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          冷凍高速離心機的詳細解析

          發布時間:2019-07-06 閱讀5

            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系數不同的物質發生沉降,從而使之分離、濃縮和提純。由于它具有冷凍系統,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。被廣泛應用于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。

          高速離心機的詳細解析

            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淀器,之后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制造了世界上第一臺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年代后,美國開始正式出售各種型號離心機。從此,離心機的制造和應用越來越普及。

            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,反之小于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。對于小于幾微米的微粒(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。因此需要借助離心機的離心力才能迫使這些微??朔U散產生和加速沉降運動。

            由于離心機工作時,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恒溫,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:臺式離心機、落地式離心機。通常落地式離心機的技術指標高于臺式離心機。

            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]  。

            1. 外殼

            外殼部分有前后面板、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,在蓋板的后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,里面是可以安放多個試管的轉頭。離心室內壁用不銹鋼板制成。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

            通常每臺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. 設置溫度。

            5. 將待離心的液體裝入合適的離心管中,并對稱地放入轉頭中。

            6. 調節速度和時間。

            7. 打開開關。

            8. 離心結束后自動關機、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,洗凈離心管。

            注意事項

            1. 離心機在使用前必須將其放置在平穩、堅固的臺面或地面,機殼要接地線 [2]  。

            2. 若要在低于室溫的溫度下離心,轉頭在使用前應放置于離心機的轉頭室內,設置好溫度進行預冷,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回至“0”,然后讓其自行停轉,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,并進行檢查維修。

            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。

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