一、簡介
離心機是利用離心力，分離液體與固體顆粒或液體與液體的混合物中各組分的機械。離心機主要用于將懸浮液中的固體顆粒與液體分開，或?qū)⑷闈嵋褐袃煞N密度不同，又互不相溶的液體分開（例如從牛奶中分離出奶油）；它也可用于排除濕固體中的液體，例如用洗衣機甩干濕衣服；特殊的超速管式分離機還可分離不同密度的氣體混合物；利用不同密度或粒度的固體顆粒在液體中沉降速度不同的特點，有的沉降離心機還可對固體顆粒按密度或粒度進行分級。結(jié)構(gòu)主要由電機驅(qū)動系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、機械系統(tǒng)、轉(zhuǎn)頭和系統(tǒng)控制等幾部分組成。
二、離心機的分類
離心機的式樣和型號很多，有國產(chǎn)的和進口的，按用途可分為分析式離心機和制備式離心機；按轉(zhuǎn)速可劃分為：
普通離心機(低速)：<8000r／min；
高速離心機：8000 ～30000r／rain；
超速離心機：30000 ～80000r／min；
超高速離心機：>80000r／min；
按結(jié)構(gòu)分類：
一般高速和低速離心機根據(jù)結(jié)構(gòu)和功能進行分類，品種繁多，各廠家命名也無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。可分為臺式離心機、多管微量臺式離心機、細胞涂片離心機、血液洗滌臺式離心機、高速冷凍離心機、大容量低速冷凍離心機、低速冷凍離心機、臺式高速冷凍離心機、臺式低速自動平衡離心機等。另外國外還有三聯(lián)式（五聯(lián)式）高速冷凍離心機，專作連續(xù)離心用。
按體積和容量一般可分為：落地式離心機，臺式離心機和迷你（掌上）離心機。落地式的處理容量大體積大，迷你離心機處理容量小體積小。
可以根據(jù)實驗?zāi)康暮蛯嶒炐枰?，選擇不同容量、不同轉(zhuǎn)速、不同溫度控制的離心機。
三、轉(zhuǎn)頭
轉(zhuǎn)子是離心機的主要配件。簡單的說，可以將離心機分為主機和可拆卸的轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)頭）兩部分，一個多功能主機通?？梢耘涠鄠€轉(zhuǎn)子，靠不同型號的轉(zhuǎn)子來滿足不同的需要來實現(xiàn)其“多功能”的,這樣可以有效的降低采購成本，但是選購的時候需要注意選擇轉(zhuǎn)子拆裝方便的離心機，一般的離心機轉(zhuǎn)子與主軸直接配合，廠家為了降低噪音往往把主機和轉(zhuǎn)子的配合度做得相當(dāng)高，但這樣較大的弊端就是轉(zhuǎn)子容易與主軸咬死造成拆卸不方便，另外，這種轉(zhuǎn)子與電機的配合方式還存在很強的方向性，當(dāng)轉(zhuǎn)子方向與電機主軸配合發(fā)生偏移時會造成較大的噪音影響整機的使用壽命，嚴重的話將會造成主軸斷裂，轉(zhuǎn)子爆炸。最常用的轉(zhuǎn)子包括固定角轉(zhuǎn)子和水平轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子越齊當(dāng)然功能越全，所以選擇轉(zhuǎn)子通常根據(jù)常用樣品的容量及離心的條件選擇，通常水平轉(zhuǎn)頭和角轉(zhuǎn)頭各一個，大容量(相對較低速)的轉(zhuǎn)子和小容量高轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子各一個，再根據(jù)工作中的不同需要選擇其他轉(zhuǎn)子。
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個裝離心管用的機制孔穴，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，分離效果越好。這種轉(zhuǎn)頭的優(yōu)點是具有較大的容量，且重心低，運轉(zhuǎn)平衡，壽命較長，顆粒在沉降時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。
角轉(zhuǎn)子中的離心管能夠保持固定的角度離心，可以使用較高的轉(zhuǎn)速，離心后沉淀位于管底的斜面。較大容量的轉(zhuǎn)子通?？梢耘洳煌摹斑m配器”來“固定”小容量的樣品管，例如6 x 85ml的轉(zhuǎn)子每孔可以放置85ml的離心管，也可以放50ml或者15—20ml的離心管，實現(xiàn)一物多用；但是由于重量的負擔(dān)，大容量轉(zhuǎn)子的較高轉(zhuǎn)速相對小的要低一些，因而還要考慮較高離心力是否能滿足實驗要求。較高轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)頭通常是適配2ml離心管的轉(zhuǎn)子，有時一個轉(zhuǎn)子的價格就幾乎可以買多一個小離心機，可以另外購置小型臺式高速離心機，這樣還可以減少昂貴設(shè)備的損耗。有的小型臺式的高速離心機也提供大小不同的固定角轉(zhuǎn)子（分別配合0.5ml和2ml/1.5ml離心指管，其實，除非是經(jīng)常固定使用0.5ml離心管且每次離心的樣品量比較大，一般選擇一個2ml/1.5ml轉(zhuǎn)子，配合適配器（有適合0.2ml、0.4ml、0.5ml管的適配器）就可以滿足需要。如果常用PCR條管的還要考慮配一個8聯(lián)管的轉(zhuǎn)子比較方便。
角轉(zhuǎn)子配的蓋子有助于減少摩擦、降低噪音和防止意外，使用角轉(zhuǎn)子一定要蓋蓋，如未蓋離心腔內(nèi)會產(chǎn)生很大的渦流阻力和摩擦升溫，這等于給離心機的電機和制冷機增加了額外負擔(dān)，影響離心機的使用壽命。另外有一種氣密性轉(zhuǎn)子可以進行氣密性離心，防止意外泄漏，對于改善實驗環(huán)境很重要。
⑵ 水平式轉(zhuǎn)頭：這種轉(zhuǎn)頭是由吊著的4或6個自由活動的吊籃（離心套管）構(gòu)成。當(dāng)轉(zhuǎn)頭靜止時，吊桶垂直懸掛，當(dāng)轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)速達到每分鐘200到800轉(zhuǎn)時，吊桶蕩至水平位置，這種轉(zhuǎn)頭最適合做密度梯度區(qū)帶離心，其優(yōu)點是梯度物質(zhì)可放在保持垂直的離心管中，離心時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。其缺點是顆粒沉降距離長，離心所需時間也長。
水平轉(zhuǎn)子配有4或6個吊籃，靜止時垂直掛在轉(zhuǎn)子上，吊籃有不同的適配器以滿足不同容量的離心管的需要。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過600rpm后離心管達到水平位置，樣品沉降方向是沿離心管軸向移動，之后沉降在管底，便于收集。因為不如固定角轉(zhuǎn)子穩(wěn)固，水平吊籃較高轉(zhuǎn)速相比固定角轉(zhuǎn)子要低很多，限于低速離心的范圍。吊籃有不同的適配器，可以放置各種類型的離心管，甚至滿足平板離心的需要——例如一些品牌的大容量離心機可配多用途適配器，使得多個微孔板或者培養(yǎng)板、深孔板、PCR板、玻片盒、大規(guī)模核酸純化試劑盒的純化板、甚至細胞培養(yǎng)瓶的離心可以和大容量的離心瓶公用同一個水平轉(zhuǎn)子，有助于節(jié)約經(jīng)費同時滿足多樣化的需求。所以說選擇適配范圍越寬的轉(zhuǎn)子越好。
水平轉(zhuǎn)子可以使離心沉淀在管底而非管壁的斜面上，但是水平轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速往往較同型號的固定轉(zhuǎn)子慢很多——有時無法滿足高速離心的需要，對于要求高速但是又要求沉淀在管底的微量樣品就可以選擇鼓型轉(zhuǎn)子，離心指管水平固定在這種外型不甚美觀的“圓餅干盒子”里面的支架上，可以以相對較高的速度離心（14000rmp）又確保沉淀聚集在管底。
⑶ 區(qū)帶轉(zhuǎn)頭：區(qū)帶轉(zhuǎn)頭無離心管，主要由一個轉(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)分隔成四個或多個扇形小室，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，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最短，離心所需時間也短，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。
越來越多新型轉(zhuǎn)子應(yīng)新的需要而誕生。轉(zhuǎn)子的材質(zhì)也從重量輕、強度高、造價低的鋁合金不斷創(chuàng)新，出現(xiàn)了碳纖維轉(zhuǎn)子、塑料轉(zhuǎn)子等等超輕轉(zhuǎn)子，還有采用鋁合金模具壓成空心角轉(zhuǎn)從而有效減輕重量，從而減輕電機的負荷及增加樣品的容量?，F(xiàn)在的轉(zhuǎn)子和適配器、蓋子多數(shù)都可以直接高溫消毒，抗腐耐溫性也大大提高，可以滿足特殊的需要。不過轉(zhuǎn)子在高速運轉(zhuǎn)時，內(nèi)部會產(chǎn)生離心應(yīng)力，因而都有一定的使用極限，需要參照說明書正確保管和使用。當(dāng)離心應(yīng)力超過一定的限度后，將引起轉(zhuǎn)頭過早損壞，甚至發(fā)生意外，應(yīng)嚴格遵循廠家的說明。
