平衡

離心機(jī)工作時(shí)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)會(huì)非常快，從而產(chǎn)生極大的離心力，因此在旋轉(zhuǎn)過程中適當(dāng)?shù)仄胶廪D(zhuǎn)子是至關(guān)重要的，特別是當(dāng)轉(zhuǎn)子裝載上樣品后的整體平衡。轉(zhuǎn)子的任何不平衡，包括將離心機(jī)放置在不平整或傾斜的工作臺(tái)平面上，都會(huì)引起異常的振動(dòng)，進(jìn)而損壞轉(zhuǎn)子。

由于離心過程中產(chǎn)生的離心力與樣品質(zhì)量和加速度成正比，因此在高速情況下精確的平衡變得尤為重要。在較高的RCF下，即使是樣品質(zhì)量的輕微變化不同也會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子巨大的不平衡。

不管離心機(jī)的轉(zhuǎn)子是固定角度還是水平擺動(dòng)，平衡時(shí)要考慮的兩個(gè)重要因素包括樣品量和離心管的對(duì)稱排列。重要的是要確保所有試管中的樣品量相等，并且試管在離心機(jī)中直接相對(duì)放置（如上圖）。如果溶液的密度不一樣（如丙酮和水），試管的質(zhì)量應(yīng)該相等，而不是體積相等，才能正確平衡。如果是水平擺動(dòng)轉(zhuǎn)子，則要確保所有槽中的轉(zhuǎn)子搖籃與機(jī)器相適應(yīng)，并且重量相同。

RPM和RCF

RPM（每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)）和RCF（相對(duì)離心力或g力）通常用來描述離心速度。RCF指的是施加在樣品上的加速度，例如10000g意味著10000倍地球引力。轉(zhuǎn)速RPM不是很有效的單位，因?yàn)殡x心力隨機(jī)器半徑的變化而變化（半徑越大，在相同的轉(zhuǎn)速下，施加在樣品上的加速度越大），RCF與轉(zhuǎn)子的半徑和RPM的平方成正比，因此轉(zhuǎn)速設(shè)置需要轉(zhuǎn)換為RCF，以確保提供正確的離心力。

時(shí)間、速度和離心

離心速度的選擇取決于樣品中顆粒的大小，顆粒越小，離心速度越高，例如，細(xì)菌細(xì)胞的造粒速度（2000-10000g）高于哺乳動(dòng)物細(xì)胞。由旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的相對(duì)離心力（RCF）是相對(duì)于地球引力而言的，因此也被稱為G力。作用在顆粒上的G力與旋轉(zhuǎn)速度成指數(shù)關(guān)系，由于RCF與RPM的平方關(guān)系，10000RPM 5分鐘的離心速度和5000RPM 10分鐘的離心速度的效果是不能等同的。前者產(chǎn)生的RCF比后者大得多。

離心和溫度

離心過程一般會(huì)產(chǎn)生熱量，因?yàn)榉肿拥倪\(yùn)動(dòng)和與空氣的摩擦，導(dǎo)致離心機(jī)內(nèi)的溫度上升，從而影響樣品的穩(wěn)定性。影響離心機(jī)內(nèi)部溫度的主要因素有三個(gè)：轉(zhuǎn)子材料、轉(zhuǎn)子形狀和離心的速度。

轉(zhuǎn)子材料：如鋼和鋁具有高密度和高導(dǎo)熱性的特點(diǎn)，這些能有效地傳遞熱量，迅速冷卻。聚合物和碳纖維等材料是低密度材料(隔熱材料)，則有助于保持恒溫。

轉(zhuǎn)子形狀：決定了離心機(jī)內(nèi)的氣流。通過轉(zhuǎn)子形狀設(shè)計(jì)來優(yōu)化離心機(jī)內(nèi)的氣流，這對(duì)維持溫度至關(guān)重要。

離心的速度：離心速度與上升溫度是成正比的。在更高的速度下，會(huì)有更多的熱量產(chǎn)生。

升溫的程度很大程度上取決于轉(zhuǎn)子的最大速度和形狀。重要的是要了解離心機(jī)的最大轉(zhuǎn)速和保持溫度范圍不會(huì)改變實(shí)驗(yàn)結(jié)果的速度范圍。

加速和減速

許多離心機(jī)提供控制減速設(shè)置(制動(dòng)剎車)的選項(xiàng)，使其更快地停止，以及對(duì)樣品結(jié)果的影響。

在涉及核酸提取或細(xì)菌細(xì)胞造粒的離心過程中，制動(dòng)是特別有用的，因?yàn)檫@些過程不受突然停止的影響。對(duì)突然減速較為敏感的實(shí)驗(yàn)，如分離外周血單個(gè)核細(xì)胞和梯度離心，制動(dòng)則會(huì)導(dǎo)致分離層重新混合。

因此，具有不同加速/減速設(shè)置的離心機(jī)為用戶提供了調(diào)整加速和減速速度的選項(xiàng)，并更加輕松地優(yōu)化實(shí)驗(yàn)操作。

離心顆粒位置

離心機(jī)的應(yīng)用之一是將細(xì)菌細(xì)胞、哺乳動(dòng)物細(xì)胞或核酸分離制成顆粒狀。轉(zhuǎn)子的角度決定了顆粒的位置。在水平擺動(dòng)轉(zhuǎn)子的情況下，顆粒在離心管的底部形成，在固定角度轉(zhuǎn)子的情況下，顆粒則與離心管成一定角度（如上圖）在管底部存在。

審核編輯黃宇