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1、高速冷冻离心机高速冷冻离心机技术操作训练技术操作训练v驾驭离心分别的原理驾驭离心分别的原理v熟悉离心机主机的基本构件及操作程序熟悉离心机主机的基本构件及操作程序v了解离心机的平安运用和日常保养了解离心机的平安运用和日常保养【试验目的【试验目的】离心分别原理离心分别原理【试验原理】【试验原理】当悬浮液绕轴旋转时，悬浮中的微粒就同时受到背向转轴方向的离心力和正向转轴方向的介质浮力的双向作用，微粒的运动轨迹取决于所受合力的方向。依据物理学原理推导可知：F合=F离-F介=Vr4p2N2r/3600-Vs4p2N2r/3600=V4p2N2r/3600（r-s）式中V表示微粒的体积，N表示每分钟的转数，
2、r表示微粒至转轴的距离，p与s分别表示微粒与其介质的密度。当r=s时，F合=0，微粒受力平衡，故将维持距转轴恒定的距离转动，也就不行能被分别开；当rs时，F合s时，F合0，微粒主要受离心力作用而向远离转轴方向移动，直至沉淀到容器底部。因此，rs是微粒从悬浮液中进行离心分别的基本条件。运用一般离心机的根本目的就在于使这样的微粒从悬浮液中分别出来。离心力及其作用离心力及其作用 从从理理论论上上讲讲，凡凡是是能能通通过过离离心心分分别别的的微微粒粒在在悬悬浮浮液液静静置置时时，受受重重力力与与浮浮力力的的共共同同作作用用也也能能自自动动沉沉降降而而得得以以分分别别，只只是是分分别别所所需需时时间间较
3、较长长，效效果果较较差差，沉沉降降本本事事较较弱弱。一一般般常常用用相相对对离离心心力力（RCFRCF）的的大大小小来来表表示示离离心心分分别别的的本本事事强强弱弱。相相对对离离心心力力是是指指微微粒粒在在离离心心分分别别时时所所受受的的合合力力（F F合合）与与在在静静置置分分别别时时所所受合力（受合力（FF合）的比值。合）的比值。F F合合=Vrg-Vsg=Vg=Vrg-Vsg=Vg（r-sr-s）故故RCF=FRCF=F合合/F/F合合=4p2N2r/3600g=4p2N2r/3600g 由由于于4p2N2r/36004p2N2r/3600就就是是微微粒粒处处的的角角加加速速度度，所所以
4、以相相对对离离心心力力又又是是微微粒粒在在离离心心时时的的角角加加速速度度与与在在静静置置时时的的重重力力加加速速度度之之比比。很很明明显显，只只要要调调整整N N或或/和和r r就就可可影影响响RCFRCF的的值值，从从而而变变更更其其离离心心分分别别本本事事。试试验验中中RCFRCF的的值值常常用用多多少少倍倍于于重重力加速度表示，如力加速度表示，如1000g1000g。离心力与作用时间的积累效应离心力与作用时间的积累效应 微粒在悬浮液中被分别的速度快慢除与转动的转数大微粒在悬浮液中被分别的速度快慢除与转动的转数大小有关外，还与离心时间长短有关，即离心力作用于微粒小有关外，还与离心时间长短
5、有关，即离心力作用于微粒上具有时间积累效应。衡量时间积累效应凹凸的物理量常上具有时间积累效应。衡量时间积累效应凹凸的物理量常用冲量矩的大小来表示，冲量矩（用冲量矩的大小来表示，冲量矩（LtLt）的值等于离心力的）的值等于离心力的力矩（力矩（L L）与离心时间）与离心时间(t)(t)的乘积，依物理学原理可推导出：的乘积，依物理学原理可推导出：Lt=Lt=（2pRn/602pRn/60）2t2t，即冲量矩的大小与转速（，即冲量矩的大小与转速（N N）的平）的平方和时间的乘积成正比。方和时间的乘积成正比。由此可见，在同一离心转头的条件下（由此可见，在同一离心转头的条件下（N N，r r确定），确定）
6、，转动时间越长，冲量矩越大，分别效果越好。对同一悬浮转动时间越长，冲量矩越大，分别效果越好。对同一悬浮液，因转动的时间不同而有不同的冲量矩，若调整影响冲液，因转动的时间不同而有不同的冲量矩，若调整影响冲量矩的两个可变因子即转速量矩的两个可变因子即转速(N)(N)和时间（和时间（t t），可以在较低），可以在较低转、速较长时间得到较高转速、较短时间同样的冲量矩，转、速较长时间得到较高转速、较短时间同样的冲量矩，从而得到相同的分别效果。但是，若转速相差太大，则会从而得到相同的分别效果。但是，若转速相差太大，则会受扩散作用影响而使较低转速离心的分别效果下降。受扩散作用影响而使较低转速离心的分别效果下
7、降。试试验验过过程程中中，欲欲使使沉沉淀淀与与母母液液分分开开，常常运运用用过过滤滤和和离离心心两两种种方方法法。但在下述状况下，运用离心方法效果较好。但在下述状况下，运用离心方法效果较好。沉淀有粘性或母液粘稠。沉淀有粘性或母液粘稠。沉淀颗粒小，简洁透过滤纸。沉淀颗粒小，简洁透过滤纸。沉淀量过多而疏松。沉淀量过多而疏松。沉淀量很少，须要定量测定。或母液量很少，分别时应削减损失。沉淀量很少，须要定量测定。或母液量很少，分别时应削减损失。沉淀和母液必需快速分开。沉淀和母液必需快速分开。一般胶体溶液。一般胶体溶液。离心技术概述离心技术概述 离心技术就其原理来说属于一种物理的技术手段，目前在农业、医药
8、、食品卫生、生物制品、生物工程、细胞生物学、分子生物学和生物化学等诸多领域里得到了广泛的应用，使离心机，尤其是超速离心机已成为现代生物化学试验室中不行缺少的必备设备。为了满足生产、科研和教学的不同须要，不同类型、不同规格和不同用途的离心机应运而生，且随着整个科学技术的发展不断地得到改进、提高和更新。离心机的种类离心机的种类工业用途工业用途 低速（低速（N 30,000 rpm）实验用途实验用途分析用途：分析超速离心机分析用途：分析超速离心机制备用途制备用途普通离心机普通离心机水平式离心机水平式离心机斜角式离心机斜角式离心机冰冻离心机冰冻离心机大容量冷冻离心机大容量冷冻离心机高速冷冻离心机高速冷
9、冻离心机超高速冷冻离心机超高速冷冻离心机不同类型的离心机不仅具有不同的构造，而且具有不同的应用范围。一般离心机的最大转速在10000 rpm以下，最大相对离心力小于10000g，容量从几十毫升至几升，分别形式是固液沉降分别，转子有角式和外摆式，其转速不能严格限制，通常不带冷冻系统，于室温下操作。这种离心机多用沟通整流电动机驱动，电机碳刷易磨损，转速由电压调压器调整，起动电流大，速度升降不匀整，一般转头是置于一个硬质钢轴上，因此离心前精确平衡离心管及其内容物极为重要，否则易造成的离心机损坏。在现代试验室中，一般离心机通常在下列状况下用于物质的分别和提取：（1）沉淀有粘滞；（2）沉淀颗粒小，简洁透
10、过滤纸；（3）沉淀量过多而疏松；（4）沉淀量过少，而须要定量分析；（5）母液粘稠；（6）母液量很少，分别时需削减损失；（7）沉淀和母液需快速分别；（8）一般胶体溶液。高速离心机能够对样品溶液中的悬浮物质进行高纯度的分别、浓缩、精制和提取，多用于血液、细胞、蛋白质、酶、病毒、激素等的分别制备和收集。高速冷冻离心机一般最大转速为1000030000rpm，最大相对离心力为90000g左右，最大容量可达3升，分别形式也是固液沉降分别，转头配有各种角式转头、荡平式转头、区带转头、垂直转头和大容量连续流淌式转头、一般都有制冷系统，以消退高速旋转时转头与空气之间摩擦而产生的热量，离心室的温度可以调整和维持
11、在040，转速、温度和时间都可以严格精确地限制，并有指针或数字显示，通常用于微生物菌体、细胞碎片、大细胞器、硫酸铵沉淀物和免疫沉淀物等的分别与纯化工作，但不能有效地沉降病毒、小细胞器(如核蛋白体)或单个分子。超速离心机目前主要用于：超速离心机目前主要用于：（1 1）测定生物大分子和高分子聚合物的沉降系数（）测定生物大分子和高分子聚合物的沉降系数（S S）、扩散系数）、扩散系数（D D）和分子量（）和分子量（M M）；）；（2 2）探讨生物大分子的大小和形态；）探讨生物大分子的大小和形态；（3 3）探讨生物大分子的缔合、离解和降解；）探讨生物大分子的缔合、离解和降解；（4 4）追随分别高分子的提
12、纯过程，鉴定其均一程度，测定其组成）追随分别高分子的提纯过程，鉴定其均一程度，测定其组成和浓度；和浓度；（5 5）分别提纯血清脂蛋白；）分别提纯血清脂蛋白；（6 6）发觉异样血清蛋白质成分等。）发觉异样血清蛋白质成分等。离心机的构造与转速的关系：有；：有；：无。：无。Sigma3K-30高速冷冻离心机高速冷冻离心机Sigma1-15K高速冷冻离心机高速冷冻离心机简要说明简要说明A A全部相关参数，如转速、离心力、时间和温度均可以设定全部相关参数，如转速、离心力、时间和温度均可以设定B B转速、离心力参数可以放大视察转速、离心力参数可以放大视察C C适用转头的参数可以检索显示适用转头的参数可以检
13、索显示D D离心设定程序可以调用修改离心设定程序可以调用修改技术指标技术指标 Sigma3K-30高速冷冻离心机高速冷冻离心机具体说明：具体说明：1 1、台式高速冷冻离心机，最大离心力可达、台式高速冷冻离心机，最大离心力可达60000 g60000 g以上以上2 2、离心转速范围、离心转速范围100 rpm 100 rpm 30000 rpm 30000 rpm，设定步长，设定步长1 rpm1 rpm3 3、全部可能的运行参数均可以随意设定、全部可能的运行参数均可以随意设定4 4、离心转头自动识别，可以防止转子过速运转、离心转头自动识别，可以防止转子过速运转5 5、多种规格角转头可选，适配离心
14、管范围从微量管到、多种规格角转头可选，适配离心管范围从微量管到85 mL(10mL)85 mL(10mL)6 6、可选配一种水平转头、可选配一种水平转头7 7、配置高效致冷系统，温度范围、配置高效致冷系统，温度范围-20 40-20 408 8、无需离心机运转即可完成转头预冷、无需离心机运转即可完成转头预冷9 9、无碳刷免维护变频电机，运用寿命长、无碳刷免维护变频电机，运用寿命长1010、高品质的电机系统、高品质的电机系统1111、自动离心机盖闭锁功能、自动离心机盖闭锁功能1212、产品符合、产品符合IEC 1010IEC 1010等国际平安标准等国际平安标准Sigma3K-30高速冷冻离心机
15、高速冷冻离心机技技术术指指标标 Sigma1-15K-高速冷冻离心机高速冷冻离心机台式高速冷冻离心机，用于微量管的离心沉降处理24孔水平转头，用于1.5mL至2.2mL微量离心管的离心30孔或24孔角转头，包括离心盖40孔角转头，用于0.25mL至0.4mL微量离心管的离心最高转速时最低温度：4 免维护无碳刷变频电机驱动，并具有“正常”和“柔软”制动功能液晶显示运行温度、离心速度和离心力刚好间预设运行时间最长可达30分钟或持续运转以秒为单位显示“短时运转”钢制机身，保证平安性和稳定性，低噪音 顶盖关闭锁定装置，平安牢靠，符合国际平安标准（IEC 1010）Sigma-1-15K-高速冷冻离心机
16、高速冷冻离心机具体说明：具体说明：一、离心机的准备一、离心机的准备在离心操作前必需首先准备好离心机。备机包括：在离心操作前必需首先准备好离心机。备机包括：1.机型的选择：机型的选择：即依据具体的试验要求选择水平式离心机或斜角式离心机。即依据具体的试验要求选择水平式离心机或斜角式离心机。2.离心套离心套筒的准备：检查离心套筒内是否有橡皮缓冲胶垫，胶垫上若附着碎玻筒的准备：检查离心套筒内是否有橡皮缓冲胶垫，胶垫上若附着碎玻璃等杂物应清除。璃等杂物应清除。3.离心机检查：检查离心机安放是否平稳，转轴是离心机检查：检查离心机安放是否平稳，转轴是否坚固，润滑是否良好，离心腔内有无异物，缸盖能否锁紧等。否
17、坚固，润滑是否良好，离心腔内有无异物，缸盖能否锁紧等。二、电源的准备二、电源的准备电源应选择与离心机运用说明书相吻合的电源，电原插座必需有地电源应选择与离心机运用说明书相吻合的电源，电原插座必需有地线以保证离心平安。若试验室没有合适的电源，则应重新安装电源线，线以保证离心平安。若试验室没有合适的电源，则应重新安装电源线，电源插座应靠近离心机以便利操作。电源插座应靠近离心机以便利操作。三、平衡附件的准备三、平衡附件的准备平衡附件包括：平衡附件包括：1.天平：一般离心机用天平：一般离心机用11000的台秤进行离心平的台秤进行离心平衡，台平上固定两个等重的烧杯，以备平衡之用。衡，台平上固定两个等重的
18、烧杯，以备平衡之用。2.离心管和配平管：离心管和配平管：离心管用于装离心液，配平管用于装配乎液离心管用于装离心液，配平管用于装配乎液(留意：配平管的长度一留意：配平管的长度一般不宜超过离心管的长度，以避开水平离心时被转轴打碎般不宜超过离心管的长度，以避开水平离心时被转轴打碎)。3.烧杯烧杯与皮头吸管：烧瓶用来盛配平液，皮头吸管用来吸配平液进行配平。与皮头吸管：烧瓶用来盛配平液，皮头吸管用来吸配平液进行配平。四、离心液的准备四、离心液的准备离心液应依据具体的试验要求进行准备。离心液应依据具体的试验要求进行准备。五、试机五、试机在以上准备完成以后，应先让离心机进行空载运转，亲密视察空载在以上准备完
19、成以后，应先让离心机进行空载运转，亲密视察空载运转状况是否正常，在无异样时方可进行离心。运转状况是否正常，在无异样时方可进行离心。【试验准备】【试验准备】1取离心管装上离心液放于一对重量相近的离心套筒的橡胶孔中，离心液面距离心管口至少应留2cm的距离，以免离心时离心液溅出。2调平称量天平，将置于离心机对称位置上的离心套筒、离心管及内盛物配平，相差不超过0.05克，将平衡好的离心套筒放于离心机支架对称位置的吊环中，上离心机缸盖，锁牢。3检查离心机是否安放平稳，电源开关及调速杆。4设置离心机的操作参数（速度、时间、温度）。5插上电源插头，打开电门开关。6按Start键，离心机运行。离心完毕，将调速
20、杆缓慢退回到零位”，关掉电门，拔下电源插头，任离心机自停（切记：不能用手助停，以免沉淀物泛起、损坏离心转轴、碰伤人的肢体）。7待离心机完全停止转动后，打开缸盖取出离心套筒及离心管。8清洁离心套筒、离心管及离心腔。9.纪录离心机的运用状况。【试验操作】【试验操作】1.离心前必需将放置于对称位置上的离心套筒、离心管及离心液进行精确平衡，重量差不超过0.05克。对于高速和超速离心机，不仅要求重量平衡，而且要求配平液的密度与离心液的密度相等，以达到力矩平衡。2.离心机安放要求水平、稳固，转轴上的支架要坚固，转轴润滑良好，吊栏应活动自如，保证离心机的正常运转。3.离心管盛液不宜过满，避开腐蚀性液体溅出腐
21、蚀离心机，同时造成离心不平衡。4.离心起先前应检查转头是否拧紧。放入离心套筒后应紧盖、锁牢，防止意外事故的发生。离心完毕应关电门、拔掉电源插头任机自停，严禁用手助停，以免伤人损机，使沉淀泛起。5.留意离心机的保养和“四防”。离心机运用完毕，要刚好清除离心机内水滴、污物及碎玻璃渣，擦净离心腔、转轴、吊环、套筒及机座。常常做好离心机的防潮、防过冷、防过热、防腐蚀药品污染，延长运用寿命。6.离心过程若发觉异样状况应马上按Stop键，然后，再进行检查。如听到碎玻璃渣声响，可能是试管被打碎，应重新更换试管。若整个离心机座转动起来，则是严峻不平衡所至。若离心机不转动，则可能是保险丝烧断，应重新更换保险丝。
22、若发朝气械或电机故障，应报告指导老师请特地修理人员检修。【留意事项】【留意事项】一一.离离心心机机在在预预冷冷状状态态时时，离离心心机机盖盖必必需需关关闭闭，离离心心结结束束后后取取出出转转头头要要倒倒置置于于试试验验台台上，擦干腔内余水，离心机盖处于打开状态。上，擦干腔内余水，离心机盖处于打开状态。二二.转转头头在在预预冷冷时时转转头头盖盖可可摆摆放放在在离离心心机机的的平平台台上上，或或摆摆放放在在试试验验台台上上，千千万万不不行行不不拧紧浮放在转头上，因为一旦误启动，转头盖就会飞出，造成事故！拧紧浮放在转头上，因为一旦误启动，转头盖就会飞出，造成事故！三三.转转头头盖盖在在拧拧紧紧后后确
23、确定定要要用用手手指指触触摸摸转转头头与与转转盖盖之之间间有有无无缝缝隙隙，如如有有缝缝隙隙要要拧拧开开重重新拧紧，直至确认无缝隙方可启动离心机。新拧紧，直至确认无缝隙方可启动离心机。四四.在在离离心心过过程程中中，操操作作人人员员不不得得离离开开离离心心机机室室，一一旦旦发发生生异异样样状状况况操操作作人人员员不不能能关关电源电源(POWER(POWER），要按），要按STOPSTOP。在预冷前要填写好离心机运用记录。在预冷前要填写好离心机运用记录。五五.不得运用伪劣的国产离心管，不得运用老化、变形、有裂纹的离心管。不得运用伪劣的国产离心管，不得运用老化、变形、有裂纹的离心管。六六.在节假日和晚间最终一个运用离心机例行平安检查后方能离去。在节假日和晚间最终一个运用离心机例行平安检查后方能离去。七七.在仪器运用过程中发朝气器故障，部件损坏状况时要刚好与我们联系。在仪器运用过程中发朝气器故障，部件损坏状况时要刚好与我们联系。【离心机运用守则】【离心机运用守则】