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　　冷凍高速離心機(jī)是指轉(zhuǎn)速在3500～50000r/min，同時(shí)具有冷凍功能的高速離心機(jī)。它利用高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)頭產(chǎn)生的強(qiáng)大離心力，使離心管內(nèi)的懸浮液或乳濁液中沉降系數(shù)不同的物質(zhì)發(fā)生沉降，從而使之分離、濃縮和提純。由于它具有冷凍系統(tǒng)，因此可以精確地控制離心室的溫度，不但可以滿足對(duì)低溫控制要求嚴(yán)格的生物試劑的提取，而且還可以提高離心效率。被廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)的研究領(lǐng)域，是分子生物學(xué)、分子化學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、微生物、病毒等實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研究中不可缺少的重要工具。

　　發(fā)展歷史

　　1872年，Misher最早使用離心機(jī)分離蜂蜜和奶油。

　　早期的離心機(jī)為手搖離心沉淀器，之后隨著生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的發(fā)展需要，發(fā)明了水流驅(qū)動(dòng)離心機(jī)和蒸汽驅(qū)動(dòng)離心機(jī)。

　　1910年出現(xiàn)了小型電動(dòng)離心機(jī)。

　　1924年瑞典化學(xué)家Svedberg和Rinde制造了世界上第一臺(tái)具有光學(xué)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速達(dá)到45000rpm的油渦輪驅(qū)動(dòng)分析型超高速離心機(jī)。

　　1927年發(fā)明了壓縮空氣驅(qū)動(dòng)離心機(jī)。

　　20世紀(jì)40年代后，美國開始正式出售各種型號(hào)離心機(jī)。從此，離心機(jī)的制造和應(yīng)用越來越普及。

　　工作原理

　　在重力場作用下，靜置懸浮液中的細(xì)小顆粒會(huì)逐漸下沉，粒子越重下沉越快，反之小于液體密度的粒子會(huì)上浮。微粒在重力場下移動(dòng)的速度與微粒的大小、形態(tài)和密度、液體的粘度有關(guān)。微粒在沉降過程中還伴隨有擴(kuò)散現(xiàn)象。沉降是相對(duì)的、有條件的，只有受到外力才能運(yùn)動(dòng)，且沉降速度與物體的質(zhì)量成正比，顆粒越大沉降越快。擴(kuò)散是無條件的、絕對(duì)的，擴(kuò)散與物質(zhì)的質(zhì)量成反比，顆粒越小擴(kuò)散越嚴(yán)重。對(duì)于小于幾微米的微粒(如病毒或蛋白質(zhì)等)，它們?cè)谌芤褐谐誓z體或半膠體狀態(tài)，僅利用重力是不能觀察到沉降過程的。因此需要借助離心機(jī)的離心力才能迫使這些微粒克服擴(kuò)散產(chǎn)生和加速沉降運(yùn)動(dòng)。

　　由于離心機(jī)工作時(shí)，內(nèi)部轉(zhuǎn)頭高速旋轉(zhuǎn)與空氣摩擦生熱，同時(shí)電子器件也會(huì)產(chǎn)生熱量，會(huì)導(dǎo)致機(jī)身溫度升高，因此誕生了冷凍離心機(jī)。冷凍高速離心機(jī)的冷凍系統(tǒng)可以使離心機(jī)內(nèi)部保持指定的恒溫，不但可以延長離心機(jī)內(nèi)部元件的使用壽命、加快離心效率，而且還能滿足特殊生物實(shí)驗(yàn)(例如DNA提取要求在4℃下進(jìn)行)的要求。

　　離心力和轉(zhuǎn)速間的換算

　　離心力G和轉(zhuǎn)速rpm(轉(zhuǎn)/分鐘)間的換算公式為：

　　G=1.11×10-5×R×rpm2

　　其中：

　　G為離心力，單位為g(重力加速度)。

　　R為半徑，單位為厘米。

　　rpm為轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)每分鐘。

　　例如，離心半徑為10厘米，轉(zhuǎn)速為8000rpm，其離心力為：

　　G=1.11*10-5*10*80002=7104

　　即離心力為7104g，通常寫為7104xg。

　　而當(dāng)離心力為70000xg 時(shí)，其轉(zhuǎn)速應(yīng)為：25113(約為25000rpm)。

　　分類

　　根據(jù)轉(zhuǎn)速不同可以分為：常速冷凍離心機(jī)(3500r/min以下)、冷凍高速離心機(jī)(3500～50000r/min)和超速冷凍離心機(jī)(50000r/min以上)。

　　根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同可以分為：臺(tái)式離心機(jī)、落地式離心機(jī)。通常落地式離心機(jī)的技術(shù)指標(biāo)高于臺(tái)式離心機(jī)。

　　冷凍高速離心機(jī)分類

　　基本結(jié)構(gòu)

　　離心機(jī)由外殼、離心室、轉(zhuǎn)頭、冷凍裝置和控制電路等部分組成 [1]  。

　　1. 外殼

　　外殼部分有前后面板、左右面板及上面板、底板及腳輪等零部件組成。通常上面板表面為離心室蓋板，在蓋板的后部設(shè)有控制箱和顯示面板。顯示面板上裝有各種控制開關(guān)、按鈕以及轉(zhuǎn)速、溫度調(diào)節(jié)等指示表。

　　2. 離心室

　　離心室（轉(zhuǎn)頭室）為一圓柱形空腔，里面是可以安放多個(gè)試管的轉(zhuǎn)頭。離心室內(nèi)壁用不銹鋼板制成。緊貼內(nèi)壁裝有冷盤管，用以控制離心室溫度。在離心室內(nèi)壁和外壁之間設(shè)有絕熱材料的保溫層。

　　3. 轉(zhuǎn)頭

　　通常每臺(tái)冷凍高速離心機(jī)都配有多種轉(zhuǎn)頭，包括定角轉(zhuǎn)頭和水平轉(zhuǎn)頭，不同轉(zhuǎn)頭的轉(zhuǎn)速和配套使用的離心管容量也不相同。具體請(qǐng)查看相應(yīng)設(shè)備的說明書。

　　4. 冷凍裝置

　　冷凍高速離心機(jī)的冷凍裝置由壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器等零部件組成，作用是控制離心室溫度。

　　5. 控制電路

　　控制電路是冷凍高速離心機(jī)的重要組成部分，用以控制離心機(jī)的溫度、啟動(dòng)、加減速、定時(shí)、停止等操作。

　　操作方法

　　1. 檢查儀器。

　　2. 選擇合適的轉(zhuǎn)頭。

　　3. 接通電源，打開電源開關(guān)。

　　4. 設(shè)置溫度。

　　5. 將待離心的液體裝入合適的離心管中，并對(duì)稱地放入轉(zhuǎn)頭中。

　　6. 調(diào)節(jié)速度和時(shí)間。

　　7. 打開開關(guān)。

　　8. 離心結(jié)束后自動(dòng)關(guān)機(jī)、關(guān)閉冷凍開關(guān)、電源開關(guān)、切斷電源。

　　9. 將轉(zhuǎn)頭取出，將離心機(jī)的蓋子敞開放置。

　　10. 收集離心物，洗凈離心管。

　　注意事項(xiàng)

　　1. 離心機(jī)在使用前必須將其放置在平穩(wěn)、堅(jiān)固的臺(tái)面或地面，機(jī)殼要接地線 [2]  。

　　2. 若要在低于室溫的溫度下離心，轉(zhuǎn)頭在使用前應(yīng)放置于離心機(jī)的轉(zhuǎn)頭室內(nèi)，設(shè)置好溫度進(jìn)行預(yù)冷，預(yù)冷時(shí)離心機(jī)蓋必須關(guān)閉。

　　3. 不得使用劣質(zhì)離心管，不得用老化、變形、有裂紋的離心管。

　　4. 使用時(shí)負(fù)載必須平衡，放置離心管的時(shí)候一定要對(duì)稱放置。若只有一支樣品管另外一支要用等質(zhì)量的水代替。這樣才能保證轉(zhuǎn)起來平穩(wěn)，不產(chǎn)生偏心震動(dòng)。

　　5. 開啟離心機(jī)時(shí)一定要先將離心機(jī)的蓋子蓋好，才能慢慢啟動(dòng)。

　　6. 開啟和關(guān)閉離心機(jī)時(shí)一定是速度緩慢增加或者緩慢減小，不能迅速改變速度。

　　7. 使用完畢，應(yīng)將調(diào)速旋鈕逐檔旋回至“0”，然后讓其自行停轉(zhuǎn)，嚴(yán)禁在未停轉(zhuǎn)的狀態(tài)下和開機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)下打開機(jī)蓋。

　　8. 使用中如發(fā)現(xiàn)聲音不正常，應(yīng)立即關(guān)機(jī)，并進(jìn)行檢查維修。

　　9. 離心期間，實(shí)驗(yàn)者不得離開。

　　10. 定期（半年左右）檢查整流子和電刷的磨損情況，有磨損過度的應(yīng)立即更換。

　　11. 電動(dòng)機(jī)的軸承應(yīng)定期加注潤滑脂。

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