КАК ВЫБРАТЬ ЦЕНТРИФУГУ ДЛЯ СЛУЖБЫ КРОВИ И ЛАБОРАТОРИИ

В чем принцип действия центрифуги?

Принцип действия любой центрифуги основан на седиментации смеси субстанций с разной плотностью под влиянием центробежной силы. В вращающейся емкости более массивные структуры перемещаются дальше от вращающейся оси, чем более легкие. Чем больше частота оборотов, тем сильнее действие на вещество. Соответственно для центрифугирования мелких частиц необходимо использовать более быстрые центрифуги, чем для крупных. Так, для генетических исследований требуются высокооборотные центрифуги по сравнению с исследованием гематокрита, где лишнее повышение частоты оборотов увеличивает силу, действующую по образцу и может повлечь за собой его разрушение. Для этого современные центрифуги имеют регулировку скорости.

Какие бывают центрифуги по скорости и назначению?

Среди центрифуг по скорости выделяют:

• низкооборотные (до 25 тыс. об/мин), их иногда называют универсальными;
• скоростные (25-40 тыс. об/мин);
• ультраскоростные (более 40 тыс. об/мин).

Чем больше частота оборотов, тем больше центробежная сила.
По назначению:

• обычные;
• рефрижераторные;
• гематокритные.

Рефрижераторные системы имеют встроенный охладитель, что позволяет компенсировать разогрев во время вращения и соответственно предотвратить порчу термолабильных образцов при повышении температуры образцов, что может существенно повлиять на результат лабораторных исследований. Гематокритные центрифуги в отличие от обычных могут работать со специальными капиллярами для определения уровня гематокрита, которые устанавливают горизонтально после герметизации далекого от центра конца.

Небольшое количество оборотов позволяет разделить кровь на плазму и клетки и одновременно не допустить разрушения капилляров.
Использование одноразовых пластиковых капилляров позволяет повышать обороты, снизив время процедуры.

Какие центрифуги бывают по типу установки и назначению?

По типу установки выделяют:

• настольные;
• напольные;
• подстольные.

Настольные центрифуги наиболее распространены в лабораториях. Устанавливать их нужно каждую на отдельном столе, чтобы избежать резонансов и вибрации, которые могут вызвать разрушение. Обязательно заземление.
Любую центрифугу запрещается трогать, в том числе перемещать или пытаться открыть, пока ротор вращается.
По назначению выделяют следующие типы центрифуг:

• аналитические;
• препаративные.

Аналитические центрифуги позволяют исследовать поведение молекул образца в условиях действия центра ограничивающей силы и получить данные относительно их массы, формы и распределения.
Препаративные предназначены для разделения субстанций на части для последующего получения данных о какой-либо из них. Чаще всего в лабораториях используют именно препаративные центрифуги, в которых в медицине и службе крови чаще всего разделяют кровь, содержащую смесь молекул и клеток разной массы, которые должны быть разделены на слои, мочу и другое. Так, например, для анализа мононуклеаров можно убрать у пациента кровь в вакуумную пробирку, в которую добавляют так называемый «градиент», то есть вещество с четко определенной плотностью, которое для этого анализа должно быть 1,077 г/мг. После центрифугирования пробирки в ней будут наблюдаться следующие слои:

• эритроциты;
• нейтрофилы;
• градиент;
• мононуклеары;
• плазма.

При чем градиент отчетливо отделяет именно мононуклеары от других клеток. Учитывая эту возможность, покупая центрифугу, следует заказать у того же поставщика и необходимые пробирки.
Это особенно важно, поскольку использование несовместимых пробирок и емкостей на больших скоростях может не только исказить результат, но и привести к их разрушению, что выведет центрифугу из строя.

Какие бывают центрифуги по типу роторов?

Также центрифуги разделяют по типу роторов:

• с фиксированным ротором;
• со сменным ротором.

Небольшие лабораторные центрифуги в отличие от напольных предназначенных для обработки контейнеров с кровью емкостью до 500 мл часто имеют сменные роторы.

Под разные размеры пробирок используют свои роторы для того, чтобы обеспечить должную фиксацию и равномерное распределение. Если ротор не полностью заполняется пробирками, то нужно использовать их парное число и размещать их симметрично относительно центра. В случае необходимости можно добавить такую же пробирку, заполненную водой.

Точность равновесия достигает нескольких граммов в универсальных центрифугах и всегда указывается. Высоковращающиеся требуют более точной балансировки.

Какие бывают роторы по строению?

По строению роторы могут быть угловые и наклонные, под действием центробежной силы принимающие горизонтальное положение для сбора компонентов с большей плотностью ровным слоем на самом дне емкости. Конструктивно роторы отдельно построены для каждого типа пробирок, в том числе вакуумных, стаканов и даже плашек с большим количеством ячеек. Это требует покупки с центрифугой сразу нескольких роторов. Заполнять пробирки чаще всего нужно не более чем на 75% емкости и не более 1 см до горловины, даже если используется пробка.

Согласно строению, каждый из роторов должен использоваться не превышая четко определенные значения возможных оборотов, от которых зависит центробежная сила, действующая на образцы.

Как влияет количество оборотов и радиус роторов?

Общепринятым параметром для оценки работы центрифуг является количество оборотов. Но это не очень корректно из-за того, что сила, действующая вроде еще зависит и от радиуса роторов и рассчитывается по формуле.

Эта зависимость очень сильна и при увеличении радиуса всего в 2 раза сила увеличится в 4 раза.

Соответственно при одних и тех же оборотах на всех центрифугах получат разные результаты. Для этого в исследованиях используют прямое значение силы, действующей наподобие.

Это позволит получить результат на любой центрифуге, а также при написании СОП для выполнения анализа точно знать сколько оборотов в минуту нужно ставить на имеющейся центрифуге.

Несмотря на то, что центрифуги с большим ротором чаще имеют меньшее значение максимального числа оборотов, они могут значительно сильнее отцентрифугировать образцы, что позволяет в условиях больших лабораторий не только увеличить объемы обработки образцов за один раз, но и значительно сократить расходуемое на это время.

Каково строение центрифуги?

Центрифуга построена из вращающегося ротора и корпуса, защищающего его и выполненного из прочного металла. Крышка корпуса обязательно имеет механический или электрический замок.

В ротор встроены крепления под соответствующие емкости. Если для разгона ротора используют воздух, то мощные вентиляторы или насосы обеспечивают его забор извне и безопасный выход. Современные моторы производятся по бесколлекторной технологии, что снижает шум и значительно повышает ресурс. Блок питания может быть встроенным или внешним. Наличие микропроцессора позволяет отслеживать данные по датчикам; отображать параметры на дисплее; управлять системой из сенсорного блока управления и предупреждать такие ошибки, как попытку открыть крышку пока ротор еще двигается.

Что следует знать при выборе центрифуги?

При выборе центрифуги нужно определить, какие анализы планируете делать с ее помощью сейчас и в дальнейшем, что позволит определиться с максимально доступным значением центробежной силы, количеством оборотов, диаметром ротора и его типа, запланировать какие роторы купить сразу и какие дальше для этой модели, а также согласовать наличие роторов под емкости, которые планируется использовать в дальнейшем.

Размер ротора и количество одновременно обрабатываемых образцов напрямую зависит от запланированных объемов работы. Если взять слишком большой, то он будет постоянно недозагружен, что приведет к излишним затратам электричества и дисбалансу.

Если в роторе конструктивно размещается малое количество образцов при большом их общем потоке, то это требует излишнего рабочего времени и опять-таки электричества. По этой причине иногда следует иметь несколько видов центрифуг.

Таким образом, ни одна современная лаборатория в медицине, промышленности и центре крови не может обойтись без современных центрифуг, которые на сегодняшний день имеют большое разнообразие и способны обеспечить выполнение любой задачи от определения гематокрита в центре крови до обогащения изотопов в ядерной лаборатории.