微量离心机转速（rpm）和相对离心力（RCF）的区别？
一、基本概念与定义
转速（RPM）
定义：每分钟转子旋转的圈数，以“rpm”或“转/分钟”为单位。
测量：由离心机内部的光电或磁电式传感器实时监测，并在面板上显示。
相对离心力（RCF）
定义：样本所受离心加速度与标准重力加速度（g = 9.80665 m/s²）之比，无量纲或以“×g”表示。
物理意义：描述离心力对颗粒或分子沉降速度的直接驱动力大小。
二、二者计算关系
RCF与RPM并非一一对应，它们之间的转换需考虑转子的半径：
RCF=1.118×10−5×r×(RPM)2\mathrm{RCF} = 1.118 \times 10^{-5} \times r \times (\mathrm{RPM})^2RCF=1.118×10−5×r×(RPM)2
rrr：转子中心到样本管底部的径向距离（cm），也称“最大半径”；
系数 1.118×10−51.118\times10^{-5}1.118×10−5 来源于单位换算（RPM→rad/s 以及 g单位）。
举例说明：
转子最大半径为 7.5 cm，设 RPM = 10,000，则
RCF=1.118×10−5×7.5×(10,000)2≈8,385×g\mathrm{RCF} = 1.118\times10^{-5} \times 7.5 \times (10,000)^2 ≈ 8,385\times gRCF=1.118×10−5×7.5×(10,000)2≈8,385×g
因此，同一RPM下，不同转子半径会产生截然不同的RCF。
三、物理本质的差异
| 维度 | RPM（转速） | RCF（相对离心力） |
|---|---|---|
| 物理量 | 角速度的量度（圈/分钟） | 离心加速度与重力加速度之比 |
| 单位 | rpm | ×g 或无单位 |
| 仪器显示 | 由控制面板刻度或数字屏幕显示 | 有些高端离心机可直接切换显示，否则需换算 |
| 依赖因素 | 与转子半径无关，仅与转子和发动机速度相关 | 与RPM及转子半径同时相关 |
| 实验通用性 | 各机器品牌不一，rpm无法直接横向比较 | 因考虑半径差异，可在不同离心机间直接对比实验条件 |
从本质上看，RPM是驱动系统的“输入”，而RCF是样本所受的“实际作用力”。在进行生物样本分离时，更推荐采用RCF作为实验参数，以确保各实验室或不同型号离心机之间的可重复性。
四、实验设计中的参数选择
何时以RPM为准？
离心机面板仅支持RPM设置，且转子半径信息不易获取；
对于基于经验配方、只要在相同仪器上重复操作的简易实验。
何时以RCF为准？
当需要跨实验室或不同离心机复现实验结果；
进行亚细胞组分分离、纳米颗粒沉淀等对加速度高度敏感的操作；
文献或试剂盒说明中明确给出“×g”值时。
如何正确设置RCF？
查阅离心机和转子手册，获取最大半径 rrr；
应用上述转换公式，计算对应RPM；
在面板输入目标RPM，并再次确认RCF是否在预期范围。
五、离心机面板与软件功能
现代微量离心机普遍提供两种显示模式：
RPM模式： 用户直接输入转速值，机器自动驱动；
RCF模式： 用户输入目标RCF，控制系统依据内置半径参数自动计算并设定RPM。
注意事项：
不同转子（固定角度 vs. 摆动式）半径存在差异，若更换转子后需重新确认RCF转换参数；
某些旧型号离心机仅支持RPM模式，对于需要RCF的实验，应提前手动换算；
软件升级或校准后，应该验证面板所用半径数据与实际转子参数一致。
六、实际案例对比
细胞沉淀与上清收集
文献推荐：用600 ×g，5 min，4 °C 收集哺乳动物细胞；
若转子半径为 8 cm，对应RPM ≈ 2,602 rpm；
若使用 4 cm 半径的转子，则RPM ≈ 3,674 rpm。
可见，相同RCF条件下，RPM数值大不相同。
亚细胞组分分层
胞器分离常用 10,000–20,000 ×g；
在 10 cm 半径转子下，20,000 ×g 约对应 RPM ≈ 16,857 rpm；
设备若最高只能 15,000 rpm，则最大可达 ~16,600 ×g，不足目标时需更换型号或转子。
七、常见误区与提醒
误区一：不同离心机同转速必得同样沉淀效果
错误：忽视了转子半径及气温摩擦对离心力的影响；
建议：始终以RCF为指导，或至少在实验记录中同时记录RPM与转子半径。
误区二：加倍转速可加快沉淀速度
错误：过高RCF会导致样品过度压缩、团聚，甚至管壁破裂；
建议：严格遵循试剂盒/文献推荐RCF；如需提高产率，可适当延长时间而非单纯提高RCF。
误区三：无需关心温度效应
错误：高转速下机械摩擦导致样品温度升高，影响酶活性和蛋白稳定性；
建议：制冷离心机应用或采取间歇运行、预冷离心管等措施。
八、如何在实验报告中准确记录
RCF (×g)： 列出离心力大小及所依据半径，如 “12,000 ×g (r=7.5 cm)”；
RPM (rpm)： 列出实际设定转速，如 “12,500 rpm”；
离心时间与温度： 如 “10 min, 4 °C”；
转子型号与号数： 例如 “Eppendorf F45-24-11 固定角度转子”；
样品体积与管型： 如 “1.5 mL 管，装载体积 1.2 mL”。
详尽记录上述参数，能够最大程度提高实验的可重复性和同行评议时的数据透明度。
九、总结与最佳实践
首选RCF指标
在撰写实验方案与发表论文时，将离心条件统一为RCF，减少仪器差异带来的误差。
精确半径测量
定期检验转子参数，必要时使用卡尺测量半径，并与出厂手册对比。
合理调整时间与转速
对于高粘度或微粒样本，可在RCF不变的前提下，适当延长离心时间以提高效率。
