一、引言：高速离心机实验演示课的意义

在现代生物医药、分子生物学、临床检验及材料科学等诸多实验室应用场景中，高速离心机是一项核心设备，常用于分离细胞组分、沉淀核酸、浓缩病毒、分离血清及纯化蛋白等关键步骤。由于其运行速度快、相对离心力大、操作规范性要求高，因此在高校实验教学、企业培训及科研实践中，开设高速离心机演示课不仅是帮助使用者掌握基本操作技能的关键环节，更是规范实验行为、防控安全风险、优化实验效率的重要举措。

一场优秀的高速离心机实验演示课应具有完整的教学流程、明确的教学目标、标准的实验操作流程与细致的安全管理流程。以下内容将系统梳理该课程应包含的主要模块和执行细节，旨在帮助教师、科研管理人员或设备厂商制定高质量的离心机演示方案。

二、教学准备阶段：建立良好的起点

1. 明确课程目标与对象

• 针对本科生：重点介绍仪器原理、结构识别、基本使用方法；

• 针对研究生或科研人员：强调参数设定、实验方案设计与样品处理技巧；

• 针对操作技术员：突出维护保养、安全操作与故障排除方法。

2. 准备实验材料与设备

• 高速离心机主机1台（桌面型或落地型）；

• 适配转子若干（角转子、水平转子）；

• 样品离心管（1.5 ml、15 ml、50 ml）、刻度微量管；

• 平衡砝码或质量匹配液体；

• 移液器、吸头、标签、记录表；

• 实验用样品（可用等渗盐水、色素水等模拟）；

• 个人防护用品：实验服、手套、防护眼镜；

• 多媒体教学辅助设备（PPT、视频演示、摄像镜头等）。

三、原理讲解与结构认知：构建理解基础

1. 离心原理简述

• 利用离心力加速不同密度组分的分离；

• 讲解相对离心力（RCF）与转速（RPM）之间的换算公式；

• 举例不同实验中常用的RCF值（如细胞沉淀3000×g，核酸沉淀12000×g）。

2. 仪器结构识别

• 主机部件识别：控制面板、显示屏、冷却风口、舱门、电源按钮；

• 转子类型与区别：固定角转子 vs. 水平转子；

• 操作接口演示：如何打开/关闭舱门、选择程序、设置时间/温度/转速；

• 样品舱内的防震系统、锁定机制、密封盖等安全结构说明。

四、操作前检查与准备流程：规范启动前的每一步

1. 仪器开机检查流程

• 仪器是否稳定摆放，是否远离热源或阳光直射；

• 电源线是否接地，是否连接稳固；

• 检查转子有无松动、损坏或腐蚀；

• 仪器屏幕是否正常显示，自检是否通过。

2. 样品准备流程

• 按照离心目的选用合适的离心管；

• 保证离心管密封良好，避免液体泄漏；

• 加样后标记清晰，贴标签注明样品编号；

• 使用电子天平确保对称样品质量基本一致；

• 若空管对平衡，应添加相同体积的水或缓冲液；

• 装载样品时保持对称放置，避免单边运行。

五、实际操作演示：逐步规范实验流程

1. 放置转子及装载样品

• 正确安置转子于主轴，锁紧或旋转固定；

• 均匀放置离心管，对称性检查与调试；

• 关闭转子盖与机盖，确保无障碍物干涉。

2. 参数设置演示

• 根据实验方案输入转速（如12000 rpm）、离心时间（如10分钟）、温度（如4°C）；

• 若带有程序预设功能，可选择预存方案；

• 检查制冷是否启动、运行环境是否符合温控需求；

• 设置加速/减速档位，解释快速停止可能产生的样品扰动。

3. 启动与运行观察

• 启动按钮操作演示，显示屏实时变化解读；

• 提醒观察声音是否异常、是否有振动或噪音；

• 示范途中取消/暂停的操作方法与恢复路径；

• 若有紧急停机功能（如“STOP”红色按钮），说明其使用场景；

• 运行过程中，不得擅自打开舱门或用手靠近转子区。

六、离心结束与结果解读：回收与分析

1. 停止与开盖操作

• 仪器停止后会自动解锁盖门，也有些型号需要按键开盖；

• 打开后检查样品是否液面整齐、无溢出；

• 取样过程中佩戴手套避免接触离心管残留；

• 若样品为危险化学品，需在通风橱中处理。

2. 离心结果观察

• 细胞沉淀：底部颗粒是否紧密、不松散；

• 血液分层：血浆、白细胞层、红细胞区清晰可辨；

• 色素分层实验：颜色变化作为离心成功的可视指标；

• 样品量少时使用透明微量管，配合光源观察离心沉降是否充分；

• 指导如何读取转子标签（最大转速、最大载量）与仪器运行记录。

七、安全规范与风险防控：保障人机双安全

1. 常见风险及其防范

• 不平衡样品引起仪器剧烈振动，甚至损坏转轴；

• 离心管破裂引发液体飞溅，污染离心腔；

• 盖子未关紧运行，引发盖飞事故；

• 操作员触摸旋转部件，造成人身伤害；

• 样品本身为生物病原或有毒化学品，风险系数高。

2. 安全应对演示

• 设置异常提示音、急停按键的使用；

• 播放或模拟发生事故时的应急操作流程；

• 建议使用专用气密性离心管处理危险样品；

• 强调穿戴实验防护装备：手套、防护眼镜、防泄漏围裙；

• 示范事故报告、清理与消毒流程。

八、维护保养模块：延长设备寿命与运行可靠性

1. 日常清洁

• 每次使用后擦拭转子与舱体，避免盐析腐蚀；

• 定期清理冷凝风口、进风栅，防止堵塞；

• 清除腔体内液体或样品残留，使用中性洗涤液与酒精擦拭。

2. 转子维护

• 不定期取出检查是否有裂纹、腐蚀、划痕；

• 严禁长期存放未清洗转子于机内；

• 每年进行一次动平衡检测，避免运转时偏心。

3. 软件/硬件检查

• 屏幕显示与按键灵敏度测试；

• 固件升级与运行日志导出；

• 电源线、插头松动检测；

• 风扇、电机噪声记录与性能评估。

九、总结与互动答疑：增强学习效果

1. 全流程回顾

• 引导学员归纳从开机检查 → 装载样品 → 参数设定 → 启动运行 → 停机取样 → 清洁维护全过程；

• 强调“平衡”与“安全”两大核心操作理念；

• 结合案例引导理解不同样品对离心参数的要求差异。

2. 问题讨论与延伸

• 为什么不同转子有不同最大转速限制？

• 如何选择合适的离心温度？

• 离心时液体样品易溢出，如何预防？

• 若转速设错，样品会遭遇什么后果？

• 实验室管理如何设定离心设备使用规章制度？

3. 衍生技术导入

• 简要介绍超速离心、冷冻离心、真空离心、密度梯度离心；

• 演示高速离心在蛋白纯化、细胞器分离中的实际应用图谱；

• 引导学生与科研人员思考离心技术在未来生物制药、新能源材料等领域的拓展。

十、结语：一堂实用且有深度的离心演示课

一堂高质量的高速离心机实验演示课，远非机械的“按钮+转速+启动”的过程堆砌，它应以“操作-理解-防护-维护-应用”为主线，结合案例讲解、实操演示与互动讨论，打造一个“知识与技能并重、安全与规范并行、基础与前沿并举”的综合型教学场景。

作为科研工具，高速离心机因其高能量、高精度特性，要求操作人员不仅“会用”，更要“用得懂”、“用得安全”、“用得高效”。演示课正是为此铺设桥梁，帮助初学者从畏惧设备走向驾驭设备，让技术真正服务于科学探究与产业转化。