Лабораторная центрифуга — это лабораторное оборудование , приводимое в движение двигателем, которое вращает жидкие образцы с высокой скоростью. Существуют различные типы центрифуг в зависимости от размера и емкости образца. [1]
Как и все другие центрифуги , лабораторные центрифуги работают по принципу седиментации , где центростремительное ускорение используется для разделения веществ большей и меньшей плотности.
Существуют различные типы центрифугирования:
Существуют различные типы лабораторных центрифуг:
Из-за тепла, выделяемого при трении о воздух (даже в ультрацентрифугах, где ротор работает в условиях хорошего вакуума), и частой необходимости поддержания образцов при заданной температуре многие типы лабораторных центрифуг охлаждаются и имеют регулируемую температуру.
Центрифужные пробирки — это прецизионные, высокопрочные пробирки из стекла или пластика, изготовленные для точного размещения в полостях ротора. Они могут иметь емкость от 50 мл до гораздо меньших емкостей, используемых в микроцентрифугах, широко используемых в лабораториях молекулярной биологии. Микроцентрифуги обычно вмещают одноразовые пластиковые микроцентрифужные пробирки емкостью от 250 мкл до 2,0 мл .
Стеклянные центрифужные пробирки можно использовать с большинством растворителей, но они, как правило, более дорогие. Их можно чистить, как и другую лабораторную стеклянную посуду , и стерилизовать в автоклаве . Небольшие царапины от неосторожного обращения могут привести к поломке под действием больших сил, прилагаемых во время прогона. Стеклянные пробирки вставляются в мягкие резиновые рукава, чтобы смягчить их во время прогона. Пластиковые центрифужные пробирки, как правило, менее дороги и, при осторожном обращении, могут быть такими же прочными, как стекло. Вода предпочтительнее, когда используются пластиковые центрифужные пробирки. Их сложнее тщательно чистить, и они, как правило, достаточно недороги, чтобы считаться одноразовыми.
Одноразовые пластиковые «микролитровые пробирки» объемом от 0,5 мл до 2 мл обычно используются в микроцентрифугах. Они отлиты из гибкого прозрачного пластика, похожего на полиэтилен , имеют полуконическую форму, с цельными откидными герметизирующими крышками.
Более крупные образцы центрифугируются с использованием бутылок для центрифуг, емкость которых варьируется от 250 до 1000 миллилитров. Хотя некоторые из них сделаны из тяжелого стекла, бутыли для центрифуг обычно изготавливаются из ударопрочного пластика, такого как полипропилен или поликарбонат. Для дополнительной гарантии герметичности могут использоваться герметизирующие крышки.
Нагрузка в лабораторной центрифуге должна быть тщательно сбалансирована. Это достигается путем использования комбинации образцов и балансировочных трубок, которые все имеют одинаковый вес, или путем использования различных схем балансировки без балансировочных трубок. [2] Это интересная математическая задача для решения схемы балансировки при наличии n слотов и k трубок с одинаковым весом. Известно, что решение существует тогда и только тогда, когда и k, и nk могут быть выражены как сумма простых множителей n. [3] Небольшие различия в массе нагрузки могут привести к большому дисбалансу сил, когда ротор находится на высокой скорости. Этот дисбаланс сил напрягает шпиндель и может привести к повреждению центрифуги или травме. Некоторые центрифуги имеют функцию автоматического обнаружения дисбаланса ротора, которая немедленно прекращает работу при обнаружении дисбаланса.
Перед запуском центрифуги обязательна тщательная проверка механизмов блокировки ротора и крышки. Вращающийся ротор может стать причиной серьезной травмы, если к нему прикоснуться. Современные центрифуги обычно имеют функции, которые предотвращают случайный контакт с движущимся ротором, поскольку основная крышка блокируется во время работы.
Роторы центрифуг обладают огромной кинетической энергией во время высокоскоростного вращения. Отказ ротора, вызванный механическим напряжением от больших сил, передаваемых двигателем, может произойти из-за производственных дефектов, обычного износа или неправильного использования и обслуживания. Такой отказ может быть катастрофическим , особенно в случае с большими центрифугами, и обычно приводит к полному разрушению центрифуги. Хотя центрифуги обычно имеют защитное ограждение для сдерживания этих отказов, такое ограждение может быть недостаточным, особенно в старых моделях, или весь блок центрифуги может быть выдвинут из своего положения, что приводит к повреждению находящегося поблизости персонала и оборудования. Неконтролируемые отказы ротора разбили лабораторные окна и разрушили холодильники и шкафы. Чтобы снизить риск отказов ротора, производители центрифуг указывают процедуры эксплуатации и обслуживания, чтобы гарантировать, что роторы регулярно проверяются и выводятся из эксплуатации или снижают номинальные характеристики (работают только на более низких скоростях), когда они истекают из-за ожидаемого срока службы. [4]
Другой потенциальной опасностью является аэрозолизация опасных образцов во время центрифугирования. Для предотвращения загрязнения лаборатории доступны крышки ротора со специальными аэрозоленепроницаемыми прокладками . Ротор может быть загружен образцами в колпаке, а крышка ротора закреплена на роторе. После этого аэрозоленепроницаемая система ротора и крышки переносится в центрифугу. Затем ротор может быть закреплен внутри центрифуги, не открывая крышку. После запуска весь узел ротора, включая крышку, извлекается из центрифуги в колпак для дальнейших этапов, сохраняя образцы в закрытой системе.
