A centrifuga kulcsfontosságú tudományos eszköz, amely centrifugális erőt használ az anyagok sűrűség alapján történő szétválasztására, ami elengedhetetlen olyan területeken, mint a kémia, a biokémia és a molekuláris biológia. Alacsony, nagy és ultrasebességű változatban kapható, a forgási sebesség és a kapacitás kulcsfontosságú tényezők. Működés közben feltétlenül be kell tartani a szigorú biztonsági előírásokat.
A cikk a következő pontokból mutatja be a centrifugákat:
A centrifugagép működési elmélete
A centrifugagép osztályozása
A centrifugagép alkatrészei
A centrifugák fő műszaki paraméterei és teljesítménymutatói
Centrifugák alkalmazása és karbantartása
Gyakori centrifugahibák és hibaelhárítási módszerek
A centrifugagép működési elmélete
Általános elv
A centrifuga működési elve a centrifugális erő alkalmazásán alapul.
A centrifuga nagy sebességgel forog, aminek következtében a keverékben lévő különböző sűrűségű vagy részecskeméretű anyagok szétválnak. A sűrűbb vagy nagyobb részecskék a külső szélre szorulnak, míg a világosabb vagy kisebb részecskék közelebb maradnak a középponthoz.
Ezt az elvet széles körben alkalmazzák különböző területeken, például az orvostudományban, a tudományban és az iparban.
Specifikus módszerek
l Differenciális sebességű centrifugálási módszer
Ez a módszer a különböző részecskék ülepedési sebességének különbségeit használja fel centrifugális erőtérben. Azonos centrifugálási körülmények között a relatív centrifugális erő folyamatos növelésével lépésről lépésre kicsapódnak a különböző méretű és alakú részecskék egy nem egyenletes keverékben. Főleg általános és speciális minták, például organellumok és vírusok elkülönítésére használják.
l Isodensity centrifugálási módszer
A minta egy bizonyos inert gradiens közegben centrifugális kicsapáson vagy ülepítési egyensúlyon megy keresztül. Egy bizonyos centrifugális erő hatására a részecskék a gradiens folyadék bizonyos meghatározott pozícióiba oszlanak el, ami a különböző zónák szétválását eredményezi.
A centrifugagép osztályozása
Cél szerint: Preparátum típusa, analitikai típus és kettős célú típus mind az előkészítéshez, mind az elemzéshez
Sebesség szerint: alacsony sebességű, nagy sebességű, ultracentrifugák stb.
Szerkezet szerint: felosztható asztali típusúra, többcsöves mikrotípusra, sejtkenet típusra, vérmosó típusra, nagy sebességű hűtött típusra, nagy kapacitású, alacsony sebességű hűtött típusra, asztali alacsony sebességű automatikus egyensúlyi centrifugára stb.
A centrifugák típusai
Alacsony fordulatszámú centrifuga
Ezeket gyakran használják laboratóriumokban rutin részecskeválogatásra, maximum 4000-5000 fordulat/perc sebességgel. Hőmérsékletszabályozásra kevés példa van, és gyakran szobahőmérsékleten működik. Ezek a centrifugák lengővödrös és fix szögű rotoros típusokat alkalmaznak, amelyek a plazma és a szérum, valamint az olyan komponensek elválasztására szolgálnak, mint a cerebrospinális folyadék, a pleurális és a peritoneális folyadékok, valamint a vizelet.
Nagy sebességű centrifuga
Valamivel gyorsabban, 15 000 és 30 000 fordulat/perc között tud működni, és tartalmaz egy készüléket, amely szabályozza a hőmérsékletet és a művelet sebességét a kényes biológiai molekulák kritikus elemzéséhez. Ezek a centrifugák három rotorral rendelkeznek: fix szögű, lengő vödör és függőleges. DNS és RNS tisztítására, szubcelluláris frakcionálására és sejtkomponensek, például mitokondriumok izolálására használják.
Ultracentrifuga
Ez egy rendkívül fejlett és kifinomult centrifuga, amely olyan apró molekulákat tud szétválasztani, amelyeket a hagyományos centrifugák nem tudnak gyorsan szétválasztani. Az ultracentrifuga rotor fordulatszáma 60 000 és 150 000 fordulat/perc között változhat. Csoportosan vagy folyamatos áramlású rendszerként futtatják a mintákat, és nagyobbak. Az ultracentrifugák nélkülözhetetlenek a molekuláris biológia és a biokémia területén a nukleinsavak és fehérjék tisztításához.
A centrifugagép alkatrészei
A rotor bevezetése
A rotor a minták szétválasztására használt centrifuga központi eleme, sebessége a rotor anyagától és szilárdságától függ. A kis sebességű centrifugák jellemzően erős, de könnyű, szuperkemény alumíniumötvözeteket, míg az ultracentrifugák titánötvözeteket használnak. Az azonos típusú centrifugáknál általában a könnyebb és kisebb kapacitású rotorok nagyobb sebességgel, míg a nehezebb rotorok kisebb sebességgel forognak. A centrifugák gyakran különböző formájú rotorral rendelkeznek, amelyek mindegyike különböző centrifugális erőtereket és ülepedési távolságokat tükröz. A forgórészek megfelelő kiválasztása a szétválasztási követelmények alapján döntő fontosságú a gyakorlati alkalmazásokban.
A rotorok gyakori típusai
Fix szögű rotorok : Ezek a rotorok a csöveket a függőlegeshez képest 14-40°-os szögben tartják, így a részecskék rövid utat tesznek meg, miközben sugárirányban kifelé mozognak, és differenciális centrifugáláshoz használják őket.
Lengő vödör rotorok : Ezek a rotorok a centrifugacsövekkel együtt vízszintes helyzetbe lendülnek a gyorsítás során, így a részecskék nagyobb távolságot tesznek meg, ezáltal megkönnyítik a felülúszónak a pellettől való elválasztását. Az ilyen típusú motorokat sűrűséggradiens centrifugálásnál alkalmazzák.
Függőleges rotorok : Ezek függőlegesen tartják a csöveket, azaz párhuzamosan a motor tengelyével, és a részecskék rövidebb távolságra, rövidebb periódusú elválasztásra mozognak. Izopiknikus és sűrűséggradiens elválasztásra használják.
A centrifugák fő műszaki paraméterei és teljesítménymutatói
1. Maximális fordulatszám: A centrifuga rotorja által elérhető legnagyobb fordulatszám, fordulat/percben mérve.
2. Maximális centrifugális erő: A centrifuga által generált maximális relatív centrifugális erő (RCF), 'g'-ben mérve.
3. Maximális kapacitás: Az egy centrifugálási ciklusban feldolgozható maximális mintatérfogat, jellemzően 'm×n'. (Itt az 'm' az egyszerre elhelyezhető centrifugacsövek maximális számát jelöli, az 'n' pedig a két centrifugacsőben elválasztható maximális mintatérfogatot 'ml-ben' mérve.)
4. Sebességtartomány (Speed Setting Range): A rotor fordulatszámának állítható tartománya a centrifugán.
5. Hőmérsékletszabályozási tartomány: A minta hőmérsékletének tartománya, amely a centrifuga működése közben szabályozható.
6. Üzemi feszültség: A centrifuga működéséhez szükséges feszültség.
7. Energiafogyasztás: Általában a centrifugamotor névleges teljesítményére utal.
Centrifugák alkalmazása és karbantartása
A nagy forgási sebesség és a centrifugák által keltett jelentős centrifugális erő miatt a nem megfelelő használat vagy a rendszeres ellenőrzés és karbantartás hiánya súlyos baleseteket okozhat. Ezért használat közben szigorúan be kell tartani az üzemeltetési eljárásokat és a karbantartást.
1. Tartsa egyensúlyban : a centrifugacsöveket és azok tartalmát előre ki kell egyensúlyozni, és szimmetrikusan kell elhelyezni. Soha nem szabad páratlan számú csövet betölteni a rotorba, hogy a terhelés egyenletesen oszlik el a rotor körül.
2. Helyezze be a megfelelő oldatot : a nyitott centrifugát nem szabad túlzott mennyiségű oldattal megtölteni, nehogy centrifugálás közben kiboruljon, ami a rotor kiegyensúlyozatlanságát, rozsdásodását vagy korrózióját okozza.
3. Figyelem : a centrifugálási folyamat során a centrifugán lévő műszereket folyamatosan figyelni kell annak megállapítására, hogy megfelelően működnek-e. Ha bármilyen rendellenesség fordul elő, a gépet azonnal le kell állítani ellenőrzés céljából, és a meghibásodásokat azonnal meg kell szüntetni. A kiváltó ok azonosításáig nem szabad tovább működnie.
4. Ellenőrzés Minden használat előtt : az egyensúly fenntartása érdekében szigorúan meg kell vizsgálni a rotor nyílásait, hogy nincsenek-e benne idegen tárgyak és szennyeződések. A rotort is ellenőrizni kell, nincs-e rajta sérülés vagy kopás.
5. Ügyeljen a műanyag csövekre : ellenőrizze a műanyag centrifugacsövek használati gyakoriságát, és ellenőrizze a megfelelő specifikációkat. A különböző típusú centrifugacsövek anyagtulajdonságai és maximális sebességhatárai eltérőek.
6. Előhűtés : a minták alacsony hőmérsékleten történő centrifugálásakor bizonyos ideig tartó előhűtés szükséges.
7. Rendszeres karbantartás : A centrifuga fő testének vízszintességét háromhavonta egyszer kell kalibrálni. Ha nincs rendszeres használatban, alacsony fordulatszámon kell elindítani havonta 1-2 alkalommal, minden alkalommal 0,5 órára.
Gyakori centrifugahibák és hibaelhárítási módszerek
Gyakori hibák
1. A motor nem jár
2. A motor nem éri el a névleges fordulatszámot
3. A rotor károsodása
4. A fagyasztó nem indul el, vagy gyenge a hűtési teljesítmény
5. Túlzott vibráció vagy szokatlan zaj a centrifuga testéből
Hibaelhárítási módszerek
Ha a motor nem jár
1. A fő tápellátás jelzőfénye nem világít: Ellenőrizze, hogy a biztosíték kiégett-e, és biztosítsa a megfelelő érintkezést a tápkábel, a csatlakozódugó és az aljzat között.
2. A fő tápellátás jelzőfénye világít, de a motor nem indul el:
(1) Ellenőrizze, hogy a szalagkapcsoló vagy a porcelán változtatható ellenállás nem sérült-e, vagy a csatlakozó vezetékek nincsenek-e leválasztva.
(2) Ellenőrizze, hogy nincsenek-e megszakadt vagy belső rövidzárlatos csatlakozások a mágneses mező tekercsében.
3. Ellenőrizze a vákuumszivattyú mérőműszerét és az olajnyomás-jelző értékeit.
Ha a motor nem éri el a névleges fordulatszámot
1. A hajtótengely sérülése vagy elzáródása. Azonnal meg kell tisztítani és ki kell cserélni.
2. Tisztítsa meg a kommutátort és a keféket a jó érintkezés érdekében, vagy cserélje ki őket.
3. Ellenőrizze, hogy nincs-e rövidzárlat vagy szakadás a rotor tekercsében.
A rotor károsodására
1. A rotorfejek felszakíthatják a centrifugacsöveket olyan tényezők miatt, mint a fém fáradtsága, túlpörgés, túlfeszültség, kémiai korrózió, nem megfelelő kiválasztás, működés közbeni kiegyensúlyozatlan használat és hőmérsékletszabályozási hiba, ami minta szivárgásához és a rotorfej károsodásához vezethet. Az elektromos motor felső és alsó csapágyakkal rendelkezik, amelyek időszakos kenést igényelnek (hathavonta vagy évente).
2. A kezelőknek jártasnak kell lenniük az üzemeltetési eljárásokban, helyesen kell kiválasztani a megfelelő centrifugacsöveket és rotorfejeket, és be kell tartaniuk a biztonsági tényezőket és a rotorfej használatára vonatkozó garanciális időszakokat.
A fagyasztó nem indul el vagy rossz hűtési teljesítmény
1. Áramkimaradás, ellenőrizze külön a tápkábelt és a biztosítékokat.
2. Az alacsony feszültség biztonsági berendezéseket indít el, amelyek megakadályozzák a fagyasztó elindulását.
3. Ha a tápfeszültség 180–190 V-ra csökken, a fagyasztó nem tud elindulni, ami befolyásolja a hűtési hatékonyságot.
4. A rossz szellőzési teljesítmény a hűtési hatékonyságot is befolyásolhatja.
A centrifugatest túlzott vibrációjához vagy szokatlan zajához
1. A centrifugacsövek súlya kiegyensúlyozatlan, aszimmetrikusan vannak elhelyezve.
2. Idegen tárgyak vannak a forgórész furataiban, a terhelés kiegyensúlyozatlan, vagy nem minősített csőhüvelyeket használnak.
3. A rögzítőanya a forgórész tengelyének felső végén meglazult, ami a forgórész tengelyének súrlódását vagy elhajlását okozza.
4. A motor forgórésze, amely nincs a mágneses tér közepén, zajt kelt.
5. Az alapon lévő csillapító rugók rögzítőcsavarjai meglazultak, vagy az egyik rugó eltört.
6. Maga a rotor sérült.
