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。
