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實驗室必備科技－離心機原理與應用大公開

實驗室必備科技－離心機原理與應用大公開

離心機簡介

離心機是一種利用離心力，分離混合物中不同密度組分的實驗儀器。廣泛應用於生命科學、醫學檢驗、工業製程等領域。

核心運作原理

離心機會高速旋轉樣品，產生向外離心力，使密度高者沉降到底部，密度低者停留上層。其作用力公式如下：
F = m ω² r
其中 F 為力，m 為質量，ω 為角速度，r 為半徑。

離心機類型比較

類型 轉速範圍 用途特色
低速離心機 ≤ 6,000 rpm 分離細胞懸液/組織沉澱
高速離心機 6,000–20,000 rpm 分離細胞器、亞細胞顆粒
超速離心機 20,000–100,000 rpm 分離病毒粒子、核糖體
微量離心機 15,000–20,000 rpm 快速沉澱少量樣品
密度梯度離心機 依介質調整 高解析分離顆粒

應用範疇

  • 生物醫學研究：分離細胞、細胞器、核酸、蛋白質
  • 臨床檢驗：血液成分分離、尿液分析
  • 製藥工業：細胞回收、疫苗純化
  • 食品工業：油脂分離、乳清處理
  • 環境分析：水質檢測、懸浮顆粒濃縮

操作流程與注意事項

  1. 平衡配對：試管必須成對裝載，質量相差不可超過 0.01g。
  2. 選擇轉子與管材：依樣品量及條件選擇，並使用耐壓管。
  3. 設定轉速與時間：依需求換算所需相對離心力（RCF）。
    RCF = 1.118 × 10⁻⁵ × r × (rpm)²
  4. 安全鎖蓋：開始前確認蓋子鎖緊，避免異物阻擋。
  5. 運行與停止：啟動後不打開蓋，完全停轉後方可取樣。

保養與維護建議

  • 定期清潔轉子及機腔，避免化學品殘留。
  • 高速型需校正轉速及制冷功能。
  • 檢查密封圈完整，確保氣密。
  • 注意異常振動或噪音，需即時檢修。

常見問答 Q&A

Q：離心機主要用於哪些領域？
A：生物醫學、臨床檢驗、製藥、食品、環境分析等多元領域。
Q：操作離心機時，為何需重視配對平衡？
A：否則容易導致機器損壞或加劇安全風險。
Q：高速離心與超速離心有何差異？
A：超速離心能分離極細小顆粒如病毒，而高速離心多用於細胞器、小型顆粒分離。
Q：有哪些日常保養要點？
A：包含定期清潔、檢查轉速與密封、及監控異常振動。
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