冷凍高速離心機是指轉速在3500～50000r/min，同時具有冷凍功能的高速離心機。它利用高速旋轉轉頭產生的強大離心力，使離心管內的懸浮液或乳濁液中沉降係數不同的物質發生沉降，從而使之分離、濃縮和提純。由於它具有冷凍系統，因此可以精確地控制離心室的溫度，不但可以滿足對低溫控制要求嚴格的生物試劑的提取，而且還可以提高離心效率。被廣泛套用於生命科學的研究領域，是分子生物學、分子化學、臨床醫學、微生物、病毒等實驗和科學研究中不可缺少的重要工具。
基本介紹
- 中文名：冷凍高速離心機
- 外文名：High-speed Freezing Centrifuge
- 一級產品類別：樣本分離設備
- 二級產品類別：醫用離心機
- 管理類別：Ⅰ類
發展歷史,工作原理,離心力和轉速間的換算,分類,基本結構,1. 外殼,2. 離心室,3. 轉頭,4. 冷凍裝置,5. 控制電路,操作方法,注意事項,
發展歷史
1872年，Misher最早使用離心機分離蜂蜜和奶油。
早期的離心機為手搖離心沉澱器，之後隨著生產和科學實驗的發展需要，發明了水流驅動離心機和蒸汽驅動離心機。
1910年出現了小型電動離心機。
1924年瑞典化學家Svedberg和Rinde製造了世界上第一台具有光學系統轉速達到45000rpm的油渦輪驅動分析型超高速離心機。
1927年發明了壓縮空氣驅動離心機。
20世紀40年代後，美國開始正式出售各種型號離心機。從此，離心機的製造和套用越來越普及。
工作原理
在重力場作用下，靜置懸浮液中的細小顆粒會逐漸下沉，粒子越重下沉越快，反之小於液體密度的粒子會上浮。微粒在重力場下移動的速度與微粒的大小、形態和密度、液體的粘度有關。微粒在沉降過程中還伴隨有擴散現象。沉降是相對的、有條件的，只有受到外力才能運動，且沉降速度與物體的質量成正比，顆粒越大沉降越快。擴散是無條件的、絕對的，擴散與物質的質量成反比，顆粒越小擴散越嚴重。對於小於幾微米的微粒(如病毒或蛋白質等)，它們在溶液中呈膠體或半膠體狀態，僅利用重力是不能觀察到沉降過程的。因此需要藉助離心機的離心力才能迫使這些微粒克服擴散產生和加速沉降運動。
由於離心機工作時，內部轉頭高速旋轉與空氣摩擦生熱，同時電子器件也會產生熱量，會導致機身溫度升高，因此誕生了冷凍離心機。冷凍高速離心機的冷凍系統可以使離心機內部保持指定的恆溫，不但可以延長離心機內部元件的使用壽命、加快離心效率，而且還能滿足特殊生物實驗(例如DNA提取要求在4℃下進行)的要求。
離心力和轉速間的換算
離心力G和轉速rpm(轉/分鐘)間的換算公式為：
G=1.11×10-5×R×rpm2
其中：
G為離心力，單位為g(重力加速度)。
R為半徑，單位為厘米。
rpm為轉速，單位為轉每分鐘。
例如，離心半徑為10厘米，轉速為8000rpm，其離心力為：
G=1.11*10-5*10*80002=7104
即離心力為7104g，通常寫為7104xg。
而當離心力為70000xg 時，其轉速應為：25113(約為25000rpm)。
分類
根據轉速不同可以分為：常速冷凍離心機(3500r/min以下)、冷凍高速離心機(3500～50000r/min)和超速冷凍離心機(50000r/min以上)。
根據結構形式不同可以分為：台式離心機、落地式離心機。通常落地式離心機的技術指標高於台式離心機。
冷凍高速離心機分類基本結構
離心機由外殼、離心室、轉頭、冷凍裝置和控制電路等部分組成。
1. 外殼
外殼部分有前後面板、左右面板及上面板、底板及腳輪等零部件組成。通常上面板表面為離心室蓋板，在蓋板的後部設有控制箱和顯示面板。顯示面板上裝有各種控制開關、按鈕以及轉速、溫度調節等指示表。
2. 離心室
離心室（轉頭室）為一圓柱形空腔，裡面是可以安放多個試管的轉頭。離心室內壁用不鏽鋼板製成。緊貼內壁裝有冷盤管，用以控制離心室溫度。在離心室內壁和外壁之間設有絕熱材料的保溫層。
3. 轉頭
通常每台冷凍高速離心機都配有多種轉頭，包括定角轉頭和水平轉頭，不同轉頭的轉速和配套使用的離心管容量也不相同。具體請查看相應設備的說明書。
4. 冷凍裝置
冷凍高速離心機的冷凍裝置由壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器等零部件組成，作用是控制離心室溫度。
5. 控制電路
控制電路是冷凍高速離心機的重要組成部分，用以控制離心機的溫度、啟動、加減速、定時、停止等操作。
操作方法
1. 檢查儀器。
2. 選擇合適的轉頭。
3. 接通電源，打開電源開關。
4. 設定溫度。
5. 將待離心的液體裝入合適的離心管中，並對稱地放入轉頭中。
6. 調節速度和時間。
7. 打開開關。
8. 離心結束後自動關機、關閉冷凍開關、電源開關、切斷電源。
9. 將轉頭取出，將離心機的蓋子敞開放置。
10. 收集離心物，洗淨離心管。
注意事項
1. 離心機在使用前必須將其放置在平穩、堅固的台面或地面，機殼要接地線。
2. 若要在低於室溫的溫度下離心，轉頭在使用前應放置於離心機的轉頭室內，設定好溫度進行預冷，預冷時離心機蓋必須關閉。
3. 不得使用劣質離心管，不得用老化、變形、有裂紋的離心管。
4. 使用時負載必須平衡，放置離心管的時候一定要對稱放置。若只有一支樣品管另外一支要用等質量的水代替。這樣才能保證轉起來平穩，不產生偏心震動。
5. 開啟離心機時一定要先將離心機的蓋子蓋好，才能慢慢啟動。
6. 開啟和關閉離心機時一定是速度緩慢增加或者緩慢減小，不能迅速改變速度。
7. 使用完畢，應將調速旋鈕逐檔旋迴至“0”，然後讓其自行停轉，嚴禁在未停轉的狀態下和開機運轉的狀態下打開機蓋。
8. 使用中如發現聲音不正常，應立即關機，並進行檢查維修。
9. 離心期間，實驗者不得離開。
10. 定期（半年左右）檢查整流子和電刷的磨損情況，有磨損過度的應立即更換。
11. 電動機的軸承應定期加注潤滑脂。
