سانتریفیوژ

سانتریفیوژهای آزمایشگاهی


سانتریفیوژ (centrifuge) یکی از روش‌های جداسازی است که در علوم شیمیایی، فیزیکی و زیست‌شناسی از آن استفاده می‌شود. در سانتریفیوژ بر مبنای نیروی گریز از مرکز می‌توان موادی که جرم بیشتری دارند را از موادی که دارای جرم کمتری هستند جدا کرد.
از این روش اغلب برای جداسازی موادی که در حالت مایع و یا گاز هستند استفاده می‌شود. برای مثال اگر بخواهیم در یک محلول ماده A را از مادهB جدا کنیم و بدانیم که جرم مولکولی ماده A از ماده B بیشتر است، یکی از روش هایی که می‌تواند گزینه مناسبی برای ما باشد انجام عمل سانتریفیوژ و استفاده از دستگاه‌های سانتریفیوژ است.
طراحی یک دستگاه بر مبنای شعاع و تعداد دورانی که در یک دقیقه می‌تواند انجام دهد صورت می‌گیرد و در عمل سانتریفیوژ ذرات به خاطر نیروی گریز از مرکز است که از هم جدا می‌شوند. به همین خاطر است که در هنگام دوران، ذرات با جرم بیشتر نسبت به مرکز دستگاه در فاصله بیشتری قرار می‌گیرند و ذراتی که جرم کمتری دارند به مرکز دستگاه نزدیک‌تر خواهند بود. مطابق مثال قبل ماده A فاصله بیشتری از محور فرضی دستگاه خواهد گرفت و در نتیجه می‌توان آن را جدا کرد.

در سانتریفیوژهای آزمایشگاهی از دو واحد جهت اندازه‌گیری عملکرد موتور سانتریفیوژ استفاده می‌شود؛ یکی از آنها واحد دور بر دقیقه (Revolutions Per Minute) می‌باشد که به اختصار RPM نامیده می‌شود که در واقع با تنظیم آن می‌توان مشخص کرد موتور دستگاه در هر دقیقه چند دور چرخش داشته باشد.
واحد دیگر (Relative Centrifugal Force)  که به اختصار RCF نامیده می‌شود بیانگر میزان نیروی وارد شده از طرف سانتریفیوژ بر نمونه‌های داخل آن می‌باشد که علاوه بر میزان چرخش دور بر دقیقه موتور دستگاه رابطه مستقیمی نیز با شعاع چرخش دارد.
اگر ۲ دستگاه مختلف با ۲ شعاع متفاوت داشته باشیم و بخواهیم با نیروی سانتریفیوژ نسبتی مساوی از آنها استفاده کنیم، در دستگاهی که شعاع آن کوچکتر است باید نیروی بیشتری به کار برد. به عبارتی باید تعداد دوران آن بیشتر باشد تا همان عملکردی را شاهد باشیم که در سانتریفیوژ با شعاع بزرگتر و تعداد دوران کمتر شاهد هستیم. همچنین مطابق با این فرمول می‌توان نتیجه گرفت هر چقدر که شعاع یک دستگاه سانتریفیوژ بزرگتر باشد، در نتیجه سرعت ته نشین شدن ذرات (رسوب کردن ذرات) در آن بیشتر خواهد بود.

روتور سانتریفیوژها

روتورها دارای انواع مختلفی هستند که در داخل سانتریفیوژ قرار  می‌گیرند؛ روتور که در داخل محفظه سانتریفیوژ قرار می‌گیرد، نیروی موتور را از حالت چرخشی به حالت دورانی تبدیل می‌نماید.

روتورها انواع مختلفی دارند و به صورت کلی به دو دسته تقسیم بندی می‌شوند:

    • روتورهای با زاویه متغییر (swim angle)

این روتور‌ها جهت جداسازی محلول‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند و بدین صورت عمل می‌کنند که پس از حرکت و شروع به کار دستگاه سانتریفیوژ با توجه به زاویه ۹۰ درجه‌ای که پیدا می‌کنند بر اساس وزن مولکولی محلول‌ها را جدا سازی می‌کند. این نوع روتورها برای لوله‌های متفاوتی قابل استفاده می‌باشند که شامل لوله‌های آزمایشگاهی روتین و لوله‌های با حجم بالا نیز می‌باشد.

در این نوع از روتورها بالاترین سرعتی که می‌توان استفاده کرد ۴۰۰۰ دور در دقیقه یا ۴ هزار RPM می‌باشد.

دستگاه های سانتریفیوژ آزمایشگاهی که برای جداسازی سرم از آنها استفاده می‌شود که به اختصار به آنها سانتریفیوژ خون نیز می‌گویند دارای این مدل از روتر‌ها است.

    • روتورهای با زاویه ثابت (Fixed angle)

این روتور‌ها جهت استفاده در سانتریفیوژهایی که قابلیت‌های بالاتر از ۴۰۰۰ دور بر دقیقه را دارند مورد استفاده قرار می‌گیرند که می‌توان برای میکروتیوب، لوله‌های فالکن و لوله‌ها با حجم‌های بالاتر نیز مورد استفاده قرار بگیرد.
در
این نوع از موتورها به سبب زاویه ۴۵ درجه ثابتی که دارند در دوره‌های بالاتر از ۴۰۰۰ قابل استفاده بوده و در سانتریفیوژهای سرعت بالا از این روتورها استفاده می‌شود.

دستگاه‌های سانتریفیوژ آزمایشگاهی به دو صورت سانتریفیوژ معمولی و همچنین میکرو و یا هماتوکریت طراحی می‌شود.
تفاوت این دستگاه‌ها در شیوه دوران آنها است. در دستگاه سانتریفیوژ معمولی از گیره‌های نگهدارنده لوله‌های آزمایشگاهی استفاده می‌شود؛ و در دستگاه میکرو یا هماتوکریت، از یک دیسک و یا صفحه گرد برای دوران لوله‌های آزمایشگاهی کمک گرفته می‌شود. سانتریفیوژ میکروهماتوکریت با استفاده از نیروی گریز از مرکز هماتوکریت خون (نسبت حجم یاخته­‌های سرخ به کل حجم خون) را مشخص می‌­کند. این نوع سانتریفیوژها دارای روتوری می‌باشند که لوله­ های موئین حاوی نمونه به صورت افقی روی آن قرار می‌گیرند. بعد از انجام سانتریفیوژ با استفاده از یک صفحه درجه­ بندی شده، مقدار هماتوکریت به دست می‌­آید.

انواع سانتریفیوژ
    • دستگاه سانتریفیوژ Fixed angle / Angle head – همراه با با زاویه ثابت

یکی از پرکاربردترین دستگاه های سانتریفیوژ آزمایشگاهی همین نوع است. در این سانتریفیوژ لوله های آزمایش در یک زاویه مشخص فیکس می‌شوند و در هنگام دوران دقیقا با همان زاویه دوران می‌کنند. سرعت دوران می‌تواند مقادیر بالایی باشد. زاویه قسمت بالایی لوله آزمایش نسبت به دستگاه معمولا بین ۲۵ تا ۴۰ درجه است. در این دستگاه، رسوبات به شکلی زاویه دار در لوله ته نشین خواهد شد و اصطلاحا آن را رسوب LOOSE می‌گویند.

    • دستگاه سانتریفیوژ Horizontal head / Swimming bucket/ Vertical access – با زاویه افقی.

سانتریفیوژهای با جا لوله‌­ای متحرک که باعث چرخش لوله­‌ها و تغییر موقعیت آنها از عمودی به افقی می‌شود. در این نوع سانتریفیوژ رسوب در ته لوله packed و محکم است و رسوب از نوع Firm است.
طی کار با سانتریفیوژ به علت حرکت موتور آن، حرارت تولید می‌شود و به ازای هر ۱۰ دقیقه سانتریفیوژ، دمای داخل آن تا ۵ درجه سانتیگراد بالا می‌­رود. ایجاد حرارت بستگی به دور (rpm)، زمان چرخش و طرح قسمت چرخنده (rotor) دارد. این افزایش حرارت باعث همولیز و تبخیر نمونه یا محلول­ها می‌شود، برای سانتریفیوژ کردن موادی که نسبت به افزایش دما حساس هستند، توصیه می‌شود از سانتریفیوژهای یخچال­‌دار استفاده شود همچون فرآورده‌های خونی blood product و آزمایش RIM.

    • اولترا سانتریفیوژ  Ultra-Centrifuge

اولترا سانتریفیوژ یکی دیگر از دستگاه‌های آزمایشگاهی است که البته می‌توان گفت زیرمجموعه همان مدل اول به حساب می‌آیند. با این تفاوت که در اینجا سرعت چرخش بسیار بالاتر است و گاه به ۲۰۰٫۰۰۰ دور در دقیقه نیز می‌رسد. از اولترا سانتریفیوژ می‌توان برای جداسازی لیپوپروتئین‌ها، ضمائم سلولی، رسپتوراسی‌ها استفاده کرد و همچنین می‌توان برای زدودن کدری سرم‌ها و یا آزمایش های اندازه گیری الکترولیتی بهره برد. همچنین تست‌های آزمایشگاهی زیادی با استفاده از دستگاه اولترا صورت می‌گیرد.

نکات لازم در هنگام کار با سانتریفیوژ

سانتریفیوژ باید کاملا صاف و افقی قرار گیرد تا دستگاه در صورت عدم تعادل در حین کار حرکت نکند. سانتریفیوژ باید روی سطح محکم و صاف قرار گیرد.
به مسئله بالانس (توازن) توجه کنید. اندازه، وزن، شکل و حجم محلول در لوله­‌های مقابل یکدیگر مشابه باشد. اگر تعداد لوله فرد است، از لوله حاوی آب استفاده کنید. بالانس، عمر دستگاه را زیاد می‌­کند و زغال دیرتر خراب می‌شود.
سانتریفیوژهای میکرو و هماتوکریت نیازی به رعایت موازنه ندارند، چون وزن موتور خیلی بیشتر از وزن و محتویات لوله‌­های موئینه است و اثر وزن یک لوله موئینه بسیار ناچیز و قابل چشم ­پوشی است.
پیچ تنظیم سرعت سانتریفیوژ باید به آرامی چرخانده و زیاد شود.
در صورت شنیدن صدای ناهنجار یا لرزش غیر­عادی، فوراً سانتریفیوژ را خاموش کنید.
هیچگاه با درب باز سانتریفیوژ را روشن نکنید. تا دو دقیقه پس از توقف کامل سانتریفیوژ، درب آن را باز نکنید.
برای ایمنی بیشتر، استفاده ازسانتریفیوژهای دارای درب قفل‌­دار توصیه می‌شوند.
از سرعت بیش از حد لزوم استفاده نکنید.

اجزای دستگاه سانتریفیوژ

مهمترین اجزای شکل دهنده یک دستگاه سانتریفیوژ عبارتند از: موتور الکتریکی دستگاه، روتور دستگاه، زمان سنج، شافت دستگاه، سر روتور، کلید روشن و خاموش کردن، کنترل‌گر سرعت دستگاه و تاچومتر که میزان دور را مشخص می‌کند.

چگونگی نگهداری از دستگاه سانتریفیوژ

      • باید دستگاه را هر ۳ ماه یکبار سرویس کرد و نسبت به سالم بودن قطعات آن اطمینان حاصل کرد.

      • با استفاده از یک کرنومتر دستی لازم است هر ۳ ماه یکبار زمان سنج دستگاه را کالیبره کرد.

      • با استفاده از یک تاکومتر باید سرعت دوران دستگاه را هر ۳ ماه یکبار کالیبره کرد.

کالیبراسیون سانتریفیوژ

سانتریفیوژ عموماً جهت جدا سازی ذرات سنگین از مایع در آزمایشگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این روش با دور بالا در سانتریفیوژ اتفاق می‌افتد که ذات در حال دوران بالا به وسیله نیروی گریز از مرکز از یکدیگر جدا می‌شوند.

آنچه مهم است درستی تعداد دور و زمانی که ذرات سانتریفیوژ می‌شوند. به عبارت دیگر نشان دهنده‌ای که میزان دور (تاکومتر) سانتریفیوژ را نشان می‌دهد و یا زمان سنج (کرنومتر) که مدت زمان سانتریفیوژ شدن را نشان می‌دهد، اطمینان حصل کرد که خطایی در سیستم وجود ندارد.

برای دستیابی به یک نتیجه دقیق و صحیح باید دستگاه سانتریفیوژ مورد استفاده زیر نظر شرکت‌های ذیصلاح کالیبراسیون که مورد تایید اداره استاندارد و دارای گواهینامه ISI/IEC 17025 هستند، مورد تست و آزمایش واقع شده و با کمترین مقدار عدم قطعیت کالیبره گردند.

در همین راستا شرکت دقت پویای نوین با اخذ گواهینامه تایید صلاحیت ISI/IEC 17025 از مرکز ملی تایید صلاحیت ایران همچنین در دست داشتن گواهینامه تایید صلاحت از سازمان‌ ملی استاندارد به عنوان آزمایشگاه همکار و با بهره‌مندی از کادری مجرب و سابقه‌ای طولانی در انجام امور کالیبراسیون، با در دست داشتن کالیبراتورها و دستگاه‌های مرجع استاندارد که قابل ردیابی به مراجع بین‌المللی و ملی هستند، سهم بزرگی از تعمیر، تنظیم و کالیبراسیون سانتریفیوژهای آزمایشگاهی را به خود اختصاص داده است.

شرکت کالیبراسیون دقت پویای نوین با بیش از دو دهه فعالیت تخصص مهندسی، تجربه همکاری بسیاری در کالیبراسیون سانتریفیوژهای آزمایشگاهی سازمانهای مختلف درمانی، بیمارستان‌ها، آزمایشگاه‌های غذا و دارو، آزمایشگاه‌های شیمیایی و … در کارنامه کاری خود به ثبت رسانده است و آمادگی خود را جهت ارائه خدمات کالیبراسیون به تمام مراکز مربوطه اعلام می‌دارد.

مدارک و اصطلاحات کالیبراسیون سانتریفیوژ:

      • روش جا‌به‌جایی ابزار DLQ-P-27: جا‌به‌جایی سانتریفیوژ جهت کالیبراسیون سانتریفیوژهای داخل آزمایشگاه
      • استاندارد  Ⅱ &  Ⅰ  frequency: کالیبراسیون زمان سنج (کرنومتر) سانتریفیوژ
      • دستورالعمل frequency counter: کالیبراسیون دور سنج (کرنومتر) سانتریفیوژ
      • استاندارد اروپایی EA-4/02:1999: کالیبراسیون دور سنج (تاکومتر) سانتریفیوژ
      • استاندارد دفاعی IDS-337: کالیبراسیون دور سنج (تاکومتر) سانتریفیوژ