首頁 >> 公司動(dòng)態(tài) >> 實(shí)驗(yàn)室離心機(jī)的主要構(gòu)造和類型
離心機(jī)可分為工業(yè)用離心機(jī)和實(shí)驗(yàn)用離心機(jī),。實(shí)驗(yàn)用離心機(jī)又分為制備性離心機(jī)和分析性離心機(jī)，制備性離心機(jī)主要用于分離各種生物材料,，每次分離的樣品容量比較大,，分析性離心機(jī)一般都帶有光學(xué)系統(tǒng)，主要用于研究純的生物大分子和顆粒的理化性質(zhì),，依據(jù)待測物質(zhì)在離心場中的行為（用離心機(jī)中的光學(xué)系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)測）,，能推斷物質(zhì)的純度、形狀和分子量等,。分析性離心機(jī)都是超速離心機(jī),。
1.制備性離心機(jī)可分為三類：
⑴普通離心機(jī)：zui大轉(zhuǎn)速6000rpm左右，zui大相對離心力近6000×g,，容量為幾十毫升至幾升,，分離形式是固液沉降分離，轉(zhuǎn)子有角式和外擺式,，其轉(zhuǎn)速不能嚴(yán)格控制,，通常不帶冷凍系統(tǒng)，于室溫下操作,，用于收集易沉降的大顆粒物質(zhì),，如紅血球、酵母細(xì)胞等,。這種離心機(jī)多用交流整流子電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),，電機(jī)的碳刷易磨損，轉(zhuǎn)速是用電壓調(diào)壓器調(diào)節(jié),，起動(dòng)電流大,，速度升降不均勻,，一般轉(zhuǎn)頭是置于一個(gè)硬質(zhì)鋼軸上，因此地平衡離心管及內(nèi)容物就極為重要,，否則會(huì)損壞離心機(jī),。
⑵高速冷凍離心機(jī)：zui大轉(zhuǎn)速為20000～25000rpm（r/min），zui大相對離心力為89000×g,，zui大容量可達(dá)3升,，分離形式也是固液沉降分離，轉(zhuǎn)頭配有各種角式轉(zhuǎn)頭,、蕩平式轉(zhuǎn)頭,、區(qū)帶轉(zhuǎn)頭、垂直轉(zhuǎn)頭和大容量連續(xù)流動(dòng)式轉(zhuǎn)頭,、一般都有制冷系統(tǒng),，以消除高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)頭與空氣之間摩擦而產(chǎn)生的熱量，離心室的溫度可以調(diào)節(jié)和維持在0～40C,，轉(zhuǎn)速,、溫度和時(shí)間都可以嚴(yán)格準(zhǔn)確地控制，并有指針或數(shù)字顯示,，通常用于微生物菌體,、細(xì)胞碎片、大細(xì)胞器,、硫銨沉淀和免疫沉淀物等的分離純化工作,，但不能有效地沉降病毒、小細(xì)胞器（如核蛋白體）或單個(gè)分子,。
⑶超速離心機(jī)：轉(zhuǎn)速可達(dá)50000～80000rpm,，相對離心力zui大可達(dá)510000×g，zui的生產(chǎn)廠商有美國的貝克曼公司和日本的日立公司等,，離心容量由幾十毫升至2升,，分離的形式是差速沉降分離和密度梯度區(qū)帶分離，離心管平衡允許的誤差要小于0.1克,。超速離心機(jī)的出現(xiàn),，使生物科學(xué)的研究領(lǐng)域有了新的擴(kuò)展，它能使過去僅僅在電子顯微鏡觀察到的亞細(xì)胞器得到分級分離,，還可以分離病毒,、核酸、蛋白質(zhì)和多糖等,。
超速離心機(jī)主要由驅(qū)動(dòng)和速度控制,、溫度控制、真空系統(tǒng)和轉(zhuǎn)頭四部分組成,。超速離心機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置是由水冷或風(fēng)冷電動(dòng)機(jī)通過精密齒輪箱或皮帶變速,，或直接用變頻感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng),，并由微機(jī)進(jìn)行控制，由于驅(qū)動(dòng)軸的直徑較細(xì),，因而在旋轉(zhuǎn)時(shí)此細(xì)軸可有一定的彈性彎曲,，以適應(yīng)轉(zhuǎn)頭輕度的不平衡，而不致于引起震動(dòng)或轉(zhuǎn)軸損傷,，除速度控制系統(tǒng)外,，還有一個(gè)過速保護(hù)系統(tǒng)，以防止轉(zhuǎn)速超過轉(zhuǎn)頭zui大規(guī)定轉(zhuǎn)速而引起轉(zhuǎn)頭的撕裂或爆炸,，為此,，離心腔用能承受此種爆炸的裝甲鋼板密閉。
溫度控制是由安裝在轉(zhuǎn)頭下面的紅外線射量感受器直接并連續(xù)監(jiān)測離心腔的溫度,，以保證更準(zhǔn)確更靈敏的溫度調(diào)控,，這種紅外線溫控比高速離心機(jī)的熱電偶控制裝置更敏感，更準(zhǔn)確,。
超速離心機(jī)裝有真空系統(tǒng),，這是它與高速離心機(jī)的主要區(qū)別。離心機(jī)的速度在2000rpm以下時(shí),，空氣與旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)頭之間的磨擦只產(chǎn)生少量的熱，速度超過20000rpm時(shí),，由磨擦產(chǎn)生的熱量顯著增大,，當(dāng)速度在40000rpm以上時(shí)，由磨擦產(chǎn)生的熱量就成為嚴(yán)重問題,，為此,，將離心腔密封，并由機(jī)械泵和擴(kuò)散泵串聯(lián)工作的真空泵系統(tǒng)抽成真空,，溫度的變化容易控制,，磨擦力很小，這樣才能達(dá)到所需的超高轉(zhuǎn)速,。
2.轉(zhuǎn)頭：
⑴角式轉(zhuǎn)頭：角式轉(zhuǎn)頭是指離心管腔與轉(zhuǎn)軸成一定傾角的轉(zhuǎn)頭,。它是由一塊完整的金屬制成的，其上有4～12個(gè)裝離心管用的機(jī)制孔穴,，即離心管腔,，孔穴的中心軸與旋轉(zhuǎn)軸之間的角度在20～40度之間，角度越大沉降越結(jié)實(shí),，分離效果越好,。這種轉(zhuǎn)頭的優(yōu)點(diǎn)是具有較大的容量，且重心低,，運(yùn)轉(zhuǎn)平衡,，壽命較長,，顆粒在沉降時(shí)先沿離心力方向撞向離心管，然后再沿管壁滑向管底,，因此管的一側(cè)就會(huì)出現(xiàn)顆粒沉積,，此現(xiàn)象稱為“壁效應(yīng)”，壁效應(yīng)容易使沉降顆粒受突然變速所產(chǎn)生的對流擾亂,，影響分離效果,。
⑵水平式轉(zhuǎn)頭：這種轉(zhuǎn)頭是由吊著的4或6個(gè)自由活動(dòng)的吊桶（離心套管）構(gòu)成。當(dāng)轉(zhuǎn)頭靜止時(shí),，吊桶垂直懸掛,，當(dāng)轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)速達(dá)到每分鐘200到800轉(zhuǎn)時(shí)，吊桶蕩至水平位置,，這種轉(zhuǎn)頭做密度梯度區(qū)帶離心,，其優(yōu)點(diǎn)是梯度物質(zhì)可放在保持垂直的離心管中，離心時(shí)被分離的樣品帶垂直于離心管縱軸,，而不像角式轉(zhuǎn)頭中樣品沉淀物的界面與離心管成一定角度,，因而有利于離心結(jié)束后由管內(nèi)分層取出已分離的各樣品帶。其缺點(diǎn)是顆粒沉降距離長,，離心所需時(shí)間也長,。
⑶區(qū)帶轉(zhuǎn)頭：區(qū)帶轉(zhuǎn)頭無離心管，主要由一個(gè)轉(zhuǎn)子桶和可旋開的頂蓋組成,，轉(zhuǎn)子桶中裝有十字型隔板裝置,，把桶內(nèi)分隔成四個(gè)或多個(gè)扇形小室，隔板內(nèi)有導(dǎo)管,，梯度液或樣品液從轉(zhuǎn)頭中央的進(jìn)液管泵入,，通過這些導(dǎo)管分布到轉(zhuǎn)子四周，轉(zhuǎn)頭內(nèi)的隔板可保持樣品帶和梯度介質(zhì)的穩(wěn)定,。沉降的樣品顆粒在區(qū)帶轉(zhuǎn)頭中的沉降情況不同于角式和外擺式轉(zhuǎn)頭,，在徑向的散射離心力作用下，顆粒的沉降距離不變,，因此區(qū)帶轉(zhuǎn)頭的“壁效應(yīng)”極小,，可以避免區(qū)帶和沉降顆粒的紊亂，分離效果好,，而且還有轉(zhuǎn)速高,，容量大，回收梯度容易和不影響分辨率的優(yōu)點(diǎn),，使超離心用于制備和工業(yè)生產(chǎn)成為可能,。區(qū)帶轉(zhuǎn)頭的缺點(diǎn)是樣品和介質(zhì)直接接觸轉(zhuǎn)頭，耐腐蝕要求高,，操作復(fù)雜,。
⑷垂直轉(zhuǎn)頭：其離心管是垂直放置,，樣品顆粒的沉降距離zui短，離心所需時(shí)間也短,，適合用于密度梯度區(qū)帶離心,，離心結(jié)束后液面和樣品區(qū)帶要作九十度轉(zhuǎn)向，因而降速要慢,。
⑸連續(xù)流動(dòng)轉(zhuǎn)頭：可用于大量培養(yǎng)液或提取液的濃縮與分離,，轉(zhuǎn)頭與區(qū)帶轉(zhuǎn)頭類似，由轉(zhuǎn)子桶和有入口和出口的轉(zhuǎn)頭蓋及附屬裝置組成,，離心時(shí)樣品液由入口連續(xù)流入轉(zhuǎn)頭,，在離心力作用下，懸浮顆粒沉降于轉(zhuǎn)子桶壁,，上清液由出口流出,。
3.離心管：
離心管主要用塑料和不銹鋼制成，塑料離心管常用材料有聚乙烯（PE）,，聚碳酸酯（pc）,，聚丙烯（PP）等，其中PP管性能較好,。塑料離心管的優(yōu)點(diǎn)是透明（或半透明）,，硬度小，可用穿刺法取出梯度,。缺點(diǎn)是易變形,，抗有機(jī)溶劑腐蝕性差，使用壽命短,。
不銹鋼管強(qiáng)度大，不變形,，能抗熱,，抗凍，抗化學(xué)腐蝕,。但用時(shí)也應(yīng)避免接觸強(qiáng)腐蝕性的化學(xué)藥品,，如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等,。
塑料離心管都有管蓋,，離心前管蓋必須蓋嚴(yán)，倒置不漏液,。管蓋有三種作用：
①防止樣品外泄,。用于有放射性或強(qiáng)腐蝕性的樣品時(shí)，這點(diǎn)尤其重要,。②防止樣
品揮發(fā),。③支持離心管,，防止離心管變形。
4.分析性離心機(jī)：
分析性離心機(jī)使用了特殊設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)頭和光學(xué)檢測系統(tǒng),，以便連續(xù)地監(jiān)視物質(zhì)在一個(gè)離心場中的沉降過程,。從而確定其物理性質(zhì)。
分析性超速離心機(jī)的轉(zhuǎn)頭是橢圓形的,，以避免應(yīng)力集中于孔處,。此轉(zhuǎn)頭通過一個(gè)有柔性的軸聯(lián)接到一個(gè)高速的驅(qū)動(dòng)裝置上，轉(zhuǎn)頭在一個(gè)冷凍的和真空的腔中旋轉(zhuǎn),，轉(zhuǎn)頭上有2～6個(gè)裝離心杯的小室,，離心杯是扇形石英的，可以上下透光,，離心機(jī)中裝有一個(gè)光學(xué)系統(tǒng),，在整個(gè)離心期間都能通過紫外吸收或折射率的變化監(jiān)測離心杯中沉降著的物質(zhì)，在預(yù)定的期間可以拍攝沉降物質(zhì)的照片,，在分析離心杯中物質(zhì)沉降情況時(shí),，在重顆粒和輕顆粒之間形成的界面就像一個(gè)折射的透鏡，結(jié)果在檢測系統(tǒng)的照像底板上產(chǎn)生了一個(gè)“峰”,，由于沉降不斷進(jìn)行,，界面向前推進(jìn)，因此峰也移動(dòng),，從峰移動(dòng)的速度可以計(jì)算出樣品顆粒的沉降速度,。
分析性超速離心機(jī)和主要特點(diǎn)就是能在短時(shí)間內(nèi)，用少量樣品就可以得到一些重要信息,，能夠確定生物大分子是否存在,，其大致的含量，計(jì)算生物大分子的沉降系數(shù),，結(jié)合界面擴(kuò)散,，估計(jì)分子的大小，檢測分子的不均一性及混合物中各組份的比例,，測定生物大分子的分子量,，還可以檢測生物大分子的構(gòu)象變化等。
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