En sentrifuge er en avgjørende vitenskapelig enhet som bruker sentrifugalkraft for å skille stoffer basert på tetthet, essensielle innen felt som kjemi, biokjemi og molekylærbiologi. Den kommer i lav-, høy- og ultrahastighetsvarianter, med rotasjonshastighet og kapasitet som nøkkelfaktorer. Det er avgjørende å følge strenge sikkerhetsprosedyrer under drift.
Artikkelen vil introdusere sentrifuger fra følgende punkter:
Arbeidsteori for sentrifugemaskin
Klassifisering av sentrifugemaskin
Komponenter av sentrifugemaskin
Hovedtekniske parametere og ytelsesindekser for sentrifuger
Applikasjoner og vedlikehold av sentrifuger
Vanlige sentrifugefeil og feilsøkingsmetoder
Arbeidsteori for sentrifugemaskin
Generelt prinsipp
Arbeidsprinsippet til en sentrifuge er basert på påføring av sentrifugalkraft.
Sentrifugen snurrer med høy hastighet, noe som får stoffer med ulik tetthet eller partikkelstørrelse i en blanding til å separere. De tettere eller større partiklene tvinges til ytterkanten, mens de lettere eller mindre forblir nærmere midten.
Dette prinsippet er mye brukt i ulike felt som medisin, vitenskap og industri.
Spesifikke metoder
l Differensialhastighetsentrifugeringsmetode
Denne metoden utnytter forskjellene i sedimentasjonshastighetene til forskjellige partikler i et sentrifugalkraftfelt. Under de samme sentrifugeringsforholdene, ved kontinuerlig å øke den relative sentrifugalkraften, utfelles partikler av forskjellige størrelser og former i en ujevn blanding trinn for trinn. Den brukes hovedsakelig til separering av generelle og spesielle prøver, som organeller og virus.
l Isodensitetsentrifugeringsmetode
Prøven gjennomgår sentrifugalutfelling eller sedimentasjonslikevekt i et visst inert gradientmedium. Under påvirkning av en viss sentrifugalkraft blir partiklene fordelt til visse spesifikke posisjoner i gradientvæsken, noe som resulterer i separasjon av forskjellige soner.
Klassifisering av sentrifugemaskin
I henhold til formål: Preparattype, analytisk type og dobbeltbrukstype for både forberedelse og analyse
I henhold til Speed: lavhastighet, høyhastighets, ultrasentrifuger, etc.
I henhold til struktur: Den kan deles inn i benk-top-type, multi-tube-mikrotype, cellesmeartype, blodvaskingstype, høyhastighetskjølt type, lavhastighets nedkjølt type med stor kapasitet, lavhastighets automatisk balansesentrifuge med lav hastighet, etc.
Typer sentrifuger
Lavhastighets sentrifuge
Disse brukes ofte i laboratorier for rutinemessig partikkelsortering med en maksimal hastighet på 4000-5000 rpm. Det er få tilfeller av temperaturregulering og drives ofte ved romtemperatur. Disse sentrifugene bruker svingende bøtte og rotortyper med fast vinkel, som brukes til å skille plasma og serum, samt komponenter som cerebrospinalvæske, pleura- og peritonealvæsker og urin.
Høyhastighets sentrifuge
Den kan arbeide med noe raskere hastigheter mellom 15 000 og 30 000 omdreininger per minutt, og inneholder en enhet for å regulere både temperatur og hastighet på operasjonen for kritisk analyse av delikate biologiske molekyler. Disse sentrifugene bruker tre rotorer: fast vinkel, svingende bøtte og vertikal. De brukes til DNA- og RNA-rensing, subcellulær fraksjonering og isolering av cellulære komponenter som mitokondrier.
Ultrasentrifuge
Det er en høyt utviklet og sofistikert sentrifuge som kan separere små molekyler som konvensjonelle sentrifuger ikke kan separere i høy hastighet. Ultrasentrifugerotorhastigheter kan variere fra 60 000 til 150 000 rpm. De kjører prøver i grupper eller som kontinuerlige strømningssystemer og er større. Ultrasentrifuger er uunnværlige innen molekylærbiologi og biokjemi for rensing av nukleinsyrer og proteiner.
Komponenter av sentrifugemaskin
Introduksjonen av rotor
Rotoren er kjernekomponenten i en sentrifuge som brukes til å separere prøver, og hastigheten avhenger av rotorens materiale og styrke. Lavhastighets sentrifuger bruker vanligvis sterke, men lette superharde aluminiumslegeringer, mens ultrasentrifuger bruker titanlegeringer. Generelt, for sentrifuger av samme type, rotorer som er lettere og har mindre kapasitet spinner ved høyere hastigheter, mens tyngre rotorer spinner ved lavere hastigheter. Sentrifuger har ofte forskjellige rotorformer, som hver reflekterer forskjellige sentrifugalkraftfelt og sedimentasjonsavstander. Riktig valg av rotorer basert på separasjonskrav er avgjørende i praktiske applikasjoner.
Vanlige typer rotorer
Rotorer med fast vinkel : Disse rotorene holder rørene i en vinkel på 14 til 40° i forhold til vertikalen, slik at partikler beveger seg en kort avstand mens de beveger seg radielt utover og brukes i differensiell sentrifugering.
Svingende bøtterotorer : Disse rotorene, sammen med sentrifugerørene, svinger ut til en horisontal posisjon i løpet av akselerasjonstiden, slik at partiklene beveger seg over lengre avstand, og letter dermed lettere separasjon av supernatanten fra pelleten. Disse typer motorer brukes i tetthetsgradientsentrifugering.
Vertikale rotorer : Disse holder rørene vertikalt, dvs. parallelt med motoraksen, og partiklene beveger seg kortere avstander med kortere perioder for separasjon. Den brukes til isopyknisk og tetthetsgradientseparasjon.
Hovedtekniske parametere og ytelsesindekser for sentrifuger
1. Maksimal hastighet: Den høyeste rotasjonshastigheten som kan oppnås av sentrifugerotoren, målt i rpm.
2. Maksimal sentrifugalkraft: Den maksimale relative sentrifugalkraften (RCF) generert av sentrifugen, målt i 'g'.
3. Maksimal kapasitet: Det maksimale prøvevolumet som kan behandles i én sentrifugeringssyklus, typisk representert som 'm×n'. (Her angir 'm' det maksimale antallet sentrifugerør som er innkvartert på en gang, og 'n' representerer det maksimale prøvevolumet som kan separeres i to sentrifugerør, målt i 'ml'.)
4. Speed Range (Speed Setting Range): Det justerbare området for rotorhastigheter på sentrifugen.
5. Temperaturkontrollområde: Området for prøvetemperaturer som kan kontrolleres under sentrifugedrift.
6. Driftsspenning: Spenningen som kreves for at sentrifugen skal fungere.
7. Strømforbruk: Refererer vanligvis til den nominelle effekten til sentrifugemotoren.
Applikasjoner og vedlikehold av sentrifuger
På grunn av den høye rotasjonshastigheten og den betydelige sentrifugalkraften som genereres av sentrifuger, kan det oppstå alvorlige ulykker hvis de brukes feil eller mangler regelmessig inspeksjon og vedlikehold. Derfor må driftsprosedyrene og vedlikeholdet følges nøye under bruk.
1. Hold balanse : sentrifugerør og innholdet må balanseres på forhånd og plasseres symmetrisk. Et oddetall rør må aldri belastes i rotoren for å sikre at lasten er jevnt fordelt rundt rotoren.
2. Last inn riktig løsning : åpen sentrifuge bør ikke fylles med for mye løsning for å forhindre at den slynges ut under sentrifugering, noe som forårsaker rotorubalanse, rust eller korrosjon.
3. Hold observasjon : under sentrifugeringsprosessen bør instrumentene på sentrifugen observeres konstant for å avgjøre om de fungerer som de skal. Hvis noe unormalt oppstår, bør maskinen stoppes umiddelbart for inspeksjon og funksjonsfeilene bør umiddelbart elimineres. Den må ikke fortsette å fungere før årsaken er identifisert.
4. Inspeksjon Før hver bruk : Rotoråpningene bør inspiseres nøye for fremmedlegemer og smuss for å opprettholde likevekt. Rotoren bør også kontrolleres for tegn på skade eller slitasje.
5. Vær oppmerksom på plastrør : kontroller bruksfrekvensen til plastsentrifugerør og sjekk samsvarende spesifikasjoner. Ulike typer sentrifugerør har forskjellige materialegenskaper og maksimale hastighetsgrenser.
6. Forkjøling : ved sentrifugering av prøver ved lave temperaturer, er det nødvendig med forhåndskjøling i en viss tidsperiode.
7. Regelmessig vedlikehold : Horisontaliteten til sentrifugens hoveddel bør kalibreres en gang hver tredje måned. Når den ikke er i vanlig bruk, bør den startes med lav hastighet 1 til 2 ganger i måneden, hver gang i 0,5 time.
Vanlige sentrifugefeil og feilsøkingsmetoder
Vanlige feil
1. Motoren går ikke
2. Motoren når ikke nominell hastighet
3. Rotorskade
4. Fryseren starter ikke eller dårlig kjøleeffekt
5. Overdreven vibrasjon eller uvanlig støy fra sentrifugehuset
Feilsøkingsmetoder
For motoren går ikke
1. Hovedstrømindikatorlampen lyser ikke: Sjekk om sikringen er gått, og sørg for god kontakt mellom strømledningen, støpselet og stikkontakten.
2. Hovedstrømindikator lyser, men motoren kan ikke starte:
(1) Sjekk om båndbryteren eller den variable porselensmotstanden er skadet, eller om tilkoblingsledningene deres er frakoblet.
(2) Se etter frakoblede eller internt kortsluttede forbindelser i magnetfeltspolen.
3. Sjekk verdiene for vakuumpumpemåleren og oljetrykkindikatoren.
For motor som ikke oppnår nominell hastighet
1. Skade eller hindring på drivakselen. Den bør rengjøres og skiftes ut umiddelbart.
2. Rengjør kommutatoren og børstene for å sikre god kontakt, eller skift dem ut.
3. Se etter eventuelle kortslutninger eller åpne kretser i rotorspolens viklinger.
For rotorskader
1. Rotorhoder kan sprekke sentrifugerør på grunn av faktorer som metalltretthet, overhastighet, overbelastning, kjemisk korrosjon, feil valg, ubalansert bruk under drift og temperaturkontrollsvikt, noe som fører til prøvelekkasje og skade på rotorhodet. Den elektriske motoren har øvre og nedre lagre som krever periodisk smøring (hver sjette måned eller årlig).
2. Operatører må være dyktige i operasjonsprosedyrer, velge riktige sentrifugerør og rotorhoder, og overholde sikkerhetsfaktorer og garantiperioder for bruk av rotorhodet.
For fryser som ikke starter eller dårlig kjøleytelse
1. Strømbrudd, sjekk strømledningen og sikringene separat.
2. Lavspenning utløser sikkerhetsanordninger som hindrer fryseren i å starte.
3. Når strømspenningen faller til 180V til 190V, kan ikke fryseren starte, noe som påvirker kjøleeffektiviteten.
4. Dårlig ventilasjonsytelse kan også påvirke kjøleeffektiviteten.
For overdreven vibrasjon eller uvanlig støy fra sentrifugehuset
1. Vekten på sentrifugerørene er ubalansert, og de er plassert asymmetrisk.
2. Det er fremmedlegemer i rotorhullene, lasten er ubalansert, eller det brukes ukvalifiserte rørhylser.
3. Festemutteren i den øvre enden av rotorakselen er løs, noe som forårsaker friksjon eller bøyning av rotorakselen.
4. Motorrotoren som ikke er i midten av magnetfeltet vil generere støy.
5. Festeskruene til dempefjærene på basen er løse, eller en av fjærene er ødelagt.
6. Selve rotoren er skadet.
