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“ 转速 ” 的含义
•离心机的最高转速
•转头的最高转速
•转头的最高允许转速
•转头的允许转速
离心机的最高转速
•可以用于该离心机的转头中，转速最高的这个转速，是离心机最高转速
转头的最高转速
•“转头盖”上标明的转速
应注意，同一转头在不同离心机中，不一定都能达到该转头的最高转速
转头的最高允许转速
在样品密度不超过1.2克/ml的情况下使用。
转速和以下因素有关：
• 离心机型号
•离心管形状、材料、厚度（注意，同样的离心管在不同转头中使用，最高允许转速也可能不同）
• 离心管帽的材质
• 离心管是否装满
• 是否用适配器
• • • • • ••
必须根据实际使用情况，从转头手册和转头说明书中查询
转头的允许转速
•样品密度超过了1.2克/ml的情况下：
转头的允许转速=转头的最高允许转速×（1.2/样品的平均密度）1/2
注意：不适用于密度梯度离心
转子是离心机的主要配件。简单的说，可以将离心机分为主机和可拆卸的转子（转头）两部分，一个多功用主机通常可以配多个转子，靠不同型号的转子来满足不同的需求来完成其多功用的,这样可以有效的降低采购成本，但是选购的时候需要留意选择。
转子拆装便当的离心机，普通的离心机转子与主轴直接配合，厂家为了降低噪音常常把主机和转子的配合度做得相当高，但这样最大的弊端，就是转子容易与主轴咬死，构成拆卸不便当，另外，这种转子与电机的配合方式还存在很强的方向性，当转子方向与电机主轴配合发生偏移时，会构成较大的噪音，影响整机的运用寿命，严重的话将会构成主轴断裂，转子爆炸。
最常用的转子包括固定角转子和水平转子。转子越齐当然功用越全，所以选择转子通常根据常用样品的容量及离心的条件选择，通常水平转头和角转头各一个，大容量(相对较低速)的转子和小容量高转速的转子各一个，再根据工作中的不同需求选择其他转子。
角转子中的离心管，能够以固定的角度离心，可以运用较高的转速，离心后沉淀位于管底的斜面。较大容量的转子通常可以配不同的适配器来固定小容量的样品管，例如6x85ml的转子每孔可以放置85ml的离心管，也可以放50ml或者15ml的离心管，完成一物多用；但是由于重量的担负，大容量转子的最高转速相对小的要低一些，因而还要思索最高向心力能否能满足实验恳求。
由于最高转速的转头通常是适配2ml离心指管的转子，有时一个转子的价钱就几乎可以多买一个小离心机，还可以减少昂贵设备的损耗。有的小型台式的高速离心机也提供大小不同的固定角转子（分别配合0.5ml和2ml/1.5ml离心指管，其实，除非是经常固定运用0.5ml离心管，且每次离心的样品量比较大，普通选择一个2ml/1.5ml转子，配适合配器就可以满足需求。假设常用PCR条管的还要思考配一个8联管的转子比较便当。
角转子配的盖子，有助于减少摩擦、降低噪音和防止不测，运用角转子一定要盖盖，如未盖，离心腔内会产生很大的涡流阻力和摩擦升温，这等于给离心机的电机和制冷机增加了额外担负，影响离心机的运用寿命。另外有一种气密性转子，可以中止气密性离心，防止不测，对于改善实验环境很重要。
水平转子配有2或4个吊篮，静止时垂直挂在转子上，吊篮有不同的适配器以满足不同容量的离心管的需求。当转子转速超越600rpm后离心管抵达水平位置，样品沉降方向是沿离心管轴向移动，最后沉降在管底，便于搜集。由于不如固定角转子稳定，水平吊篮最高转速相比固定角转子要低很多，限于低速离心的范围。吊篮有不同的适配器，可以放置各种类型的离心管，以致满足平板离心的需求。所以说选择适配范围越宽的转子越好。
越来越多新型转子应新的需求而降生。转子的材质也从重量轻、强度高、造价低的铝合金不时创新，呈现了碳纤维转子、塑料转子等等超轻转子，还有采用铝合金模具压成空心角转子从而有效减轻重量，从而减轻电机的负荷及增加样品的容量。
往常的转子和适配器、盖子多数都可以直接高温消毒，抗腐耐温性也大大进步，可以满足特殊的需求。不过转子在高速运转时，内部会产生离心应力，因而都有一定的运用极限，需求参照说明书正确保管和运用。当离心应力超越一定的限度后，将惹起转头过早损坏，以致发生不测，应严格遵照厂家的说明.
选择转头的一个关键参数是转头的K 因子,它取决于转头的形状，由离心管腔的最大离心半径和最小离心半径决定。K因子是表征转头沉降效率高低的最直观参数，K因子越小，离心效率越高，离心实验所需的时间越短。
沉降系数
lnX2--lnX1
S= ————————
(t2-t1) ω2
logX2-logX1
=2.303 ————————
ω2 (t2-t1)
若ω用2πn/60表示则：
2.1×102 × log（X2/X1）
S=————————————
n2 (t2-t1)
X1: 离心前粒子离旋转轴的距离
X2: 离心后粒子离旋转轴的距离
S在实际应用时常在10-13秒(厘米/秒.达因.克)左右，故把沉降系数10-13秒称为一个Svedberg单位，简写S，量纲为秒。
牛血清蛋白的沉降系数为4.4×10-13厘米/秒.达因.克，用Svedbery单位表示即为4.4S。
几种蛋白质的分子量和沉降系数
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•蛋白质分子量沉降系数(S)
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•细胞色素C（牛心）133701.17
•肌红蛋白（马心）169002.04
•糜蛋白酶原（牛胰） 232402.54
•β-乳球蛋白（羊奶） 371002.90
•血红蛋白（人）645004.50
•血清白蛋白（人）685004.60
•过氧化氢酶（马肝） 24740011.30
•脲酶（刀豆）48270018.60
•纤维蛋白原3397007.60
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1.角式转子的特点：
（1）重心低,转速可较高
（2）样品粒子穿过溶剂层的距离略大于离心管的直径;
（3）“管壁效应” ：
有一定的角度,在离心过程中撞到离心管外壁的粒子沿着管壁滑到管底形成沉淀, 此效应使最后在管底聚成的沉淀较紧密。
在离心管的不同部位距旋转中心轴的距离也不同,那么在一定的转速下其RCF值也各不相同
•设40000rpm时
•R1最小、 3.8cm
•R2平均、 5.9cm
•R3最大、 8.1cm
•RCF值分别
•67,910g
•105,400g
•144,700g
2.水平转子
（1）转子静止时,处在转子中的离心管中心线与旋转轴平行,
（2）转子旋转加速时,离心管中心线由平行位置逐渐过渡到垂直位置,即与旋
转轴成90°角,
（3）粒子的沉淀方向同旋转半径方向基本一致,有少量的“管壁效应”
水平转子的特点：
（1）转子的重心位置较高
（2）样品粒子沉降穿过溶剂层的距离大于直径
（3）对于多种成分样品分离特别有效
（4）常用于速率区带离心和等密度离心
3.垂直转子
离心管垂直插入转子孔内,在离心过程中始终与旋转轴平行,而离心时液层发生90°角的变化,从开始的水平方向改成垂直方向,当转子降速时,垂直分布的液层又逐渐趋向水平,待旋转停止后,液面又完全恢复成水平方向。
垂直转头是一类专用的转头—最常用在超离中的等密度梯度离心，特别是做DNA-氯化铯条带离心。在等密度梯度离心中，待分离成分的密度位于密度液的梯度范围内;
通过离心，该成分将最终保持在与其密度相等的梯度液中。等密度离心结果不取决于离心路径的长短，而是取决于离心时间。离心时间需要够长，以使得待分离成分进入与其密度相等的梯度液中。垂直转头具有很小的K
值 (通常为5–25),换句话说，待分离成分只需要移动很短的一段路径即可以沉降(在这种情况下，是形成条带);
因此大大缩短了离心时间。选择垂直转头时，同样需要根据实验所需的容量和转速选择相应的转头。
梯度溶液的制备
(一).梯度材料的选择原则:
1、与被分离的生物材料不发生反应。
2、可达到要求的密度范围,且在所要求的密度范围内,粘度低,渗透压低,离子强度和pH变化较小。
3、不会对离心设备发生腐蚀作用。
4、容易纯化,价格便宜或容易回收。
5、浓度便于测定,如具有折光率。
6、对于分析超速离心工作来说,它的物理性质,热力学性质应该是已知的。
常用的梯度材料：
糖类: 蔗糖、甘油、聚蔗糖(Ficoll)、右
旋糖酐、糖原
无机盐类:CsCl(氯化铯)、RbCl(氯化铷)、
NaCl、KBr等
有机碘化物:三碘苯甲酰葡萄糖胺等
硅溶胶: 如Percoll。
蛋白质:如牛血清白蛋白
重水
非水溶性有机物:如氟代碳等
梯度材料的应用特点
1.蔗糖:
水溶性大
性质稳定
渗透压较高
最高密度可达1.33g/ml,
价格低
容易制备,
常用于细胞器、病毒、RNA分离的梯度材料
有较大的渗透压,不宜用于细胞的分离。
2.聚蔗糖:
商品名Ficoll,
渗透压低
粘度却特别高,为此常与泛影葡胺混合使用以降低粘度
用于分离各种细胞包括血细胞、成纤维细胞、肿瘤细胞、鼠肝细胞
3.氯化铯:
离子性介质
水溶性大
最高密度可达1.91g/ml
重金属盐类,在离心时形成的梯度有较好的分辨率
被广泛地用于DNA、质粒、病毒和脂蛋白的分离
价格较贵
4.卤化盐类:
KBr和NaCl可用于脂蛋白分离
KI和NaI可用于RNA分离,其分辨率高于铯盐NaCl梯度可用于分离脂蛋白
NaI梯度可分离天然或变性的DNA。
5.Percoll:
SiO2胶体外面包了一层聚乙烯吡咯酮
渗透压低
对生物材料的影响小
颗粒稳定
在冷却和冻融情况下还是稳定的
粘度高
在酸性pH和高离子强度下不稳定
用于细胞、细胞器和病毒的分离
离心机和转头保养注意事项
•根据需要选用tubes/bottles、adapters以及spacers，根据要求加样品量
•转子不用时应从离心腔内取出，及时用中性洗涤液清洁擦干，防止化学腐蚀，存放在干燥通风处。不允许用非中性清洁剂擦洗转子，不允许用电热风吹(烘)干转子。转子中心孔内应涂少许润滑脂保护。
•离心之前一定要平衡样品。必要时预冷转子。
•使用完后要打开门，直至腔内恢复常温
•清洁离心机腔体和转头，并擦干腔内冷凝水
•传染性样品，毒性样品，致病性样品，放射性样品，易燃易爆样品，必需使用专设转子。
•离心机运转时，不允许移动离心机。
•在离心过程中如发现异常现象，如不正常噪音及振动，应立即停机检查，未找出原因前不得继续运转。
•离心过程中不得开启离心室盖，不得用手或异物碰撞正在旋转中的转子及离心管
•用柔软干净的布擦净转头和机腔内壁，待离心机腔内温度与室温平衡后，方可盖上机盖。
•离心机转子有的是用铝合金制造的，当受腐蚀后强度降低，容易误事。
•铝合金易受液体腐蚀，擦拭后应用吹风机吹干，或倒放一段时间，确认干了才能利用。
•在离心易燃易爆物料时，离心机内可充满可燃气体，一旦离心机由于静电或者其他原因产生火花，将导致离心机发生燃烧爆炸事故。
•故离心含有易燃易爆物料的溶液时，应确保离心机的密闭防爆。
•离心机事故原因主要有以下几种：
•
1．离心管平衡时， 对称放置的离心管不平衡，超过了0．1～ 1g。
2．有帽离心管在装样时，因样品液未装满或离心管帽没有拧紧密封，在离心过程中离心腔内的高真空状态造成离心管抽扁、破裂和样品液外溢，造成转子不平衡而发生轴弯曲或断轴事故。
3．由于原样品的比重不等于配平液的比重， 转子动平衡失调而发生事故。
4．使用水平转子时，不细心将吊桶的序号与水平转子主体的序号装错，影响转子的动平衡。
5．铝合金离心管帽与不锈钢离心管帽混用(两者比重不同)而发生事故。
6．离心管帽内橡胶密封环和转子盖橡胶密封环使用不当和消毒不当，如长期使用，内部断裂和因高温消毒时使用干燥箱烘烤等处理而老化龟裂、失去密封作用等，使样品在高速运转时外溢，从而使转子在不平衡状态下运行。
7．对于各种材料的离心管，使用前没能很好地了解厂家要求的离心管使用范围和消毒方法，采用化学溶剂和不适当的消毒液处理，造成离心管在运行中溶胀、破裂而发生事故。
8．由于工作中粗心大意，转子盖没有拧紧或是将转子盖和转子柄互换，造成螺扣不吻合，当开机运行时，转子盖抛出而发生严重的断轴事故。
转子必需保持干燥清洁，切勿碰撞擦伤。
如不慎掉落，应对转子进行X光拍片检查，确认无内部损伤后方可使用。
•转子在受力时的变形行为，与材料力学教科书中的长杆的拉伸与压缩不同，要复杂得多。以1980年实验的8种转子中的6x250ml铝转子为例，3个转子的永久变形拐点平均为15 000 r／min，“炸头”转速为约25 000r／min。
•由此确定最高安全使用转速为15 000 r／min。
•当最高转速确定之后，还要确定最高转速在使用多少小时或多少次数内是安全的，即其使用寿命，主要是疲劳寿命。
•每种转子选3个，在比最高转速略高的转速时运转，以确保所得数据留有余地。在开发83 000r/min国产钛合金转子时，当时国际上转子最高转速是日立公司的RP83T转子，83 000 r/min以后，测量永久变形。
•设计者要给出一个限度，比如10um，或80um等。永久不变形的材料是不存在的。而如果允许的变形过大，能保证的寿命则过短。
•离心机的机械安全设计中，还有其他一些内容，其中最重要的是离心腔和盖的安全。离心机所配的几种转子中，最————高转速转子发生“爆炸”时的危险不是最大的，这是因为它较小较轻，因此虽然转速较高，但转动惯量不是最大。在最高转速转动惯量最大的转子在其最高转速“爆炸”时威力最大。
•离心机的机械安全设计中的另一个内容，就是转子在其最高转速“爆炸”时，碎片不得射出机外，盖也不得掀开。此数据也应在实验中确认。
•转子没安顿好，或装样品不均衡超过量太大，离心机开动后当不平衡量超过某一限度时，应主动令离心机停转。
•恶性事变之一是断轴，由于高速旋转中突然断轴，离心转子没有了支持，在离心腔中乱转乱闯，曾发生使离心机整机转270°角度。
•此时，会造成职员伤亡与打碎机器配置的事故。
•这种事故的特征是伴随着巨大声音，300~400kg重量的离心机能突然旋转越270度。打开盖子可看到转子躺在腔内，取出转子可观察到转子的外缘面严重刮伤变色，离心腔内壁也会受损，甚至外壁中的制冷剂泄露。
•有时转子和转子盖分离，离心管中的液体洒在腔内，主轴断开或严重弯曲。
•在国内的离心机事故中，有在高速运转中断轴的事故。
•国产的和国外生产的离心机都发生过此类事故。
•显然，事故发生时若有人在旁，会发生人身事故。
•2008年11月7日,某地离心机，在运行中因静电引燃易燃液体而爆炸起火,当场死亡1人。
•2005年，如东县一台离心机发生事故，转子打死1人，防护钢板破裂飞出时打死1人。
•1996年广西某地离心机运行时,转子碎裂飞出,将砖墙砸出一深坑,原因是转子壁腐蚀。
•1995年3月4日下午2：20分，溧水县发生离心机在运行过程中解体，造成3人死亡的重大死亡事故。
•某地离心机，在运行中转鼓(筛篮)突然爆裂，撞击离心机转鼓保护外壳,使部分外壳飞脱,击中操作台面的四名人员，造成重大伤亡事故。
什么情况下不能断电？
•一旦在高转速下发生振动，应立即以最快的降速档使离心机停转，所有人员应快速离开现场，以免发生断轴等事故时的人员伤害。
•绝不能断电，一断电，刹车（快速降速）就没有了，转子停转很慢。
•事故一般是由于离心机操作不当引起的，如转子在主轴上没放好、转子的盖子没盖好、水平转子的吊篮没放好等。
•离心管
•按体积大小一般分为：
•大量离心管（500mL、250mL）
•普通离心管（50mL、15mL）
•微量离心管（2mL、1.5mL、0.65mL、0.2mL）
• 按照材料一般可以分为
•塑料离心管，玻璃离心管，钢制离心管
•1. 塑料离心管
•塑料离心管主要常用材料有聚乙烯（PE）、聚碳酸酯（PC）、聚丙烯（PP）等。
•优点：透明（半透明），硬度小，用穿刺法取出梯度。
•缺点：容易变形，抗有机溶剂腐蚀性差，使用寿命短。
聚丙烯（PP）离心管(瓶)不能与浓硝酸（95％）、王水、甲苯、苯、汽油、煤油、乙醚等接触使用。
聚碳酸酯(PC)离心管（瓶）不能与氢氟酸、盐酸（30％、50％）、硫酸（10％）、硝酸（95％）、王水、氢氧化钾、氢氧化镁、氢氧化氨、氟化铝、硫化铵、醋酸铵、碳酸铵、硝酸钠、铬酸（50％）、甲苯、苯、汽油、乙醛、丙酮、乙醇、异丁醇、乙醚、甲酚等接触使用。
聚乙烯（PE）离心管（瓶）不能与硫酸（50％、75％）、苯、汽油、煤油、乙醚等接触使用。
•2. 不锈钢离心管抗腐蚀性强。
•塑料离心管都带管盖，管盖须要盖严，以防液体漏出来。
•管盖的作用：
• 1、用于有放射性或强腐蚀性的样品时，防止样品外泄。2、防止样品挥发。 3、支持离心管，防止离心管变形。
•离心管可由许多种不同材料制成，如聚乙烯(PE)、纤维素(CAB)、聚碳酸脂(PC)、聚丙烯(PP)等。
•各种离心管的拉力强度和伸长度都不同，应按需要选用。
•注意保证样品、溶剂及梯度材料不腐蚀离心管。
•组件过期、老化、有裂纹或已受腐蚀的离心管尽量不用或降速使用，控制塑料离心管的使用次数，注意规格配套。
• 注意离心管有无裂纹。
•若离心管(尤其是频频利用的离心管)有裂纹，千万不可利用，不然在利用中会引起转子旋转中失落，导致去均衡，可引发断轴等恶性事故。
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