離心機及轉子的分類(lèi)

　　一.離心機的分類(lèi)：

　　國際上對離心機的分類(lèi)方法有三種：按用途分、按轉速分和按結構分。

　　按用途分類(lèi)：分為制備型離心機和制備分析離心機。

　　制備型離心機：僅供分離濃縮，提純試樣的離心機。

　　制備分析離心機：不但能分離濃縮、提純試樣，而且可以通過(guò)光學(xué)系統對試樣的沉降過(guò)程進(jìn)行觀(guān)察、拍照、測量、數字輸出、打印自動(dòng)顯示的離心機。

　　按轉速分類(lèi)：分為低速離心機、高速離心機、超速離心機。

　　低速離心機：轉速在10000rpm以?xún)然蛳鄬﹄x心力在15000×g以?xún)取?

　　高速離心機：轉速在10000∽30000rpm以?xún)然蛳鄬﹄x心力在15000∽70000×g以?xún)取?

　　超速離心機：轉速在30000rpm以上或相對離心力在70000×g以上。

　　按結構分類(lèi)：

　　一般在高速和低速離心機根據結構和功能進(jìn)行分類(lèi)，品種繁多，各廠(chǎng)家命名也無(wú)統一標準�？煞譃榕_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(dòng)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(zhuān)作連續離心用。

　　二.轉子的分類(lèi)應用及特點(diǎn)

　　轉子是離心機用于分離試樣的核心部件，轉子規格、品種的多少是衡量離心機生產(chǎn)技術(shù)掌握程度的重要標志，轉子一般可分為下列五大類(lèi)：

　　固定角轉子(Eixed-Angle-Rotor)：

　　主要用于分離沉降速度有明顯差異的顆粒樣品。顆粒在扇形溶地移動(dòng)的距離很短，碰到外壁的顆粒沿著(zhù)管壁滑到管底，形成沉淀，因此這種轉子能很快地收集沉淀物。分離過(guò)程中，由于管壁的作用，在離心管內將會(huì )引起強烈的對流，對具有相同沉降速率的顆粒會(huì )產(chǎn)生不良影響。

　　甩平轉子(Siwing-Bucket-Rotor)：

　　主要用于樣品作密度梯度離心。顆粒移動(dòng)距離長(cháng)，溶液中的組分相對于管壁的位置在離心過(guò)程中和離心后不發(fā)生改變，因此離心效果好，但因顆粒在離心場(chǎng)中是從旋轉中沿徑向散離出去，而不是按相互平行的路線(xiàn)沉降。顆粒碰到外壁沿著(zhù)管壁滑到管底，因此也會(huì )產(chǎn)生對流。(但比固定角轉子小)低速時(shí)啟動(dòng)或停機時(shí)會(huì )產(chǎn)生振動(dòng)，影響分離效果，甩平轉子有敞開(kāi)式和封閉式兩種，一般制備容量大，轉速小于10000RPM，離心力場(chǎng)在16000xg以?xún)鹊�，作成敞開(kāi)式，主要用于樣品的初分離。制備容量較前者小，轉速大于10000RPM，離心力場(chǎng)在16000xg以上的，為了減少風(fēng)力的影響，一般作成封閉式，主要用于線(xiàn)粒體、葉綠體、細胞核等的分離和密度梯度離心。

　　連續離心轉子(Continuous-Flow-Rotor)：

　　主要用于懸浮介質(zhì)中高速分離較小的顆粒物質(zhì)，如在培養基中分離細胞，在運轉過(guò)程中，懸浮樣品以一定速度從轉子體中心流入離心池，由于溶液中的組分輕重不同，在離心力場(chǎng)作用下，重粒子具有較大的慣性離心力、沉降快，當流速增大(降低)到一定值時(shí)，重粒子將留在離心池外緣底部，而介質(zhì)將從出口流出并帶走較輕的粒子，收集組分的方法是把組分沖洗出離心池或者留在轉子體內，這種轉子是利用離心淘析技術(shù)對整細胞或大的亞細胞粒子進(jìn)行分離，在無(wú)菌和低溫條件下，被分離的組分，能保持活性，回收率高等優(yōu)點(diǎn)。如果液流方向與離心力方向相反，即降低了粒子運行速度，相當于增長(cháng)了運行距離，從而提高了分辨能力。

　　區帶轉子(Zonal-Rotor)：

　　主要用于大容量的密度梯度離心，當實(shí)驗所需制備的樣品量多，而甩平轉子因受到量的限制時(shí)，采用區帶離心是較好的。主要由帶有四塊葉片的轉子體和密封系統組成，轉子體和四塊葉片將離心池分為四個(gè)扇形小室，阻止溶液在離心池中旋轉，葉片上有徑向導管，溶液通過(guò)導管從中心流向轉子體外壁，裝樣和取樣時(shí)應小心，裝樣一般在2500∽3000rpm運轉中進(jìn)行，首先將梯度液中較輕的部分通過(guò)密封管道泵入轉子內，由于慣性力的存在，梯度液在轉子外壁的垂直方向形成均勻的一層，再依次將密度較高的梯度液泵入，隨著(zhù)密度的增高和梯度液的不斷泵入，密度較低的梯度液被推向中心，直到轉子完全裝滿(mǎn)，然后通過(guò)密封組件中心輸液管把待分離的樣品(其密度與梯度液中最輕的密度部分還低)加入，接著(zhù)把密度更低的溶液注入，用以取代中心附近的樣品，裝完后，移去密封組件，蓋上轉子蓋，在一定轉速離心一定時(shí)間后，轉速降至2500∽3000rpm，裝上密封組件及輸液管，通過(guò)泵入較密的液體到轉子的液體由輕至重依次擠出。

　　區帶轉子避免了用離心管所引起的壁效應(Walleffects)和干擾，提高了分辨率。

　　垂直轉子(Vertical-Tube-Rotor)：

　　主要用于樣品在短時(shí)間作密度梯度離心。甩平轉子分離粒子位移距離長(cháng)，分辨能力高，分離后組分的區帶較寬，便于回收，但所需時(shí)間長(cháng)，垂直轉子分離的粒子位移距離等于離心管直徑。轉子轉動(dòng)前，管內密度梯度溶液的密度是沿重力方向變化，轉動(dòng)后，溶液的密度逐漸改變?yōu)殡x心力方向(水平方向)變化，離心結束后，溶液的密度變化方向因重力作用又沿鉛垂方向變化，形成鉛垂方向的密度梯度，由于離心管是垂直放置，所以溶液粒子位移的距離等于離心管的直徑。離心時(shí)間短，離心后樣品組分的區帶較寬，但因離心時(shí)間短，粒子得不到充分分離，將會(huì )失去一些組分，又因區帶與梯度介質(zhì)的接觸面大，易于擴散，停機后密度重新定向，易于混合，所以作區帶離心的效果，垂直轉子不于甩平轉子。

　　離心機轉子的轉速跟轉子的材料和強度有關(guān)，一般采用強度好、重量輕的超硬鋁合金(LC4)，超速離心機采用鈦合金(TiC4)。一般來(lái)說(shuō)，對同一離心機重量輕、容量小的轉子轉速要高，反之轉速要低。轉子的保養及壽命管理在以后的章節中介紹。