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高速微量冷凍離心機的工作原理是什么?
點擊次數:191 時間:2026-01-22
高速微量冷凍離心機是實驗室針對微量樣品的高速分離設備,融合離心力分離、高速驅動、精準控溫三大核心技術,主要用于生物、醫藥、分子生物學等領域的微量核酸、蛋白、細胞組分的快速分離純化,可實現每分鐘上萬轉的高速運轉,同時維持低溫環境避免樣品失活,其工作原理圍繞離心沉降核心,結合機械驅動與溫控系統的協同運作實現。
該設備的核心分離原理基于離心沉降定律,即利用高速旋轉產生的強大離心力,替代重力使樣品中不同密度的組分產生不同的沉降速度,從而實現分離。設備運行時,電機帶動轉子高速旋轉,放置在轉子中的微量離心管隨轉子做圓周運動,樣品內的顆粒受到向外的離心力作用,離心力的大小與轉子轉速、旋轉半徑及樣品顆粒質量成正比,轉速越高產生的離心力越強,遠大于重力加速度,能快速推動樣品中密度大的組分(如細胞沉淀、核酸復合物)向離心管底部沉降,密度小的上清液則留在上層,實現固液或不同組分的高效分離。針對微量樣品設計的轉子適配 0.2mL、0.5mL、1.5mL 等微量離心管,縮小旋轉半徑的同時提升轉速,保證微量樣品的分離效率與效果。
設備的高速驅動系統是實現高離心力的關鍵,主要由變頻高速電機、精密轉子及減震結構組成。電機采用無刷變頻技術,可精準調節轉速,最高轉速可達 12000~20000r/min,能根據樣品需求實現轉速的平穩升降,避免瞬間轉速波動導致樣品飛濺;轉子選用高強度鈦合金或航空鋁合金材質,經動平衡校準,可承受高速旋轉的巨大離心力,防止轉子變形斷裂;機身內置多層減震阻尼結構,抵消高速旋轉產生的振動,保證設備運行的穩定性,同時減少噪音。
冷凍控溫系統是其區別于普通高速離心機的核心,為熱敏性生物樣品提供低溫保護,采用壓縮機制冷 + 風循環控溫的方式,制冷系統與離心系統聯動,開機后可快速將腔體溫度降至 4℃、0℃甚至 - 20℃,并通過溫度傳感器實時監測腔體溫度,精準控溫 ±1℃。設備的離心腔體為雙層真空隔熱結構,減少冷量流失,同時風循環系統使腔體內溫度均勻分布,避免局部溫度過高導致樣品中的蛋白、核酸等生物大分子變性失活,確保分離過程中樣品的生物活性不受影響。
此外,設備配備的過載保護、門蓋聯鎖、轉速監測等安全系統,在離心力超標、門蓋未關嚴、轉速異常時自動停機,保障設備與操作人員安全,各系統協同運作,實現微量樣品的高速、高效、安全分離。
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