离心机定义

引言

离心机（Centrifuge）是一种利用离心力根据密度、大小和形状来分离液体混合物的机器或设备。这种机器的结构包括一个电动转子，以每分钟1000到2000转（RPM）的高速旋转，从而产生离心力。然后，这种力将样品推向管子或孔的底部。结果是，样品中密度大或重的颗粒沉淀在管子底部，而样品中密度小的颗粒则停留在管子顶部。离心分离广泛应用于生物学、化学、医学等许多领域和各种目的。由于其可靠性和效率，离心机已成为现代科学研究和开发中的重要设备。

什么是离心机？

离心机是一种机器或设备，通过施加离心力，根据密度将不同物质的液体混合物分离。这得益于高速转子，它能够快速旋转容器内的液体样品或混合物。这个过程会使该液体样品的不同颗粒相互分离，将较浓的成分留在容器底部，而较稀的成分留在容器顶部。我们可以说，离心机设备是可用于科学应用（如生物学、化学、医学和工业）的优秀分离器之一，用于分离细胞、蛋白质、DNA、RNA和其他生物分子，以及纯化和浓缩样品。

离心机类型

1. 台式离心机
2. 连续流离心机
3. 气体离心机
4. 血细胞比容离心机
5. 高速离心机
6. 低速离心机
7. 微量离心机
8. 冷冻离心机
9. 超速离心机
10. 真空离心机

1. 台式离心机

台式离心机因其紧凑的尺寸和易用性，在临床和研究实验室中是一种流行的设备。它使用电动机围绕固定轴旋转管子，产生一个垂直的力。这些离心机特别适用于空间有限的小型实验室，并且有各种类型可用于不同的应用。典型的台式离心机包括一个带有样品管架的转子和一个封闭离心机工作单元的盖子。

2. 连续流离心机

连续流离心机是一种快速离心机，可以在不减慢沉降速率的情况下，快速处理大量液体。由于不需要在每次循环之间填充和清空管子，这种离心机可以以高离心力分离大量样品，从而节省时间并减少整个过程的重复性。这种类型的离心机具有较短的路径长度，这是其优势之一，因为它使得将上清液中的固体部分分离成沉淀物并保持过程快速进行更加容易。连续流离心机的容量比传统离心机大，可用于离心高达1升的样品，处理时间为4小时或更短。

3. 气体离心机

一种特殊的离心机，根据其同位素分离气体，称为气体离心机。它基于与其他离心机相同的离心力理论，根据分子质量分离分子。气体离心机的主要用途是提取和分离铀-235和铀-238。气体离心机的工作方式是气体不断进出循环，这与间歇式处理的离心机不同。为了提高分离效率，这些离心机被分组为串联。气体在按同位素分离后，会转移到下一台离心机进行进一步处理。由于其比气体扩散等早期方法具有更高的气体浓度，气体离心机已成为同位素分离的首选技术。

4. 血细胞比容离心机

血细胞比容离心机用于测定血样中红细胞的体积比例。这些离心机在各种临床测试中特别有用，例如生物化学、免疫学和一般血液检查。通过提供血细胞比容值，血细胞比容离心机可以帮助诊断各种疾病，包括贫血、失血、骨髓衰竭、白血病、多发性骨髓瘤和骨细胞增多症（其特征是红细胞计数升高）。微型血细胞比容离心机以高速度运行，可以以高达11,000 rpm的速度和15,000 g的相对离心力（RCF）对管状样品进行离心。

尽管血细胞比容离心机的组件与台式离心机相似，但血细胞比容离心机是专门为使用血样设计的。

5. 高速离心机

能够比传统离心机或其他离心机更快运行的离心机称为高速离心机。它可以以15000至30000 RPM的速度旋转样品管或容器，适合进行生物化学应用的实验室。在这种离心机中，可以进行速度和温度的调整。此外，还可以安装各种适配器以适应不同容量和尺寸的试管。可以使用所有三种尺寸的试管进行离心。

6. 低速离心机

在实验室中，低速离心机常用于分离颗粒。由于它们缺乏温度和速度控制系统，通常以最高4000-5000 rpm的速度运行，并且通常在室温下使用。这些离心机可以与摆动式转子和固定角式转子一起使用。由于其紧凑且设计简单，它们非常适合分析血液和其他生物材料。尽管低速离心机与其它离心机原理相同，但仅适用于分离较简单的溶液。

7. 微量离心机

微量离心机利用离心力分离0.5至2 µl的微量样品。这些机器通常以12,000-13,000 rpm的速度运行，常用于细胞器（如细胞核、DNA）的分子分离和苯酚提取。由于它们比大型离心机使用更小的样品管，因此也称为微离心机。有些型号配有适配器，允许使用更大或更小的试管。此外，一些微量离心机具有温度控制功能，用于处理对温度敏感的物质。

8. 冷冻离心机

对于需要较低温度的程序，冷冻离心机是最佳选择，因为它们的温度控制范围为-20°C至-30°C。它们是一种具有转子、样品管架和温度控制单元的离心机。这些离心机可产生高达60,000 xg的RCF，适用于分离各种生物化合物。它们主要用于收集易于分离的材料，如酵母细胞、叶绿体和红细胞。冷冻离心机的腔室也与外部隔绝，以确保其操作所需的条件。

9. 超速离心机

超速离心机是专门设计的离心机，以极高的速度运行，能够分离其他离心机无法分离的核糖体、蛋白质和病毒等小分子。它们配有制冷系统来控制高速旋转产生的热量。这些高科技离心机已被用于制备和分析目的，最大转速可达150,000 rpm。超速离心机可用于分离大量分子，并且还用于连续流系统。除了分离之外，它们还有助于确定大分子的尺寸、形状和密度。

10. 真空离心机

真空离心机是一种科学仪器，它结合了离心力、真空和热量，用于加速样品的蒸发。这些离心机一次可处理148个样品。在化学和生物实验室中，这种类型的离心机可以有效地从样品中蒸发溶剂，从而浓缩样品以便后续检查。在高通量实验室中，当样品含有多种溶剂时，它们非常有帮助。旋转蒸发仪的作用是去除不同的溶剂并防止溶剂沸腾。真空离心机通过降低腔室压力来工作，从而降低样品的沸点，使溶剂蒸发并浓缩需要分离的颗粒。

结论

离心机在众多科学、医疗和工业应用中都显示出其作为重要仪器的作用。由于其根据密度和大小分离物质的能力，离心机现在已成为生物学、化学和医学中的关键工具。通过离心，科学家和研究人员现在可以将特定的化学物质、生物体和病毒从复杂的混合物中分离出来。此外，离心机在食品和饮料生产、石油和天然气勘探以及废水处理等工业活动中也至关重要。随着技术的发展，离心机的能力不断提高，其在多个行业中的重要性只会增加。总之，离心机在现代科学和商业中的重要性不容强调。