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淺談離心機(jī)
點(diǎn)擊次數(shù)：4579 更新時(shí)間：2014-08-12
離心機(jī)的工作原理是：在*的離心力作用下，使旋轉(zhuǎn)中的樣品逐漸偏離旋轉(zhuǎn)中心，從而達(dá)到沉降分離的效果。雖然離心機(jī)的原理很簡單，但是其適用于大量不同的工業(yè)應(yīng)用和研究實(shí)驗(yàn)，離心相關(guān)的技術(shù)文獻(xiàn)非常之多。
作者：Angelo DePalma，博士| 2014年3月12日
實(shí)驗(yàn)室常規(guī)離心機(jī)
臺式離心機(jī)/貝克曼庫爾特Allegra X-5/
高速離心機(jī)/賽默飛世爾科技Sorvall LYNX/
細(xì)胞培養(yǎng)離心機(jī)套裝/海蒂詩/
值得注意的是，離心的分離效率與旋轉(zhuǎn)半徑成正比，而與轉(zhuǎn)速（指每秒或每分鐘的旋轉(zhuǎn)速度，通常用每分鐘旋轉(zhuǎn)周數(shù)rpm表示）的平方成正比。
因此，在轉(zhuǎn)速固定不變的情況下，半徑為12英寸的離心機(jī)的效率是半徑為6英寸的2倍。而在半徑相同的情況下，轉(zhuǎn)速為1,000rpm時(shí)的離心效率是500rpm時(shí) 的4倍。
離心機(jī)一般按尺寸、速度和應(yīng)用來分類。相同大小的離心機(jī)還可以進(jìn)一步按轉(zhuǎn)頭容量、離心管尺寸和樣品數(shù)量等細(xì)分。離心速度（或相對離心力）是指施加到樣品上的離心力，其大小選擇與所需分離樣品的性質(zhì)有關(guān)。zui的超速離心機(jī)可以分離各種分子、細(xì)胞組分，甚至同位素。隨著轉(zhuǎn)速的提高，一些平時(shí)難以區(qū)分的樣品也可以得到更精細(xì)的分離。
按轉(zhuǎn)速來給離心機(jī)分類是zui常見的分類方式，盡管按相對離心力（RCF，單位g）來分類更準(zhǔn)確。萊伯特（康寧生命科學(xué)公司子公司，位于新澤西州愛迪生鎮(zhèn)）的產(chǎn)品Peter Will稱，轉(zhuǎn)速（RPM）是客戶zui經(jīng)常詢問的參數(shù)， “但是相對離心力實(shí)際上才是更為關(guān)鍵的數(shù)字”。
一個(gè)應(yīng)用所需的轉(zhuǎn)速快慢并不代表其是否“先進(jìn)”。科研工作者通常使用相對較低的離心力（約300xg）來分離比較敏感的干細(xì)胞，而同時(shí)用高達(dá)1,000,000xg的離心力來分離DNA、RNA、病毒顆粒和蛋白質(zhì)。
市場上有各種各樣的轉(zhuǎn)頭類型可供實(shí)驗(yàn)室選擇，兩種zui常見的類型是定角轉(zhuǎn)頭和甩平式水平轉(zhuǎn)頭。定角轉(zhuǎn)頭中的樣品管以一定的角度固定在轉(zhuǎn)頭內(nèi)，離心過程中樣品會沿著離心管的側(cè)壁逐漸沉淀到底部。
在甩平轉(zhuǎn)頭中，當(dāng)離心達(dá)到一定速度時(shí)，樣品管會從一個(gè)垂直狀態(tài)擺動到與地面或工作臺水平的位置，沉淀將平整地聚集在離心管的底部。
這兩種類型的離心轉(zhuǎn)頭均可使用多種樣品容器，包括微量管（1-2毫升），錐底管（50-500毫升）等，還包括用于分離血液、血漿等工業(yè)流程的更大型的容器，甚至還包括微孔板。美國安捷倫公司（位于加利福尼亞州圣克拉拉市）的微孔板離心機(jī)可以跟微孔板抓手及其他模塊組合，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜實(shí)驗(yàn)流程的自動化操作。
供應(yīng)商們一直致力于研發(fā)有針對性設(shè)計(jì)的離心機(jī)來滿足各種各樣的離心實(shí)驗(yàn)和不同容器的適配需要。因此，各種容量和型號的離心機(jī)層出不窮。賽默飛世爾科技公司（位于馬薩諸塞州沃爾瑟姆市）的商務(wù)總監(jiān)Hugh Tansey說：“市場上針對不同應(yīng)用的離心機(jī)選擇范圍十分廣泛”。
保養(yǎng)與維護(hù)
很多人都聽說過一些重大的離心機(jī)事故，嚴(yán)重的會使離心機(jī)自身和周圍設(shè)備*報(bào)廢。很不幸這些故事都是真實(shí)的，所以新型的離心機(jī)設(shè)計(jì)會通過自動轉(zhuǎn)頭識別和動態(tài)慣量檢查來顯著減少這些潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。一旦發(fā)現(xiàn)樣品有不平衡現(xiàn)象，離心機(jī)會立即自動停機(jī)。Peter Will說道：“一臺好的離心機(jī)可以迅速檢測出樣品的不平衡情況，迅速停機(jī)，并同時(shí)發(fā)出聲音或者圖像警報(bào)。”
離心機(jī)和血糖儀用的清潔用紙/ HYPE-WIPE®和MINI HYPE-WIPE®/
與這些災(zāi)難性事故相比，更為普遍的是各種離心機(jī)運(yùn)行錯(cuò)誤或者故障，這些直接導(dǎo)致了機(jī)器無法使用，或者更糟糕的——樣本損失。Tansey說道：“實(shí)驗(yàn)人員需要經(jīng)過漫長的處理流程才使樣本進(jìn)行到離心收集的步驟，他們絕不希望這些樣品被鎖在離心機(jī)中，導(dǎo)致?lián)p壞或者丟失。”
轉(zhuǎn)頭的加速和減速速度需要在更長的樣品平衡時(shí)間和更快的運(yùn)行速度之間進(jìn)行平衡。轉(zhuǎn)頭減速過快可能會擾亂樣品的沉淀，而減速過慢則會明顯延長運(yùn)行時(shí)間。“比較理想的狀態(tài)是快速啟動配上軟制動，”Will說，“高品質(zhì)的離心機(jī)可以通過電子技術(shù)和程序控制實(shí)現(xiàn)這樣的功能，允許用戶自由設(shè)定加速度和減速度，這已逐漸成為離心機(jī)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)配置。”
還有一點(diǎn)值得一提，離心機(jī)應(yīng)當(dāng)在安全性上保護(hù)操作人員免受有害物質(zhì)侵害，這包括有毒化學(xué)物質(zhì)、致病菌和病毒等。Will說：“如果用戶需要處理這類樣品，應(yīng)當(dāng)選擇使用帶有氣密性蓋子的轉(zhuǎn)頭和機(jī)型。”
清潔
離心機(jī)一般相對不容易被污染。但是各廠家仍然會建議進(jìn)行定期的常規(guī)清潔，他們一般會推薦自己的清潔劑和專業(yè)清潔產(chǎn)品。
貝克曼庫爾特生命科學(xué)公司（位于美國印第安納州印第安納波利斯市）的營銷Randall Lockner建議說，至少每運(yùn)行幾次就要擦拭一次離心機(jī)的“機(jī)箱”（腔體）。這不僅可以保持潔凈的外觀，還可以防止更嚴(yán)重的腐蝕或者交叉污染。“檢查所有蓋子和轉(zhuǎn)頭密封圈是否磨損、開裂或有雜質(zhì)堆積，這應(yīng)該成為儀器日常維護(hù)流程的一部分。”
許多生命科學(xué)研究流程仍然使用放射性物質(zhì)
如果用戶沒有按照不同同位素的性質(zhì)正確地檢查或清洗離心機(jī)主機(jī)和轉(zhuǎn)頭，那么離心機(jī)可能會變得相當(dāng)“熱”。此外，還可能出現(xiàn)嚴(yán)重的交叉污染，從而影響到后續(xù)的同位素成像、放射性掃描或者液閃計(jì)數(shù)的結(jié)果。按照操作規(guī)范，每次使用同位素后，用戶應(yīng)當(dāng)分別使用沾有可溶解吸收無機(jī)和有機(jī)材料的棉簽進(jìn)行擦拭，然后計(jì)數(shù)檢測。實(shí)驗(yàn)室應(yīng)采取適當(dāng)措施防止高濃度的同位素泄漏和處理具有潛在危險(xiǎn)的棉簽，以保護(hù)操作人員。
轉(zhuǎn)頭是日常維護(hù)中zui重要的部分
艾本德公司（位于紐約州哈帕市）的產(chǎn)品Matt Lieber說：“生命科學(xué)研究經(jīng)常使用鹽緩沖液，在樣品取出后，這些緩沖液仍然會以氣溶膠或其他形式殘留在轉(zhuǎn)頭中。”與傳統(tǒng)金屬轉(zhuǎn)頭相比，電鍍鋁合金轉(zhuǎn)頭和碳纖維轉(zhuǎn)頭受鹽離子侵蝕的程度相對較少，但是仍然需要定期的清洗。Lieber建議使用吸水紙巾沾取非離子型清潔劑或70%乙醇溶液進(jìn)行擦拭。
用戶應(yīng)定期檢查甩平式水平轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)軸的潤滑情況，并定期涂抹硅潤滑脂。潤滑不當(dāng)一般不會直接引起災(zāi)難性的事故，但是可能會影響到甩平的速度和傾斜角度，譬如會影響到多相分離實(shí)驗(yàn)的結(jié)果（如酚氯仿抽提）。
終端用戶維護(hù)
無論轉(zhuǎn)頭是由哪種材質(zhì)構(gòu)成，都需要進(jìn)行磨損檢查，各種磨損有可能會使轉(zhuǎn)頭性能下降，甚至成為潛在的安全隱患。檢查內(nèi)容應(yīng)當(dāng)包括各種磨損、劃傷、擦傷，或化學(xué)品接觸腐蝕等。
定期維護(hù)檢查項(xiàng)目應(yīng)當(dāng)包括所有轉(zhuǎn)頭的檢測，以確保它們處于可運(yùn)行狀態(tài)。貝克曼庫爾特的維護(hù)保養(yǎng)工程師會在執(zhí)行這些檢查后填寫一份關(guān)于轉(zhuǎn)頭狀態(tài)的“報(bào)告卡”。實(shí)驗(yàn)室管理人員應(yīng)密切關(guān)注轉(zhuǎn)頭的使用狀態(tài)，在轉(zhuǎn)頭使用年限即將到期前為zui終的更換做好準(zhǔn)備和預(yù)算。
離心管/ ExtraGene/
海蒂詩儀器公司（馬薩諸塞州貝弗利市）的東北美地區(qū)Jeff Antonucci建議說：“延長離心機(jī)使用壽命zui簡單的方法就是保持潤滑。此外，用戶應(yīng)當(dāng)定期檢查外殼的氣密性，因?yàn)槊芊猸h(huán)的任何撕裂或破損都可能引發(fā)一系列的問題。特別是冷凍型離心機(jī)，氣密性的受損有可能導(dǎo)致腔體內(nèi)產(chǎn)生冷凝水和結(jié)冰。”
Antonucci還建議用戶“去聽和感受”離心機(jī)，“如果您發(fā)現(xiàn)任何不尋常的震動、搖晃、嘯叫，或任何其他不對勁的情況，應(yīng)當(dāng)立即關(guān)閉離心機(jī)并進(jìn)行檢查。如果您無法找出原因，請致電制造商。”
離心過程中可能會使用到各種有害物質(zhì)，如有毒化學(xué)品、生物危險(xiǎn)品和放射性同位素等。無論如何小心操作，泄漏、污染和交叉污染的事件仍時(shí)有發(fā)生。供應(yīng)商們建議用戶無腐蝕性的清洗方式和產(chǎn)品。切記，能夠有效消除致病病毒的清潔產(chǎn)品未必能夠消除放射性污染。
售后服務(wù)
盡管廠家已盡力使現(xiàn)在的離心機(jī)遠(yuǎn)離災(zāi)難性事故的黑暗歷史，但用戶必須明白，各種不規(guī)范操作或者維護(hù)不當(dāng)仍然會導(dǎo)致各種不良后果或者樣品損失。 “所有使用離心機(jī)的實(shí)驗(yàn)室應(yīng)當(dāng)確保儀器由專業(yè)培訓(xùn)的售后工程師進(jìn)行定期檢測，每年至少一次。”Randall Lockner建議說，“或者至少需要簽訂售后服務(wù)協(xié)議。離心機(jī)是一個(gè)重要的基礎(chǔ)儀器，如果它停機(jī)了，你的實(shí)驗(yàn)室也就無法繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)了。”
所有的售后服務(wù)協(xié)議都應(yīng)當(dāng)包括不同級別的由經(jīng)過培訓(xùn)的技術(shù)人員進(jìn)行的預(yù)防性維護(hù)措施。貝克曼庫爾特提供不同等級的售后服務(wù)協(xié)議包，可以額外覆蓋機(jī)器硬件的維修或更換。如果沒有售后服務(wù)協(xié)議，則會增加維修的成本，尤其是零部件費(fèi)用，同時(shí)差旅費(fèi)和勞務(wù)費(fèi)也都額外需要計(jì)算。
離心機(jī)轉(zhuǎn)頭/ FA-45-6-30 & A-2-DWP-AT Eppendorf/
售后工程師，無論是來自供應(yīng)商的雇員，第三方售后服務(wù)機(jī)構(gòu)，還是獨(dú)立個(gè)人，都是非例行性離心機(jī)保養(yǎng)和維護(hù)的。*供應(yīng)商會在購買時(shí)安排專業(yè)技術(shù)人員，確保儀器的安裝和水平平衡調(diào)節(jié)正確，并對需要的用戶進(jìn)行培訓(xùn)。Lockner指出：“工程師會檢查電源和通風(fēng)條件是否合適，并確保用戶掌握樣本平衡、轉(zhuǎn)頭更換和其他操作的相關(guān)知識。”
購買決策——考慮因素
離心分離是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，但由于其在大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室中的基礎(chǔ)性作用，管理者進(jìn)行采購時(shí)需慎重考慮。賽默飛世爾的Hugh Tansey說：“客戶都希望找到一臺高質(zhì)量、品牌度好的離心機(jī)”。用戶普遍希望更快取得結(jié)果，所以轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)頭容量都應(yīng)被優(yōu)先考慮。
在選擇離心機(jī)的類型和型號時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮其使用范圍，Randall Lockner如是說。“您要分離納米材料嗎？您基本上用于樣品沉淀嗎？用于細(xì)胞培養(yǎng)或細(xì)胞分離嗎？還要考慮的是，在分離樣品過程中需要加入什么物質(zhì)，哪部分需要保留，哪部分可以丟棄。”
就這些考慮因素與供應(yīng)商溝通交流是非常有意義的，因?yàn)椴煌吞柕碾x心機(jī)在功能上經(jīng)常有重疊。“這對新用戶或者*次購買者來說是非常有難度的，”Lockner說，“這取決于供應(yīng)商能否針對客戶的需求解釋清除這些機(jī)型的區(qū)別。對于許多實(shí)驗(yàn)室來說，一臺通用型臺式離心機(jī)以及合適的配件組合就可以完成大部分常見的實(shí)驗(yàn)流程。”
供應(yīng)商會通過增加產(chǎn)品的靈活性，達(dá)到一機(jī)多用的效果。據(jù)Tansey介紹，與其購買多臺離心機(jī)或通用型落地離心機(jī)，不如購買一臺操作簡易、功能強(qiáng)大、體積更小的臺式離心機(jī)。這些離心機(jī)具有直觀的動態(tài)顯示屏，以及電動的自動蓋子鎖定功能。Tansey還說道：“我們的產(chǎn)品歷經(jīng)多次更新?lián)Q代，現(xiàn)在呈現(xiàn)的是面向未來的臺式離心機(jī)，提供了更好的安全性、轉(zhuǎn)頭選擇和易用性。”
如果實(shí)驗(yàn)室需要離心的樣品多達(dá)3L、4L或者更大體積，又或者每次需要離心更多樣品數(shù)量，則需要選擇落地式離心機(jī)。臺式和落地式離心機(jī)都可以進(jìn)行納米顆粒和細(xì)胞組分的沉淀分離，主要區(qū)別是樣品通量和容積。事實(shí)上，許多實(shí)驗(yàn)室都同時(shí)配有這兩種離心機(jī)。Lockner說：“但是，實(shí)驗(yàn)室場地緊張，這會對選購儀器的數(shù)量和尺寸提出限制。”
管理人員在選購離心機(jī)時(shí)不應(yīng)忽略其對實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的影響。大型離心機(jī)占地多，噪音大。許多單位已經(jīng)開始將離心機(jī)集中放置在與實(shí)驗(yàn)人員日常工作區(qū)域有一定距離（甚至是數(shù)層樓）間隔的中心平臺。幸運(yùn)的是，現(xiàn)在的離心機(jī)軟件可以提供具有可追溯性和安全性設(shè)置的多用戶環(huán)境?，F(xiàn)在，一些廠家還允許用戶使用移動應(yīng)用程序遠(yuǎn)程監(jiān)控離心機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，例如可以知道程序運(yùn)行是否已經(jīng)結(jié)束，或者前一個(gè)使用者有沒有因?yàn)闆]有準(zhǔn)備好等原因放棄使用機(jī)器。
許多實(shí)驗(yàn)室仍然使用容量、性能和操作友好性都不如新式離心機(jī)的舊款型號。Tansey說，他們往往把重點(diǎn)放在現(xiàn)有的應(yīng)用上，而沒有考慮到項(xiàng)目和工作流程的改善。新機(jī)型會引入新的轉(zhuǎn)頭或適配器，可以為實(shí)驗(yàn)室提供更好的靈活性和性能。Tansey建議道：“不要過于沉浸在自認(rèn)為經(jīng)典的離心機(jī)型號中。”
購買時(shí)還要注意耗材的選擇。Lieber說：“有些客戶從來沒有關(guān)注過他們使用的離心管材”。雖然大多數(shù)微型離心轉(zhuǎn)頭和適配器可以兼容大部分的管材，但是冷凍管和HPLC管則需要特殊的適配器。“大型轉(zhuǎn)頭的離心管選擇需要更加小心，因?yàn)榇篌w積離心管的規(guī)格型號非常之多”。
Lieber還建議客戶慎重考慮機(jī)器的噪音、體積和外形等因素。如果客戶的“辦公室”面積狹小，或者離心機(jī)就放在附近，那么就可能要忍受離心機(jī)頻繁工作時(shí)帶來的噪音困擾。“你必須清楚離心機(jī)準(zhǔn)備放在哪里，是否有合適的工作臺或者地面擺放。”
離心管和轉(zhuǎn)頭
萊伯特公司的Peter Will會首先詢問客戶如下幾個(gè)問題來鎖定客戶的需求：他們需要使用多大的離心管？需要定角轉(zhuǎn)頭還是水平轉(zhuǎn)頭？每次運(yùn)行需要幾支離心管？是否需要制冷？以及zui后一個(gè)問題，他們的實(shí)驗(yàn)需要多大的相對離心力或者轉(zhuǎn)速？
離心管/Tube®5.0 mL/艾本德/
Will說：“每次運(yùn)行幾支離心管這一點(diǎn)至關(guān)重要，并且我認(rèn)為這是我們的一項(xiàng)競爭優(yōu)勢。”通常來說，轉(zhuǎn)頭大小相同時(shí)，可使用的離心管越多越好，特別是在一些大型的高通量實(shí)驗(yàn)室。同樣的，轉(zhuǎn)速相同時(shí)，大容量的轉(zhuǎn)頭中可以使用小容量的離心管，但是小容量轉(zhuǎn)頭的使用就受限制了。
Will和本文采訪的其他專家一樣，認(rèn)為能夠輕松取出轉(zhuǎn)頭是離心機(jī)的關(guān)鍵性能。如果需要超過30秒鐘的更換時(shí)間，購買時(shí)則需謹(jǐn)慎。取出困難或更換時(shí)間過長通常意味著人體工學(xué)設(shè)計(jì)不合理或者結(jié)構(gòu)材料過重，這樣有時(shí)候會導(dǎo)致操作失誤。很多《實(shí)驗(yàn)室管理者》的讀者都熟悉的一些儀器（如HPLC，MS）雖然操作復(fù)雜，但是他們的控制面板非常直觀易用，這一點(diǎn)也同樣適用于離心機(jī)。比如萊伯特和赫姆勒品牌的儀器都配有簡單的控制面板，實(shí)驗(yàn)人員在使用不同機(jī)器前無需交叉培訓(xùn)。
“購買者不應(yīng)該只局限于目前的工藝流程，”Will建議道，“他們應(yīng)該選擇更加靈活的機(jī)型，能夠兼顧當(dāng)前和未來的潛在應(yīng)用方向。”離心機(jī)的靈活性涉及機(jī)器轉(zhuǎn)速，以及各種轉(zhuǎn)頭適配大容量或者特殊離心管、甚至微孔板的能力等方面。
購買者還應(yīng)該考慮機(jī)器的易用性。Tansey說：“客戶不希望考慮太多因素，他們只是希望離心機(jī)運(yùn)行正常，特別是人員流動性高的和多用戶共用的實(shí)驗(yàn)室。”
過去，對許多實(shí)驗(yàn)室工作人員來說，更換轉(zhuǎn)頭，特別是大型轉(zhuǎn)頭，簡直就是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，特別是落地式離心機(jī)中的大型金屬轉(zhuǎn)頭。Tansey說：“以前，這需要借用特殊工具，而且還是個(gè)力氣活。”操作員更換轉(zhuǎn)頭時(shí)操作失誤還是造成設(shè)備損壞的重要原因，特別是未經(jīng)培訓(xùn)的操作員。
帶螺旋蓋的黑色離心管/Asynt/
*供應(yīng)商通過減輕轉(zhuǎn)頭重量和簡化轉(zhuǎn)頭拆裝操作來解決令人頭疼的轉(zhuǎn)頭更換問題。因此，新購買大型離心機(jī)時(shí)可以考慮碳纖維轉(zhuǎn)頭，它比同等的金屬轉(zhuǎn)頭輕60%。多種容易腐蝕金屬的化學(xué)物質(zhì)都無法損害碳纖維轉(zhuǎn)頭，因此碳纖維轉(zhuǎn)頭的使用壽命可以更長。賽默飛世爾公司的自動鎖定系統(tǒng)允許通過按鈕式操作更換轉(zhuǎn)頭，無需使用工具。
另外還值得考慮的是生物安全蓋，特別是對吊桶式水平轉(zhuǎn)頭，它可以保護(hù)用戶不會接觸到離心樣品產(chǎn)生的氣溶膠。生物安全性已成為離心分離生物危害性細(xì)胞和微生物的專有名詞，但實(shí)際上生物安全蓋還能為實(shí)驗(yàn)室使用揮發(fā)性有害物質(zhì)時(shí)提供保護(hù)。
跟轉(zhuǎn)頭更換一樣，生物安全蓋的安裝也需要一定的技巧和特別的細(xì)心。據(jù)賽默飛世爾公司稱，該公司的ClickSeal技術(shù)可以使安全蓋的拆裝變得更加容易。
關(guān)于貝克曼庫爾特生命科學(xué)事業(yè)部
貝克曼庫爾特生命科學(xué)事業(yè)部一直致力于改善*人類的健康。處于地位的貝克曼庫爾特公司，為廣大科研、商業(yè)實(shí)驗(yàn)室的生命科學(xué)研究工作者們提供先進(jìn)的儀器系統(tǒng)、試劑和*的技術(shù)服務(wù)與支持，不斷促進(jìn)生物學(xué)科研的新技術(shù)發(fā)展。作為離心機(jī)和流式細(xì)胞儀的行業(yè)，貝克曼庫爾特公司長期以來一直是毛細(xì)管電泳、顆粒表征和實(shí)驗(yàn)室自動化的創(chuàng)新者，其產(chǎn)品主要用于zui前沿的重要研究領(lǐng)域，包括基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)等。欲了解更多信息，敬請?jiān)L問貝克曼庫爾特
作者：Angelo DePalma，博士| 2014年3月12日
實(shí)驗(yàn)室常規(guī)離心機(jī)
臺式離心機(jī)/貝克曼庫爾特Allegra X-5/ 高速離心機(jī)/賽默飛世爾科技Sorvall LYNX/ 細(xì)胞培養(yǎng)離心機(jī)套裝/海蒂詩/值得注意的是，離心的分離效率與旋轉(zhuǎn)半徑成正比，而與轉(zhuǎn)速（指每秒或每分鐘的旋轉(zhuǎn)速度，通常用每分鐘旋轉(zhuǎn)周數(shù)rpm表示）的平方成正比。
因此，在轉(zhuǎn)速固定不變的情況下，半徑為12英寸的離心機(jī)的效率是半徑為6英寸的2倍。而在半徑相同的情況下，轉(zhuǎn)速為1,000rpm時(shí)的離心效率是500rpm時(shí) 的4倍。
離心機(jī)一般按尺寸、速度和應(yīng)用來分類。相同大小的離心機(jī)還可以進(jìn)一步按轉(zhuǎn)頭容量、離心管尺寸和樣品數(shù)量等細(xì)分。離心速度（或相對離心力）是指施加到樣品上的離心力，其大小選擇與所需分離樣品的性質(zhì)有關(guān)。zui的超速離心機(jī)可以分離各種分子、細(xì)胞組分，甚至同位素。隨著轉(zhuǎn)速的提高，一些平時(shí)難以區(qū)分的樣品也可以得到更精細(xì)的分離。
按轉(zhuǎn)速來給離心機(jī)分類是zui常見的分類方式，盡管按相對離心力（RCF，單位g）來分類更準(zhǔn)確。萊伯特（康寧生命科學(xué)公司子公司，位于新澤西州愛迪生鎮(zhèn)）的產(chǎn)品Peter Will稱，轉(zhuǎn)速（RPM）是客戶zui經(jīng)常詢問的參數(shù)， “但是相對離心力實(shí)際上才是更為關(guān)鍵的數(shù)字”。
一個(gè)應(yīng)用所需的轉(zhuǎn)速快慢并不代表其是否“先進(jìn)”。科研工作者通常使用相對較低的離心力（約300xg）來分離比較敏感的干細(xì)胞，而同時(shí)用高達(dá)1,000,000xg的離心力來分離DNA、RNA、病毒顆粒和蛋白質(zhì)。
市場上有各種各樣的轉(zhuǎn)頭類型可供實(shí)驗(yàn)室選擇，兩種zui常見的類型是定角轉(zhuǎn)頭和甩平式水平轉(zhuǎn)頭。定角轉(zhuǎn)頭中的樣品管以一定的角度固定在轉(zhuǎn)頭內(nèi)，離心過程中樣品會沿著離心管的側(cè)壁逐漸沉淀到底部。
在甩平轉(zhuǎn)頭中，當(dāng)離心達(dá)到一定速度時(shí)，樣品管會從一個(gè)垂直狀態(tài)擺動到與地面或工作臺水平的位置，沉淀將平整地聚集在離心管的底部。
這兩種類型的離心轉(zhuǎn)頭均可使用多種樣品容器，包括微量管（1-2毫升），錐底管（50-500毫升）等，還包括用于分離血液、血漿等工業(yè)流程的更大型的容器，甚至還包括微孔板。美國安捷倫公司（位于加利福尼亞州圣克拉拉市）的微孔板離心機(jī)可以跟微孔板抓手及其他模塊組合，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜實(shí)驗(yàn)流程的自動化操作。
供應(yīng)商們一直致力于研發(fā)有針對性設(shè)計(jì)的離心機(jī)來滿足各種各樣的離心實(shí)驗(yàn)和不同容器的適配需要。因此，各種容量和型號的離心機(jī)層出不窮。賽默飛世爾科技公司（位于馬薩諸塞州沃爾瑟姆市）的商務(wù)總監(jiān)Hugh Tansey說：“市場上針對不同應(yīng)用的離心機(jī)選擇范圍十分廣泛”。
保養(yǎng)與維護(hù)
很多人都聽說過一些重大的離心機(jī)事故，嚴(yán)重的會使離心機(jī)自身和周圍設(shè)備*報(bào)廢。很不幸這些故事都是真實(shí)的，所以新型的離心機(jī)設(shè)計(jì)會通過自動轉(zhuǎn)頭識別和動態(tài)慣量檢查來顯著減少這些潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。一旦發(fā)現(xiàn)樣品有不平衡現(xiàn)象，離心機(jī)會立即自動停機(jī)。Peter Will說道：“一臺好的離心機(jī)可以迅速檢測出樣品的不平衡情況，迅速停機(jī)，并同時(shí)發(fā)出聲音或者圖像警報(bào)。”
離心機(jī)和血糖儀用的清潔用紙/ HYPE-WIPE®和MINI HYPE-WIPE®/
與這些災(zāi)難性事故相比，更為普遍的是各種離心機(jī)運(yùn)行錯(cuò)誤或者故障，這些直接導(dǎo)致了機(jī)器無法使用，或者更糟糕的——樣本損失。Tansey說道：“實(shí)驗(yàn)人員需要經(jīng)過漫長的處理流程才使樣本進(jìn)行到離心收集的步驟，他們絕不希望這些樣品被鎖在離心機(jī)中，導(dǎo)致?lián)p壞或者丟失。”
轉(zhuǎn)頭的加速和減速速度需要在更長的樣品平衡時(shí)間和更快的運(yùn)行速度之間進(jìn)行平衡。轉(zhuǎn)頭減速過快可能會擾亂樣品的沉淀，而減速過慢則會明顯延長運(yùn)行時(shí)間。“比較理想的狀態(tài)是快速啟動配上軟制動，”Will說，“高品質(zhì)的離心機(jī)可以通過電子技術(shù)和程序控制實(shí)現(xiàn)這樣的功能，允許用戶自由設(shè)定加速度和減速度，這已逐漸成為離心機(jī)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)配置。”
還有一點(diǎn)值得一提，離心機(jī)應(yīng)當(dāng)在安全性上保護(hù)操作人員免受有害物質(zhì)侵害，這包括有毒化學(xué)物質(zhì)、致病菌和病毒等。Will說：“如果用戶需要處理這類樣品，應(yīng)當(dāng)選擇使用帶有氣密性蓋子的轉(zhuǎn)頭和機(jī)型。”
清潔
離心機(jī)一般相對不容易被污染。但是各廠家仍然會建議進(jìn)行定期的常規(guī)清潔，他們一般會推薦自己的清潔劑和專業(yè)清潔產(chǎn)品。
貝克曼庫爾特生命科學(xué)公司（位于美國印第安納州印第安納波利斯市）的營銷Randall Lockner建議說，至少每運(yùn)行幾次就要擦拭一次離心機(jī)的“機(jī)箱”（腔體）。這不僅可以保持潔凈的外觀，還可以防止更嚴(yán)重的腐蝕或者交叉污染。“檢查所有蓋子和轉(zhuǎn)頭密封圈是否磨損、開裂或有雜質(zhì)堆積，這應(yīng)該成為儀器日常維護(hù)流程的一部分。”
許多生命科學(xué)研究流程仍然使用放射性物質(zhì)
如果用戶沒有按照不同同位素的性質(zhì)正確地檢查或清洗離心機(jī)主機(jī)和轉(zhuǎn)頭，那么離心機(jī)可能會變得相當(dāng)“熱”。此外，還可能出現(xiàn)嚴(yán)重的交叉污染，從而影響到后續(xù)的同位素成像、放射性掃描或者液閃計(jì)數(shù)的結(jié)果。按照操作規(guī)范，每次使用同位素后，用戶應(yīng)當(dāng)分別使用沾有可溶解吸收無機(jī)和有機(jī)材料的棉簽進(jìn)行擦拭，然后計(jì)數(shù)檢測。實(shí)驗(yàn)室應(yīng)采取適當(dāng)措施防止高濃度的同位素泄漏和處理具有潛在危險(xiǎn)的棉簽，以保護(hù)操作人員。
轉(zhuǎn)頭是日常維護(hù)中zui重要的部分
艾本德公司（位于紐約州哈帕市）的產(chǎn)品Matt Lieber說：“生命科學(xué)研究經(jīng)常使用鹽緩沖液，在樣品取出后，這些緩沖液仍然會以氣溶膠或其他形式殘留在轉(zhuǎn)頭中。”與傳統(tǒng)金屬轉(zhuǎn)頭相比，電鍍鋁合金轉(zhuǎn)頭和碳纖維轉(zhuǎn)頭受鹽離子侵蝕的程度相對較少，但是仍然需要定期的清洗。Lieber建議使用吸水紙巾沾取非離子型清潔劑或70%乙醇溶液進(jìn)行擦拭。
用戶應(yīng)定期檢查甩平式水平轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)軸的潤滑情況，并定期涂抹硅潤滑脂。潤滑不當(dāng)一般不會直接引起災(zāi)難性的事故，但是可能會影響到甩平的速度和傾斜角度，譬如會影響到多相分離實(shí)驗(yàn)的結(jié)果（如酚氯仿抽提）。
終端用戶維護(hù)
無論轉(zhuǎn)頭是由哪種材質(zhì)構(gòu)成，都需要進(jìn)行磨損檢查，各種磨損有可能會使轉(zhuǎn)頭性能下降，甚至成為潛在的安全隱患。檢查內(nèi)容應(yīng)當(dāng)包括各種磨損、劃傷、擦傷，或化學(xué)品接觸腐蝕等。
定期維護(hù)檢查項(xiàng)目應(yīng)當(dāng)包括所有轉(zhuǎn)頭的檢測，以確保它們處于可運(yùn)行狀態(tài)。貝克曼庫爾特的維護(hù)保養(yǎng)工程師會在執(zhí)行這些檢查后填寫一份關(guān)于轉(zhuǎn)頭狀態(tài)的“報(bào)告卡”。實(shí)驗(yàn)室管理人員應(yīng)密切關(guān)注轉(zhuǎn)頭的使用狀態(tài)，在轉(zhuǎn)頭使用年限即將到期前為zui終的更換做好準(zhǔn)備和預(yù)算。
離心管/ ExtraGene/海蒂詩儀器公司（馬薩諸塞州貝弗利市）的東北美地區(qū)Jeff Antonucci建議說：“延長離心機(jī)使用壽命zui簡單的方法就是保持潤滑。此外，用戶應(yīng)當(dāng)定期檢查外殼的氣密性，因?yàn)槊芊猸h(huán)的任何撕裂或破損都可能引發(fā)一系列的問題。特別是冷凍型離心機(jī)，氣密性的受損有可能導(dǎo)致腔體內(nèi)產(chǎn)生冷凝水和結(jié)冰。”
Antonucci還建議用戶“去聽和感受”離心機(jī)，“如果您發(fā)現(xiàn)任何不尋常的震動、搖晃、嘯叫，或任何其他不對勁的情況，應(yīng)當(dāng)立即關(guān)閉離心機(jī)并進(jìn)行檢查。如果您無法找出原因，請致電制造商。”
離心過程中可能會使用到各種有害物質(zhì)，如有毒化學(xué)品、生物危險(xiǎn)品和放射性同位素等。無論如何小心操作，泄漏、污染和交叉污染的事件仍時(shí)有發(fā)生。供應(yīng)商們建議用戶無腐蝕性的清洗方式和產(chǎn)品。切記，能夠有效消除致病病毒的清潔產(chǎn)品未必能夠消除放射性污染。
售后服務(wù)
盡管廠家已盡力使現(xiàn)在的離心機(jī)遠(yuǎn)離災(zāi)難性事故的黑暗歷史，但用戶必須明白，各種不規(guī)范操作或者維護(hù)不當(dāng)仍然會導(dǎo)致各種不良后果或者樣品損失。 “所有使用離心機(jī)的實(shí)驗(yàn)室應(yīng)當(dāng)確保儀器由專業(yè)培訓(xùn)的售后工程師進(jìn)行定期檢測，每年至少一次。”Randall Lockner建議說，“或者至少需要簽訂售后服務(wù)協(xié)議。離心機(jī)是一個(gè)重要的基礎(chǔ)儀器，如果它停機(jī)了，你的實(shí)驗(yàn)室也就無法繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)了。”
所有的售后服務(wù)協(xié)議都應(yīng)當(dāng)包括不同級別的由經(jīng)過培訓(xùn)的技術(shù)人員進(jìn)行的預(yù)防性維護(hù)措施。貝克曼庫爾特提供不同等級的售后服務(wù)協(xié)議包，可以額外覆蓋機(jī)器硬件的維修或更換。如果沒有售后服務(wù)協(xié)議，則會增加維修的成本，尤其是零部件費(fèi)用，同時(shí)差旅費(fèi)和勞務(wù)費(fèi)也都額外需要計(jì)算。
離心機(jī)轉(zhuǎn)頭/ FA-45-6-30 & A-2-DWP-AT Eppendorf/
售后工程師，無論是來自供應(yīng)商的雇員，第三方售后服務(wù)機(jī)構(gòu)，還是獨(dú)立個(gè)人，都是非例行性離心機(jī)保養(yǎng)和維護(hù)的。*供應(yīng)商會在購買時(shí)安排專業(yè)技術(shù)人員，確保儀器的安裝和水平平衡調(diào)節(jié)正確，并對需要的用戶進(jìn)行培訓(xùn)。Lockner指出：“工程師會檢查電源和通風(fēng)條件是否合適，并確保用戶掌握樣本平衡、轉(zhuǎn)頭更換和其他操作的相關(guān)知識。”
購買決策——考慮因素
離心分離是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，但由于其在大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室中的基礎(chǔ)性作用，管理者進(jìn)行采購時(shí)需慎重考慮。賽默飛世爾的Hugh Tansey說：“客戶都希望找到一臺高質(zhì)量、品牌度好的離心機(jī)”。用戶普遍希望更快取得結(jié)果，所以轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)頭容量都應(yīng)被優(yōu)先考慮。
在選擇離心機(jī)的類型和型號時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮其使用范圍，Randall Lockner如是說。“您要分離納米材料嗎？您基本上用于樣品沉淀嗎？用于細(xì)胞培養(yǎng)或細(xì)胞分離嗎？還要考慮的是，在分離樣品過程中需要加入什么物質(zhì)，哪部分需要保留，哪部分可以丟棄。”
就這些考慮因素與供應(yīng)商溝通交流是非常有意義的，因?yàn)椴煌吞柕碾x心機(jī)在功能上經(jīng)常有重疊。“這對新用戶或者*次購買者來說是非常有難度的，”Lockner說，“這取決于供應(yīng)商能否針對客戶的需求解釋清除這些機(jī)型的區(qū)別。對于許多實(shí)驗(yàn)室來說，一臺通用型臺式離心機(jī)以及合適的配件組合就可以完成大部分常見的實(shí)驗(yàn)流程。”
供應(yīng)商會通過增加產(chǎn)品的靈活性，達(dá)到一機(jī)多用的效果。據(jù)Tansey介紹，與其購買多臺離心機(jī)或通用型落地離心機(jī)，不如購買一臺操作簡易、功能強(qiáng)大、體積更小的臺式離心機(jī)。這些離心機(jī)具有直觀的動態(tài)顯示屏，以及電動的自動蓋子鎖定功能。Tansey還說道：“我們的產(chǎn)品歷經(jīng)多次更新?lián)Q代，現(xiàn)在呈現(xiàn)的是面向未來的臺式離心機(jī)，提供了更好的安全性、轉(zhuǎn)頭選擇和易用性。”
如果實(shí)驗(yàn)室需要離心的樣品多達(dá)3L、4L或者更大體積，又或者每次需要離心更多樣品數(shù)量，則需要選擇落地式離心機(jī)。臺式和落地式離心機(jī)都可以進(jìn)行納米顆粒和細(xì)胞組分的沉淀分離，主要區(qū)別是樣品通量和容積。事實(shí)上，許多實(shí)驗(yàn)室都同時(shí)配有這兩種離心機(jī)。Lockner說：“但是，實(shí)驗(yàn)室場地緊張，這會對選購儀器的數(shù)量和尺寸提出限制。”
管理人員在選購離心機(jī)時(shí)不應(yīng)忽略其對實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的影響。大型離心機(jī)占地多，噪音大。許多單位已經(jīng)開始將離心機(jī)集中放置在與實(shí)驗(yàn)人員日常工作區(qū)域有一定距離（甚至是數(shù)層樓）間隔的中心平臺。幸運(yùn)的是，現(xiàn)在的離心機(jī)軟件可以提供具有可追溯性和安全性設(shè)置的多用戶環(huán)境?，F(xiàn)在，一些廠家還允許用戶使用移動應(yīng)用程序遠(yuǎn)程監(jiān)控離心機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，例如可以知道程序運(yùn)行是否已經(jīng)結(jié)束，或者前一個(gè)使用者有沒有因?yàn)闆]有準(zhǔn)備好等原因放棄使用機(jī)器。
許多實(shí)驗(yàn)室仍然使用容量、性能和操作友好性都不如新式離心機(jī)的舊款型號。Tansey說，他們往往把重點(diǎn)放在現(xiàn)有的應(yīng)用上，而沒有考慮到項(xiàng)目和工作流程的改善。新機(jī)型會引入新的轉(zhuǎn)頭或適配器，可以為實(shí)驗(yàn)室提供更好的靈活性和性能。Tansey建議道：“不要過于沉浸在自認(rèn)為經(jīng)典的離心機(jī)型號中。”
購買時(shí)還要注意耗材的選擇。Lieber說：“有些客戶從來沒有關(guān)注過他們使用的離心管材”。雖然大多數(shù)微型離心轉(zhuǎn)頭和適配器可以兼容大部分的管材，但是冷凍管和HPLC管則需要特殊的適配器。“大型轉(zhuǎn)頭的離心管選擇需要更加小心，因?yàn)榇篌w積離心管的規(guī)格型號非常之多”。
Lieber還建議客戶慎重考慮機(jī)器的噪音、體積和外形等因素。如果客戶的“辦公室”面積狹小，或者離心機(jī)就放在附近，那么就可能要忍受離心機(jī)頻繁工作時(shí)帶來的噪音困擾。“你必須清楚離心機(jī)準(zhǔn)備放在哪里，是否有合適的工作臺或者地面擺放。”
離心管和轉(zhuǎn)頭
萊伯特公司的Peter Will會首先詢問客戶如下幾個(gè)問題來鎖定客戶的需求：他們需要使用多大的離心管？需要定角轉(zhuǎn)頭還是水平轉(zhuǎn)頭？每次運(yùn)行需要幾支離心管？是否需要制冷？以及zui后一個(gè)問題，他們的實(shí)驗(yàn)需要多大的相對離心力或者轉(zhuǎn)速？
離心管/Tube®5.0 mL/艾本德/Will說：“每次運(yùn)行幾支離心管這一點(diǎn)至關(guān)重要，并且我認(rèn)為這是我們的一項(xiàng)競爭優(yōu)勢。”通常來說，轉(zhuǎn)頭大小相同時(shí)，可使用的離心管越多越好，特別是在一些大型的高通量實(shí)驗(yàn)室。同樣的，轉(zhuǎn)速相同時(shí)，大容量的轉(zhuǎn)頭中可以使用小容量的離心管，但是小容量轉(zhuǎn)頭的使用就受限制了。
Will和本文采訪的其他專家一樣，認(rèn)為能夠輕松取出轉(zhuǎn)頭是離心機(jī)的關(guān)鍵性能。如果需要超過30秒鐘的更換時(shí)間，購買時(shí)則需謹(jǐn)慎。取出困難或更換時(shí)間過長通常意味著人體工學(xué)設(shè)計(jì)不合理或者結(jié)構(gòu)材料過重，這樣有時(shí)候會導(dǎo)致操作失誤。很多《實(shí)驗(yàn)室管理者》的讀者都熟悉的一些儀器（如HPLC，MS）雖然操作復(fù)雜，但是他們的控制面板非常直觀易用，這一點(diǎn)也同樣適用于離心機(jī)。比如萊伯特和赫姆勒品牌的儀器都配有簡單的控制面板，實(shí)驗(yàn)人員在使用不同機(jī)器前無需交叉培訓(xùn)。
“購買者不應(yīng)該只局限于目前的工藝流程，”Will建議道，“他們應(yīng)該選擇更加靈活的機(jī)型，能夠兼顧當(dāng)前和未來的潛在應(yīng)用方向。”離心機(jī)的靈活性涉及機(jī)器轉(zhuǎn)速，以及各種轉(zhuǎn)頭適配大容量或者特殊離心管、甚至微孔板的能力等方面。
購買者還應(yīng)該考慮機(jī)器的易用性。Tansey說：“客戶不希望考慮太多因素，他們只是希望離心機(jī)運(yùn)行正常，特別是人員流動性高的和多用戶共用的實(shí)驗(yàn)室。”
過去，對許多實(shí)驗(yàn)室工作人員來說，更換轉(zhuǎn)頭，特別是大型轉(zhuǎn)頭，簡直就是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，特別是落地式離心機(jī)中的大型金屬轉(zhuǎn)頭。Tansey說：“以前，這需要借用特殊工具，而且還是個(gè)力氣活。”操作員更換轉(zhuǎn)頭時(shí)操作失誤還是造成設(shè)備損壞的重要原因，特別是未經(jīng)培訓(xùn)的操作員。
帶螺旋蓋的黑色離心管/Asynt/*供應(yīng)商通過減輕轉(zhuǎn)頭重量和簡化轉(zhuǎn)頭拆裝操作來解決令人頭疼的轉(zhuǎn)頭更換問題。因此，新購買大型離心機(jī)時(shí)可以考慮碳纖維轉(zhuǎn)頭，它比同等的金屬轉(zhuǎn)頭輕60%。多種容易腐蝕金屬的化學(xué)物質(zhì)都無法損害碳纖維轉(zhuǎn)頭，因此碳纖維轉(zhuǎn)頭的使用壽命可以更長。賽默飛世爾公司的自動鎖定系統(tǒng)允許通過按鈕式操作更換轉(zhuǎn)頭，無需使用工具。
另外還值得考慮的是生物安全蓋，特別是對吊桶式水平轉(zhuǎn)頭，它可以保護(hù)用戶不會接觸到離心樣品產(chǎn)生的氣溶膠。生物安全性已成為離心分離生物危害性細(xì)胞和微生物的專有名詞，但實(shí)際上生物安全蓋還能為實(shí)驗(yàn)室使用揮發(fā)性有害物質(zhì)時(shí)提供保護(hù)。
跟轉(zhuǎn)頭更換一樣，生物安全蓋的安裝也需要一定的技巧和特別的細(xì)心。據(jù)賽默飛世爾公司稱，該公司的ClickSeal技術(shù)可以使安全蓋的拆裝變得更加容易。
關(guān)于貝克曼庫爾特生命科學(xué)事業(yè)部
貝克曼庫爾特生命科學(xué)事業(yè)部一直致力于改善*人類的健康。處于地位的貝克曼庫爾特公司，為廣大科研、商業(yè)實(shí)驗(yàn)室的生命科學(xué)研究工作者們提供先進(jìn)的儀器系統(tǒng)、試劑和*的技術(shù)服務(wù)與支持，不斷促進(jìn)生物學(xué)科研的新技術(shù)發(fā)展。作為離心機(jī)和流式細(xì)胞儀的行業(yè)，貝克曼庫爾特公司長期以來一直是毛細(xì)管電泳、顆粒表征和實(shí)驗(yàn)室自動化的創(chuàng)新者，其產(chǎn)品主要用于zui前沿的重要研究領(lǐng)域，包括基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)等。欲了解更多信息，敬請?jiān)L問貝克曼庫爾特
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