三、离心机
1.离心机的用途和分类离心机是借离心力分离液相非均一体系的设备。可根据物质的沉降系数、质量、密度等的不同，应用强大的离心力使物质分离、浓缩和提纯。离心技术，特别是超速离心技术是分子生物学，生化研究和工业生产中不可缺少的手段。离心机作为一种实验手段，具有许多优点。例如，超速离心可在低温下操作，保护了生物大分子的活性。制备型的离心机负载量大，一次可分离提纯几克样品，比层析、电泳样品量大得多。分析离心机不仅可测物质的分子量，还可检验物质的纯度、构象、沉降系数等。因此，离心技术在生物学研究中占有重要的地位，是分离、纯化细胞、病毒、蛋白、核酸和酶的最方便最有效的工具。离心机的种类繁多，一般实验室常见以下几种：
1.1普通离心机：分台式或落地式，一般为中、低速（转速小于6000RPM），无冷冻功能，因此，只适宜对温度要求不严格样品的中、低速离心。
1.2冷冻离心机：根据转速（或离心力）的高低，可分为高速冷冻离心机（转速一般小于20000RPM）和超速冷冻离心机（转速大于20000RPM，）。根据离心机体积的大小，又可分为台式和落地式两种。冷冻离心机的用途非常广泛，可进行各种情况下样品的低速、高速、超速离心、分离、分析、制备等工作，是目前各检测实验室必不可少的通用设备。
2.离心原理和结构当含有细小颗粒的悬浮液静止不动时，由于重力场的作用使得悬浮的颗粒逐渐下沉。粒子越重，下沉越快，反之密度比液体小的粒子就会上浮。微粒在重力场下移动的速度与微粒的大小、形态和密度有关，并且又与重力场的强度及液体的粘度有关。像红细胞大小的颗粒，直径为数微米，就可以在通常重力作用下观察到它们的沉降过程。
此外，物质在介质中沉降时还伴随有扩散现象。扩散是无条件的、绝对的。扩散与物质的质量成反比。颗粒越小扩散越严重。而沉降是相对的、有条件的，要受到外力才能运动。沉降与物体重量成正比，颗粒越大沉降越快。对小于几微米的微粒如病毒或蛋白质等，它们在溶液中成胶体或半胶体状态，仅仅利用重力是不可能观察到沉降过程的。因为颗粒越小沉降越慢，而扩散现象则越严重。所以需要利用离心机产生强大的离心力，才能迫使这些微粒克服扩散产生沉降运动。
离心就是利用离心机转头高速旋转产生的强大离心力，加快液体中颗粒的沉降速度，把样品中不同沉降系数和浮力密度的物质分离开。离心力（F）的大小取决于离心转头的角速度（ω，r/分钟）和物质颗粒距离心轴的距离（r，cm）。它们的关系是：F=ω3r 。
为方便起见，F常用相对离心力也就是地心引力的倍数表示。即把F值除以重力加速度g（约等于9.8m/s2）得到离心力是重力的多少倍，称作多少个g。例如离心机转头平均半径是6cm，当转速是60000r/min时，离心力是240000×g，表不此时作用在被离心物质上的离心力是日常地心引力的24万倍。
因此，转速和离心力值之间并不是成正比关系，还和半径有关。同样的转速，半径大一倍，离心力（g值）也大一倍。高速离心机常备有各转头的转速与离心力对照表。现在较高级的离心机常配有转速和离心力自动转换功能，离心时，既可设定转速，又可设定离心力，较为方便。
3.转头和离心管
3.1转头：离心机的转头是放样品的容器。有以下四种类型：
3.1.1水平转头：也称吊篮式转头。静止时离心管垂直挂在转头上，当转头转速达600r/min后达到水平位置，通常一个转头挂3个或6个吊篮。用水平转头离心时，样品沉降方向是顺管子的轴向移动的，最后沉降在管底，便于收集。但由于转头结构复杂，最高转速相对要低，容量也小一些。
3.1.2角转头：转头的离心管腔与转轴保持20-30度的固定角度。由于结构稳定，可装载较多的样品和使用较高的转速。有些梯度离心（如以PercoⅡ为介质时）要求必须用角转头，否则形成的梯度不均一，线性很差。
3.1.3区带转头：为一空腔，没有离心管，样品液直接放在腔内。适用于大量样品连续离心分离浓缩。
3.1.4分析转头：是分析小室，专用于分析。
转头都有一定的使用极限，在说明书里可以查到。所以必须建立使用档案，记录使用的时间和次数，到一定时限后（根据使用说明）最高使用转速必须降低10％。若使用又达期限，可依次再降低10％转速使用。
3.2超速离心管：由于超速离心产生巨大的离心力，离心管不能用玻璃制作。有塑料和不锈钢两种。下面是常用的几种材料及其特性，可根据实验需要选配。
3.2.1CAB（cellulose aceto butyrate，醋酸丁酯纤维素）LH型号为0-15℃下使用，HT型号为20-40℃下使用。透明，可用于较稀的酸、碱、盐。但当样品pH8以上、含有机溶剂、重盐如CsCI时仅在有限条件下可用。适用于酒精及蔗糖梯度。
3.2.2PC（poly carbonate，聚碳酸酯-150℃-121℃之间使用。半透明，对中性盐、稀酸稳定，但对有机物、酒精、油、DMSO、碱敏感。很硬，可不装满。
3.2.3PA（poly allomer，聚丙烯和聚乙烯的聚合物）-40℃-125℃下使用，半透明，化学性质最稳定，但高温易变软。
3.2.4PCR（poly clear，超透明）0℃—20℃下使用。与PC相似，但比PC更硬。
3.2.5PE（poly ethylene，聚乙烯）-180℃-90C℃下使用。不透明。对丙酮、醋酸、盐酸等稳定。高温易变软，必须装满。
3.2.6PP（poly propylene，聚丙烯）-180℃-145℃下使用。半透明。化学及温度性能稳定，但低温下发脆。不要在4℃以下离心。
3.2.7PS（poly styrol，聚苯乙烯）透明，坚硬。对大多数水溶液稳定，但不能沾许多有机物，一次性使用。多用于低速离心。
3.2.8PF（poly flor，聚氟）-l00℃—140℃下使用，半透明。
3.2.9不锈钢能抗热、抗化学腐蚀，能高压消毒，但较重，也较贵。
4.离心机的使用和维护各种型号离心机操作稍有不同，这里主要强调样品的装载和平衡。由于离心时产生很大的离心力，当转头所带的样品处于不平衡状态时，会产生很大的力矩。轻者引起机器发抖和震动，重者会扭断转轴造成事故。因此离心样品的平衡装载是要特别注意的问题。
离心管至少要二二平衡，放在转头的对称位置，装管数是6、12、18的转头可3个一批平衡。最好是所有的离心管一样重。水平转头不允许有空档（即不挂吊篮的现象），否则会损坏转头。
离心转速越高，对平衡的要求也越高。如超速离心机不仅要求在对称位置的离心管一样重，吊篮一样重，而且吊篮还有编号，需对号放置。但有种小型台式离心机，样品用0.5—1.5ml的塑料尖底离心管装载。由于转轴较软，有一定调节能力，允许仅用目测平衡。除此之外，所有离心机均要求用天平平衡样品。
在平衡时不仅要保证静平衡，即对称的两管样品等重，还要保证动平衡。因为离心时产生的力矩不仅与样品的重量有关，还和样品的旋转半径有关。例如，一管水和半管砂子虽然重量相等，但半管砂子的旋转半径要大一些，所以力矩相差很大，转动起来并不平衡。所以处于对称位置的两个离心管必须装载密度相近的样品。例如，要同时离心两个样品，一管是用蒸馏水稀释的，另一管是用60％的蔗糖配制的，虽然两管重量相等，但不可配成一对离心，而必须另装一管水和一管60％的蔗糖作为平衡物分别配重，否则不能正常运转。
在超速离心时为了减小阻力，都是在真空状态下运行。所以除了不锈钢和厚壁聚碳酸脂（PC）离心管外，样品必须装满，否则离心管会因真空而变形或破裂。同时吊篮盖也要盖紧，不然样品会挥发和浓缩。
离心机的管理，从国内多年离心机的使用情况看，各类型离心机应由专人负责管理和维护。高、超速离心机要求定期检查维修，使用者应详细记录实验状态及维修情况，以保证离心机的安全使用。高、低速离心机由于操作简单，通过阅读说明书，训练操作后可以自己使用，而超速离心机结构复杂，工作程序也较繁琐，使用不当易发生事故，特别对离心转头更应谨慎维护、使用。从国内多年使用、管理情况来看，专人保管、操作是仪器处于良好状态的保证。对管理、操作人员应进行培训，使他们不但熟悉操作，而且对仪器也应有所了解。
离心机的型号、种类繁多，使用时应注意配套问题：一台离心机不可能同时在低速、高速和超速条件下运行。一般超速离心机只限于超速离心，不宜于做高速离心，更不宜于做低速离心。同样高速离心机也不宜于低速离心。因此买超速离心机要考虑配备高速离心机，否则发挥不了优势。一般低速、高速离心机的使用频率较高，而超速离心机的利用率较低，超速离心机经常使用的实验室可考虑购置，否则可考虑使用地区性的公用设置。
选用离心转头时主要考虑的是样品的容量及离心的条件。通常有水平转头和角转头各一个，或大容量（相对较低速）的转头和小容量高速转头各一个即可满足工作中的不同需要，不可追求越全越好。因为离心转头种类很多，许多是相似的，而超速离心机的转头价格相当昂贵，如果全部配齐，其价格要比离心机主机高出好几倍，也没有必要。由于转头速的不同价格相差很大，从转速上讲不宜追求越高越好，但应有离心机允许的最高转速的转头，否则对离心机而言是个浪费。有两台离心机的单位可考虑转头型号互补，以节省经费。
四、培养箱
1.培养箱的用途和分类培养箱是培养微生物的主要设备，可用于细菌、细胞的培养警殖。目前使用的培养箱主要分为4种：直接电热式培养箱、电热隔水式培养箱、生化培养箱和二氧化碳培养箱。
2.培养箱的原理和结构其原理是应用人工的方法在培养箱内造成微生物和细胞生长繁殖的人工环境，如控制一定的温度、湿度、气体等。其结构分述如下：
2.1直接电热式和电热隔水式培养箱：直接电热式和电热隔水式培养箱的外壳通常用石棉板或铁皮喷漆制成，隔水式培养箱内层为紫铜皮制的贮水夹层，直接电热式培养箱的夹层是用石棉或玻璃棉等绝热材料制成，以增强保温效果。培养箱顶部设有温度计，用温度控制器自动控制，使箱温度恒定。隔水式培养箱采用电热管加热水的方式加温，直接电热式培养箱采用的是用电热丝直接加热，利用空气对流，使箱内温度均匀。
2.2生化培养箱：这种培养箱同时装有电热丝加热和压缩机制冷装置，因此适用范围很大，一年四季均可保持在恒定温度，因而逐渐普及。
在培养箱的正面或侧面，有指示灯和温度调节旋钮，当电源温度达到后，红色指示灯熄灭，表示箱内已达到所需温度，此后箱内温度可靠温度控制器自动控制。
2.3二氧化碳培养箱：二氧化碳培养箱是在普通培养箱的基础上加以改进，能加入C02，以满足培养微生物所需的环境。主要用于组织培养和一些特殊微生物的培养。
2.3.1恒温控制：为保持稳定的恒温效果，应具有不容易受周围温度影响的保温及温度调节。一般的培养箱常用水套式借以阻隔外界温度变化对箱内温度的影响，此型箱体较适于外部环境温度变化较大的实验室，另一种箱体是气套恒温，温度恢复速度快。控温范围在室温~40℃间，控温精度为±0.1℃～0.5℃。为防止万一温度调节器有故障时温度失控过热，培养箱有报警装置。使用时间较长的培养箱，要进行温度校准。
2.3.2CO2浓度控制：为维持长时间细胞培养所需的pH值，经一定方式控制间歇性地向箱内注入二氧化碳气体，以使pH精确的控制在7.2～7.4，对应的CO2浓度控制是5％±0.1％，要求CO2的浓度应长期处于稳定状态。CO2浓度控制是通过置于箱内的传感器来进行的，传感器将感受信号反馈给控制器，控制器控制着CO2气路阀门的开关。CO2传感器有热导、红外线及超声三种形式，以热导式最为常见，但其灵敏度受湿度的影响较大，故有时选用非分散红外线式。需要对CO2浓度控制进行校准，校准常使用经典的Fyrite法，当然还可利用血气分析仪等气体标测仪器。在实验中，开门取放样品时，会造成箱内CO2浓度改变。故要求培养箱要有CO2快速恢复注入机制。
2.3.3湿度控制：为减少因培养液蒸发所引起的渗透压变化，理论上培养箱内需要100％的饱和水蒸气；但为避免箱内结露，以保持98％相对湿度为适。控制湿度的方法多数是在培养箱底部放置盛满水的水盘，靠水的蒸发来维持湿度；有的培养箱带有数字显示湿度监测，用以指示到一定时间要补充加水。现代较高档的培养箱还设有自动湿度控制功能，这是通过控制一个雾化器来实现的。