1．  基本要求    
1.1了 解
(1)離心力與相對(duì)離心力
(2)離心機(jī)的分類與基本結(jié)構(gòu)
(3)離心機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)及性能指標(biāo)
(4)離心機(jī)的進(jìn)展
1.2 熟 悉
(1)離心機(jī)的工作原理
(2)離心機(jī)常見(jiàn)故障及排除方法
1.3 掌 握
(1)常用的離心方法(差速離心法、密度梯度離心法、分析性超速離心法)
(2)專用離心機(jī)的臨床使用范圍
(3)低速離心機(jī)、高速（冷凍）離心機(jī)、超速（冷凍）離心機(jī)的臨床使用范圍
2．  重點(diǎn)難點(diǎn)    
2.1重 點(diǎn)
(1)常用的離心方法
(2)離心方法的選擇
(3)離心機(jī)的結(jié)構(gòu)（低速離心機(jī)、高速（冷凍）離心機(jī)、超速（冷凍）離心機(jī)）
2.2 難點(diǎn)
2.2.1 離心力與相對(duì)離心力
2.2.2 液體中的微粒在重力場(chǎng)中的分離
2.2.3 液體中的微粒在離心力場(chǎng)中的沉降
2.2.4 分析性超速離心法
3．  講授學(xué)時(shí)    
建議4學(xué)時(shí)
4．  內(nèi)容提要    **節(jié)    第二節(jié)    第三節(jié)   第四節(jié)   第五節(jié)    第六節(jié)
4.1 離心機(jī)的工作原理
4.1.1 離心機(jī)的工作原理
離心是利用旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的離心力以及物質(zhì)的沉降系數(shù)或浮力密度的差異進(jìn)行分離、濃縮和提純生物樣品的一種方法。懸浮液在高速旋轉(zhuǎn)下，由于巨大的離心力作用，使懸浮的微小顆粒（細(xì)胞器、生物大分子的沉淀等）以一定的速度沉降，從而使溶液得以分離，顆粒的沉降速度取決于離心機(jī)的轉(zhuǎn)速、顆粒的質(zhì)量、大小和密度。
當(dāng)含有細(xì)小顆粒的懸浮液靜置不動(dòng)時(shí)，由于重力場(chǎng)的作用可使得懸浮的顆粒逐漸下沉，顆粒越重，下沉越快。微粒在重力場(chǎng)下移動(dòng)的速度與微粒的大小、形態(tài)、密度、重力場(chǎng)的強(qiáng)度及液體的黏度有關(guān)。如紅細(xì)胞顆粒，直徑為數(shù)微米，可以在通常重力作用下觀察到它們的沉降過(guò)程。此外，物質(zhì)在介質(zhì)中沉降時(shí)還伴隨有擴(kuò)散現(xiàn)象（擴(kuò)散是由于微粒的熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的質(zhì)量遷移現(xiàn)象,主要是由于密度差引起的）。對(duì)小于幾微米的微粒如病毒或蛋白質(zhì)等，它們?cè)谌芤褐谐赡z體或半膠體狀態(tài)，僅僅利用重力是不可能觀察到沉降過(guò)程的，因?yàn)轭w粒越小沉降越慢，而擴(kuò)散現(xiàn)象則越嚴(yán)重。擴(kuò)散現(xiàn)象是不利于樣品分離的，如果加大重力，就可能克服擴(kuò)散現(xiàn)象的不利影響,實(shí)現(xiàn)生物大分子的分離。離心機(jī)就是利用離心機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強(qiáng)大的離心力，迫使液體中微粒克服擴(kuò)散加快沉降速度，把樣品中具有不同沉降系數(shù)和浮力密度的物質(zhì)分離開(kāi)。
 
 
 
 
 
 
 
 
圖2-1 離心機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)示意圖
4.1.2 離心力與相對(duì)離心力
1.離心力  當(dāng)物體所受外力小于運(yùn)動(dòng)所需要的向心力時(shí)，物體將向遠(yuǎn)離圓心的方向運(yùn)動(dòng)。物體遠(yuǎn)離圓心運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象稱為離心現(xiàn)象也叫離心運(yùn)動(dòng)。離心運(yùn)動(dòng)是由于向心力消失或不足而造成的。
2. 相對(duì)離心力是指在離心場(chǎng)中，作用于顆粒的離心力相當(dāng)于地球重力的倍數(shù)，單位是重力加速度“g”。
4.1.3 液體中的微粒在重力場(chǎng)中的分離
1.液體中的微粒受重力的作用，較重的微粒下沉與液體分開(kāi)，這個(gè)現(xiàn)象稱為重力沉降。
2.沉降速度  指在強(qiáng)大離心力作用下，單位時(shí)間內(nèi)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的距離。
3.沉降時(shí)間  在實(shí)際工作中，常常遇到要求在已有的離心機(jī)上把某一種溶質(zhì)從溶液中全部沉降分離出來(lái)需用多大轉(zhuǎn)速與多長(zhǎng)時(shí)間可達(dá)到目的的問(wèn)題。如果轉(zhuǎn)速已知，則需確定分離某粒子所需的時(shí)間即沉降時(shí)間。
4.1.4 液體中的微粒在重力場(chǎng)中的沉降
1.當(dāng)離心機(jī)開(kāi)動(dòng)時(shí)，離心管繞離心轉(zhuǎn)頭的軸旋轉(zhuǎn)，作圓周運(yùn)動(dòng)（見(jiàn)圖2-2），在離心管內(nèi)的樣品顆粒將同樣運(yùn)動(dòng)。
2.假如顆粒是處于真空中（即沒(méi)有介質(zhì)阻力時(shí)），顆粒會(huì)沿切線方向飛去，也就是當(dāng)離心管由0位轉(zhuǎn)到1位時(shí)，顆粒到達(dá)離心管底部A位。對(duì)于離心管而言，樣品顆粒由頂位移到了A位，也就是由離心管頂部移到了底部，這與重力場(chǎng)中的由高處落到低處相似。這種顆粒在圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的切線運(yùn)動(dòng)稱為離心沉降。
3.顆粒作切線運(yùn)動(dòng)時(shí)將由于介質(zhì)的摩擦阻力，使其在離心管中依圖2-2中虛線所示的曲線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)離心管由0位轉(zhuǎn)到2位時(shí)，顆粒由頂位移到B位。介質(zhì)的阻力越大，顆粒在離心管中沉降速度越小，沉降的距離也越短。旋轉(zhuǎn)速度越大，顆粒在離心管中沉降越快。
 
圖2-2 離心沉降示意圖
4.2 離心機(jī)的分類與基本結(jié)構(gòu)
4.2.1 離心機(jī)的分類
通常G際上對(duì)離心機(jī)的分類有三種方法：即按轉(zhuǎn)速分、按用途分、按結(jié)構(gòu)分。按轉(zhuǎn)速可分為低速、高速、超速等離心機(jī)；按用途可分為制備型、分析型和制備分析兩用型；按結(jié)構(gòu)可分為臺(tái)式、多管微量式、細(xì)胞涂片式、血液洗滌式、高速冷凍式、大容量低速冷凍式、臺(tái)式低速自動(dòng)平衡離心機(jī)等。另外G外還有三聯(lián)式（五聯(lián)式）高速冷凍離心機(jī)，專作連續(xù)離心用。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
4.2.2 離心機(jī)的基本結(jié)構(gòu)
低速離心機(jī)、高速（冷凍）離心機(jī)及超速（冷凍）離心機(jī)的結(jié)構(gòu):①低速離心機(jī)的結(jié)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)、離心轉(zhuǎn)盤（轉(zhuǎn)頭）、調(diào)速器、定時(shí)器、離心套管與底座等主要部件構(gòu)成。②高速（冷凍）離心機(jī)的結(jié)構(gòu)由轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、速度控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、離心室、離心轉(zhuǎn)頭及安全保護(hù)裝置等。③超速(冷凍)離心機(jī)主要由驅(qū)動(dòng)和速度控制、溫度控制、真空系統(tǒng)和轉(zhuǎn)頭四部分組成。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
圖2-3 離心機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
4.3 離心機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)及性能指標(biāo)
4.3.1 離心機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)及性能指標(biāo)
主要參數(shù)包括：**大轉(zhuǎn)速；**大離心力；**大容量；電源功率；溫度控制范圍；工作電壓；調(diào)速范圍。離心機(jī)轉(zhuǎn)頭的常用標(biāo)記及參數(shù)。離心機(jī)轉(zhuǎn)頭的常用標(biāo)記是由三部分組成，**部分為英文字母符號(hào)；第二部分為數(shù)字；第三部分為標(biāo)識(shí)轉(zhuǎn)頭由不同的金屬組成。轉(zhuǎn)頭參數(shù)有，R_max 、R_min  、RCF_max 、RCF_min  、RPM_max 、Ｋ等。
4.3.2 離心轉(zhuǎn)頭的分類及性能指標(biāo)：離心機(jī)轉(zhuǎn)頭一般可分為五大類有①固定角轉(zhuǎn)頭②甩平式轉(zhuǎn)頭③連續(xù)流動(dòng)轉(zhuǎn)頭④區(qū)帶轉(zhuǎn)頭⑤垂直轉(zhuǎn)頭。
4.4 離心機(jī)的日常維護(hù)、常見(jiàn)故障及排除
4.4.1 離心機(jī)的日常維護(hù)
各類離心機(jī)因其轉(zhuǎn)速高，產(chǎn)生的離心力大，使用不當(dāng)或缺乏定期的檢修和保養(yǎng)，都可能發(fā)生嚴(yán)重事故，因此使用離心機(jī)時(shí)都必須嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。
4.4.2 離心機(jī)常見(jiàn)故障及排除方法
1.電機(jī)不轉(zhuǎn)
2.轉(zhuǎn)頭的損壞
3.機(jī)體震動(dòng)劇烈、響聲異常。
4.高速（冷凍）離心機(jī)不制冷
有許多故障為不正確操作所致，正確操作可減少或消除故障。在工作過(guò)程中，如出現(xiàn)任何異常現(xiàn)象均應(yīng)立即停機(jī)，檢查原因，不得強(qiáng)行運(yùn)轉(zhuǎn)，以免產(chǎn)生不必要的損失。
4.5 常用的離心方法及臨床應(yīng)用
4.5.1 差速離心法(又稱分步離心法)
采用不同的離心速度和離心時(shí)間,使沉降速度不同的顆粒分步離心的方法,稱為差速離心.操作時(shí),將含有兩種不同顆粒的混懸液,以常速離心，使大的顆粒下沉，將上清液傾倒于另一離心管中，再加大離心力，離心一定時(shí)間，分離小的顆粒，反復(fù)多次分離，達(dá)到分離目的。差速離心主要用于分離大小和密度差異較大的顆粒。差速離心法的優(yōu)點(diǎn)是：操作簡(jiǎn)單，離心后用傾倒法即可將上清液與沉淀分開(kāi)，并可使用容量較大的角式轉(zhuǎn)子；分離時(shí)間短、重復(fù)性高；樣品處理量大。缺點(diǎn)是：分辨率有限、分離效果差，沉淀系數(shù)在同一個(gè)數(shù)量級(jí)內(nèi)的各種粒子不容易分開(kāi)，不能一次得到純顆粒；壁效應(yīng)嚴(yán)重，特別是當(dāng)顆粒很大或濃度很高時(shí)，在離心管一側(cè)會(huì)出現(xiàn)沉淀；顆粒被擠壓，離心力過(guò)大、離心時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)使顆粒變形、聚集而失活。
 
圖2-4 差速離心法原理示意圖
4.5.2 密度梯度離心法(又稱區(qū)帶離心法)
該法又分為速率區(qū)帶離心法和等密度區(qū)帶離心法。樣品在一定惰性梯度介質(zhì)中進(jìn)行離心沉淀或沉降平衡，在一定離心力下把顆粒分配到梯度液中某些特定位置上，形成不同區(qū)帶的分離方法。該法的優(yōu)點(diǎn)是：具有很好的分辨率，分離效果好，可一次獲得較純顆粒；適用范圍廣，既能分離沉淀系數(shù)差的顆粒，又能分離有一定浮力密度的顆粒；顆粒不會(huì)積壓變形，能保持顆粒活性，并防止已形成的區(qū)帶由于對(duì)流而引起混合。缺點(diǎn)是：離心時(shí)間較長(zhǎng)；需要制備梯度液；操作嚴(yán)格，不宜掌握。
4.5.2.1 速率區(qū)帶離心法
是根據(jù)分離的粒子在離心力作用下，在梯度液中沉降速度的不同，離心后具有不同沉降速度的粒子處于不同的密度梯度層內(nèi)形成幾條分開(kāi)的樣品區(qū)帶，達(dá)到彼此分離的目的。臨床常使用的分離液是Ficoll、Percoll及蔗糖。把靜脈血中單個(gè)核細(xì)胞分離出來(lái)，前一種分離液將血液中單個(gè)核細(xì)胞（淋巴細(xì)胞和單核細(xì)胞）分為一個(gè)層，同時(shí)提出。而Percoll分離液將血中淋巴細(xì)胞和單核細(xì)胞分為二個(gè)梯度層，分別提取。后者分離效果優(yōu)于前者，但操作繁瑣。
 
圖2-5 速率區(qū)帶離心示意圖
4.5.2.2 等密度區(qū)帶離心法
當(dāng)不同顆粒存在浮力密度差時(shí)，在離心力場(chǎng)下，顆粒或向下沉降，或向上浮起，一直沿梯度移動(dòng)到它們密度恰好相等的位置上（即等密度點(diǎn)）形成區(qū)帶，稱為等密度區(qū)帶離心法。等密度區(qū)帶離心的有效分離取決于顆粒的浮力密度差，密度差越大，分離效果越好，與顆粒的大小和形狀無(wú)關(guān)，但后兩者決定著達(dá)到平衡的速率、時(shí)間和區(qū)帶的寬度。
 
 圖2-6 等密度區(qū)帶離心示意圖
4.5.3 分析性超速離心法
1.分析型超速離心機(jī)的工作原理  ①分析型超速離心機(jī)主要由一個(gè)橢圓形的轉(zhuǎn)子、一套真空系統(tǒng)和一套光學(xué)系統(tǒng)所組成。該轉(zhuǎn)子通過(guò)一個(gè)柔性的軸連接成一個(gè)高速的驅(qū)動(dòng)裝置，此軸可使轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時(shí)形成自己的軸。②轉(zhuǎn)子在一個(gè)冷凍的真空腔中旋轉(zhuǎn)，其容納兩個(gè)小室：分析室和配衡室。③分析室的容量一般為1ml，呈扇形排列在轉(zhuǎn)子中，其工作原理與一個(gè)普通水平轉(zhuǎn)子相同。④分析室有上下兩個(gè)平面的石英窗，離心機(jī)中裝有的光學(xué)系統(tǒng)可保證在整個(gè)離心期間都能觀察小室中正在沉降的物質(zhì)，可以通過(guò)對(duì)紫外光的吸收（如對(duì)蛋白質(zhì)和DNA）或折射率的不同對(duì)沉降物進(jìn)行監(jiān)測(cè)。⑤在分析室中物質(zhì)沉降時(shí)重粒子和輕粒子之間形成的界面就像一個(gè)折射的透鏡，結(jié)果在檢測(cè)系統(tǒng)的照相底板上產(chǎn)出一個(gè)“峰”，由于沉降不斷進(jìn)行，界面向前推進(jìn)，故“峰”也在移動(dòng)，從峰移動(dòng)的速度可以得到物質(zhì)沉降速度的指標(biāo)。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
 
圖2-7 分析型超速離心系統(tǒng)示意圖
2.分析性超速離心法的臨床應(yīng)用  分析型超速離心機(jī)**大轉(zhuǎn)速40000r/min，檢測(cè)波長(zhǎng)范圍200nm～800nm。制備型超速離心機(jī)**大轉(zhuǎn)速100000r/min，**大離心力802400×g。隨機(jī)可配備密度梯度收集儀、密度梯度泵、各種加樣、取樣器等附件。分析型超速離心機(jī)主要用于生物制藥*域測(cè)定生物大分子的相對(duì)分子重量。應(yīng)用**廣的是沉降速度法采用照相記錄，即可求出粒子的沉降系數(shù)。生物大分子的純度估計(jì)。分析型超速離心機(jī)目前廣泛應(yīng)用于研究DNA制劑、病毒和蛋白質(zhì)的純度。分析生物大分子中的構(gòu)象變化。可以通過(guò)檢查樣品在沉降速度上的差異來(lái)證實(shí)。臨床實(shí)驗(yàn)室基本不用。制備型超速離心機(jī)主要用于生物學(xué)研究方面，是分離純化細(xì)胞的主要工具，可用于細(xì)胞器、病毒的分離和濃縮。
4.5.4 低速離心機(jī)的臨床應(yīng)用
低速離心機(jī)是臨床實(shí)驗(yàn)室常規(guī)使用的一類離心機(jī)。**大轉(zhuǎn)速在4000r/min以內(nèi)，相對(duì)離心力在2810×g，分離形式是固液沉降分離。臨床實(shí)驗(yàn)室主要用于全血中的血漿、血清的分離及尿液、胸腹水、腦脊液等有形成分的分離。
4.5.5 高速離心機(jī)的臨床應(yīng)用
**大轉(zhuǎn)速為20000r/min，**大相對(duì)離心力為17000×g，分離形式是固液沉降分離。臨床實(shí)驗(yàn)室主要用于PCR分子生物學(xué)檢測(cè)項(xiàng)目如對(duì)乙型肝炎病毒及丙型肝炎病毒患者血清標(biāo)本中DNA及RNA的提取。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室對(duì)各種生物細(xì)胞、無(wú)機(jī)物溶液、懸浮液及膠體溶液的分離,濃縮和提純等。為了防止高速離心過(guò)程中溫度升高而使酶類物質(zhì)破壞，以及生物分子變性失活，有的高速離心機(jī)還裝設(shè)了制冷系統(tǒng)，此種離心機(jī)又稱高速冷凍離心機(jī)。
4.5.6 超速離心機(jī)的臨床應(yīng)用
**大轉(zhuǎn)速為50000-80000r/min，**大相對(duì)離心力510000×g，分離形式是差速沉降分離和密度梯度區(qū)帶分離。臨床實(shí)驗(yàn)室基本不用。主要用于科研上，對(duì)樣本中亞細(xì)胞器的分離，病毒、核酸、蛋白質(zhì)及多糖的分離。
4.5.7 專用離心機(jī)
1.輸血專用離心機(jī)  用于臨床輸血、血型鑒定、交叉配血、血小板血型鑒定、血小板抗體的檢查及抗人球蛋白試驗(yàn)等。
2.微量毛細(xì)管離心機(jī)  用于血溶比試驗(yàn)，微量血細(xì)胞比積以及同位素微量標(biāo)記物的測(cè)定。
3.尿沉渣分離離心機(jī)  用于尿液中有形成份的分離與尿液工作站相配套。
4.細(xì)胞涂片染色離心機(jī)  用于腦脊液、胸腹水的脫落細(xì)胞的分離及涂片。
4.6 離心機(jī)的進(jìn)展
離心機(jī)的類型也越來(lái)越新穎。伊朗正在對(duì)將擁有更強(qiáng)力的轉(zhuǎn)子，旋轉(zhuǎn)速度更快，濃縮能力更強(qiáng)的P2離心機(jī)展開(kāi)研究；俄羅斯立薩馬拉醫(yī)科大學(xué)的**，已研制出了使下肢骨折患者更快地康復(fù)的新型醫(yī)用離心機(jī)并用于臨床治療；G內(nèi)的一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、適應(yīng)性強(qiáng)、安裝使用維修方便、分離時(shí)顆粒不易破壞的ＳＳ型三足式離心機(jī)已廣泛應(yīng)用于各行業(yè)和科研實(shí)驗(yàn)室。目前，離心方法已逐漸走向規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化。各種專用離心機(jī)，對(duì)所分離樣品由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制程序設(shè)定了一定的轉(zhuǎn)速、相對(duì)離心力及離心時(shí)間等。