Sigma台式高速冷冻离心机工作原理

Sigma 台式高速冷冻离心机的工作原理基于离心力驱动的分离机制，结合制冷系统和精密控制技术，实现对生物、化学样品的高效分离与保护。以下是其核心工作原理的详细解析：
一、离心力驱动分离
离心机通过电机驱动转子高速旋转，产生强大的离心力（相对离心力 RCF），迫使样品中的颗粒按密度差异分层。离心力公式为：
RCF = 1.118 × 10?? × r × (rpm)2
其中，r 为转子半径（cm），rpm 为转速。例如，当转速达到 30,000 rpm 时，最大离心力可达 89,000×g，能快速分离细胞碎片、细胞器等微小颗粒。
离心分离主要有两种模式：
离心沉降：悬浮液中密度较大的颗粒在离心力作用下向管底沉降，适用于分离细胞、病毒等。
离心过滤：通过离心压力使液体通过过滤介质，截留固体颗粒，常用于蛋白质纯化或核酸提取。
二、制冷系统维持低温环境
冷冻功能通过内置制冷模块实现，可精确控制温度在 - 20°C 至 + 40°C 之间（部分型号如 3-30KHS 可达 + 60°C）。其核心设计包括：
双回路制冷技术：独立制冷和加热回路快速调节温度，例如在 22,000 rpm 下，转子温度可稳定在 4°C 以下。
预冷功能：运行前对转子腔预冷，减少压缩机负荷。建议在 1,000 rpm 下预冷以避免结冰。
温度传感器：实时监测腔体温度，确保样品在离心过程中保持活性，防止因摩擦生热导致生物大分子变性。
三、精密控制与安全保护
微处理器控制系统：
可设置转速（精度 ±1 rpm）、时间（0~99 小时 59 分钟）、温度（精度 ±1°C）等参数，并支持 10 组程序记忆功能，方便重复实验。
提供线性或二次曲线加减速选择，例如加速曲线 0-9 对应不同的升速速率（4~1,000 rpm / 秒），以平衡分离效果与运行效率。
多重安全机制：
不平衡检测：当样品放置不均时，离心机自动停止运行并报警。
超速保护：实时监控转速，超过设定值时触发紧急制动。
开盖保护：运行中开盖会立即停机，防止意外接触高速转子。
门锁系统：采用电子锁，运行时腔体完全密封，避免生物气溶胶泄漏。
四、转子类型与应用适配
Sigma 离心机支持多种转子配置，以满足不同实验需求：
角转子：样品管以固定角度放置，离心时颗粒沿管壁沉降，适用于快速沉淀（如 DNA 离心），最高转速可达 30,000 rpm。
水平转子：离心时样品管水平展开，沉淀物均匀分布于管底，适合大容量样品分离（如血清分层）。
特殊适配器：兼容 1.5ml 至 50ml 多种离心管，部分型号支持高压灭菌，减少交叉污染风险。