实验室离心机用于医学实验样品制备， 离心是利用离心机驱动离心容器做旋转运动产生的离心力以及被离心样本物质的沉降系数或浮力密度的差别，完成分离、 浓缩及提取制备， 分析测定生物分子分子量及纯度的一项常规实验技术， 其应用覆盖医学乃至生命科学诸多专业实验 因此， 研究离心力与被离心样品间的相互作用关系， 规范使用和维护技术流程甚为重要。 研究探讨规范实验室离心技术的应用与仪器维护， 旨在制定风险控制的操作规范、 监测、 维护、 保养以及生物安全等系列措施， 建立实验室离心机技术保障。

1 医学实验室离心技术的选择

根据离心机相对离心力(relative centrifugal force，RCF)上限和主要应用， 医学实验室常用离心机大致可分为低速离心机、 通用离心机、 高速离心机及超速离心机4种。

1.1 离心机的选择

(1)低速离心机。 RCF≤ 7 000 g； 细胞或细胞碎片沉降分离， 过滤、 透析、 亲和柱提纯； 大容量机型(4～12 L)常用于血站或血库实验室。

(2)通用离心机。 RCF≤30 000 g； 除具备低速功能外还部分兼顾核酸、 蛋白及质粒提取等高速功能

(3)高速离心机。 RCF≤100 000 g； 核酸、 蛋白及质粒提取； 兼顾亚细胞结构和病毒分离； 密度梯度离心。

(4)超速离心机。 RCF≤ 1 050 000 g； 核酸纯化CsCl； 亚细胞结构、 细胞器、 病毒及脂蛋白分离； 密度梯度离心

1.2 常用离心参数

(1)离心速度。 在离心驱动系统带动下转头旋转的速度， 单位为每分钟转数(revolution per minute，RPM)(r/min)。

(2)相对离心力 。 物体以一定的角速度做圆 周运动就产生离心力 F=ω

2 r。 但离心力 要克服与其相垂直的地球重力(gravity)以及样品粒子的摩擦力

和浮力影响(后两者可忽略不计)， 故以RCF表示，RCF=ω2 r/980， 等于在离心场中作用于样本粒子上的离心力相当于地球重力的倍数， 单位是重力加速度g(1 g＝ 980 cm/s 2 )， RCF1000× g则是重力加速度的1000倍。 RCF的大小与离心速度及在离心容器中粒子距心轴的路径(实际离心半径)有关， 即RCF=1. 12r(RPM/1000) 2 ， 故有最大、 平均和最小RCF之分。样品粒子能否得到有效分离主要取决于RCF， 文献中常给出最大RCF为离心条件。 转头额定转速所对应的RCF可以通过离心半径-RCF-RPM曲线换算， 但精确RCF值应查找生产厂转头参数表。

(3)沉降系数(sedimentation coefficient， S)。 是样本粒子重要的物理化学参数， 以Svedbergs值(S值=10 -13 s)表示对应离心力样品粒子的沉降速率， 不同S值样品粒子所需离心时间(完全沉降至容器底部)的表达式为t=1/S ω

常见分离生物样本的

(4)K因数值(K-factor)。 反映离心转头的效率，与其大小、 材质和速度有关。 利用K值可估算出某S值样本粒子的沉降时间： t=K/S； K值越小， 转头离心效率越高， 粒子沉降所需时间越短 [5] 。

2 医学实验室离心机的离心技术

根据离心力与被离心物质间的相互作用方式， 可分为差速离心与密度梯度离心。

2.1 差速离心

差速离心是利用离心样本组分中不同沉降系数粒子的沉降速度差别(如各细胞组分)， 经一定速度、 一定离心力及一定时间离心， 先后沉降而得到分离。 在此过程中样本往往被分离为沉淀物和上清液两部分，其前提是待分离的两种或数种粒子的S值的差值足够离心样品 S值 RCF(g) RPM(r/min)细胞 ～10 7 ＞200 ＞1500细胞核 4× 10 6 ～10 7 600～800 3000

细菌、 线粒体 2× 10 4 ～7× 10 4 7000 7000微粒体 50～1× 10 4 10 000～100 000 10 000～30 000病毒、 DNA 10～120 ～100 000 ～30000RNA 4～50 100 000～400 000 30 000～60 000蛋白质 2～25 400 000 60 000离心技术 固定角转头 水平转头 垂直转头

差速离心离心沉降离心时间短， 壁效应壁效应最小， 时间较长沉淀物涂于管壁

差速区带离心离心路径长度不适路径长度好， 时间较长离心路径短等密度离心离心路径短

离心时间长离心时间最短