使用离心机
来源：Robert M. Rioux 和 Suprita Jharimune，宾夕法尼亚州立大学，University Park，宾夕法尼亚州
地球的引力能够分离非均相混合物。然而，许多体系会避免使用这种分离方法，因为通常需要较长的时间。离心是分离非均相混合物最强大的工具之一1。该方法通过施加向心力…
1. 离心机安全使用的通用规程
- 实验室主管或实验室安全员应确保所有使用者均已接受正确选择转子、样品管以及离心机规范操作的培训。
- 任何新使用者在熟练掌握仪器正确使用方法之前，均须由经过培训的人员密切监督。
- 在使用仪器前，每位使用者应仔细阅读并理解该特定离心机的安全操作说明。
- 应根据样品类型选用相容的转子。
- 转子、试管和主轴应保持清洁、干燥，且无裂纹或变形。
- 应检查O型圈是否存在磨损或裂纹。
- 必须确保所用离心管与样品性质及旋转速度（低速、高速或超速）相兼容。
- 离心管填充量不应超过其最大容量的四分之三。
- 试管必须盖紧盖子。
- 务必确保离心管对称平衡放置。若未做到，可能导致分离不完全，极端情况下甚至会引起试管内容物在离心机腔体内扩散。
- 启动离心机前，应检查转子是否正确安装在驱动轴上，并确认盖子已完全关闭。
- 离心机运行期间应始终保持盖子关闭，且在转子完全停止前不得打开盖子。
- 操作人员应在离心机附近停留，直至其安全达到目标运行速度。若出现异常声音或振动，应立即关闭仪器。严禁超过仪器规定的速度限制。关闭后，应留出足够时间使转子减速至完全停止。现代离心机配有指示灯，提示何时可安全打开离心机。
- 离心结束后，应及时取出样品，并检查仪器内部是否有溢洒或泄漏。如有必要，应对转子进行彻底清洁。
2. 处理危险化学品或传染性材料时的额外预防措施
- 使用危险化学品或可能具有传染性的生物样本时，必须在仪器使用期间贴上标签，以提醒其他工作人员注意危险。
- 操作危险样本时应佩戴合适的手套1 。
- 应使用密封的安全管。如有条件，建议对离心管采用二次密闭装置。这类装置通常为塑料或玻璃材质的插件，可直接放入离心机的样品桶中。
- 离心结束后，应将离心管从转子中取出，并仅在通风橱或生物安全柜中打开，视具体情况而定。
- 如需清洁，必须格外小心，避免操作人员接触危险化学品或传染性物质。若发生此类样本泄漏，请参见下文第3步“紧急情况”中的说明。
- 针对特定类型的危险样本，建议在实验室中制定并维护标准操作程序和清洁规程，并根据需要定期审查和更新。
3. 紧急情况及其安全措施
如果转子发生故障，或因离心管破裂或操作不当导致离心机内发生泄漏，可能会引发紧急情况。出现此类情况时，应采取以下步骤。
- 应立即关闭离心机，并保持离心机盖关闭，直至通知相关人员并撤离现场。应通过仪器上的电源按钮切断电源，该按钮通常位于仪器的正面、侧面或背面，操作人员应事先熟悉其位置。若电源按钮出现故障，则应将仪器的主电源插头从墙壁插座中拔出。
- 为降低气溶胶风险，有时应至少静置离心机0.5小时后再进行处理。请参考离心机的技术文档以获取具体指导。
- 清理泄漏物时，操作人员应充分了解所用样品的性质，并穿戴适当的防护装备，包括实验服、手套、面部防护罩和护目镜。
- 清理完成后，泄漏物应妥善处置，受污染的防护服应丢弃或正确清洗，双手及任何暴露的皮肤应彻底清洗。
- 若人员明显暴露于高危物质，应立即拨打911或对受影响人员实施紧急医疗救治。
4. 离心机的维护
注意：离心机机身通常由金属制成，这些金属在潮湿、化学试剂或强效清洁剂存在的情况下可能发生腐蚀。为了正确维护离心机，建议严格遵循制造商提供的清洁与维护说明。除此之外，还需注意以下几项常规维护措施。
- 离心机应始终保持清洁和干燥。
- 任何溢出物都应立即清理。
- 使用生物材料或放射性物质后，转子应进行去污处理。建议使用10%次氯酸钠溶液处理30分钟，随后用70%乙醇处理，并让转子自然晾干。
- 严禁使用研磨性刷丝清洁转子及相关部件。
- 操作人员应在每次使用后检查转子，且制造商检查员应至少每年检查一次。
- 每台离心机应配备日志本，用于记录使用者、样品及维护历史。此外，与保修相关的任何材料副本均可存入该日志本中。
离心是实验室中用于分离非均相混合物的最强大工具之一，但也可能存在危险，因此必须采取安全预防措施。
离心机通过快速旋转样品，使非均相物质分离，从而在样品和仪器上产生极强的离心力。由于离心机运行速度极高，若操作不当，可能对使用者造成严重伤害。因此，使用离心机时必须格外小心，以防止泄漏和设备损坏。
本视频将介绍离心机的工作原理以及如何安全地操作和维护离心机。
在详细介绍安全措施之前，先快速回顾一下离心的基本原理。离心机包含安装在主轴上的转子。通常，不同尺寸的转子可以安装在同一主轴上，以适配不同的样品瓶、试管或袋。电机以特定的转速（RPM，每分钟转数）驱动转子旋转，从而对非均相混合物施加远离旋转轴的离心力，使不同密度的颗粒得以分离。
不同类型的离心机以不同的转速运行。低速离心机的转速低于10,000 RPM，高速离心机可达21,000 RPM，而超速离心机可达30,000 RPM及以上。每种类型都有与其兼容的不同转子。运行结束后，通常由制动系统使转子减速。在任何离心机中，高速都会导致转子发生形变。
在正常使用情况下，转子会恢复到原来的尺寸。然而，如果旋转产生的力超过了转子所能承受的最大力，转子可能会发生永久性形变。这可能导致裂纹，进而引发严重故障。另一方面，离心机故障可能导致样品泄漏，如果涉及危险物质，则可能带来危险，必须谨慎处理。接下来，我们将演示如何准备样品并在离心机中安全使用。
首先，选择与所需旋转速度兼容的合适离心管。查阅相关文档以确定离心管的使用极限。离心管应完好无损，无任何裂纹。每根离心管填充量不应超过其容量的3/4，以防止溢出。然后确保离心管配平并盖紧盖子。
在离心危险化学品或生物样品时，应采取特殊预防措施。穿戴适当的个人防护装备，并在合适的操作环境中准备样品，例如通风橱或层流柜。有关这些安全功能的更多信息，请参阅JoVE关于通风橱的视频。
如有必要，对危险物质使用二级密闭容器，例如玻璃或塑料内衬。也可使用密封的安全管，以提供密闭环境。所有人员在使用任何离心机或转子前都必须接受培训。
选择与离心机匹配的转子。检查转子及其盖子是否清洁、干燥，无裂纹或变形。特别注意检查转子或盖子上的O型圈是否磨损。同时检查离心机主轴是否弯曲或有其他变形。然后将转子放置在主轴上，确保其正确就位。将样品插入转子，确保试管在转子中紧密贴合。
始终将配平的离心管对称放置。盖上转子盖，确保密封严密。关闭离心机盖，启动程序。有关运行离心机程序的更多信息，请参阅JoVE之前的离心机视频。
在离心机达到最高速度之前，应始终守在离心机旁。熟悉电源按钮的位置。如果出现任何异常声音或振动，立即按下电源按钮停止离心机。然后撤离周围区域，直到转子完全停止。转子停止后，检查样品是否有泄漏，转子是否有任何异常或不平衡现象。若无问题，等待离心机完成程序并完全停止。
如果存在可形成气溶胶的化学品，应额外等待半小时。否则，可立即打开
离心机。取出样品，如有必要，将其带回专用区域进行开盖。若发生泄漏，应立即清理离心机。根据存在的危害穿戴适当的个人防护装备，并按照指南处置受污染的材料。不要使用研磨性刷丝进行清洁，以免损坏转子。如发生危及生命的危险物质泄漏，应立即通知应急人员，切勿自行清理离心机。
无论是否发生泄漏，使用离心机处理过生物样品后，均需用10%次氯酸钠对转子进行去污。让次氯酸钠作用30分钟，然后用70%乙醇冲洗并风干。最后，取下转子检查是否有损坏，并在日志本中记录使用情况。
您刚刚观看了JoVE关于离心机使用的介绍视频。现在您应该了解如何准备样品，以及如何操作和维护仪器。
感谢观看。
离心是实验室中用于分离非均相混合物的最强大工具之一，但也可能存在危险，因此应采取安全预防措施。
离心机通过快速旋转样品以分离非均相物质，从而在样品和仪器上产生极大的离心力。由于离心机以高速运转，若操作不当，可能对使用者造成严重伤害。因此，在使用离心机时必须格外小心，以防止样品泄漏和设备损坏。
本视频将演示离心机的工作原理，以及如何安全地操作和维护离心机。
在详细介绍安全措施之前，让我们先快速回顾一下离心的基本原理。离心机包含一个安装在主轴上的转子。通常可以在同一个主轴上安装不同尺寸的转子，以适配不同的样品瓶、试管或样品袋。电机驱动转子以特定的转速（RPM，即每分钟转数）旋转，从而对非均相混合物施加远离旋转轴心的离心力，使不同密度的颗粒得以分离。
不同类型的离心机以不同的转速（RPM）运行。低速离心机的转速低于 10,000 RPM，高速离心机可达 21,000 RPM，而超速离心机可达 30,000 RPM 及以上。每种类型都配有与其兼容的不同转子。运行结束后，制动系统通常会减缓转子的旋转。在任何离心机中，高速都会导致转子发生形变。
在正常使用情况下，转子会恢复到原来的尺寸。然而，如果旋转产生的力超过了转子所能承受的最大限度，转子可能会发生永久性变形。这可能导致裂纹，进而引发严重故障。另一方面，离心机故障可能导致样品泄漏，如果涉及危险材料，则可能带来危险，应谨慎处理。接下来，我们将向您展示如何准备样品并在离心机中安全地使用它们。
首先，选择适合所需旋转速度的离心管。查阅说明书以确定离心管的使用极限。离心管应完好无损，无任何裂纹。每管填充量不得超过其容量的3/4，以防止溢出。然后确保离心管已配平并盖紧管盖。
离心危险化学品或生物样品时，应采取特殊预防措施。穿戴适当的个人防护装备，并在合适的操作环境（如通风橱或层流柜）中准备样品。有关这些安全设施的更多信息，请参见 JoVE 关于通风橱的视频。
必要时，对危险材料使用二级 containment，例如玻璃或塑料内衬。也可使用提供封闭环境的密封安全管。所有人员在使用任何离心机或转子前必须接受培训。
选择适用于离心机的转子。检查转子及其盖子是否清洁、干燥，且无裂纹或变形。特别注意检查转子或盖子上的O型圈是否磨损。同时检查离心机主轴是否弯曲或存在其他变形。然后将转子放置在主轴上，确保其正确就位。将样品插入转子，确保离心管与转子紧密贴合。
始终将平衡好的离心管对称放置。盖上转子盖，确保密封严密。关闭离心机盖，启动程序。有关运行离心机程序的更多详细信息，请参见 JoVE 之前的离心机操作视频。
在离心机达到最高速度之前，请始终留在离心机旁。熟悉电源按钮的位置。如果出现任何异常声音或振动，请立即关闭电源按钮，使离心机停止运行。随后立即撤离周围区域，直至转子完全停止。转子停稳后，检查样品是否有泄漏，检查转子是否存在任何异常或不平衡现象。若无任何问题，请等待离心机完成程序并完全停止。
如果存在可形成气溶胶的化学物质，请额外等待半小时。否则，您可以打开
立即停止离心机运行。取出样品，必要时将其带回专用区域进行开盖操作。若发生泄漏，须立即清理离心机。根据存在的危害类型穿戴适当的个人防护装备，并按照相关指南处置受污染材料。禁止使用 abrasive brush wires（硬质刷丝）进行清洁，以免损坏转子。若出现危及生命安全的危害物泄漏，应立即通知应急人员，切勿自行清理离心机。
无论是否发生泄漏，使用离心机处理任何生物样品后，均需用10%次氯酸钠溶液对转子进行去污。让次氯酸钠溶液作用30分钟，然后用70%乙醇冲洗并自然晾干。最后，取下转子检查是否有任何损坏，并在记录本中登记使用情况。
您刚刚观看了 JoVE 关于离心机使用的介绍视频。现在您应该了解如何准备样品，以及如何操作和维护该仪器。
感谢观看。
View the full transcript and gain access to JoVE Science Education videos
Q1: What is the basic mechanism of how a centrifuge separates mixtures?
A centrifuge rapidly spins a rotor containing samples, generating centrifugal force directed away from the axis of rotation. This force causes particles with different densities to separate, with heavier particles moving toward the bottom of the tube. The separation speed depends on particle size and density, making centrifugation much faster than gravity-based sedimentation.
Q2: How should centrifuge tubes be prepared before use?
Select tubes compatible with your centrifuge's maximum RPM and verify limits in the documentation. Inspect tubes for cracks or damage and ensure they are intact. Fill each tube to no more than three-quarters full to prevent spills, then balance tubes and cap them tightly before placing them in the rotor.
Q3: What precautions are necessary when centrifuging hazardous materials?
Wear appropriate personal protective equipment and prepare samples in a fume hood or laminar flow cabinet. Use secondary containment such as glass or plastic inserts for hazardous chemicals or biological samples. Sealed safety tubes provide an additional contained environment. Always ensure proper use of personal protective equipment when handling potentially dangerous materials.
Q4: What rotor inspection steps should be completed before centrifugation?
Verify the rotor is appropriate for your centrifuge and check that it and its cover are clean, dry, and free of cracks or deformities. Inspect O-rings for wear and examine the centrifuge spindle for bending or damage. Ensure the rotor is correctly seated on the spindle and that sample tubes fit snugly without gaps.
Q5: What should you do if unusual sounds or vibrations occur during centrifugation?
Immediately turn off the power button to stop the centrifuge. Evacuate the immediate area and allow the rotor to stop completely before approaching. Inspect samples for spillage and the rotor for abnormalities or imbalances. Do not attempt to restart until the cause is identified and resolved.
Q6: How should a centrifuge be decontaminated after use with biological samples?
Decontaminate the rotor with 10% bleach regardless of whether a spill occurred. Allow the bleach to stand for 30 minutes, then rinse with 70% ethanol and air dry completely. After decontamination, remove and inspect the rotor for damage and document your use in the logbook.
Q7: What is the proper procedure for cleaning up a centrifuge spill?
Clean the centrifuge immediately using appropriate personal protective equipment for any hazards present. Dispose of contaminated materials according to guidelines. Do not use abrasive brush wires, as they damage the rotor. For life-threatening hazards, alert emergency personnel and do not attempt cleanup yourself.