离心机和离心的类型（定义，原则，用途）

离心定义

离心机是用于基于其尺寸，密度，介质的粘度和转子速度分离混合物的部件的装置。

离心机通常用于实验室，用于将生物分子与粗提物分离。
在离心机中，样品保持在绕固定点（轴）旋转的转子中，导致垂直于轴的强力。
有不同类型的离心机用于分离不同分子，但它们都在沉淀的原则上工作。

离心定义

离心是分离离心力/加速度导致密集分子朝向周边移动的部件的技术，而较小的粒子移动到中心。

离心过程依赖于当样品绕固定点旋转时产生的垂直力。
离心率取决于溶液中存在的颗粒的尺寸和密度。

阅读更多：离心 - 原则，类型和应用

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相对离心力（RCF）

相对离心力是不同类型和尺寸的转子强度的测量。
这是由于旋转而施加在转子内容物上的力。
RCF是作用在样品上的垂直力，其始终相对于地球的重力。
不同离心机的RCF可用于比较转子，允许选择最佳离心机的特定功能。

计算相对离心力（RCF）的公式可以写为：

RCF（G力）= 1.118×10^-5×R×（RPM）²

在哪里R.是转子的半径（以厘米），和rpm.是转子的速度在每分钟的旋转中。

离心式转子

离心机中的转子是与样品一起铺设管的电动机装置。离心机转子设计成产生旋转速度，可以带来样品中的部件的分离。离心机中使用的三种主要类型的转子，即：

固定角转子

图：固定角度转子。图像来源：Beckman Coulter，Inc。

这些转子以与转子的轴线相对于轴线的角度保持在45°的角度。
在这种类型的转子中，颗粒击中管的相对侧，其中颗粒最终滑动并在底部收集。
随着管的路径增加，它们比其他类型的转子更快。
然而，随着力的方向与管的位置不同，在管的侧面可能存在一些颗粒。

2.摆动铲斗转子/水平转子

图：摆动铲斗转子/水平转子。图像来源：Beckman Coulter，Inc。

摆动铲斗转子以90°的角度保持在转子时的角度，因为转子摇摆开始。
在该转子中，管悬挂在允许管中的齿条中，以便足够移动以获取水平位置。
在这种类型的转子中，颗粒沿着力的方向或路径存在，允许颗粒朝向管的底部从转子移动。
因为管保持水平，所以上清液仍然是平坦表面，允许沉积的颗粒与上清液分离。

3.垂直转子

图：垂直转子。图像来源：Beckman Coulter，Inc。

垂直转子提供最短的路径长度，最快的运行时间，以及所有转子的最高分辨率。
在垂直转子中，管道在离心机的操作期间是垂直的。
转子的产率不像管的位置与离心力的方向对齐一样理想。
结果，代替沉降，颗粒倾向于朝向管的外壁扩散。
这些通常用于等式和密度梯度离心。

离心机转子的类型视频讲座（NPTELHRD）

离心机的类型

1.台式离心机

图：Thermo Scientific™Sorvall™ST 8小型台式离心机。图像来源：Thermo Scientific.。

台式离心机是一款紧凑的离心机，常用于临床和研究实验室。
它由电动机驱动，其中管围绕固定轴旋转，导致垂直于管的力。
因为这些非常紧凑，它们在具有较小空间的较小实验室中是有用的。
有关各种目的，市场可在市场上提供台式离心机的不同变化。
台式离心机具有带有用于样品管的机架的转子和盖子的盖子，该盖子关闭了离心机的工作单元。

2.连续流动离心机

图：连续流动离心过程中的设备布置。图像来源：Beckman Coulter，Inc。

连续流动离心机是一种快速离心机，可以在不影响沉降率的情况下离心大量样品。
这种类型的离心机允许在高离心力下分离大量的样品，从而消除排空的繁琐部分并用每个循环填充管。
它们具有较短的路径长度，便于将固体部分从上清液中施加出来的过程，从而保持该方法的速度。
它们还具有更大的容量，可以节省时间，因为样品不必在传统的离心机中再次且再次卸载。
可以在4小时或更短的时间内通过该离心机离心最多1升样品。

3.气体离心机

图：具有逆流流动的气体离心机图，用于分离铀的同位素。图像来源：维基百科（配制）。

气体离心机是一种明确用于基于继承同位素的气体分离的离心机。
该离心机基于离心力的与离心力相同的原则，因为在其群体的基础上分离分子的所有其他离心率。
该离心机主要用于铀-235和铀-238的提取和分离。
与离心机的连续气体流动的eh设计有关，与其他离心机在批量加工上，燃气离心机在eh设计上。
这些离心机布置在级联中，使得气体基于它们的同位素分离成两个单元，然后将其传递到下一个离心机上以进一步加工。
气体离心机已经取代了其他气态扩散方法，因为它们提供比以前的技术更高浓度的气体产量。

4.血细胞比容离心机

图：AhnMyLab®血露溶胶离心机。图像来源：Ahn Biotechnologie GmbH.。

血细胞比容离心机是专用离心机，用于测定给定血液样品中的红细胞（RBC）的体积分数。
该离心机提供血细胞比容值，可用于测试生物化学，免疫力，验血和其他一般临床试验中。
血细胞比容离心机可用于帮助诊断失血，多胆血症（红细胞计数到正常水平的升高），贫血，骨髓衰竭，白血病和多发性骨髓瘤。
微藻菌离离心机迅速达到11,000 rpm和rcf的速度，可达15,000 g至旋转管样品。
血细胞比离心机的部件类似于台式离心机的组件，但该离心机专门用于使用血液样品。

5.高速离心机

图：Avanti JXN-30系列高速离心机。图像来源：Beckman Coulter，Inc。

顾名思义，高速离心机，是可以在稍大的速度下运行的离心机。
高速离心机的速度可以从15,000到30,000转/分钟。
高速离心机通常在更复杂的实验室中使用，具有生化应用，并且需要高速的操作。
高速离心机具有用于控制过程的速度和温度的系统，这对于敏感生物分子的分析是必要的。
高速离心机配有不同的适配器，以适应各种尺寸和体积的样品管。
所有三种类型的转子可用于这些离心机中的离心过程。

6.低速离心机

图：低速离心机 - Scanspeed 406和Scanspeed 416.图片来源：滑坡。

低速离心机是传统的离心机，通常用于实验室，用于常规分离颗粒。
这些离心机以4000-5000rpm的最大速度运行。
这些通常在室温下操作，因为它们没有提供用于控制操作的速度或温度的系统。
摆动铲斗和固定角度类型的转子可用于这些离心机。
这些简单且紧凑的离心机，是分析血样和其他生物样品的理想选择。
低速离心机的工作原理与所有其他离心机相同，但应用仅限于分离更简单的解决方案。

7.微量加压

图：Microfuge 16和Microfuge 20.图像来源：Beckman Coulter，Inc。

微量离心是用于分离样品的离心机，该体积越小，范围为0.5至2μL。
微量离心通常以约12,000-13,000rpm的速度操作。
这用于细胞细胞器如核和DNA和苯酚提取的分子分离。
与较大离心机中使用的标准试管相比，微量离心，也称为微量电量，使用尺寸较小的样品管。
一些微量冷冻配有适配器，便于使用较大的管与较小的管道。
具有温度控制的微量离心可用于温度敏感样品的操作。

8.冷藏离心机

图：Allegra 64R冷藏台式离心机。图像来源：Beckman Coulter，Inc。

冷藏离心机是离心机，其具有温度控制范围为-20℃至-30℃。
可提供离心机的不同变化，具有温度控制系统，这对于需要较低温度的各种过程至关重要。
除了用于样品管的转子和齿条之外，冷藏离心机还具有温度控制单元。
这些离心机提供高达60,000×g的RCF，其是分离各种生物分子的理想选择。
这些通常用于收集分离酵母细胞，叶绿体和红细胞等物质的物质。
冷藏离心机腔室从外部密封，以满足操作条件。

9.超速离心

图：超速离心机。图像来源：Beckman Coulter，Inc。

超速细分是在极高的速度下操作的离心机，其允许将更小的分子分离如核糖体，蛋白质和病毒。
它是最复杂的离心机类型，允许将不能与其他离心器分离的分子分离。
制冷系统存在于这种离心体中，有助于平衡由于强烈的纺丝而产生的热量。
这些离心机的速度可以高达150,000rpm。
它可用于制备和分析作品。
超速细分可以在大批和连续流动系统中分离分子。
除了分离之外，超速细分还可用于确定大分子的性质，如尺寸，形状和密度。

10.真空离心机/浓缩器

图：Savant™SpeedVac™SPD120真空浓缩器和套件。图像来源：Thermo Scientific.。

真空离心机利用离心力，真空和热量来加速样品的实验室蒸发。
这些离心机能够加工大量样品（一次最多148个样品）。
这种类型的离心机用于化学和生物实验室，用于有效蒸发样品中存在的溶剂，从而浓缩样品。
这些通常用于高吞吐量实验室，用于可能具有大量溶剂的样品。
旋转蒸发器用于除去不必要的溶剂并消除溶剂凸块。
离心机通过降低腔室的压力，这也降低了样品的沸点。
这使得蒸发溶剂，浓缩待分离的颗粒。

离心类型

1.分析离心

分析离心是一种分离方法，其中样品中的颗粒在其密度和它们经历的离心力的基础上分离。分析超速离心（AUC）是用于溶液中大分子的定量分析的通用和鲁棒方法。

分析离心原理

分析离心是基于粒子的原则，这些原则比其他颗粒更快地沉降。类似地，较大的分子比较小的分子更快地移动。
用于测定大分子的相对分子质量的分析超速离心可以通过沉降速度方法或沉降平衡方法进行。
大分子的流体动力学性质由其沉降系数描述。它们可以从特定生物分子的浓度边界在重力场中移动的速率确定。
沉积系数可用于表征大分子大小和形状的变化，具有变化的实验条件。
三种光学系统可用于分析超速纤维（吸光度，干扰和荧光），允许实时精确和选择性地观察沉降。

脚步分析离心

小样本尺寸（20-120 mm^3.）在分析细胞中拍摄，以放置在超速纤维内。
然后操作超速纤维，使得离心力导致随机分布的生物分子通过从旋转中心径向向外径向向外迁移。
通过Schlieren光学系统确定来自中心的分子的距离。
从旋转浓度与旋转中心的平方径向距离，基于该曲线径向径向，基于该图，基于该曲线，与旋转中心的平方径向距离。

用途分析离心

分析离心可用于测定大分子的纯度。
它还可以用于检查超分子复合物的分子量的变化。
此外，它允许在其天然状态下测定溶质的相对分子量。

2.密度梯度离心

密度梯度离心是分离的分离，其中分离基于分子的密度，因为它们在离心力下通过密度梯度。

密度梯度离心原理

密度梯度离心基于分子在离心力下沉降的原理，直到它们到达密度与它们相同的介质。
在这种情况下，采用具有密度梯度的介质，其必须降低密度或密度增加。
样品中的分子通过介质移动，因为样品旋转产生离心力。
通过密度梯度移动，越密集的分子开始朝向底部移动。
然后分子悬浮在颗粒密度等于周围介质的点。
以这种方式，具有不同密度的分子在不同的层处分离，然后可以通过各种方法回收。

密度梯度离心的步骤

通过在离心管中的较高浓度上轻轻施加较低浓度来产生培养基的密度梯度。
然后将样品放置在梯度上，管子放置在超速纤维中。
颗粒通过梯度行进，直到它们达到其密度与周围介质的密度匹配的点。
除去级分并分离，获得颗粒作为分离的单元。

密度梯度离心的用途

密度梯度离心可以应用于大量的生物分子纯化。
它甚至可以用于纯化不同病毒，这有助于他们的进一步研究。
这种技术可以用作分离技术和用于确定各种颗粒的密度的技术。

密度梯度离心的例子

该方法用于着名实验中，证明DNA通过使用不同的氮的不同同位素是半保守。
另一个例子是使用该技术从肌肉匀浆中分离微粒体馏分，并随后用不同密度分离膜囊泡。

3.差动离心

差分离心是一种离心过程，其中通过施加一系列增加的离心力，分别分别地沉淀在离心管中。

差分离心原理

差分离心基于不同尺寸和密度的生物颗粒沉降速率的差异。
随着施加增加的离心力，发生较大分子的初始沉降。
进一步的颗粒根据单独离心步骤的速度和时间和颗粒的密度和相对尺寸来沉降。
最大类别的颗粒在离心管底部形成颗粒，留下上清液内的较小尺寸结构。
因此，较大的分子沉积物迅速，在较低的离心力下，而较小的分子需要较长的时间和更高的力。
在比介质少于致密的颗粒的情况下，颗粒将浮动而不是沉降。

差动离心的步骤

将样品溶液在含培养基中均化。
然后将样品置于离心管中，该管在特定温度下在特定的离心力下操作。
在该操作结束时，将在管的底部形成颗粒，其与上清液分离。
将上清液添加到新的离心管中，在那里它以特定时间和特定温度以另一种速度离心。
同样，上清液与形成的粒料分离。
继续这些步骤，直到所有粒子彼此分开。
然后可以通过测试特定颗粒独特的指示剂来鉴定颗粒。

用差分离心的用途

差分离心通常用于分离细胞细胞细胞细胞细胞细胞和膜。
它还可以用于核的低分辨率分离。
由于该技术将颗粒基于其尺寸分离，这可用于纯化含有较大尺寸杂质的提取物。

4.异构基础离心

等式离心是一种离心的分解，其中样品中的颗粒在其密度基于它们的密度分离，因为将离心力施加到样品中。

等特性离心原则

等基因离心也称为均衡离心，因为颗粒的分离仅仅基于它们的密度而不是它们的尺寸发生。
颗粒朝向底部移动，并且运动基于颗粒的尺寸。并且，一旦颗粒的密度等于周围介质的密度，流量停止了。
当我们向下移动到底部时，梯度的密度增加。结果，具有较高密度的颗粒在底部沉降，其次是较少的致密颗粒，其在更密集颗粒上方形成带。
它被认为是真正的平衡，因为这直接依赖于浮力密度，而不是颗粒的尺寸。

等级基础离心的步骤

制备用朝向管底部的增加的密度制备的梯度。也可以使用预先执行的梯度。
生物样品和盐的溶液均匀地分布在离心管中并放置在离心机内。
一旦离心机操作，就在管中形成盐的密度梯度。
颗粒向下移动，并随着它们各自的密度到达区域而安定下来。
然后使用不同的其他方法分离并鉴定颗粒。

使用等值的离心

可以应用大量的生物分子纯化的等基因离心。
该技术可以用作确定各种颗粒的密度的技术。

5.速率 - 区密度梯度离心/移动区离心

速率 - 区域密度梯度离心是一种离心的分离，其形状为尺寸和工作原理与密度梯度离心的相同原理，但以不同的方式工作。它也被称为移动区离心。

速率 - 区域密度梯度离心原理

通过尺寸和形状速率区分离心分馏颗粒。
该过程是在预浇注的密度梯度之上层在限制区域中层叠样本。然后离心密度梯度。
所有颗粒迁移到密度梯度中，因为密度梯度仅具有远低于离心的颗粒的密度的密度。
颗粒主要由尺寸和形状分馏。粒子越大，沉积物越快。
粒子更迅速的粒子更迅速。
通过梯度沉积物以沉降系数的函数的速度沉积。
与样品在整个介质中分布的差分离心不同，在速率 - 区分中，样品最初仅在梯度的顶部作为窄带存在。

速率 - 区域密度梯度离心的步骤

在施加样品之前，在离心管中制备密度梯度。
然后将其分层在频带的形式的梯度顶部。
在离心过程中，快速移动的颗粒（尺寸较大和圆形）在较慢的颗粒之前移动，使得不同的颗粒在梯度的不同部分上分离为各种带。
颗粒在其沉降系数的基础上分离，它们通过穿孔从管的底部获得。

利用速率 - 区域密度梯度离心

速率 - 区差分离心已被用于分离病毒，因为它们具有不同尺寸和密度的组分对每个病毒是独特的。
该方法已经用于蔗糖梯度对RNA的分馏。
此外，速率间差分离心也已用于来自病毒和细菌的DNA分子的分离，纯化和分离。
多组体和核糖体亚基的分馏是该方法的最早应用之一。

6.差分速度（移动边界）离心

差分速度离心是一种离心过程，其中通过施加一系列增加的速度将部件分别沉淀在离心管上。

差速器速度原理（移动边界）离心

差分离心基于不同尺寸和密度的生物颗粒沉降速率的差异。
随着施加转子的增加，较大分子的初始沉降。
进一步的颗粒根据单独离心步骤的速度和时间和颗粒的密度和相对尺寸来沉降。
最大类别的颗粒在离心管底部形成颗粒，留下上清液内的较小尺寸结构。
然后除去颗粒，并进一步离心上清液以获得更小的颗粒。
因此，较大的分子沉积物迅速且处于较低的速度，而较小的分子需要较长的时间和更高的速度。
在比介质少于致密的颗粒的情况下，颗粒将浮动而不是沉降。

差分速度（移动边界）离心步骤

将样品溶液在含培养基中均化。
然后将样品置于离心管中，该管在特定温度下以较低的转子速度操作。
在该操作结束时，将在管的底部形成颗粒，其与上清液分离。
将上清液添加到新的离心管中，在那里它以特定时间和特定温度以另一种速度离心。
同样，上清液与形成的粒料分离。
继续这些步骤，直到所有粒子彼此分开。
然后可以通过测试特定颗粒独特的指示剂来鉴定颗粒。

差分速度（移动边界）离心的用途

差分离心通常用于分离细胞细胞细胞细胞细胞细胞和膜。
它还可以用于核的低分辨率分离。
由于该技术基于其尺寸分离颗粒，这可以用于识别和比较不同尺寸的颗粒。

7.平衡密度梯度离心

平衡密度梯度离心是一种改性和专用的密度梯度离心形式。

平衡密度梯度离心原理

平衡密度梯度离心基于溶液中的颗粒在其密度的基础上分离的原理。
在这种情况下，颗粒通过密度梯度移动并停在介质密度等于颗粒的密度的区域中。
此时，作用在颗粒上的离心力等于推动粒子的浮力。结果，颗粒停止移动并且可以分成不同的层。
当我们向下移动到底部时，梯度的密度增加。结果，具有较高密度的颗粒在底部沉降，其次是较少的致密颗粒，其在更密集颗粒上方形成带。

平衡密度梯度离心的步骤

制备用朝向管底部的增加的密度制备的梯度。也可以使用预先执行的梯度。
生物样品和盐的溶液均匀地分布在离心管中并放置在离心机内。
一旦离心机操作，就在管中形成盐的密度梯度。
颗粒向下移动，并随着它们各自的密度到达区域而安定下来。
然后使用不同的其他方法分离并鉴定颗粒。

平衡密度梯度离心的用途

平衡密度梯度离心可以应用于大量的生物分子纯化。
该技术可以用作确定各种颗粒的密度的技术。

平衡密度梯度离心的例子

这已被用于由Meelson和Stahl进行的实验中，以基于它们达到密度梯度的位置来确定不同DNA分子的密度。

8.蔗糖梯度离心

蔗糖梯度离心是一种密度梯度离心的一种密度梯度离心，其中密度梯度通过改变蔗糖的浓度来由蔗糖形成。

蔗糖梯度离心原理

蔗糖梯度离心基于分子在离心力下沉降的原理，直到它们到达密度与它们相同的介质。
在这种情况下，采用具有蔗糖梯度的介质，其在底部的顶部和较高密度处具有较低的密度。
样品中的分子通过介质移动，因为样品旋转产生离心力。
通过密度梯度移动，越密集的分子开始朝向底部移动。
然后分子悬浮在颗粒密度等于周围介质的点。
以这种方式，具有不同密度的分子在不同的层处分离，然后可以通过各种方法回收。

蔗糖梯度离心的步骤

通过在离心管中的较高浓度下轻轻铺平蔗糖的较低浓度来产生蔗糖的密度梯度。
然后将样品放置在梯度上，管子放置在超速纤维中。
颗粒通过梯度行进，直到它们达到其密度与周围介质的密度匹配的点。
除去级分并分离，以分离的单位获得颗粒。

蔗糖梯度离心的用途

蔗糖梯度离心是一种强大的技术，用于分离像DNA和RNA等大分子。
这也被用于分析蛋白质复合物并确定密度以及各种其他大分子的大小。

离心视频理论（Alankar Shivastava博士）

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<1％ - https：//biology.stackexchange.com/questions/57386/are-vacuum-centrifuges-the-same-as-normal-centrifuges
<1％ - https://answers.yahoo.com/question/index?qid=20070225221138aagtjso
<1％ - http://www.thermofishersci.in/lit/labconco%20centrifugugal%20vacuum%20concentrators.pdf
<1％ - http://www.authorstream.com/presentation/satyanarayana12345-3004825-size-seperation-pharmaceutics/
<1％ - http://irdbalancing.com/phone/types-of-rotors.html
<1％ - http://farside.ph.utexas.edu/teaching/302l/lectures/node72.html

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参考

来源

1思考“型离心和离心（定义，原则，使用）”

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