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关于离心机的事情,你究竟知道多少?

发布时间:2022-02-15      点击次数:1913

 

   1、离心机的简单介绍

离心机是一种大多数研究实验室**的仪器,是一种利用离心力使需要分离的不同物料得到加速分离的机器,可以因此节省大部分时间。

它是一种高速旋转机械,利用不同物质在离心场中沉淀速度的差异,分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械。

在极高速度下离心实验样品,混合物中的组分会受到离心力的影响,使得较高密度的颗粒离开轴心方向移动,而密度小的颗粒则朝向轴心方向移动。

这些颗粒会沉积在管底,形成所谓的沉淀物,这样分离得到的样品,或被称为上清的余液,都可用作进一步处理或者分析,充分利用已有资源。

 

离心机的主要元件是转头,它是高速离心时转动的部件。

转头可以被固定在离心机上,也可以是一个离心机使用多个转头,将它们装在称为主轴的部件上。

离心机转头通常还带有一个盖子,能紧紧拧上盖住,防止样品飞出来。

许多离心机会有一个制冷单元,它可以保持内部温度在离心时得到控制

离心机上还有旋钮或按钮用以输入每次离心所需要的参数:

包括离心时间、温度、和离心快慢,它可以是以速度或以相对离心力为单位。

离心速度用RPM来计量,即每分钟的旋转次数。RPM值有时有误导性,因为造成颗粒从混合物中分离出来的不是离心的速度,而是作用在这些颗粒上的作用力。

这种作用力与离心机转头的半径相关,由于不同的离心机有不同的转头大小,这样在同一个RPM速度下,产生的作用力会有不同。

离心力也可以用RCF相对离心力来定量。RCF通常表现为地球重力加速度的倍数。RCF的计算公式是转头半径乘以角速度平方,然后除以地球的重力加速度。

 

 

 

2、离心机的应用及原理

离心机不仅是对混合溶液进行快速分离的专门设备,是一种将装有样品溶液的离心管、瓶或袋韵转头置于离心轴上,利用转头绕轴高速旋转所产生的强大离心力,使样品中不同性质颗粒相互分离的特殊装置,可以实现样品的分析、分离。

它也可用于排除湿固体中的液体,例如用洗衣机甩干湿衣服;特殊的超速管式分离机还可分离不同密度的气体混合物;利用不同密度或粒度的固体颗粒在液体中沉降速度不同的特点,有的沉降离心机还可对固体颗粒按密度或粒度进行分级。

同时,离心机大量应用于选矿、煤炭、水处理和船舶等部门。

选择离心机 须根据悬浮液(或乳浊液)中 固体颗粒的大小和浓度固体与液体(或两种液体)的密度差液体粘度滤渣(或沉渣)的特性

现代工业中,离心机已大量应用于化工、石油、食品、制药、选矿、煤炭、水处理和船舶等部门,不再仅限于实验室。

举个简单例子,离心机从诞生之日起一直在不断发展进化,虽然是从实验室诞生出来的,但早已经“青出于蓝胜于蓝”了!

 

比如,过滤式离心机的主要原理是通过高速运转的离心转鼓产生的离心力(配合适当的滤材),将固液混合液中的液相加速甩出转鼓,而将固相留在转鼓内,达到分离固体和液体的效果,或者俗称脱水的效果,是实验室常用的。

而沉降式离心机的主要原理是通过转子高速旋转产生的强大的离心力,加快混合液中不同比重成分(固相或液相)的沉降速度,把样品中不同沉降系数和浮力密度的物质分离开。

 

 

 

3、离心机的分类标准

l  按照用途分类:可分为分析式离心机和制备式离心机。

l  按转速可划分为:

低速离心机:<10000r/min;

高速离心机:10000 ~30000r/min;

超速离心机:30000 ~80000r/min;

超高速离心机:>80000r/min;

 

l  按结构分类:

    一般高速和低速离心机根据结构和功能进行分类,品种繁多,各厂家命名也无统一标准。

可分为台式离心机、多管微量台式离心机、细胞涂片离心机、台式血液洗涤离心机、高速冷冻离心机、大容量低速冷冻离心机、低速冷冻离心机、落地式高速冷冻离心机、台式低速自动平衡离心机等。另外国外还有三联式(五联式)高速冷冻离心机,专作连续离心用。

 

l  按体积一般可分为:落地式离心机(也叫立式离心机),台式离心机(也叫桌面式离心机)和迷你(掌上)离心机。

 

l  按容量有分为:大容量离心机、超大容量离心机、小容量离心机、微量离心机。落地式的处理容量大体积大,迷你离心机处理容量小体积小。

可以根据实验目的和实验需要,选择不同容量、不同转速、不同温度控制的离心机。

 

 

4、离心机的几种转头(转子)

转头(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,一个多功能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要来实现其“多功能”的,这样可以有效的降低采购成本。

***的转子包括固定角转子和水平转子。转子选配越齐当然功能越全,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要选择其他转子。

(1)角式转头:角式转头是指离心管腔与转轴成一定倾角的转头。

它是由一块完整的金属制成的,其上有4~12个装离心管用的机制孔穴,即离心管腔,孔穴的中心轴与旋转轴之间的角度在20~40度之间,角度越大沉降越结实,分离效果越好。

这种转头的优点是具有较大的容量,且重心低,运转平衡,寿命较长,颗粒在沉降时先沿离心力方向撞向离心管,然后再沿管壁滑向管底,因此管的一侧就会出现颗粒沉积,此现象称为“壁效应”,壁效应容易使沉降颗粒受突然变速所产生的对流扰乱,影响分离效果。

角转子中的离心管能够保持固定的角度离心,可以使用较高的转速,离心后沉淀位于管底的斜面。

    角转子配的盖子有助于减少摩擦、降低噪音和防止意外,使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负担,影响离心机的使用寿命。另外有一种气密性转子可以进行气密性离心,防止意外泄漏,对于改善实验环境很重要。

 

 

⑵ 水平式转头:这种转头是由吊着的4或6个自由活动的吊篮(离心套管)构成。

当转头静止时,吊桶垂直悬挂,当转头转速达到每分钟200到800转时,吊桶荡至水平位置,这种转头***做密度梯度区带离心,其优点是梯度物质可放在保持垂直的离心管中,离心时被分离的样品带垂直于离心管纵轴,而不像角式转头中样品沉淀物的界面与离心管成一定角度,因而有利于离心结束后由管内分层取出已分离的各样品带。其缺点是颗粒沉降距离长,离心所需时间也长。

    水平转子配有4或6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要。当转子转速超过600rpm后离心管达到水平位置,样品沉降方向是沿离心管轴向移动,最后沉降在管底,便于收集。

因为不如固定角转子稳固,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,甚至满足平板离心的需要——例如一些品牌的大容量离心机可配多用途适配器,使得多个微孔板或者培养板、深孔板、PCR板、玻片盒、大规模核酸纯化试剂盒的纯化板、甚至细胞培养瓶的离心可以和大容量的离心瓶公用同一个水平转子,有助于节约经费同时满足多样化的需求。所以说选择适配范围越宽的转子越好。

    水平转子可以使离心沉淀在管底而非管壁的斜面上,但是水平转子的转速往往较同型号的固定转子慢很多.

 

 

⑶ 区带转头:区带转头无离心管,主要由一个转子桶和可旋开的顶盖组成。

转子桶中装有十字型隔板装置,把桶内分隔成四个或多个扇形小室,隔板内有导管,梯度液或样品液从转头中央的进液管泵入,通过这些导管分布到转子四周,转头内的隔板可保持样品带和梯度介质的稳定。

沉降的样品颗粒在区带转头中的沉降情况不同于角式和外摆式转头,在径向的散射离心力作用下,颗粒的沉降距离不变,因此区带转头的“壁效应”极小,可以避免区带和沉降颗粒的紊乱,分离效果好,而且还有转速高,容量大,回收梯度容易和不影响分辨率的优点,使超离心用于制备和工业生产成为可能。

区带转头的缺点是样品和介质直接接触转头,耐腐蚀要求高,操作复杂。

 

⑷ 垂直转头:其离心管是垂直放置,样品颗粒的沉降距离最短,离心所需时间也短,适合用于密度梯度区带离心,离心结束后液面和样品区带要作九十度转向,因而降速要慢。

 

⑸ 连续流动转头:可用于大量培养液或提取液的浓缩与分离,转头与区带转头类似,由转子桶和有入口和出口的转头盖及附属装置组成,离心时样品液由入口连续流入转头,在离心力作用下,悬浮颗粒沉降于转子桶壁,上清液由出口流出。

转子的材质也从重量轻、强度高、造价低的铝合金不断创新,出现了碳纤维转子、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。

现在的转子和适配器、盖子多数都可以直接高温消毒,抗腐耐温性也大大提高,可以满足特殊的需要。不过转子在高速运转时,内部会产生离心应力,因而都有一定的使用极限,需要参照说明书正确保管和使用。当离心应力超过一定的限度后,将引起转头过早损坏,甚至发生意外,所以我们要严格遵循厂家的说明。

 

 

 

5**公司代理****

本公司代理的离心机,由贝克曼库尔特(Beckman Coulter)开发,制造和销售更易于使用的自动化和创新的复杂生物医学测试产品。

自 1947 年以来,贝克曼库尔特一直为世界各地的实验室,医院和大学提供离心解决方案。创新的离心技术帮助我们为生命科学,生物技术,制药,临床诊断,学术和工业领域的客户提供优质服务。在世界各地的实验室中有几十万台贝克曼库尔特(Beckman Coulter)的仪器在运行使用,致力于为改善患者的健康状况和降低护理成本。

我们销售的离心机产品系列包括 Microfuge 系列和更大的高性能台式模型,落地式超速离心机以及分析型超速离心(AUC)仪器,广泛的离心机转头系列也可用于您的特定应用领域,旨在适应各种样品体积,相对离心力和转速(RPM)。

贝克曼库尔特Optima系列超速离心机最高转速可达150,000rpm,使用真空密封驱动系统,大大减低轴的磨损,延长使用寿命。可完成各种核酸、蛋白、细胞的分离工作;配合转头帮助进行蛋白质组学、基因组学和细胞组学的研究。

贝克曼库尔特Avanti-J系列高效离心机有近达30个转头可供选择,可以分离高达9升的容量,超过100,000xg离心力,可以完成部分超离工作。

Microfuge Allegra系列台式离心机有20种转头,**的密封水平转头,防止工作人员受样品污染。10种加速/减速速度率设定使离心机高效运行,大大节省了时间,并可设定9小时59分钟连续离心或短暂离心。

 

超速离心机系列

• Optima MAX-XP台式超速离心机

• Optima XPN系列智能型超速离心机

 

高效离心机系列

• Avanti JXN 30/26智能型高效离心机

• Avanti J-E多用途高效离心机

 

台式高速离心机系列

• Microfuge 系列台式微量离心机

• Allegra 系列高速台式离心机

 

 

 

 

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