Центрифуга — оборудование, применяемое для разделения веществ в зависимости от их плотности в неоднородной жидкости при помощи центробежной силы.
Критерии выбора
При выборе лабораторных центрифуг необходимо учитывать следующие основные характеристики:
- область применения,
- принцип работы,
- использование в клинико-диагностических и научно-исследовательских лабораториях,
- устройство и работа.
Область применения лабораторных центрифуг
- медицинские лаборатории,
- ветеринарные лаборатории,
- научно-исследовательские лаборатории,
- центры крови,
- лаборатории фармацевтического, химического, косметического производства,
- лаборатории пищевого производства.
Принцип работы медицинских центрифуг
Вещества, находящиеся в жидкости, имеют различную массу, размер и плотность. При вращении ротора центрифуги возникает центробежная сила, под действием которой происходит осаждение (седиментация) веществ в жидкости. При этом, составляющие компоненты осаждаются с различной скоростью в зависимости от их физических характеристик. После центрифугирования осажденные элементы называются осадок, а жидкая часть — надосадочная жидкость или супернатант.
Рисунок 2. Принцип разделения веществ в растворах при помощи центрифуги.
Центробежное ускорение выражается в единицах g (скорость свободного падения).
Зная массу и плотность веществ, находящихся в жидкости, и регулируя частоту и время вращения ротора центрифуги можно избирательно осаждать интересующие компоненты в растворах.
Применение лабораторной центрифуги в клинико-диагностических и научно-исследовательских лабораториях
1. На этапе подготовки биологических жидкостей к исследованию
В лабораторной практике клинический и научный интерес представляют различные биологические жидкости, изучив состав которых можно делать выводы о состоянии организма. Наиболее частым объектом исследования является кровь, представляющая из себя водный раствор из форменных элементов, белков, витаминов и микроэлементов. Для части практических задач при помощи центрифугирования отделяют жидкую часть крови от форменных элементов (лейкоцитов, эритроцитов, тромбоцитов).
Рисунок 3. Отделение форменных элементов крови при центрифугировании.
Пробоподготовка при помощи центрифугирования применяется для получения материала при микроскопических исследованиях осадка мочи, биохимических исследованиях кала, слюны, выпотных жидкостей.
2. На этапе проведения лабораторных исследований
При проведении лабораторных исследований часто используют дополнительные химические методы осаждения или выделения веществ из жидкостей. После проведения процедуры осаждения искомого вещества отделение химического реагента и остальных веществ осуществляется при помощи центрифугирования.
Устройство и работа лабораторной центрифуги
1. Устройство лабораторной центрифуги
Независимо от типа (лабораторные или медицинские) во всех центрифугах можно выделить основные составные элементы:
- ротор,
- металлический корпус, устойчивый к коррозии,
- кожух,
- крышка,
- панель управления.
Центрифуги могут быть:
- стационарными (имеют более высокую производительность и устойчивость к дисбалансу),
- настольными (компактные, эргономичные).
Большинство лабораторных центрифуг на современном рынке оснащены микропроцессорами, контролирующими их функции. Некоторые производители дополняют оборудование программным обеспечением для возможности связывания центрифуги с ПК или ЛИС.
2. Работа лабораторной центрифуги
При работе с биологическим материалом и химическими веществами, уделяется большое внимание безопасности персонала лаборатории, для этого производители оснащают клинические центрифуги дополнительными системами контроля, например:
- система автоматического распознавания типа ротора,
- система защиты от дисбаланса,
- автоматические моторизированные замки крышки,
- смотровое окно для визуального контроля скорости,
- индикаторные кнопки старта, стоп, открытия.
Рисунок 4. Вид панели управления центрифуги с индикаторными кнопками
Сегодня в лабораториях взят курс на автоматизацию и роботизацию большинства процессов, обусловленный сложностью выполняемых методик. Лабораторные центрифуги применяют в основном на этапах обработки/подготовки образцов к исследованию, важно, чтобы регулирование скорости, ускорения, времени центрифугирования было максимально автоматизировано, а способы отображения информации о работе оборудования на индикационном экране были простыми и понятными.
Критерии выбора лабораторной центрифуги
При выборе центрифуги, прежде всего, необходимо учитывать следующее:
Тип лаборатории — в медицинских лабораториях центрифуги используют для определенного типа жидкостей (кровь, моча), тогда как в
научно-исследовательских или производственных лабораториях все виды. Это будет иметь значение при подборе таких параметров как максимальная скорость и максимальное ускорение, опций регулировки центрифуги, а также выбора в пользу центрифуги с охлаждением или без него.
Рисунок 5. Центрифуга со скоростью вращения ротора: А. 15000 об/мин, ускорение — 16602 g. В. 4000 об/мин., ускорение — 2594 g
Область применения— для выбора подходящего размера ротора центрифуги нужно определить среднее количество проб, которое необходимо обработать за один цикл центрифугирования. Например, для работы процедурного кабинета или регистратуры с большим потоком проб предпочтительно выбирать ротор с максимальным количеством мест для контейнеров/пробирок, для работы в лаборатории — подойдет небольшой ротор вместимостью до 10–20 пробирок.
Рисунок 6. Варианты ротора с различной вместимостью.
Специализация лаборатории — в зависимости от типа материала и методов исследования для хранения исследуемых жидких образцов используются контейнеры различной формы и размеров. Для выбора оптимального типа ротора, надо определить какие контейнеры (пробирки) будут использоваться для центрифугирования.
Рисунок 7. Варианты адаптеров для оснащения центрифуг в зависимости от типа контейнера
Требуемая производительность — при значительном потоке образцов для пробоподготовки или материалов исследований большое внимание уделяется времени разгона ротора до максимальной рабочей частоты вращения.
Правильно подобранная электрическая лабораторная центрифуга с учетом многозадачности в современной лаборатории обеспечивает непрерывность и высокое качество процесса исследований.
