< Back

Лабораторные центрифуги

 

Центрифуга - это оборудование с механическим приводом, используемое в больничных лабораториях. Центрифуга подготавливает биоматериал пациента для дальнейших исследований.

 

Для диагностики заболеваний важно исследовать компоненты жидкостей организма, таких как кровь и моча. Каждый компонент имеет специфическое назначение в организме, поэтому для него требуется отдельный тест. Но прежде чем исследовать частицы жидкостей организма, их необходимо извлечь из жидкости. Этим и занимается центрифуга. Жидкие образцы вращаются с высокой скоростью, что вызывает большие центробежные силы, и вещества разделяются из-за разности плотности. Затем разделенные компоненты можно исследовать.

 

Типы и применение

Лабораторные центрифуги различаются по размеру, емкости для образцов, скорости и применению. Прежде всего, различают подготовительные и аналитические центрифуги.

Большинство центрифуг - это подготовительные центрифуги. Их задача - отделить твердые частицы биологического образца от вспомогательной жидкости для дальнейших исследований.

Аналитические центрифуги делают и то, и другое, одновременно извлекая компоненты и проводя анализ. Результат анализа выдается уже после центрифугирования.

В больничных лабораториях мы чаще всего встречаем небольшие настольные центрифуги. Такие центрифуги называют центрифугами общего назначения, микроцентрифугами или препаративными центрифугами. Они используются для отделения клеток, паразитов и бактерий из жидкостей организма, таких как кровь и моча.

 

Микроцентрифуга.

Микроцентрифуга - это небольшая компактная настольная центрифуга. Они предназначены для микропробирок объемом от 0,2 мл до 2,0 мл. Иногда они также могут быть преобразованы в гематокритные центрифуги, если установить специальный ротор для размещения необходимых капиллярных пробирок. Микроцентрифуги также выпускаются в охлаждаемом исполнении. Максимальная скорость типичной микроцентрифуги составляет от 13 000 об/мин до 15 000 об/мин, что соответствует силе тяжести (g-force) от 16 000 g до 20 000 g. Микроцентрифуги, развивающие скорость до 35 000 об/мин, также называются высокоскоростными центрифугами.

 

Ультрацентрифуга.

Ультрацентрифуги способны развивать скорость до 100 000 об/мин. Такая скорость может быть достигнута только в том случае, если ротор вращается в вакууме, а центрифуга, кроме того, охлаждается. Усилия, действующие на образцы в ультрацентрифуге, могут достигать 2 000 000 g.

 

Гематокритная центрифуга.

Гематокритные центрифуги - это аналитические центрифуги. Принцип работы тот же, но образцы гораздо меньше. Тонкие капиллярные трубки содержат лишь небольшое количество крови, поэтому усилия относительно малы. В конце центрифугирования в капиллярных трубках уже видны результаты, и дальнейший анализ не требуется. Так называемое гематокритное значение - это объемный процент эритроцитов в образце. Скорость гематокритных центрифуг колеблется от 7 000 об/мин до 15 000 об/мин.

 

Центрифуга в банке крови.

В банках крови также используются центрифуги для центрифугирования пакетов с "цельной кровью" (ЦК) доноров. В пакетах содержится от 300 до 500 мл крови, поэтому эти центрифуги - большие и тяжелые стационарные центрифуги, которые также охлаждаются. Центрифуги для банков крови вращаются со скоростью от 4 000 об/мин до 6 000 об/мин.

 

Ручные центрифуги с ручным приводом.

Использование центрифуг с ручным приводом небезопасно, поскольку пробирки вращаются в открытом состоянии без защитного кожуха. Кроме того, при использовании открытых пробирок из образца выделяется аэрозоль (опасность заражения). Их использование не рекомендуется, а в некоторых странах даже запрещено.

 

 

Лабораторная ультрацентрифуга

 

Конструкция центрифуг

Центрифуга состоит из электродвигателя, держателя для пробирок, который называется ротором, и некоторых электронных устройств управления (примечание: В дальнейшем термин "ротор" означает держатель пробирок, а не якорь, вращающуюся часть электродвигателя).

Ротор соединен непосредственно с валом электродвигателя. Между ними нет никаких шестеренок или других механических механизмов. Таймер автоматически выключает центрифугу через несколько минут. В настоящее время все центрифуги также оснащены регулятором скорости и блокировкой крышки, которая предотвращает открытие крышки во время вращения ротора. При быстром вращении выделяется тепло из-за трения вращающегося ротора об окружающий воздух. Это неприемлемо в случаях, когда образцы чувствительны к температуре. Для таких ситуаций необходима охлаждаемая центрифуга. Устройство охлаждения аналогично устройству холодильника и здесь не рассматривается.

 

Ротор и держатель образца.

В центрифугах используются три различных типа роторов:

• Поворотный ротор. Металлический рычаг держит четыре или шесть бюксов, которые во время центрифугирования откидываются в горизонтальное положение. Пробирки помещаются в эти бюксы с помощью адаптеров. В один бюкс может помещаться несколько пробирок. Поворотные центрифуги предназначены для работы на низких скоростях.

• Ротор с фиксированным углом. Пробирки с образцами удерживаются в массивном роторе под фиксированным углом, обычно между 20° и 45°. Центрифуги с фиксированным углом наклона - это центрифуги общего назначения. Они быстрее и дешевле, чем центрифуги с поворотным ротором.

• Вертикальный ротор. Пробирки также удерживаются в массивном роторе, но в вертикальном положении. Вертикальные роторы используются в сверхвысокоскоростных центрифугах. Для них требуются пробирки специальной конструкции.

 

                             

 

                 Поворотный ротор                 Ротор с фиксированным углом                  Вертикальный ротор

 

Пробирки.

Центрифужные пробирки - это небольшие цилиндрические емкости, в которых хранится жидкость для образца. Пробирки изготавливаются из стекла или пластика, имеют круглое дно или коническую форму и обычно поставляются со встроенной защелкивающейся крышкой. Некоторые пластиковые пробирки (например, из полипропилена) можно автоклавировать при 121°C, но в целом пластиковые пробирки являются одноразовыми. Стеклянные пробирки многоразового использования, их легче мыть и автоклавировать, но они легче бьются и стоят дороже. Пробирки с круглым дном более прочные, чем конические. Размер пробирок может варьироваться от 0,2 мл до 15 мл.

Пробирки должны помещаться в держатели или бюксы. Стеклянные трубки в роторе с поворотным механизмом ломаются, если они слишком длинные.

Когда пробирки заполняются жидкостью для анализа, они должны быть заполнены одинаково, а затем помещены в ротор симметрично. Это очень важно. В противном случае центрифуга разбалансируется, будет шататься, что приведет к повреждению двигателя и подшипников. Пробирки в неподвижных роторах также не должны быть переполнены, так как жидкость "движется" вверх по стенке пробирки во время вращения.

Капиллярные пробирки гематокритных центрифуг не нужно балансировать, достаточно загрузить их симметрично. Они содержат лишь небольшое количество крови, поэтому силы относительно малы.

 

Полезные ссылки:

1. Техническая документация к центрифугам;

 

Автор: Frank Weithöner

Источник: Frank's Equipment (www.frankshospitalworkshop.com)

Перевод: MTandIT (https://vk.com/medtechandit)