离心技术(centrifugal technIQue)是根据颗粒在作匀速圆周运动时受到一个外向的离心力的行为而发展起来的一种分离技术。这项技术应用很广，诸如分离出化学反应后的沉淀物、天然的生物大分子、无机物、有机物。在生物化学以及其它的生物学领域常用来收集细胞、细胞器及生物大分子物质。
1 基本原理
1.1 离心力(centrifugal force，Fc) 离心作用是根据在一定角度速度下作圆周运动的任何物体都受到一个向外的离心力进行的。离心力(Fc)的大小等于离心加速度ω2X与颗粒质量m的乘积，即：
Fc=mω2X
其中ω是旋转角速度，以弧度/秒为单位;X是颗粒离开旋转中心的距离，以cm为单位：m是质量，以克为单位。
1.2 相对离心力(relative centrifugal force，RCF) 由于各种离心机转子的半径或者离心管至旋转轴中心的距离不同，离心力随之变化，因此在文献中常用“相对离心力”或“数字×g”表示离心力，只要RCF值不变，一个样品可以在不同的离心机上获得相同的结果。
RCF就是实际离心场转化为重力加速度的倍数。
RCF = F离心力/F重力 = mω2X/mg = ω2X/g =(2πn/60)2·X/980=X·n2·1.118×10-5
式中X为离心转子的半径距离，以cm为单位;g为地球重力加速度(980cm/sec2);n为转子每分钟的转数(rpm)。
在上式的基础上，Dole和Cotzias制作了与转子速度和半径相对应的离心力的转换列线图，见图32。在用图32将离心机转数换成相对离心力时，先在离心机半径标尺上取已知的离心机半径和在转数标尺上取已知的离心机转数，然后将这两点间划一条直线，在图中间RCF标尺上的交叉点，即为相应的离心力数值。
图32 离心力的转换列线图
例如，已知离心机转数为2500rpm，离心机的半径为7.7cm，将两点连接起来交于RCF标尺，此交点500×g即是RCF值。
1.3 沉降系数(sedimentation coefficient，s) 根据1924年Svedberg对沉降系数下的定义：颗粒在单位离心力场中粒子移动的速度。
S = (1/ω2X)·(dx/dt) =(1/ω2dt)·(dx/X)
积分得：S = 2.303·(logX2-logX1)/ω2(t2-t1)
若ω用2πn/60表示，则 S = 2.1×102log(X2/X1)/n2(t2-t1)
式中X1为离心前粒子离旋转轴的距离;X2为离心后粒子离旋转轴的距离。S实际上时常在10-13秒左右，故把沉降系数10-13秒称为一个Svedberg单位，简写S，量纲为秒。
1.4 沉降速度(sedimentation velocity) 沉降速度是指在强大离心力作用下，单位时间内物质运动的距离。
dx/dt = [2r2(ρp-ρm)/9η]·ω2X = [d2(ρp-ρm)/18η] ·ω2X
式中r为球形粒子半径，d为球形粒子直径;η为流体介质的粘度;ρp为粒子的密度;ρm为介质的密度。
从上式可知，粒子的沉降速度与粒子直径的平方、粒子的密度和介质密度之差成正比;离心力场增大，粒子的沉降速度也增加，将此式代入上项沉降系数公式中，则S的表示式也可表示为：
S = (1/ω2X)·(dx/dt)= d2(ρp-ρm)/18η
从该式中可看出，(1)当ρp >ρm ，则S>O，粒子顺着离心方向沉降。(2)当ρp =ρm ，则S= 0，粒子到达某一位置后达到平衡。(3)当ρp <ρm ，则S
1.5 沉降时间(sedimentation time，Ts) 在实际工作中，常常遇到要求在已有的离心机上把某一种溶质从溶液中全部沉降分离出来的问题，这就必须首先知道用多大转速与多长时间可达到目的。如果转速已知，则需解决沉降时间来确定分离某粒子所需的时间。
根据沉降系数(S)式可得： S = (1/ω2X)·(dx/dt) dt =(1/ω2S)·(dx/X)
积分得： t2-t1 =(1/ω2S)·ln(X2/X1)
式中X2为离心转轴中心至离心管底内壁的距离;X1为离心转轴至样品溶液弯月面之间的距离，那么样品粒子完全沉降到底管内壁的时间(t2-t1)用Ts表示则上式可改为：
TS = (1/Sω2)·ln(XMAX/XMIN)
式中Ts以小时为单位，S以Svedberg为单位。
1.6 K系数(k factor) K系数是用来描述在一个转子中，将粒子沉降下来的效率。也就是溶液恢复成澄清程度的一个指数，所以也叫“cleaning factor”。原则上，K系数愈小的，愈容易，也愈快将粒子沉降。
K = 2.53×1011ln(Rmax/Rmin)/(rpm)2
其中Rmax为转子大半径;Rmin为转子小半径。由其公式可知，K系数与离心转速及粒子沉降的路径有关。所以K系数是一个变数。当转速改变，或者离心管的溶液量不同，即粒子沉降的路径改变时，K系数就改变了。通常，离心机的转子说明书中提供的K系数，都是根据大路径及在大转速下所计算出来的数值。如果已知粒子的沉降系数，再利用当时条件下的K系数，就可以估计离心分离的时间。例如要离心一个沉降系数为80S的Polysome，采用的转子的K系数是323，那么预计沉降到管底所需的离心时间是T = k/S = 4h，利用此公式预估的离心时间，对水平式转子适合，对固定角式转子而言，实际时间将比预估的时间来得快些。
