离心机及rpm单位与g(rcf)单位的换算介绍.doc

关于离心机及关于离心机及 rpmrpm 单位与单位与 g(RCF)g(RCF)单位的换算单位的换算 离心就是利用离心机转子高速旋转产生的强大的离心力，加快液体中颗粒的沉降速度， 把样品中不同沉降系数和浮力密度的物质分离开所以需要利用离心机产生强大的离心力， 才能迫使这些微粒克服扩散产生沉降运动当含有细小颗粒的悬浮液静置不动时，由于重力场的作用使得悬浮的颗粒逐渐下沉 粒子越重，下沉越快，反之密度比液体小的粒子就会上浮微粒在重力场下移动的速度与 微粒的大小、形态和密度有关，并且又与重力场的强度及液体的粘度有关象红血球大小 的颗粒，直径为数微米，就可以在通常重力作用下观察到它们的沉降过程此外，物质在介质中沉降时还伴随有扩散现象扩散是无条件的绝对的扩散与物质 的质量成反比，颗粒越小扩散越严重而沉降是相对的，有条件的，要受到外力才能运动 沉降与物体重量成正比，颗粒越大沉降越快对小于几微米的微粒如病毒或蛋白质等，它 们在溶液中成胶体或半胶体状态，仅仅利用重力是不可能观察到沉降过程的因为颗粒越 小沉降越慢，而扩散现象则越严重所以需要利用离心机产生强大的离心力，才能迫使这 些微粒克服扩散产生沉降运动。

离心技术在生物科学，特别是在生物化学和分子生物学研究领域，已得到十分广泛的 应用，每个生物化学和分子生物学实验室都要装备多种型式的离心机离心技术主要用于 各种生物样品的分离和制备，生物样品悬浮液在高速旋转下，由于巨大的离心力作用，使 悬浮的微小颗粒（细胞器、生物大分子的沉淀等）以一定的速度沉降，从而与溶液得以分 离，而沉降速度取决于颗粒的质量、大小和密度 基本原理: 当一个粒子（生物大分子或细胞器）在高速旋转下受到离心力作用时，此离心力“F”由下式定义，即： F = ma = mω2 r a — 粒子旋转的加速度， m — 沉降粒子的有效质量，ω— 粒子旋转的角速度， r—粒子的旋转半径( cm ) 通常离心力常用地球引力的倍数来表示，因而称为相对离心力 “ RCF ” 或者用数字乘“g”来表示，例如 25000×g，则表示相对离心力为 25000相对离心力是指在离心场中， 作用于颗粒的离心力相当于地球重力的倍数，单位是重力加速度“g” （980cm/sec2） ，此 时“RCF”相对离心力可用下式计算： RCF = 1.1∴19×10－5×(rpm)2 r ( rpm — revolutions per minute 每分钟转数，r/min ) 由上式可见，只要给出旋转半径 r，则 RCF 和 rpm 之间可以相互换算。

但是由于转头的形 状及结构的差异，使每台离心机的离心管，从管口至管底的各点与旋转轴之间的距离是不 一样的，所以在计算是规定旋转半径均用平均半径“ra v”代替： ra v=( r min＋rmax) / 2 一般情况下，低速离心时常以转速“rpm”来表示，高速离心时则以“g” 表示计算颗粒 的相对离心力时，应注意离心管与旋转轴中心的距离“r”不同，即沉降颗粒在离心管中所 处位置不同，则所受离心力也不同因此在报告超离心条件时，通常总是用地心引力的倍 数“×g”代替每分钟转数“rpm” ，因为它可以真实地反映颗粒在离心管内不同位置的离 心力及其动态变化科技文献中离心力的数据通常是指其平均值（RCFa v） ，即离心管中 点的离心力离心机可分为工业用离心机和实验用离心机实验用离心机又分为制备性离心机和分析性 离心机，制备性离心机主要用于分离各种生物材料，每次分离的样品容量比较大，分析性 离心机一般都带有光学系统，主要用于研究纯的生物大分子和颗粒的理化性质，依据待测 物质在离心场中的行为（用离心机中的光学系统连续监测） ，能推断物质的纯度、形状和分 子量等分析性离心机都是超速离心机 制备性离心机可分为三类： ⑴普通离心机：最大转速 6000 rpm 左右，最大相对离心力近 6000×g，容量为几十毫升至 几升，分离形式是固液沉降分离，转子有角式和外摆式，其转速不能严格控制，通常不带 冷冻系统，于室温下操作，用于收集易沉降的大颗粒物质，如红血球、酵母细胞等。

这种 离心机多用交流整流子电动机驱动，电机的碳刷易磨损，转速是用电压调压器调节，起动 电流大，速度升降不均匀，一般转头是置于一个硬质钢轴上，因此精确地平衡离心管及内 容物就极为重要，否则会损坏离心机 ⑵高速冷冻离心机：最大转速为 20000～25000rpm（r/min） ，最大相对离心力为 89000×g，最大容量可达 3 升，分离形式也是固液沉降分离，转头配有各种角式转头、荡 平式转头、区带转头、垂直转头和大容量连续流动式转头、一般都有制冷系统，以消除高 速旋转转头与空气之间摩擦而产生的热量，离心室的温度可以调节和维持在 0～40℃，转 速、温度和时间都可以严格准确地控制，并有指针或数字显示，通常用于微生物菌体、细 胞碎片、大细胞器、硫铵沉淀和免疫沉淀物等的分离纯化工作，但不能有效地沉降病毒、 小细胞器(如核蛋白体)或单个分子 ⑶超速离心机：转速可达 50000～80000 rpm，相对离心力最大可达 510000×g，最著名的 生产厂商有美国的贝克曼公司和日本的日立公司等，离心容量由几十毫升至 2 升，分离的 形式是差速沉降分离和密度梯度区带分离，离心管平衡允许的误差要小于 0.1 克。

超速离 心机的出现，使生物科学的研究领域有了新的扩展，它能使过去仅仅在电子显微镜观察到 的亚细胞器得到分级分离，还可以分离病毒、核酸、蛋白质和多糖等。