一、概述
微量离心机（Microcentrifuge）是生命科学实验室中常见的设备，广泛应用于样品沉淀、细胞裂解产物分离、核酸纯化等场景。其核心部件之一便是转子（Rotor），不同转子在离心效率、样品容量、适用管型和温控性能等方面各有优势。合理选择转子能够提高离心效果、缩短时间并减少试剂损耗。

二、按转子结构分类

1. 定角转子（Fixed-Angle Rotor）

• 结构特点：转子腔与试管槽呈固定角度（通常为25°–45°），试管插入后角度不变；

• 离心原理：离心过程中液面受向心力作用向侧壁推移，形成倾斜液柱，有利于快速沉降；

• 适用范围：常用于DNA/RNA沉淀、蛋白质回收和细胞裂解液分离；

• 优点：离心速度快、沉淀位置稳定、开启制动后较少扰动；

• 缺点：液体柱不垂直，不利于进行梯度分离或密度梯度分层提取。

1. 摆动转子（Swing-Bucket Rotor）

• 结构特点：转子腔可在离心过程中水平摆动，试管始终垂直于轴心；

• 离心原理：甩出力与重力叠加使样品垂直离心管底部积聚，形成扁平圆盘状沉淀；

• 适用范围：超速差速离心、密度梯度分离（蔗糖梯度、OptiPrep梯度）、微量蛋白质分离；

• 优点：适合层析分离、梯度离心和血清/血浆分层；

• 缺点：离心时占用空间大、启动加速/制动时刺激更大，对管体要求更严格。

1. 垂直转子（Vertical Rotor）

• 结构特点：转管槽与轴心保持90°直角，试管在离心过程中始终竖直；

• 离心原理：产生最大的径向力，可在最短时间内实现高效沉降；

• 适用范围：蛋白质快速回收、高通量样品沉淀、小体积高转速分离；

• 优点：极大提高分离效率、沉淀带窄、重复性好；

• 缺点：转子体积一般较小，单次通量有限；对离心管壁质量及扭矩要求高。

1. 微孔板转子（Microplate Rotor）

• 结构特点：专为96孔/384孔板或深孔板设计，槽位与板底贴合；

• 离心原理：在中低转速（≤5,000 × g）下将微量液滴集中至孔底；

• 适用范围：高通量核酸提取、酶标板样品预处理、ELISA预离心；

• 优点：可批量处理大量样品；

• 缺点：不能承受超速条件（≥100,000 × g），制冷要求较高。

1. PCR管/离心管混装转子（Adapter Rotor）

• 结构特点：在定角或摆动转子上增设可更换适配器，可兼容0.2 mL PCR管、0.5 mL离心管、1.5 mL或2 mL离心管；

• 离心原理：借助适配器稳固小规格管体，保证转速与平衡；

• 适用范围：分子生物学实验中不同管型转换使用；

• 优点：灵活通用，减少转子更换频率；

• 缺点：适配器需精准配合，存在松动风险。

1. 磁力搅拌/加热转子（Thermo/Mixing Rotor）

• 结构特点：部分微量离心机提供带加热或搅拌模块的转子，内部嵌有电热丝或磁力驱动装置；

• 离心原理：在离心同时可实现样品加热孵育或磁力搅拌；

• 适用范围：PCR产物热解、酶反应回收、培养基悬浮等；

• 优点：多功能集成，节省设备空间；

• 缺点：转子价格昂贵，故障率略高。

三、按材质与加工工艺分类

1. 铝合金转子

• 特点：质量轻、导热性好、抗腐蚀性强；

• 加工方式：数控铣床精密切割，经阳极氧化处理；

• 应用：大多数定角及摆动转子；

• 注意：高转速长时间使用时，需定期检查表面氧化层。

1. 碳纤维/复合材料转子

• 特点：超轻、刚性好、减震效果优；

• 加工方式：碳纤维层压后树脂固化成型，表层喷涂防腐蚀涂层；

• 应用：高端超速离心机或高转速微量离心机；

• 注意：使用时需防止尖锐物划伤表面，避免造成纤维分层。

1. 不锈钢转子

• 特点：强度高、耐高温、易清洗；

• 加工方式：整体锻造或冲压加工，机加工精度高；

• 应用：重载转子、医疗器械领域；

• 注意：质量较重，需在转子腔预冷处理后再启动。

四、按转子容量与通量分类

1. 少量高转速转子（Nano/Quick-Spin Rotor）

• 容量：0.2 mL × 6–12孔；

• 通量：单次6–12个样品；

• 转速：可达20,000–25,000 rpm；

• 应用：PCR产物快速回收、小体积样品浓缩；

• 特点：启动/制动快、冷却效果好。

1. 标准微量离心转子（Microhematocrit Rotor）

• 容量：1.5 mL或2 mL × 6–24孔；

• 通量：6–24个常规离心管；

• 转速：不超过15,000 rpm；

• 应用：常规核酸纯化、蛋白质沉淀等；

• 特点：兼容范围广、维护成本低。

1. 高通量转子（High-Capacity Rotor）

• 容量：可达0.5 mL×48孔、0.2 mL×96孔；

• 通量：多达96个小管；

• 转速：一般≤10,000 rpm；

• 应用：全基因组测序文库制备、多孔板ELISA预处理；

• 特点：批量处理效率高，但对制冷和载荷平衡要求更严。

五、影响转子性能的关键参数

1. k-因子（k-Factor）

• 定义：衡量转子分离效率的常数，与转速（ω）和几何参数相关；

• 意义：k-因子越低，分离所需时间越短；

• 选择：根据样品性质和时间成本，优先考虑k-因子较小的转子。

1. 最大转速与最大RCF

• 最大转速（RPM）与最大相对离心力（RCF）均体现转子承载能力；

• 匹配：仪器标称最大转速和RCF应不低于转子额定值。

1. 温控性能

• 转子材料导热性影响冷却效率；

• 外壳散热鳍片与转子预冷配合可进一步维持4 °C或更低温度。

1. 平衡公差

• 法定公差通常为±0.01 g；

• 离心前务必校准：同规格管内注水至相同刻度并用天平校平。

1. 耐化学腐蚀性

• 盐类、高浓度缓冲液或有机溶剂可能腐蚀转子材质；

• 建议选用耐腐蚀处理或隔离套管，减少溶液直接接触。

六、转子选用与操作要点

1. 根据样品体积与实验通量选择合适容量转子；

2. 依据分离目的（沉淀回收或梯度分层）决定定角或摆动转子；

3. 若需高效快速分离，可优先选用垂直转子或Nano-spin转子；

4. 多样管型混用时，务必配备相应适配器并检查配合紧密度；

5. 操作前后均需进行平衡校准、转子清洗和干燥，以延长使用寿命；

6. 对于含腐蚀性试剂的实验，及时进行腐蚀检测并更换损耗件。

七、转子维护与安全注意

1. 定期检查：每周清理转子槽与转子表面，去除粒屑与残液；

2. 预防裂纹：每季度进行目视巡检，如发现微裂痕立即停用；

3. 清洗方法：使用中性洗涤剂刷洗，避免使用强酸或强碱性清洁剂；

4. 干燥与存放：用压缩干燥气或自然风干后，存放于干燥阴凉处；

5. 扭矩监测：高级仪器会记录转子扭矩曲线，可据此判断转子平衡状态；

6. 安全防护：装卸转子时佩戴护目镜与防滑手套，避免意外划伤或坠落。

八、前沿技术与发展趋势

1. 智能转子

• 集成温度/加速度/扭矩传感器，实时监测转子状态；

• 通过物联网接口将运转数据上传至云平台，便于远程维护。

1. 自适应平衡系统

• 利用动平衡算法实时调整加速/减速曲线，降低振动；

• 应对小体积样品或不同管型造成的不平衡影响。

1. 绿色环保材料

• 采用再生铝合金或生物基复合材料，兼顾耐用性与可持续性；

• 表面涂层更加环保、易清洗。

1. 模块化设计

• 转子与腔体实现快速更换模块化接口，不同转子无需拆卸固定螺栓；

• 提升实验灵活性，缩短转子更换时间。

九、总结
微量离心机转子的类型繁多，包括定角、摆动、垂直、微孔板及多功能混装等结构，材质涵盖铝合金、碳纤维和不锈钢。根据实验样品特性、通量需求与分离目的，可选配不同容量和功能的转子，并关注k-因子、最大RCF、温控散热和平衡公差等关键参数。日常维护、定期检测和正确操作能够延长转子寿命，保障实验安全。未来，智能化、自适应平衡与模块化设计将成为转子发展的重要方向，为生命科学研究提供更高效、可靠的离心解决方案。