Zavedení odstředivého stroje

Centrifuge je klíčové vědecké zařízení, které používá odstředivé síly k oddělení látek založených na hustotě, nezbytné v polích, jako je chemie, biochemie a molekulární biologie. Dodává se v nízkých, vysokých a ultra-rychlostních variantách, přičemž klíčovými faktory jsou rychlost a kapacita rotace. Během provozu je nezbytné dodržovat přísné bezpečnostní postupy.

Článek představí odstředivky z následujících bodů ：

Teorie práce odstředivého stroje 

Klasifikace odstředivého stroje

Komponenty odstředivého stroje

Hlavní technické parametry a indexy výkonu odstředivek

Aplikace a údržba odstředivek

Běžné selhání odstředivek a metody řešení problémů

Teorie práce odstředivého stroje

Obecný princip

• Pracovní princip odstředivky je založen na aplikaci odstředivé síly.

• Odstředění se točí vysokou rychlostí, což způsobuje látky různých hustot nebo velikostí částic ve směsi. Hustší nebo větší částice jsou nuceny k vnějšímu okraji, zatímco lehčí nebo menší částici zůstávají blíže ke středu.

• Tento princip je široce používán v různých oblastech, jako je medicína, věda a průmysl.

Specifické metody

L  Metoda odstředění diferenciální rychlosti

Tato metoda využívá rozdíly v rychlosti sedimentace různých částic v odstředivém silovém poli. Za stejných podmínek centrifugace jsou neustálým zvyšováním relativní odstředivé síly, částice různých velikostí a tvarů v nerovnoměrné směsi sráženy krok za krokem. Používá se hlavně pro oddělení obecných a speciálních vzorků, jako jsou organely a viry.

L  Metoda centrifugace l izodudy

Vzorek podléhá odstředivému srážení nebo sedimentační rovnováze v určitém inertním gradientním médiu. Pod působením určité odstředivé síly jsou částice distribuovány do určitých specifických poloh v gradientní kapalině, což vede k separaci různých zón.

Klasifikace odstředivého stroje

• Podle účelu: Typ přípravy, analytický typ a typ duálního účelu pro přípravu i analýzu

• Podle rychlosti: nízká rychlost, vysokorychlostní, ultracentrifuges atd.

• Podle struktury: Lze jej rozdělit na typ lavičky, mikro-typ multi-trubice, typ buněčného nátěru, typ praní krve, vysokorychlostní chlazený typ, nízkorychlostní chlazený typ s velkou kapacitou, nízkorychlostní automatickou vyváženou centrifuge atd.

Typy odstředivek

Nízkorychlostní centrifugace

Ty se často používají v laboratořích pro rutinní třídění částic provozované při maximální rychlosti 4000-5000 ot / min. Existuje jen málo případů regulace teploty a často provozované při teplotě místnosti. Tyto odstředivky používají typy kbelíku a rotoru s pevným úhlem, používané pro oddělení plazmy a séra, jakož i komponenty, jako je mozkomíšní mok, pleurální a peritoneální tekutiny a moč.

Vysokorychlostní centrifugace

Může fungovat při poněkud rychlejších rychlostech v rozmezí 15 000 až 30 000 revolucí za minutu, obsahující zařízení pro regulaci teploty a rychlosti operace pro kritickou analýzu jemných biologických molekul. Tyto odstředivky používají tři rotory: pevný úhel, otočný kbelík a vertikální. Používají se pro čištění DNA a RNA, subcelulární frakcionaci a izolaci buněčných složek, jako jsou mitochondrie.

Ultracentrifuge

Je to vysoce rozvinutá a sofistikovaná odstředivka, která může oddělit malé molekuly, které se konvenční odstředivky nemohou rychle oddělit. Ultracentrifugační rychlosti rotoru se mohou pohybovat od 60 000 do 150 000 ot / min. Provozují vzorky ve skupinách nebo jako systémy kontinuálního toku a jsou větší. Ultracentrifugy jsou nezbytné v oblasti molekulární biologie a biochemie pro čištění nukleových kyselin a proteinů.

Komponenty odstředivého stroje

Zavedení rotoru

Rotor je jádro součástí odstředivky používané pro oddělení vzorků a jeho rychlost závisí na materiálu a síle rotoru. Nízkorychlostní odstředivky obvykle používají silné, ale lehké super tvrdé slitiny hliníku, zatímco ultracentrifuges používají titanové slitiny. Obecně se pro odstředivky stejného typu rotory, které jsou lehčí, a mají menší kapacity točí se při vyšších rychlostech, zatímco těžší rotory se točí při nižších rychlostech. Centrifuges má často různé tvary rotoru, z nichž každá odráží různá odstředivá síla a sedimentační vzdálenosti. Správný výběr rotorů založených na požadavcích na separaci je v praktických aplikacích zásadní.

Běžné typy rotorů

Rotory s pevným úhlem : Tyto rotory drží zkumavky pod úhlem 14 až 40 ° k svislému, aby částice procházely krátkou vzdáleností při pohybu radiálně ven a používají se při diferenciální centrifugaci.

Otočné kbelíkové rotory : Tyto rotory spolu s odstředivými zkumavkami se v době zrychlení otočí do vodorovné polohy tak, že částice cestují po delší vzdálenosti, čímž usnadňují snadnější oddělení supernatantu od pelety. Tyto typy motorů se používají v centrifugaci gradientu hustoty.

Svislé rotory : Ty drží trubice svisle, tj., Rovnoběžně s osou motoru a částice pohybují kratší vzdáleností s kratšími obdobími pro separaci. Používá se pro separaci isopycnického a hustoty.

Hlavní technické parametry a indexy výkonu odstředivek

1. Maximální rychlost: Nejvyšší rychlost rotační rychlosti dosažitelná odstředivým rotorem, měřená v RPM.

2. Maximální odstředivá síla: Maximální relativní odstředivá síla (RCF) generovaná odstředivou, měřenou v 'g '.

3. Maximální kapacita: Maximální objem vzorku, který lze zpracovat v jednom centrifugačním cyklu, obvykle představovaný jako 'M × N '. (Zde, 'm ' označuje maximální počet odstředivých trubek ubytovaných najednou a 'n ' představuje maximální objem vzorku, který lze oddělit ve dvou odstředivých trubicích, měřeno v 'Ml '.)

4. Rozsah rychlosti (rozsah nastavení rychlosti): Nastavitelný rozsah otáček rotoru na odstředivce.

5. Rozsah kontroly teploty: Rozsah teplot vzorku, které lze kontrolovat během odstředivé operace.

6. Provozní napětí: Napětí potřebné pro provoz odstředění.

7. Spotřeba energie: Obvykle odkazuje na jmenovitý výkon motoru odstředivky.

Aplikace a údržba odstředivek

Vzhledem k vysoké rychlosti otáčení a podstatné odstředivé síly generované odstředivkami mohou nastat vážné nehody, pokud jsou využívány nesprávně nebo postrádají pravidelnou kontrolu a údržbu. Proto musí být během používání přísně dodržovány provozní postupy a údržba.

1. Udržujte rovnováhu : Trubky odstředivky a jejich obsah musí být vyváženy předem a umístěny symetricky. Zvláštní počet zkumavek se nikdy nesmí v rotoru nakládat, aby se zajistilo, že zatížení je rovnoměrně distribuováno kolem rotoru.

2. Začítají správné řešení : Otevřená odstředivka by neměla být naložena nadměrným roztokem, aby se zabránilo jeho odstředění během odstředění, což způsobuje nerovnováhu rotoru, rez nebo koroze.

3. Udržujte pozorování : Během procesu odstředění by měly být nástroje na odstředivostí neustále pozorovány, aby se určilo, zda fungují správně. Pokud dojde k jakémukoli neobvyklému, měl by být stroj okamžitě zastaven pro kontrolu a poruchy by měly být okamžitě odstraněny. Nesmí i nadále fungovat, dokud není identifikována kořenová příčina.

4. Inspekce před každým použitím : Okraje rotoru by měly být přísně zkontrolovány na jakékoli cizí předměty a nečistoty, aby se udržela rovnováha. Rotor by měl být také zkontrolován na jakékoli známky poškození nebo opotřebení.

5. Věnujte pozornost plastovým zkumavkám : Ovládejte frekvenci použití plastových odstředivých trubek a zkontrolujte odpovídající specifikace. Různé typy odstředivých trubek mají různé vlastnosti materiálu a maximální rychlostní limity.

6. Před chlazením : Při odstředění vzorků při nízkých teplotách je nutné předchlazení po určitou dobu.

7. Pravidelná údržba : Horizonttalita hlavního těla odstředivky by měla být kalibrována jednou za tři měsíce. Pokud není v pravidelném používání, měl by být spuštěn při nízké rychlosti po dobu 1 až 2krát měsíčně, pokaždé po dobu 0,5 hodiny.

Běžné selhání odstředivek a metody řešení problémů

Běžné selhání

1. Motor neběží

2. Motor nedokáže dosáhnout jmenovité rychlosti

3. poškození rotoru

4. Spuštění mrazničky nebo špatného chlazení

5. Nadměrné vibrace nebo neobvyklý hluk z centrifugačního těla

Metody odstraňování problémů

Pro motor neběží

1. Hlavní indikátor napájení není zapnuto: Zkontrolujte, zda je pojistka foukána, a zajistěte dobrý kontakt mezi napájecím kabelem, zástrčkou a zásuvkou.

2. Hlavní indikátor napájení, ale motor nemůže začít:

(1) Zkontrolujte, zda je přepínač pásma nebo porcelánový variabilní rezistor poškozen, nebo zda jsou jejich spojovací dráty odpojeny.

(2) Zkontrolujte odpojené nebo vnitřně zkratované připojení v cívce magnetického pole.

3. Zkontrolujte hodnoty měřidla vakuového čerpadla a hodnoty indikátoru tlaku oleje.

Pro to, aby motor nedosáhl jmenovité rychlosti

1. Poškození hnacího hřídele nebo obstrukce. Měl by být vyčištěn a okamžitě nahrazen.

2. Vyčistěte komutátor a kartáče, abyste zajistili dobrý kontakt, nebo je vyměňte.

3. Zkontrolujte jakékoli zkratky nebo otevřené obvody ve vinutích cívky rotoru.

Pro poškození rotoru

1. Hlavy rotoru mohou prasknout odstředivé trubice kvůli faktorům, jako je únava kovu, překročení, přetčila, chemická koroze, nesprávný výběr, nevyvážené použití během provozu a selhání kontroly teploty, což vede k úniku vzorku a poškození hlavy rotoru. Elektrický motor má horní a dolní ložiska, která vyžadují periodické mazání (každých šest měsíců nebo ročně).

2. Operátoři musí být zdatní v provozních postupech, správně vybrat vhodné odstředivé trubice a hlavy rotoru a dodržovat bezpečnostní faktory a záruční období pro využití hlavy rotoru.

Pro zahájení mrazničky nebo špatného chlazení

1. Porucha napájení, zkontrolujte napájecí kabel a pojistky samostatně.

2. Nízké napětí spouští bezpečnostní zařízení, která brání spuštění mrazničky.

3. Když výkonové napětí klesne na 180 V na 190 V, mrazák nemůže začít, což ovlivňuje účinnost chlazení.

4. Špatná ventilační výkon může také ovlivnit účinnost chlazení.

Pro nadměrné vibrace nebo neobvyklý hluk z centrifugačního těla

1. hmotnost odstředivých trubek je nevyvážená a jsou umístěny asymetricky.

2. V otvorech rotoru jsou cizí objekty, zatížení je nevyvážené nebo se používají nekvalifikované rukávy trubek.

3. upevňovací matice na horním konci hřídele rotoru je volná, což způsobuje tření nebo ohýbání hřídele rotoru.

4. Motorový rotor, který není ve středu magnetického pole, bude generovat šum.

5. Upevňovací šrouby tlumijících pružin na základně jsou volné nebo je přerušeno jeden z pružin.

6. Samotný rotor je poškozen.