台湾高校离心机原理介绍(高速)-220130918

1、離心機原理介紹離心機原理介紹離心機離心機 所謂離心機是一種利用離心力將粒子從溶液中分離出來的一種設所謂離心機是一種利用離心力將粒子從溶液中分離出來的一種設計計, ,而此粒子無法用一般重力分離出而此粒子無法用一般重力分離出. .利用離心力分離樣品為一種分利用離心力分離樣品為一種分離樣品而不改變樣品特性之分離法離樣品而不改變樣品特性之分離法. .離心特性的計算離心特性的計算 1) 1)相對離心力和速度間關係式相對離心力和速度間關係式 相對離心力相對離心力( (RCF)RCF)是藉由旋轉的速度和旋轉軸的半徑所產生是藉由旋轉的速度和旋轉軸的半徑所產生 的。從下列公式可得到的。從下列公式可得到RCFRC

2、F。( (一般一般RCFRCF所代表的是地球的重所代表的是地球的重 力加速度的速率，並且使用力加速度的速率，並且使用” ” xg “xg “為單位為單位) )。 RCF = 1.118 x 10 RCF = 1.118 x 10-5-5 x r x N x r x N2 2 (xg) (xg) N N：速度速度 ( (rpm)rpm) r r：從旋轉軸的半徑從旋轉軸的半徑( (cm)cm) 使用使用RCF (xg)RCF (xg)的公式也可以計算速度的公式也可以計算速度( (rpm)rpm) K factorK factor是依據是依據rotorrotor的型式和速度來做改變。當的型式和速度來

3、做改變。當rotorrotor 使用某一速度時，使用某一速度時，K Factor (KK Factor (KN N) ) 可以依下列公式來計算：可以依下列公式來計算： K KN N = K ( = K ( N Nmaxmax ) )2 2 N N N N ：使用的轉度使用的轉度 ( (rpm)rpm) N Nmaxmax：rotorrotor的最高轉度的最高轉度 ( (rpm) rpm) K KN N：在使用轉速的在使用轉速的K factor K factor K K ：在最高轉速的在最高轉速的K factorK factor2)2)計算分離時間計算分離時間 離心粒子擴散在溶液中，從離心瓶上端

4、離心粒子擴散在溶液中，從離心瓶上端( (r rt t) )到底端到底端( (r rb b) )所需的沈降時間。所需的沈降時間。此沈降特性是表示沈降系數此沈降特性是表示沈降系數S S，但一般沈降系數但一般沈降系數S S變成一非常小的值並且變成一非常小的值並且以以S x 10S x 101313由由S S來表示。此來表示。此S S表示出表示出S x 10S x 101313叫做沈降系數。叫做沈降系數。 T (hr) = T (hr) = 10 1013 13 l n (r l n (rb b) ) l n (r l n (rt t) ) 3600 X S 3600 X S 2 2 ：角速度角速度

5、： 22 N N 60 60 N N ：速度速度 ( (rpm) rpm) r rt t：從旋轉軸到溶液頂端的距離從旋轉軸到溶液頂端的距離 r rb b：從旋轉軸到溶液底端的距離從旋轉軸到溶液底端的距離 假如定義假如定義 K K = = l n (rl n (rb b) ) l n (r l n (rt t) ) 10 1013 13 2 2 3600 X S3600 X S K K 所以所以 T (T (小時小時) =) = S S 假如假如S S是未知時，依下列公式是未知時，依下列公式( (stokesstokes law) law)可計算出可計算出S S S = S = d d2 2 (

6、 (2 2 1 1 ) ) 18 18 X 10X 101313 d d ：粒子的直徑粒子的直徑 ( (cm)cm) 1 1：溶液周圍粒子的密度溶液周圍粒子的密度 ( (g/mL) g/mL) 2 2：粒子的密度粒子的密度 ( (g/mL)g/mL) ：溶液周圍粒子的黏度溶液周圍粒子的黏度 ( (poise) poise) ( (水的黏度在水的黏度在2020 C C時是時是0.01 0.01 poise) poise) 純水在純水在2020 C C時時S S表示為表示為S S20,W20,W rotorrotor的允許轉速的允許轉速 rotorrotor不能超過它所標示的最大轉速運轉，不能超過

7、它所標示的最大轉速運轉，rotorrotor的速度限制如下的速度限制如下列條件：列條件： 不可超過允許的速度不可超過允許的速度 (1)(1)以以samplesample的濃度來做為允許速度的濃度來做為允許速度 要離心的要離心的samplesample平均濃度平均濃度 1.2g/mL 1.2g/mL，計算允許轉速公式如，計算允許轉速公式如 下：下： 允許轉速允許轉速 = = 最大轉速最大轉速 (rpm) (rpm) (2) (2) 濃度在梯度中間的濃度在梯度中間的samplesample允許速度允許速度 CsClCsCl溶劑時常在溶劑時常在density gradient mediumdensi

8、ty gradient medium中被使用，但如果中被使用，但如果 CsCl CsCl溶劑在高濃度下使用，它可能在溶劑在高濃度下使用，它可能在rotorrotor運轉中滲透，這要視運轉中滲透，這要視 rotor rotor可能取出可能取出CsClCsCl的結晶體而定，在高濃度中取出結晶體的結晶體而定，在高濃度中取出結晶體( (約約 4g/mL) 4g/mL)和使和使rotorrotor超過負擔是很危險的。超過負擔是很危險的。 結晶體將會影響結晶體將會影響CsClCsCl溶劑的梯度濃度和溶劑的梯度濃度和samplesample的分離狀態。因的分離狀態。因 此，總會使用一種不會結晶的溶劑在允許速

9、度下。此，總會使用一種不會結晶的溶劑在允許速度下。 (3) (3) 使用組合式使用組合式tubes capstubes caps時的允許轉速時的允許轉速 當使用組合式的當使用組合式的tubes capstubes caps等，請查閱離心機的附件：等，請查閱離心機的附件： rotors rotors，adaptorsadaptors，tubestubes，bottles and capsbottles and caps。以轉速分類以轉速分類低速離心機低速離心機最大轉速最大轉速: :4000700040007000rpmrpm最大離心力最大離心力: :2220942022209420 xgxg分離

10、物大小分離物大小: :150150mmMicrobial cell,hemocyte,cellMicrobial cell,hemocyte,cell離心機種類離心機種類: :小型離心機小型離心機高速離心機高速離心機最大轉速最大轉速: :15000260001500026000rpmrpm最大離心力最大離心力: :1610080110016100801100 xgxg分離物大小分離物大小: :0.110.11mmMitochondria,Lysosome,cell WellMitochondria,Lysosome,cell Well離心機種類離心機種類: :高速冷凍離心機高速冷凍離心機, ,

11、高速微量離心機高速微量離心機超高速離心機超高速離心機最大轉速最大轉速: :5500015000055000150000rpmrpm最大離心力最大離心力: :393600901000393600901000 xgxg分離物大小分離物大小: :0.0020.10.0020.1mmDNA,RNA,Virus,Protein,EnzymeDNA,RNA,Virus,Protein,Enzyme離心機種類離心機種類: :超高速冷凍離心機超高速冷凍離心機, ,高速微量離心機高速微量離心機不可使用有機溶劑不可使用有機溶劑離心機是無法預防爆炸狀況離心機是無法預防爆炸狀況發生發生!請不要使用有機溶劑離心請不要使

12、用有機溶劑離心!如在特別的狀況下如在特別的狀況下, ,必必須要非常小心不要讓須要非常小心不要讓液體流出液體流出, ,並且使用密並且使用密封式封式RotorRotor 高速離心機高速離心機RotorsRotorsRotorRotor種類種類保固使用壽命保固使用壽命如何管理如何管理高速冷凍型高速冷凍型Rotor Rotor 7 7年年 桌上型桌上型/ /微量微量RotorRotorRT3S6(RTS)RotorRT3S6(RTS)Rotor和和 20000 20000次次 RT3S6 Rotors BucketRT3S6 Rotors Bucket管理紀錄使用年限管理紀錄使用年限管理紀錄使用次數管

13、理紀錄使用次數ButBut Tubes/BottlesTubes/Bottles使用壽命使用壽命TubesTubes種類種類標準使用的次數標準使用的次數 PAPAThinTubes PCThinTubes PC ( ( 薄壁薄壁 ) ) PEPEThickTubes PAThickTubes PA ( ( 厚壁厚壁 ) ) PC PCBottle PEBottle PE5 5 次次 50 50 次次決定使用次數條件決定使用次數條件使用水溶液樣品在使用水溶液樣品在70007000rpmrpm運轉運轉2424小時小時 警告警告1.1.使用高壓蒸氣消毒使用高壓蒸氣消毒 PE tube: PE tub

14、e:不可以不可以 PC tube:5 PC tube:5次次 2.PET tube/Sealed tube:2.PET tube/Sealed tube: 使用一次使用一次PA:PolyallomerPA:Polyallomer異質同晶聚合物異質同晶聚合物PC:PolycarbonatePC:Polycarbonate聚碳酸酯聚碳酸酯PE:PolyethylenePE:Polyethylene聚乙烯聚乙烯PET:Polyethyene-terephthalatePET:Polyethyene-terephthalate 聚氧化乙烯對苯二酸聚氧化乙烯對苯二酸 保養保養rotorrotor 使用後

15、保養使用後保養rotorrotor可避免腐蝕可避免腐蝕 1. 1.例行性保養例行性保養 a. a.用水沖洗用水沖洗rotorrotor或用中性清潔劑洗濯。或用中性清潔劑洗濯。 b. b.用蒸餾水洗濯。用蒸餾水洗濯。 c. c. 用較柔軟的布擦拭水滴，並將用較柔軟的布擦拭水滴，並將rotorrotor顛倒乾燥，乾燥後，顛倒乾燥，乾燥後， rotor rotor面表塗抹面表塗抹silicone greasesilicone grease，drive holedrive hole，表面塗表面塗 抹，抹，silicone greasesilicone grease，並將並將 rotorrotor儲放在

16、乾燥的地方。儲放在乾燥的地方。 確信保持確信保持rotorrotor壽命管理在壽命管理在rotorrotor的的RLM adaptorRLM adaptor確定不受確定不受 到損傷。到損傷。 Swing rotor Swing rotor本身並沒有特殊的保養，但塵埃要擦拭。本身並沒有特殊的保養，但塵埃要擦拭。 Fig Fig 塗抹塗抹grease grease 2. 2.使用腐蝕性樣品後，用水沖洗使用腐蝕性樣品後，用水沖洗rotorrotor一會兒，並做例行性保一會兒，並做例行性保 養。養。 3. 3.如果有異物黏著在如果有異物黏著在rotorrotor上，將上，將rotorrotor浸在溫水

17、浸在溫水 (4050 (4050 C)C)中中 一會兒，用清潔棒或軟刷子去除異物，如果無法清除，請聯一會兒，用清潔棒或軟刷子去除異物，如果無法清除，請聯 繫代理商。繫代理商。 清洗及消毒清洗及消毒 RotorRotor 1. 1.清洗清洗 清洗清洗乾燥乾燥塗抹塗抹清洗使用水沖洗清洗使用水沖洗, ,或使用中性或使用中性清潔劑清洗並且需使用去離清潔劑清洗並且需使用去離子沖洗子沖洗 ( ( 清潔劑清潔劑: :pH 59 )pH 59 )鋁合金鋁合金/ /鈦合金鈦合金: :低於低於100100 C C碳纖維碳纖維: :低於低於8080 C C乾燥乾燥表面表面: :Silicone grease Sil

18、icone grease 螺紋部分螺紋部分: :Aluminum LubricantAluminum LubricantPacking/O-ring:Vacuum greasePacking/O-ring:Vacuum grease表面表面: :Silicone grease Silicone grease 螺紋部分螺紋部分: :Aluminum LubricantAluminum LubricantPacking/O-ring:Vacuum greasePacking/O-ring:Vacuum grease 2.2.消毒消毒消毒的方式消毒的方式鋁合金鋁合金/ /鈦合金鈦合金 RotorRo

19、tor碳纖維碳纖維 RotorRotor 高壓蒸氣高壓蒸氣 煮沸消毒煮沸消毒 紫外線消毒紫外線消毒200300200300nmnm Ethylene oxide Ethylene oxide 氣體消毒氣體消毒 Formaldehyde Formaldehyde Ethylene oxideEthylene oxide環氧乙烷環氧乙烷 氣體消毒氣體消毒 FormaldehydeFormaldehyde甲醛甲醛 70% 70% EthanolEthanol乙醇乙醇 化學藥劑化學藥劑 3% 3% Hydrogen peroxedeHydrogen peroxede 雙氧水雙氧水 3% Formali

20、n3% Formalin福馬林福馬林 RotorRotor耐熱溫度耐熱溫度 100100 C C 8080 C C Tube/BottlesTube/Bottles 1. 1.清洗清洗 消毒的方式消毒的方式Tube/BottlesTube/Bottles附件附件PA,PEPA,PEPET,SSPET,SSPCPCCap,adapter ect.Cap,adapter ect.酸性洗滌劑酸性洗滌劑( ( ( pH9 )pH9 ) 溫水溫水( 50( 50 C C ) ) 超音波清潔超音波清潔( (清洗劑清洗劑 pH7) pH7) 乾燥的方式乾燥的方式放在空氣中自然乾燥放在空氣中自然乾燥 2. 2

21、.消毒消毒消毒的方式消毒的方式Tube/BottleTube/Bottle PA PC PET PE SSPA PC PET PE SS 115115 C C 30 30分鐘分鐘 高壓蒸氣高壓蒸氣 121 121 C 20C 20分鐘分鐘 126126 C C 15 15分鐘分鐘 煮沸消毒煮沸消毒 1530 1530分鐘分鐘 紫外線消毒紫外線消毒200300200300nmnm Ethylene oxideEthylene oxide環氧乙烷環氧乙烷 氣體消毒氣體消毒 FormaldehydeFormaldehyde甲醛甲醛 70% 70% EthanolEthanol乙醇乙醇 化學藥劑化學藥

22、劑 3% 3% Hydrogen peroxedeHydrogen peroxede 雙氧水雙氧水 3% Formalin3% Formalin福馬林福馬林 3.3.耐藥性耐藥性 在使用離心機前在使用離心機前, ,請檢查請檢查samplesample對對Rotor,tube,bottleRotor,tube,bottle等材質對等材質對samplesample的耐藥性的耐藥性, ,以免造成危險發生以免造成危險發生! 冷凍離心及桌上型冷凍離心及桌上型RotorRotor種類及使用保養種類及使用保養 RotorRotor的種類的種類 RotorRotor的種類的種類主要的功用主要的功用Angle

23、RotorAngle RotorSwing RotorSwing RotorHorizontal RotorHorizontal RotorContinuous RotorContinuous Rotor主要分離一般樣品主要分離一般樣品( (Culture solution,Blood etc.)Culture solution,Blood etc.)主要分離含有主要分離含有micro platemicro plate樣品樣品主要連續分離大量的樣品主要連續分離大量的樣品( (樣品量多於樣品量多於5 5L)L)主要分離一般樣品主要分離一般樣品( (Culture solution,Blood etc.)Culture solution,Blood etc.)桌上桌上型離型離心機心機 Angle Rotor(Angle Rotor(角度型轉子角度型轉子) ) 各部位名稱各部位名稱 RotorRotor各部位檢查各部位檢查檢查是否有腐蝕及裂痕檢查是否有腐蝕及裂痕? ?* *特別要注意在特別要注意在Tube holeTube hole及及Drive Drive Shaft holeShaft hole是否有腐蝕及裂痕是否有腐蝕及裂痕檢查是否有腐蝕及裂痕檢查是否有腐蝕及裂痕? ?* *特別要注意在特別要注意在Tube holeTube hole及及Drive Drive Shaft ho