離心機原理介紹及操作 益弘儀器股份有限公司.

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1 離心機原理介紹及操作 益弘儀器股份有限公司

2 離心機原理介紹 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
計,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 離樣品而不改變樣品特性之分離法.

3 離心特性的計算 1)相對離心力和速度間關係式 相對離心力(RCF)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RCF。(一般RCF所代表的是地球的重 力加速度的速率，並且使用” xg “為單位)。 RCF = x 10-5 x r x N2 (xg) N：速度 (rpm) r：從旋轉軸的半徑　(cm) 使用RCF (xg)的公式也可以計算速度(rpm) 

4 K factor是依據rotor的型式和速度來做改變。當rotor
使用某一速度時，K Factor (KN) 可以依下列公式來計算： KN = K ( Nmax ) N    N ：使用的轉度 (rpm) Nmax　：rotor的最高轉度 (rpm) KN　　：在使用轉速的K factor K　 ：在最高轉速的K factor

5 2)計算分離時間 離心粒子擴散在溶液中，從離心瓶上端(rt)到底端(rb)所需的沈降時間。此沈降特性是表示沈降系數S，但一般沈降系數S變成一非常小的值並且以S x 1013由S來表示。此S表示出S x 1013叫做沈降系數。   ․T (hr) = • l n (rb) – l n (rt) X S ω2   ω：角速度 ω： 2π ˙ N N ：速度 (rpm) rt：從旋轉軸到溶液頂端的距離 rb：從旋轉軸到溶液底端的距離 假如定義 K = l n (rb) – l n (rt) ˙ ω X S K 所以 T (小時) = S 

6 假如S是未知時，依下列公式(stokes’ law)可計算出S S = d2 (ρ2 – ρ1 ) 18η X 1013
d ：粒子的直徑 (cm) ρ1：溶液周圍粒子的密度 (g/mL) ρ2：粒子的密度 (g/mL) η ：溶液周圍粒子的黏度 (poise) (水的黏度在20°C時是0.01 poise)   純水在20°C時S表示為S20,W

7 rotor的允許轉速 rotor不能超過它所標示的最大轉速運轉，rotor的速度限制如下列條件： 不可超過允許的速度
(1)以sample的濃度來做為允許速度 要離心的sample平均濃度 > 1.2g/mL，計算允許轉速公式如 下： 允許轉速 = 最大轉速 (rpm)

8 (2) 濃度在梯度中間的sample允許速度
CsCl溶劑時常在density gradient medium中被使用，但如果 CsCl溶劑在高濃度下使用，它可能在rotor運轉中滲透，這要視 rotor可能取出CsCl的結晶體而定，在高濃度中取出結晶體(約 4g/mL)和使rotor超過負擔是很危險的。 結晶體將會影響CsCl溶劑的梯度濃度和sample的分離狀態。因 此，總會使用一種不會結晶的溶劑在允許速度下。 (3) 使用組合式tubes caps時的允許轉速 當使用組合式的tubes caps…等，請查閱離心機的附件： rotors，adaptors，tubes，bottles and caps。

9 離心機的分類 以轉速分類 低速離心機 最大轉速:4000~7000rpm 最大離心力:2220~9420xg 分離物大小:1~50μm
Microbial cell,hemocyte,cell 離心機種類: 小型離心機 高速離心機 最大轉速:15000~26000rpm 最大離心力:16100~801100xg 分離物大小:0.1~1μm Mitochondria,Lysosome,cell Well 離心機種類: 高速冷凍離心機,高速微量離心機 分離物大小:0.002~0.1μm DNA,RNA,Virus,Protein,Enzyme 離心機種類: 超高速冷凍離心機,高速微量離心機 超高速離心機 最大轉速:55000~150000rpm 最大離心力:393600~901000xg

10 一般使用離心機注意事項 不可使用有機溶劑 離心機是無法預防爆炸狀況發生!!! 請不要使用有機溶劑離心!!!
如在特別的狀況下,必須要非常小心不要讓液體流出,並且使用密封式Rotor

11 高速離心機Rotors But Rotor種類 保固使用壽命 如何管理 高速冷凍型Rotor 7年 桌上型/微量Rotor 管理紀錄使用年限
RT3S6(RTS)Rotor和 20000次 RT3S6 Rotor`s Bucket 管理紀錄使用次數

12 Tubes/Bottles使用壽命 Tubes種類 標準使用的次數 PA ThinTubes PC ( 薄壁 ) PE 決定使用次數條件
使用水溶液樣品在 7000rpm運轉24小時 5 次 警告 1.使用高壓蒸氣消毒 PE tube:不可以 PC tube:5次 2.PET tube/Sealed tube: 使用一次 ThickTubes PA ( 厚壁 ) PC Bottle PE 50 次 PA:Polyallomer異質同晶聚合物 PC:Polycarbonate聚碳酸酯 PE:Polyethylene聚乙烯 PET:Polyethyene-terephthalate 聚氧化乙烯對苯二酸

13 保養rotor 使用後保養rotor可避免腐蝕 1.例行性保養 a.用水沖洗rotor或用中性清潔劑洗濯。 b.用蒸餾水洗濯。 c. 用較柔軟的布擦拭水滴，並將rotor顛倒乾燥，乾燥後， rotor面表塗抹silicone grease，drive hole，表面塗 抹，silicone grease，並將 rotor儲放在乾燥的地方。 確信保持rotor壽命管理在rotor的RLM adaptor確定不受 到損傷。 Swing rotor本身並沒有特殊的保養，但塵埃要擦拭。 Fig 塗抹grease

14 2.使用腐蝕性樣品後，用水沖洗rotor一會兒，並做例行性保
養。 3.如果有異物黏著在rotor上，將rotor浸在溫水 (40~50°C)中 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。

15 清洗及消毒 Rotor 1.清洗 清洗使用水沖洗,或使用中性 清潔劑清洗並且需使用去離 子沖洗 ( 清潔劑:pH 5~9 ) 清洗
鋁合金/鈦合金:低於100°C 碳纖維:低於80°C 乾燥 乾燥 表面:Silicone grease 螺紋部分:Aluminum Lubricant Packing/O-ring:Vacuum grease 表面:Silicone grease 螺紋部分:Aluminum Lubricant Packing/O-ring:Vacuum grease 塗抹

16 2.消毒 消毒的方式 鋁合金/鈦合金 Rotor 碳纖維 Rotor 高壓蒸氣 Ⅹ Ⅹ 煮沸消毒 Ⅹ Ⅹ
高壓蒸氣 Ⅹ Ⅹ 煮沸消毒 Ⅹ Ⅹ 紫外線消毒200~300nm ○ ○ Ethylene oxide環氧乙烷○ Ⅹ 氣體消毒 Formaldehyde甲醛 ○ ○ Ethylene oxide ○ Ⅹ 氣體消毒 Formaldehyde ○ ○ 70% Ethanol乙醇 ○ ○ 化學藥劑 3% Hydrogen peroxede ○ ○ 雙氧水 3% Formalin福馬林 ○ ○ Rotor耐熱溫度 <100°C <80°C

17 Tube/Bottles 1.清洗 消毒的方式 Tube/Bottles 附件 PA,PE PET,SS PC
Cap,adapter ect. 酸性洗滌劑( <pH5 ) Ⅹ Ⅹ Ⅹ 中性洗滌劑( pH5~9 ) ○ ○ ○ 鹼性洗滌劑( >pH9 ) ○ Ⅹ Ⅹ 溫水( <50°C ) ○ ○ ○ 超音波清潔(清洗劑<pH7) ○ ○ ○ 乾燥的方式 放在空氣中自然乾燥

18 2.消毒 消毒的方式 Tube/Bottle PA PC PET PE SS 115°C 30分鐘 ○ ○ Ⅹ Ⅹ ○
煮沸消毒 15~30分鐘 ○ ○ Ⅹ Ⅹ ○ 紫外線消毒200~300nm Ⅹ Ⅹ Ⅹ Ⅹ ○ Ethylene oxide環氧乙烷○ Ⅹ Ⅹ ○ ○ 氣體消毒 Formaldehyde甲醛 ○ ○ ○ ○ Ⅹ 70% Ethanol乙醇 ○ Ⅹ ○ ○ ○ 化學藥劑 3% Hydrogen peroxede ○ ○ ○ ○ ○ 雙氧水 3% Formalin福馬林 ○ ○ ○ ○ Ⅹ

19 3.耐藥性 在使用離心機前,請檢查sample對Rotor,tube,bottle等材質對sample的耐藥性,以免造成危險發生!!

20 Rotor的種類及使用保養 冷凍離心及桌上型Rotor種類及使用保養 Rotor的種類 桌上型離心機 Rotor的種類 主要的功用
主要分離一般樣品 (Culture solution,Blood etc.) ①Angle Rotor 桌上型離心機 主要分離一般樣品 (Culture solution,Blood etc.) ②Swing Rotor 主要分離含有micro plate樣品 ③Horizontal Rotor 主要連續分離大量的樣品 (樣品量多於5L) ④Continuous Rotor ① ② ③ ④

21 Angle Rotor(角度型轉子) 各部位名稱

22 Rotor各部位檢查 ①檢查是否有腐蝕及裂痕? *特別要注意在Tube hole及Drive Shaft hole是否有腐蝕及裂痕
①②③④⑤檢查是否有腐蝕及裂痕? *特別要注意在Tube hole及Drive Shaft hole是否有腐蝕及裂痕 ②檢查Thread portion是否有塗抹 Aluminum grease? ③檢查是否有packing? 檢查packing是否有損壞龜裂? (有些Rotor是沒有packing) ④檢查packing是否有塗抹 Vacuum grease? ⑤檢查Drive shaft hole是否有 任何污垢? *一般一個月清潔一次

23 Tube和Bottle的放置 ①檢查樣品是否有balance? (balance須含tube和bottle)
*Imbalance的重量誤差必須在容許 可容忍的標準重量內 (Imbalance容許重量的資訊都在離 　心機操作手冊上) ②放置已平衡好的Tube和Bottls, 其放置的位置必須為對稱 ③兩各對稱的Tube和Bottls,如右 圖情形是不允許

24 CR-G所使用Rotor參考資料

25 高速離心機 Rotor,Adaptors,Tube,Bottles and Cap參考資料