Центрифуга что это: Что такое центрифуга и для чего нужна

принцип метода, виды лабораторных центрифуг.


Метод центрифугирования основан на различном поведении частиц в центробежном поле, создаваемом центрифугой. Образец, находящийся в сосуде для центрифугирования, помещают в ротор, который приводится в движение приводом центрифуги. Для разделения смеси частиц необходимо выбрать набор условий, таких как скорость вращения, время центрифугирования и радиус ротора. Для сферических частиц скорость осаждения (седиментации) зависит не только от ускорения, но и от радиуса и плотности частиц, а так же от вязкости среды, в которой производится осаждение образца.


Центрифугирование можно разделить на два вида: препаративное и аналитическое. Препаративное центрифугирование используется в случае, когда необходимо выделить часть образца для дальнейших исследований.  Этот метод применяется для выделения клеток из суспензии, биологических макромолекул и т.д.


Аналитическое центрифугирование применяется для изучения поведения биологических макромолекул в центробежном поле. Данный метод позволяет получать данные о массе, форме и размерах молекул, находящихся в относительно небольших объемах образца. В повседневной практике работы в лаборатории чаще всего встречается препаративное центрифугирование.


Препаративные лабораторные центрифуги, в свою очередь, подразделяются на группы по назначению: препаративные ультрацентрифуги, центрифуги общего назначения и скоростные центрифуги. Центрифуги общего назначения имеют самое большое практическое применение в медицинских лабораториях, имеют максимальную скорость до 6 тысяч об/мин. Основной особенностью данного вида приборов является их относительно большая емкость – до 6 литров, что позволяет использовать для центрифугирования не только центрифужные пробирки объемом до 100 мл, но и емкости до 1.25 литра. Во всех центрифугах общего назначения роторы жестко крепятся на валу привода, поэтому центрифугируемые емкость должны быть довольно точно уравновешены. Чтобы избежать поломки, не следует загружать в ротор нечетное количество пробирок, при неполной загрузке емкость следует размещать друг напротив друга.


Скоростные центрифуги имеют предельную скорость 25 тыс. об/мин и ускорение до 89 тыс g. Камеру, в которой находится ротор и центрифугирумеые образцы, оснащают системой охлаждения для предотвращения нагревания, возникающего от трения при вращении ротора на больших скоростях. Обычно, такие центрифуги могут работать с объемом до 1.5 литра и оснащаются угловыми роторами или роторами со сменными стаканами.


Препаративные ультрацентрифуги разгоняются до 75000 об/мин и имеют максимальное центробежное ускорение 510 тыс g. Их оснащают холодильной и вакуумной установками, для предотвращения перегрева ротора от трения о воздух. Роторы для этих центрифуг изготавливают из высокопрочных титановых или алюминиевых сплавов. Вал ультрацентрифуг, в отличие от скоростных и препаративных, делается гибким для уменьшения вибрации при нарушении равновесия ротора. Емкости в роторе должны быть тщательно уравновешены с точностью до одной десятой грамма.

Центрифуги лабораторные

Лабораторная центрифуга это одна из разновидностей лабораторного оборудования, с приводом от электродвигателя, который вращает жидких проб с высокой скоростью. Существуют различные типы центрифуг, в зависимости от размера и емкости образца. В химических, медицинских и промышленных лабораториях с целью разделения твердых фракций от жидкости, а также более тяжелых частиц от менее тяжелых применяется прибор, который называется центрифуга. Помимо этого лабораторная центрифуга используется для разделения нескольких жидкостей, имеющих разные удельные значения веса. Как и все другие центрифуг, лабораторные центрифуги работать в принципе осаждения, где центростремительное ускорение используется для разделения веществ с большей и меньшей плотностью.

Типы центрифугирования:

  • Дифференциального центрифугирования, часто используется для разделения определенные органеллы из целых клеток для дальнейшего анализа конкретных частей клеток
  • Изопикнического центрифугирования, часто используется для изоляции нуклеиновых кислот, такие как ДНК
  • Центрифугированием в градиенте сахарозы, часто используется для очистки вирусов с оболочкой и рибосом, а также для разделения клеточных органелл из сырых клеточных экстрактов

Виды лабораторных центрифуг:

Микро — центрифуги
(устройства для малых труб от 0,2 мл до 2,0 мл (микро трубки), до 96 а-пластин, компактный дизайн, небольшой размер; до 30000 г)

Клинические центрифуги
(Устройства для клинических применений, как для сбора крови труб, устройства низкоскоростные)

Многофункциональные настольные центрифуги
(устройства для широкого диапазона размеров труб, высокой изменчивостью, большой след)

Автономные центрифуг
Поскольку часть тепла, генерируемого воздуха трения (даже в ультрацентрифуг, где ротор работает в хорошем вакууме), и частой необходимости поддержания образцов при заданной температуре, лабораторные центрифуги, кроме простейших микро — центрифуг, как правило в холодильнике где температура регулируется.

Как выбрать лабораторную центрифугу?

В условиях лаборатории центрифуга применяется для разделения на составные части жидких неоднородных сред — крови, лимфы, мочи, различных препаратов и пр.

Принцип действия лабораторной центрифуги основан на высокочастотном вращении ротора, вызывающего центробежные силы. Именно они создают условия для разделения смесей, так как при высокой скорости вращения частицы, обладающие меньшим удельным весом, располагаются ближе к оси вращения, а более тяжелые частицы — на периферии.

Критерии выбора лабораторной центрифуги

Перед тем как приобрести прибор, необходимо ознакомиться с его техническими характеристиками и выбрать оптимальный вариант. Наиболее важны следующие параметры:

  • Габариты и мощность — практически все центрифуги, используемые в медицинских целях или для проведения лабораторных испытаний, работают по одному и тому же принципу. Однако в первом случае работа проводится, как правило, с меньшим объемом материала, поэтому и центрифугу разумнее выбрать небольшую по размерам. Более мощную и габаритную установку рациональнее использовать при проведении лабораторных опытов
  • Скорость вращения ротора и его размер — от этих показателей зависит продуктивность работы прибора, объем и количество обрабатываемых проб (у некоторых центрифуг скорость вращения можно регулировать)
  • Электронная система — данный блок дает возможность осуществлять максимальный контроль работы устройства
  • Наличие дополнительных опций (встроенная память, таймер, система документирования, подсоединение к компьютеру и др.) повышает функциональные возможности аппарата

Какую центрифугу лучше выбрать: стационарную или настольную?

В плане функциональности между стационарными и настольными лабораторными центрифугами большой разницы нет. Различие лишь в размерах и мобильности: стационарные устройства более габаритные и мощные, настольные — более компактные и мобильные. Тем не менее стационарные приборы имеют более высокую производительность и потребляют больше электроэнергии.

Производительность лабораторной центрифуги в определенной степени зависит также от типа энергопотребления. Одни приборы работают от электрической сети с напряжением 220 вольт, а другие — 380 вольт. Поэтому если вопрос экономной эксплуатации устройства для лаборатории актуален, то следует учитывать и этот показатель.

Заказать и купить центрифуги лабораторные с доставкой можно обратившись к нашим специалистам по телефону или оформить заявку на сайте

Центрифугирование: как определить ускорение (число g) в зависимости от скорости вращения и диаметра ротора

Центрифугирование – способ разделения неоднородных, дисперсных жидких систем на фракции по плотности под действием центробежных сил. Центрифугирование осуществляют в центрифугах, принцип работы которых основан на создании центробежной силы, увеличивающей скорость разделения компонентов смеси по сравнению со скоростью их разделения только под влиянием силы тяжести. Разделение веществ с помощью центрифугирования основано на разном поведении частиц в центробежном поле. В центробежном поле частицы, имеющие разную плотность, форму или размеры, осаждаются с разной скоростью.

Скорость осаждения, или седиментации, зависит от центробежного ускорения (g), прямо пропорционального угловой скорости ротора (w, рад/с) и расстоянию между частицей и осью вращения (r, см): g = v2x r. Поскольку один оборот ротора составляет 2π радиан, то угловую скорость можно записать так: v = p x n/60, где n – скорость в оборотах в минуту, π — константа, выражающая отношение длины окружности к длине её диаметра. Угловая скорость – характеристика скорости вращения тела, измеряется обычно в радианах в секунду, полный оборот (360°) составляет 2π радиан.

Центробежное ускорение тогда будет равно: g =p2x r x n2/900.

Центробежное ускорение обычно выражается в единицах g (ускорение свободного падения, равное 980 м/с2) и называется относительным центробежным ускорением (ОЦУ), т.е. ОЦУ=g/980 или ОЦУ = 1,11 x 10-5 x r x n2 .

Относительное ускорение центрифуги (rcf) задается, как кратное от ускорения свободного падения (g). Оно является безразмерной величиной и служит для сравнения производительности разделения и осаждения. Относительное ускорение центрифуги (rcf) зависит от частоты вращения и радиуса центрифугирования.

Существует номограмма, выражающая зависимость относительного ускорения центрифуги (rcf) от скорости вращения ротора (n) и радиуса (r) – среднего радиуса вращения столбика жидкости в центрифужной пробирке (т.е. расстояния от оси вращения до середины столбика жидкости). Радиус измеряется (см) от оси вращения ротора до середины столбика жидкости в пробирке, когда держатель находится в положении центрифугирования.

Номограмма для определения относительного ускорения центрифуги (rcf) в зависимости от скорости вращения и диаметра ротора

r – радиус ротора, см

n – скорость вращения ротора, оборотов в минуту

rcf (relative centrifuge force) – относительное ускорение центрифуги

Радиус центрифугирования rmax– это расстояние от оси вращения ротора до дна гнезда ротора.

Для определения ускорения с помощью линейки совмещаем значения радиуса и числа оборотов на и на шкале rcf определяем его величину.

Пример: на шкале А отмечаем значение rрадиуса для ротора – 7,2 см, на шкале С отмечаем значение скорости ротора –14,000 об/мин, соединяем эти две точки. Точка пересечения образованного отрезка со шкалой В показывает значение ускорения для данного ротора. В данном случае ускорение равно 15’000.

Центрифуга. Процесс центрифугирования

Для непрерывного разделения жидкостей/твердых частиц (суспензия гидроксида лития)

Горизонтальная ось, шнековый тип центрифуги.

Газонепроницаемая центрифуга для газа без давления.

Центрифуга с передним открытием корпуса.

Исполнение согласно СЕ

Все части, контактирующие с продуктом, изготавливаются как минимум из нержавеющей стали AISI 321. Шурупы и гайки – согласно стандарту класса А4.

Прокладки – как минимум из неопрена.

Размеры ротора

Больший диаметр барабана 600 мм

Меньший диаметр барабана 362 мм

Глубина барабана 429 мм

Скорость барабана 2.300 об/мин

Дифференциальная скорость между барабаном и шнеком 20 об/мин

Допустимый крутящий момент между барабаном и шнеком 2.570 Н

Производит. в час между 6.5-10 тонн кристаллов в час

Вес установки 4.500 кг

Конический ротор в сборе, состоящий из:

— конического фильтрационного барабана из нержавеющей стали, с перфорированным вкладышем фильтрации из нержавеющей стали (толщина 0.5 мм, с прямоугольными отверстиями 100 мкм, подлежит подтверждению)

— шнековый экстрактор из нержавеющей стали с 18-ю скребковыми лопастями.

Дифференциальная скорость между барабаном центрифуги и шнеком достигается за счет зубчатого редуктора.

3 разные зоны внутри барабана

зона первичной фильтрации 3.540 см2

зона промывки твёрдого продукта 352 см2

зона заключительной фильтрации 2. 801 см2

Кожух подшипника картриджного типа с большими роликовыми и шариковыми подшипниками, и коробкой передач.

Датчики подшипников напротив каждого подшипника для планово-предупредительных работ.

Смазка подшипника осуществляется с помощью смазочного материала через внешние смазочные ниппели.

Рама центрифуги из углеродистой стали, защищенная лакокрасочным покрытием, является опорой для всего оборудования центрифуги. Шесть противовибрационных опор.

Внешний передний кожух твердых частиц из нержавеющей стали для сбора сформованного материала, оснащенный:

— Сформованной кварцевой выпускной трубой, с квадратным фланцем, 1080 x 175 мм (C)

— 2-мя вибрационными устройствами с пневматическим приводом для обеспечения лучшей выгрузки сформованных твердых частиц

— кожухом, установленном на 6-ти резиновых опорах, с возможностью разбора верхней части без демонтажа всей установки (в случае блокировки в данной зоне выгрузки) и с распылительными соплами для очистки зоны выгрузки твердых частиц (сопла, в которые подается воздух или вода)

— внутренняя полировка Ra = 0,4 мкм

Передний конический кожух жидкостей из нержавеющий стали, шарнирно-прикреплённый для обеспечения полного доступа к барабану. Кожух оборудован:

— внутренней трубкой

◊ 1 х питающая трубка с фланцем PN10 ØN 100 (A)

◊ 1 х вход для промывочной жидкости с PN10 ØN 25 (B)

◊ 1 х смотровое окошко Ø 150 мм

◊ 1 х вход воздуха на трубке с резьбой ØN 3 / 8’G-f (G)

◊ 1 х вход для промывочной жидкости на трубке с резьбой ØN 1/4 » ‘G-m (F)

— кожух для сбора жидкостей

◊ выход фильтрата для маточных растворов с фланцем PN10 ØN 150 (D)

◊ выход фильтрата для промывочных растворов с квадратным фланцем 264 x 80 мм (E)

Электрический двигатель с верхним расположением, мощность 45 кВт, датчик CPT (датчик текущего положения), герметичность IP55, 3 x 400 В / 50 Гц. Двигатель соединен с преобразователем частоты для изменения скорости

Двигатель подключен к:

— центробежному ротору для непосредственного подключения к приводу

— выгрузному шнеку с помощью зубчатого редуктора для дифференциальной скорости с барабаном для движения продукта.

Зубчатый редуктор с масляной смазкой

Передача

Передача с помощью антистатических ремней и шкивов.

Защитный кожух ремня.

Пневматическая распределительная панель для регулировки вибрационного устройства на кожухе выпуска твердых частиц (необходимое воздушное давление 5/7 бар)

Местный пульт управления с элементами управления EEx (d,e,l)

◊ Кнопки Вкл., Выкл., Аварийный останов, Аварийный сброс

◊ Потенциометр + Дисплей скорости

Щит питания и управления должен быть размещен в технической зоне и оборудован:

— инверторным приводом двигателя

— контактором с электродвигательным приводом и предохранительным реле

— панелью, подключенной к специально отведенным соединительным клеммам

Безопасность центрифуг

— CPT (датчик текущего положения) на основном двигателе

— ограничение крутящего момента между барабаном и винтом

— предельное реле контроля вибрации V + (аварийный сигнал) V ++ (аварийный останов / выходной сигнал 4-20 mAmp)

— функция блокировки переднего кожуха с нулевой скоростью барабана

— экстренный останов

— предохранительный выключатель давления воздуха

Отделка поверхности

Все части из нержавеющей стали со сварным швом, где это необходимо, протравленные и пассивированные.

Углеродистые части защищены с помощью эпоксидное покрытия (первичный + окончательный слой) после пескоструйной обработки. Цвет необходимо подтвердить.
Центрифуга, электрическая панель, подключенная к соединительным клеммам.
CE и идентификационные знаки производителя.

центрифуга — это… Что такое центрифуга?

  • Центрифуга — установка для центрифугирования; основной частью центрифуги является быстро вращающийся вокруг своей оси барабан (ротор). газовая центрифуга центрифуга, используемая для разделения изотопов урана в газообразном соединении UF6 с помощью сильного… …   Термины атомной энергетики

  • Центрифуга —         (от лат. centrum средоточие, центр и fuga бегство, бег * a. centrifuge, centrifugal machine; н. Schleuder, Zentrifuge; ф. centrifugeuse; и. centrifuge) машина для разделения пульп (суспензий) на твёрдую и жидкую фазы под действием… …   Геологическая энциклопедия

  • центрифуга — Установка для механического разделения неоднородных систем, состоящих из двух или более фаз (суспензий, эмульсий, аэрозолей), на составные части действием центробежной силы [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя …   Справочник технического переводчика

  • центрифуга — сепаратор, центробежка, эркенсатор Словарь русских синонимов. центрифуга сущ., кол во синонимов: 11 • виброцентрифуга (1) • …   Словарь синонимов

  • ЦЕНТРИФУГА — ЦЕНТРИФУГА, вращающееся устройство, служащее для разделения веществ. В лабораториях на центрифугах разделяют частицы суспензий, например, отделяют эритроциты (красные кровяные тельца) от плазмы крови. В пищевой промышленности центрифуги… …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • ЦЕНТРИФУГА — ЦЕНТРИФУГА, центрифуги, жен. (от лат. centrum центр и fuga бегство) (тех.). Аппарат для разделения смеси (сыпучих тел или жидкости) на составные части действием центробежной силы. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 …   Толковый словарь Ушакова

  • ЦЕНТРИФУГА — ЦЕНТРИФУГА, и, жен. 1. Аппарат для механического разделения смеси на составные части под действием центробежной силы. 2. Устройство, создающее перегрузки под действием центробежной силы (для испытания аппаратуры, тренировки лётчиков, космонавтов) …   Толковый словарь Ожегова

  • центрифуга — аппарат для механического разделения смеси на составные части под действием центробежной силы. См. также ультрацентрифуга. (Источник: «Микробиология: словарь терминов», Фирсов Н.Н., М: Дрофа, 2006 г.) …   Словарь микробиологии

  • ЦЕНТРИФУГА — ЦЕНТРИФУГА, лабораторная машина, предназначенная для быстрого отделения от жидкости взвешенных и взмученных в ней частиц или отделения жидкости от тел, к рые она пропитывает. Ц. принадлежит к центробежным машинам. Принцип действия такой машины… …   Большая медицинская энциклопедия

  • Центрифуга — ЦЕНТРИФУГА, аппарат для разделения смесей (суспензий, эмульсий, высокомолекулярных веществ и других) под действием центробежных сил, создаваемых вращающимся ротором. В так называемых ультрацентрифугах (изобретены шведским ученым Т. Сведбергом в… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • Центрифуга — * цэнтрыфуга * centrifuge аппарат для механического разделения смеси на составные части под действием центробежной силы. Существуют аналитические, вибрационные, горизонтальные, зональные и др. Ц …   Генетика. Энциклопедический словарь

  • Самая важная рояльная петля – Наука – Коммерсантъ

    30 лет без единой поломки на скорости 1500 оборотов в секунду вращается главная российская государственная тайна: в газовых центрифугах происходит обогащение урана.

    Изотопы находят широкое применение в различных областях: в энергетике (атомные электростанции на уране-235), медицине (диагностические реагенты и прекурсоры для радиофармпрепаратов), в охранных системах (гелий-3), в метрологии, в электронике, научных исследованиях по химии, физике, в биотехнологиях, в агрохимии. Изотопы будут необходимы в международных проектах GERDA и MAJORANA (исследование свойств безнейтринного двойного ?-распада), XMASS (регистрация солнечного нейтрино), WARP (изучение темной материи Вселенной). Большинство стабильных изотопов производится методом газового центрифугирования. Лидирующее положение в этой области — и по научному обеспечению аппаратов, и по производительности центрифуг, и по производственным мощностям заводов — занимает корпорация «Росатом», которая в настоящее время эксплуатирует центрифуги поколения от 6-го до 9+.

    Конструкционные детали российских (да и прочих) центрифуг являются государственной тайной. К экспорту разрешены только центрифуги 5-го поколения (недавно были поставки в Китай). А центрифужная программа Ирана, как известно, стала причиной крупного международного конфликта, к счастью, уже разрешенного при участи России. Если воспользоваться аналогией с боевыми истребителями, где также принято выделять поколения техники, то получится, что к экспорту разрешены только МиГ-21, а самолеты поколений 3, 4, 4+ и 4++ известны лишь по их общим силуэтам.

    В число предприятий госкорпорации «Росатом», использующих газоцентрифужный метод, входят следующие:

    1) АО «Электрохимический завод», производит 95 наименований изотопов;

    2) АО «Сибирский химический комбинат» — 91 наименование изотопов;

    3) ФГУП РФЯЦ-ВНИИЭФ — 24 наименования.

    Собственно производством газовых центрифуг для обогащения изотопов занимаются ОАО «Ковровский механический завод» и ООО «Уральский завод газовых центрифуг».

    Гексафторид урана, UF6

    Всего в России производится 11 изотопов 21 элемента. Это изотопы тяжелых металлов (урана, молибдена), неметаллов (серы, селена и др.), благородных газов (аргона, ксенона) и металлов средних масс (цинка, железа и т. д.).

    Как рассказал «Науке» Вадим Раев, заместитель генерального директора, директор разделительного производства АО «Уральский электрохимический комбинат», «перед принятием решения о запуске в серийное производство все разработанные модели центрифуг проходят опытно-промышленные испытания в технологической цепочке разделительного предприятия. Испытания первых центрифуг девятого поколения в ОАО УЭХК были начаты в 2010 году, а к серийному производству приступили в 2012 году. Габариты машин первого и девятого поколений остались почти теми же. Предприятия-изготовители газовых центрифуг поставляют разделительным предприятиям центрифуги в агрегатах — по двадцать машин, а в цехах они размещаются на колоннах ярусами, друг над другом. С течением времени эти колонны не меняются, на них помещается одно и то же количество агрегатов. Но при этом производительность одной газовой центрифуги увеличилась более чем на порядок, а себестоимость ее единицы работы разделения сократилась примерно на такую же величину. Это произошло в первую очередь за счет использования новых материалов, которые способны выдерживать большие нагрузки. Срок службы вырос от трех-пяти лет для первых поколений до тридцати лет для современных типов центрифуг. То есть тридцать лет ротор центрифуги беспрерывно крутится со скоростью больше тысячи оборотов в секунду!».

    Современная газовая центрифуга чрезвычайно надежна в эксплуатации. Сейчас российские центрифуги имеют интенсивность отказов ниже 0,1% за год, то есть один отказ на тысячу эксплуатируемых центрифуг.

    Принцип действия центрифуги

    В сущности центрифуга — это просто быстро вращающийся барабан. Центробежная сила по-разному действует на легкие и тяжелые частицы, что создает в центрифуге области с повышенным и пониженным содержанием тяжелого изотопа. На один выход из центрифуги собирается обогащенная фракция, на другой — обедненная. Коэффициент сепарации в единичной центрифуге невелик (от 1,01 до 1,1), поэтому процесс многократно повторяется в следующих центрифугах. Степень разделения квадратично растет с ростом скорости вращения, так что центрифугу желательно раскрутить как можно сильнее. Типичные линейные скорости у внешнего края ротора — 350 м/с, и более 600 м/с в усовершенствованных центрифугах, поэтому давление у оси центрифуги и у внешней стенки может различаться в десятки тысяч раз.

    Центрифужная технология заняла нишу производства изотопов в промышленных объемах с известными ограничениями: у изотопа должно быть соединение в газообразной форме при нормальных температурах, умеренно агрессивное к материалам центрифуги.

    Надкритические центрифуги

    Подкритические центрифуги поколений с 1-го по 8-е работают со скоростью вращения ротора ниже той, при которой наступает его собственный резонанс. Надкритические центрифуги этот барьер «проскакивают». Сложность создания ГЦ-9 была связана именно с необходимостью прохождения при разгоне резонансных частот, что грозит разрушением конструкции.

    Как пояснил начальник отдела по производству газовых центрифуг, заместитель директора департамента по техническому развитию производств АО ТВЭЛ Андрей Петрович Гергерт, «ГЦ-9 — это первая серийная надкритическая центрифуга, то есть работает на повышенной скорости за пределами собственного резонанса. Этим были обусловлены все сложности по освоению производства, накоплению доказательной базы по обеспечению ресурсной надежности ГЦ. В российской практике принято, что каждое последующее поколение на 50% производительнее предыдущего, что и было реализовано в ГЦ-9. Кроме того, в настоящее время идет изготовление установочной серии ГЦ поколения 9+ на ПАО КМЗ. Мы надеемся, что по итогам опытной эксплуатации эта машина будет рекомендована в серийное производство с 2017 года».

    Центрифуги — обычные с виду пустотелые цилиндры длиной около 1 метра с отшлифованной внутренней поверхностью. Выглядят как обрезки труб с соединительными фланцами на концах. Главным элементом конструкции является ротор на игле с корундовым подпятником, «подвешенный» в магнитном поле, который делает порядка 1500 оборотов в секунду. Иглы делают из обычной рояльной проволоки, из которой тянут струны. А вот способ закалки наконечника — ноу-хау.

    География поставок российской изотопной продукции США, Канада, Бразилия, Мексика, Германия, Франция, Испания, Голландия, Бельгия, Дания, Италия, Норвегия, Швеция, Польша, Венгрия, Финляндия, Корея, Тайвань, Китай, Япония, Индия, Иордания, Саудовская Аравия, Австралия, Узбекистан и другие страны.

    Фото: Валерий Доронин, Коммерсантъ

    Обогащение урана-235 на центрифуге

    На заре создания ядерных вооружений одной из ключевых проблем стало разделение изотопов урана. Этот тяжелый радиоактивный металл встречается в природе в виде смеси двух основных изотопов. Основную долю (чуть меньше 99,3%) составляет уран-238. Содержание более легкого изотопа — урана-235 — составляет всего 0,7%, но именно он необходим для создания ядерного оружия и работы атомных реакторов.

    Разделить изотопы совсем не просто. Их химические свойства идентичны (это ведь один и тот же химический элемент), а разница в атомной массе составляет чуть более 1%, так что физические методы для разделения должны иметь очень высокую избирательность. Именно решение в 1950-х годах этой проблемы определило успех советской ядерной отрасли и заложило основу для конкурентоспособности российской ядерной промышленности на мировом рынке. Газовые центрифуги для разделения изотопов и были разработаны и доведены до совершенства в первую очередь для обогащения урана изотопом U-235.

    Перед обогащением природная смесь изотопов урана переводится в газообразную фазу в виде гексафторида урана. Высокая степень разделения достигается использованием множества газовых центрифуг, собранных в каскад, что позволяет достичь более высокого обогащения урана-235 при значительно меньших энергетических затратах — по сравнению с диффузионным каскадным процессом разделения изотопов, использовавшимся ранее.

    Сейчас в мировом производстве обогащенного урана подавляющая часть приходится на четыре фирмы: ГК «Росатом» (40% мировых мощностей), англо-голландско-немецкую URENCO (35%), французскую Areva (15%), китайскую CNNC (8%). Остальное приходится на Японию, Иран, Пакистан и Бразилию.

    В нашей стране первый каскад центрифуг заработал в 1957 году на Уральском электрохимическом комбинате в городе Новоуральске (сейчас это закрытое административно-территориальном образование), в 70 километрах к северу от Екатеринбурга. Проведение модернизации позволило в 2015 году остановить все технологические блоки, укомплектованные устаревшими, выработавшими ресурс газовыми центрифугами пятого поколения. Аналогичной технологией разделения изотопов урана в атомной отрасли России сегодня обладают: АО ПО ЭХЗ (город Зеленогорск Красноярского края), АО СХК (город Северск Томской области), АО АЭХК (город Ангарск Иркутской области).

    Реализацию услуг по обогащению урана на мировом рынке осуществляет АО «Техснабэкспорт» (TENEX). Потребителями продукции являются 29 компаний из 12 стран — Бельгии, Германии, Испании, Китая, ОАЭ, США, Финляндии, Франции, Швеции, ЮАР, Южной Кореи и Японии — по 35 внешнеэкономическим контрактам.

    «Росатомом» в 2015-2016 годах обеспечено выполнение договорных поставок продукции разделительного производства 23 различных номиналов (с массовой долей урана-235 в диапазоне 0,711-4,95%) для зарубежных и 8 номиналов для российских заказчиков в соответствии с условиями заключенных контрактов.

    Ожидается, что спрос на обогащение урана-235 в перспективе до 2020 года будет уверенно повышаться параллельно с вводом в эксплуатацию новых энергоблоков, в первую очередь в Китае, а также с постепенным частичным возобновлением работы АЭС в Японии. Мировая цена на обогащение в 2017 году прогнозируется в районе 70 долларов за ЕРР с доверительным интервалом +15 долларов с последующим ростом к 2025 году на 30%.

    Изотопы в медицине

    Изотопные препараты — это самое социально значимое направление современной медицины. В прошлом номере «Науки» мы подробно рассказали о нейтрон-захватной терапии на базе изотопа бор-10. Здесь упомянем другие направления.

    Изотопы молибден-98 и молибден-100 используются для получения медицинского радиоизотопа 99Мо, который используется в диагностике самых разных заболеваний. Изотопы инертных газов применяют для магниторезонансной диагностики легких.

    Очень перспективный проект связан с использованием углерода-13. Этот изотоп является основой медицинских дыхательных тестов, с помощью которых можно установить, заражен ли желудочно-кишечный тракт человека бактерией Helicobacter pylori — главной причиной развития гастрита, дуоденита, язвы желудка и двенадцатиперстной кишки и даже рака желудка.

    Изотопы в атомных батарейках

    Элементы питания атомного типа на базе никеля-63 нужны там, где процедура замены химических источников тока (обычных батареек) высокозатратна или небезопасна. К примеру, в медицине нужен источник тока для кардиоимплантов. В других отраслях — всевозможные датчики систем мониторинга и контроля: в нефтехимии, в дорожной инфраструктуре, сейсмические и подводные датчики, системы бесперебойного электропитания для блоков памяти информационных систем, устройств мобильной связи, микропроцессорной техники и т.  д.

    Востребованы такие элементы питания и в оборонном комплексе — на спутниках, беспилотных летательных аппаратах, в другой военно-космической технике. А еще в них нуждаются микророботы, микроконтроллеры, системы защиты от несанкционированного доступа.

    Изотопы в биологии

    В биологии изотопы применяют для решения как фундаментальных, так и прикладных биологических задач, изучение которых другими методами затруднено или невозможно. Существенное для биологии преимущество метода меченых атомов состоит в том, что использование изотопов не нарушает целостности организма и его основных жизненных отправлений. С применением изотопов связаны многие крупные достижения современной биологии. С помощью стабильных изотопов водорода, углерода, азота, серы, железа изучены сложные и взаимосвязанные процессы биосинтеза и распада белков, нуклеиновых кислот, углеводов, жиров и прочих биологически активных соединений, а также химические механизмы их превращений в живой клетке. Использование изотопов привело к пересмотру прежних представлений о природе фотосинтеза.

    С помощью изотопов выполнено огромное число исследований в самых разных направлениях биологии и биохимии. Это, например, работы по изучению динамики и путей перемещения популяций в биосфере и отдельных особей внутри данной популяции, миграции микробов, а также отдельных соединений внутри организма. Вводя в организмы с пищей или путем инъекций метку, удалось изучить скорость и пути миграции многих насекомых (москитов, мух, саранчи), птиц, грызунов и других мелких животных и получить данные о численности их популяций. В области физиологии и биохимии растений с помощью изотопов решен ряд теоретических и прикладных проблем: выяснены пути поступления минеральных веществ, жидкостей и газов в растениях, а также роль различных химических элементов, в том числе микроэлементов, в жизни растений.

    Владимир Тесленко, кандидат химических наук

    Перечень стабильных изотопов, выпускаемых ГК «Росатом» газоцентрифужным методом

    Химический
    элемент
    Химическая формаХимическая
    формула
    ИзотопПриродное
    содержание, %
    Уровень
    обогащения, %
    АргонИнертный газAr36Ar0,333699,90
    38Ar0,062999,90
    40Ar99,603599,99
    БорФторидBF310B19,6599,90
    11B80,3599,90
    ВольфрамМеталл, оксид,
    фторид
    W, WO3, WF6180W0,1299,90
    182W26,5099,80
    183W14,3199,80
    184W30,6499,80
    186W28,4399,90
    ГерманийМеталл, оксид,
    фторид
    Ge, GeO2, GeF470Ge20,5299,90
    72Ge27,4599,90
    73Ge7,7699,90
    74Ge36,5299,90
    76Ge7,7599,90
    ЖелезоМеталл, оксидFe, Fe2O354Fe5,84599,90
    56Fe91,75499,90
    57Fe2,11999,00
    58Fe0,28299,90
    ИридийМеталл,
    гексахлориридат
    натрия
    Ir, Na2IrCl6191Ir37,3099,90
    193Ir62,7099,90
    КадмийМеталл, оксид,
    сульфат кадмия
    Cd, CdO, CdSO4106Cd1,24599,50
    108Cd0,88899,50
    110Cd12,47099,50
    111Cd12,79597,00
    112Cd24,10998,70
    113Cd12,22793,00
    114Cd28,75499,40
    116Cd7,51299,90
    КремнийЭлемент, оксид,Si, SiO2,28Si92,25599,999
    фторид,SiF4, SiHCl3
    29Si4,67299,30
    30Si3,07399,60
    КриптонГазKr78Kr0,35599,90
    80Kr2,28699,90
    82Kr11,59399,90
    83Kr11,50099,90
    84Kr56,95899,90
    86Kr17,27999,90
    КсенонГазXe124Xe0,09599,90
    126Xe0,08999,90
    128Xe1,91099,90
    129Xe26,40199,90
    130Xe4,07199,90
    131Xe21,23299,90
    132Xe26,90999,90
    134Xe10,43699,90
    136Xe8,85799,90
    МолибденМеталл, оксид,
     фторид
    Mo, MoO3, MoF692Mo14,64999,90
    94Mo9,18799,50
    95Mo15,87399,50
    96Mo16,67399,50
    97Mo9,58299,50
    98Mo24,29299,50
    100Mo9,74499,90
    НикельМеталлNi58Ni68,076999,90
    60Ni26,223199,50
    61Ni1,139999,50
    62Ni3,634599,50
    64Ni0,925699,90
    ОловоМеталлSn112Sn0,9799,90
    114Sn0,6698,00
    115Sn0,3490,00
    116Sn14,5499,50
    117Sn7,6890,00
    118Sn24,2298,50
    119Sn8,5987,00
    120Sn32,5899,00
    122Sn4,6499,00
    124Sn5,7999,90
    ОсмийМеталлOs184Os0,0299,90
    186Os1,5999,80
    187Os1,9699,60
    188Os13,2499,80
    189Os16,1599,60
    190Os26,2699,30
    192Os40,7899,60
    СвинецМеталлPb204Pb1,499,90
    206Pb24,199,90
    207Pb22,199,00
    208Pb52,499,80
    СеленМеталл, оксидSe, SeO274Se0,8699,90
    76Se9,2399,90
    77Se7,6399,90
    78Se23,7798,90
    80Se49,6199,90
    82Se8,7399,90
    СераЭлемент, сульфат
    натрия
    S, Na2SO432S94,86599,95
    33S0,76399,90
    34S4,36599,90
    36S0,01699,90
    ТеллурМеталл, оксид, 
    фторид
    Te, TeO2, TeF6120Te0,0999,90
    122Te2,5599,90
    123Te0,8999,90
    124Te4,7499,90
    125Te7,0799,90
    126Te18,8499,90
    128Te31,7499,90
    130Te34,0899,90
    УглеродДиоксид, карбонат
    кальция
    CO2, CaCO312С98,9499,90
    13С1,0699,90
    ЦинкМеталл, оксидZn, ZnO,64Zn48,17(обедненный)
    (порошок,Zn(Ch4COO)2*2H
    таблетки), ацетат2O
    64Zn48,1799,90
    66Zn27,7399,00
    67Zn4,0478,00
    68Zn18,4599,00
    70Zn0,6199,50

    Знаменитая центрифуга: как космонавты готовятся к полетам в космос — Обзоры

    Многие в детстве мечтали стать космонавтами, даже не задумываясь о том, насколько сложен процесс подготовки к полету. Космонавту нужно много тренироваться, пройти различные тесты, запомнить большой объем информации, научиться справляться с эмоциями в экстренных ситуациях. В День космонавтики корреспондент «РИАМО в Королеве» заглянула в Центр подготовки космонавтов и своими глазами увидела тренировку на центрифуге.

    Хорошо ли вы разбираетесь в космонавтике? Проверьте свои знания>>

    Шанс стать космонавтом

    Космонавт-испытатель отряда космонавтов «РОСКОСМОСа» Сергей Корсаков говорит, что космос для многих остается мечтой, ведь чтобы стать космонавтом, надо пройти непростой путь. Обычно нужно стать военным летчиком или инженером, посвятить жизнь профессии – возможно, тогда выпадет шанс стать космонавтом.

    Подготовка космонавтов: выживание в зимнем лесу и занятия на тренажерах

    В 2012 году такой шанс дали многим – был объявлен первый открытый набор в отряд космонавтов. Попробовать свои силы и пройти испытания могли все желающие, кто соответствовал определенным требованиям. Инженер ракетных двигателей Сергей Корсаков воспользовался этим шансом и попал в отряд космонавтов, в котором сейчас 26 человек.

    «Подготовка очень насыщенная. Много времени мы посвящаем обучению, получению теоретических знаний. Также должны уметь выживать в различных географических условиях, проходим летную подготовку, прыгаем с парашютом, проходим тесты и тренировки на центрифуге. Работы очень много. Мы постоянно учимся, расслабляться некогда. Это здорово! Человек вообще должен всю жизнь чему-то учиться, а мы уже настолько к этому привыкли, что по-другому не можем», – говорит Сергей.

    Ему только предстоит полететь в космос, но он уже знает, что сделает там в первую очередь.

    «Мне очень хочется увидеть всю нашу планету. Уверен, это станет одним из самых ярких впечатлений. И планирую опробовать невесомость. Интересно почувствовать ее на себе, провести эксперименты», – отмечает Корсаков.

    Возьмут ли вас в космонавты? Пройдите тест>>

    Испытание на центрифуге

    Одно из самых известных испытаний для космонавтов – это центрифуга. Вращение на ЦФ-7 проходит под наблюдением медиков. Сначала врач-терапевт проводит общий осмотр, измеряет артериальное давление, частоту сердечных сокращений и температуру тела. Потом нужно пройти ЛОР-врача и только после положительного заключения можно отправляться на центрифугу.

    Перед началом теста врачи накладывают на испытателя электроды, надевают манжеты, пояс и ушной датчик для измерения физиологических показателей организма. Режимы перегрузок для космонавтов по определению устойчивости к воздействию перегрузок бывают в двух направлениях: «грудь – спина» и «голова – таз».

    Во время вращения центрифуги нужно выполнить задания, которые дает врач. Ведь космонавт должен уметь принять правильное решение в любых нештатных и экстренных ситуациях.

    В зависимости от испытаний космонавту объясняют, что именно он должен делать во время работы центрифуги.

    Сергею предстоит отвечать на световые сигналы по периметру, установленному в кабине центрифуги, чтобы проверить периферическое зрение в условиях стресса. Также проверяют остроту зрения по специальному табло с кольцами Ландольта – космонавт должен увидеть разрывы в этих кольцах. Изображение появляется на небольшом экране.

    Очередной тест на центрифуге Сергей прошел успешно.

    Путь к звездам: как Королев стал колыбелью космонавтики>>

    Тренажер с 45-летней историей

    Центрифуга ЦФ-7, на которой Сергей проходил тестирование, работает в Центре подготовки космонавтов уже 45 лет. Несмотря на солидный возраст, она исправно служит и удивляет своими возможностями не только космонавтов, но и астронавтов НАСА и ЕКА. Все они тоже проходят испытания и подготовку на этой центрифуге.

    Начальник отдела центрифуг и динамических тренажеров Центра подготовки космонавтов имени Ю. А. Гагарина Владимир Киршанов рассказал об особенностях центрифуги ЦФ-7.

    «ЦФ-7 – полностью отечественная разработка. Она исправно работает в ЦПК с 1973 года. За этот период прошла глубокую модернизацию и сегодня соответствует всем стандартам, которые предъявляются к тренажерам такого типа. От той центрифуги, которую приняли на эксплуатацию в ЦПК в 1973 году, остались только ферма, кабина, вращающееся контактное устройство и главный двигатель», – говорит Владимир Николаевич.

    Полностью модернизированы электропривод, система управления, система физиологического контроля за состоянием космонавта, установлены современные оборудование и комплектующие. Астронавт из Японии сравнил нашу центрифугу с «Мерседесом», потому что кабина отделана кожей, сиденье максимально комфортно, а датчики, установленные на космонавте, нисколько не мешают работе.

    По словам Владимира Киршанова, эта центрифуга – как живой организм. Она участвует во всех этапах подготовки космонавтов, от отбора в отряд до экзамена перед полетом в космос.

    Тренажер ручного управляемого спуска, созданный на базе центрифуги ЦФ-7, позволяет моделировать ручной управляемый спуск в режиме реального времени, именно такой экзамен должны сдать космонавты после подготовки.

    «На ней всегда проходят медицинский контроль. В зависимости от того, на каком этапе подготовки находится космонавт, назначается частота и продолжительность тестов. А мы делаем все, чтобы центрифуга работала без сбоев. Относимся к ней как к женщине – с лаской и нежностью, и не забываем про инженерный подход», – рассказывает Киршанов.

    Музей космонавтики: от первого спутника до МКС>>

    ЦФ-18 – новее и больше

    В Центре подготовки космонавтов есть и центрифуга побольше. Длина плеча ЦФ-18 уже не семь, как у центрифуги ЦФ-7, а 18 метров. Ее вес составляет 305 тонн, а диаметр зала, в котором она установлена, равен диаметру парашюта спускаемого аппарата. Возможности ЦФ-18 шире.

    «Эта центрифуга имеет четыре степени свободы. Помимо того, что она просто вращается по залу, внутри головной части центрифуги есть кабина, кольцо и вилка, которые тоже могут вращаться относительно своих осей. Более того, во время вращения можно создавать перегрузку любого направления, а также менять давление, влажность и температуру в кабине. Этот тренажер позволяет проводить испытания и животных, и людей, и оборудования. Технически в центрифугу заложен большой потенциал, который использован еще не до конца», – говорит Владимир Николаевич.

    Специалист ЦПК уверен, что центрифуга ЦФ-18 внесет свой вклад в подготовку космонавтов для полетов на Луну и Марс. Она может трансформироваться под любые задачи. В ней одновременно могут находиться два космонавта, можно тренировать ручной управляемый спуск, проводить тесты и эксперименты. Кабины внутри головной части можно заменить на те, которые нужны для тех или иных задач.

    «Эта центрифуга находится на острие технических достижений, в ней использованы цифровые технологии. Я думаю, что именно она поможет человеку достичь далеких планет», – заключил Владимир Киршанов.

    Выскажитесь

    А вы когда-нибудь мечтали стать космонавтом?

    Не просто мечтал(а), а стал(а) им!

    До сих пор мечтаю!

    Да, в детстве

    Не припомню такого

    Мне абсолютно неинтересна эта профессия

    Центрифугирование — обзор | Темы ScienceDirect

    Введение

    Центрифугирование — это механический процесс, в котором используется поле приложенной центробежной силы для разделения компонентов смеси в зависимости от плотности и / или размера частиц. Принципы, которые определяют поведение частиц во время центрифугирования, интуитивно понятны. Это может отчасти объяснить, почему центрифугирование редко входит в учебные программы послесреднего образования, несмотря на широкий спектр научных, медицинских и промышленных применений, в которых этот метод используется уже более 100 лет.Применения, которые варьируются от повседневного обезвоживания угольной мелочи в промышленных масштабах до предоставления неоценимого инструмента для биомедицинских исследований.

    Первые научные исследования, проведенные Найтом в 1806 году, показали различия в ориентации корней и стеблей саженцев при их помещении во вращающееся колесо. Однако лишь примерно 60 лет спустя центрифуги были впервые использованы в промышленности. Первая центрифуга непрерывного действия, разработанная в 1878 году шведским изобретателем Де Лавалем для отделения сливок от молока, открыла двери для широкого спектра промышленных применений.Примерно в это же время появились первые центрифуги с небольшими пробирками. Это были скромные агрегаты с ручным управлением, которые развивали скорость до 3000 об / мин. Первые центрифуги с электрическим приводом были представлены в 1910 году, что еще больше ускорило развитие центрифуг. Изобретение Сведбергом в 1923 году аналитической ультрацентрифуги, работающей со скоростью 10 000 об / мин и оснащенной прозрачными смотровыми окнами, стало еще одной вехой в технологии центрифуг. В 1940-х годах выделение первых субклеточных компонентов с помощью центробежных методов не только произвело революцию в наших знаниях о структуре, составе и функциях внутриклеточных компонентов, но и продемонстрировало потенциал центробежных методов для биомедицинских исследований.Хотя в 1943 году они были временно прекращены в пользу процесса газовой диффузии, промышленные газовые центрифуги были быстро разработаны во время Второй мировой войны с целью обогащения или разделения изотопов урана. В 1943 году Пикелс был первым, кто применил градиент плотности на основе сахарозы для измерения скорости осаждения частиц. Центрифугирование в градиенте плотности было дополнительно усовершенствовано в 1950-х годах Бракке, который применил эту концепцию к очистке и характеристике вирусов, а также Андерсоном и сотрудниками из Национальной лаборатории Ок-Ридж, которые разработали серию роторов зональных центрифуг для разделения субклеточных частиц и вирусы.Более поздние достижения характеризовались значительными улучшениями в материалах и оборудовании и расширением области применения.

    Сегодня центрифуги обычно используются в самых разных областях, от крупномасштабных коммерческих приложений до лабораторных научных исследований. Количество конструкций и конфигураций центрифуг, используемых в минеральной, нефтехимической, химической, медицинской, фармацевтической, муниципальной / промышленной, молочной, пищевой, полимерной, энергетической и сельскохозяйственной отраслях промышленности (и это лишь некоторые из них) кажется почти таким же большим, как и сами области применения.Поэтому подробное описание конструкции и применения центрифуг выходит далеко за рамки этого трактата. Вместо этого эта статья представит читателю введение в теорию центрифугирования, обзор различных типов центробежного разделения, а также описание выбранных конструкций ротора / центрифуги и их наиболее распространенных приложений.

    Что такое центрифугирование? — Определение, процесс и использование — Класс ILTS [видео 2021 года]

    Как работает центрифугирование

    Представьте себе смесь, в которой есть две частицы разного размера.Если вы не добавляете эту смесь, со временем более крупные частицы осядут на дно. К сожалению, это может занять много времени.

    При центрифугировании используется центрифуга или устройство, которое может быстро вращаться, чтобы ускорить этот процесс. Представьте, что мы помещаем смесь в пробирки, а эти пробирки — в центрифугу. Центрифуга удерживает верхнюю часть пробирок, а нижняя часть может отклоняться. Когда он вращается, более крупные частицы будут разлетаться дальше, а более мелкие останутся ближе к центру.

    Почему, спросите вы? Подумайте о том, когда вы едете в машине и у вас на приборной панели что-то есть. Если вы повернете слишком быстро, все элементы на приборной панели упадут. Это потому, что объекты хотят продолжать следовать своей первоначальной траектории, даже когда машина поворачивает. Таким образом, объекты на вашей приборной панели продолжают двигаться прямо даже после того, как машина повернет и заставит их упасть.

    Итак, вернемся к нашей смеси. Центрифуга вращается, но частицы в смеси хотят продолжать движение прямо, поэтому они выбрасываются наружу.Чем крупнее частица, тем дальше она летит. Вот почему более крупные частицы выбрасываются дальше, чем более мелкие. Так как частицы попадают в разные места центрифуги, ваша смесь разделяется.

    Использование и типы центрифугирования

    Давайте уделим время более подробному изучению использования центрифугирования, начиная с цельного молока.

    • Если оставить в покое, жир (сливки) в цельном молоке отделится от жидкости самостоятельно, но для ускорения процесса часто используется центрифугирование.По мере того, как молоко вращается в центрифуге, более густые сливки выходят наружу и собираются в отдельные емкости.
    • А как насчет мокрых джинсов в стиральной машине? Когда ваша стиральная машина находится в режиме отжима, капли воды выталкиваются наружу в маленькие отверстия на боковой стороне стиральной машины.
    • Наконец, когда вы берете кровь в больнице, они должны отделить ее компоненты, такие как эритроциты, лейкоциты и тромбоциты из плазмы.Кровь помещается в пробирку внутри центрифуги. По мере вращения крови более тяжелые частицы уходят вниз, а более легкие — вверх.

    Для чего еще используются центрифуги? Как вы понимаете, они весьма полезны в лаборатории, где их используют для разделения частей клеток или выделения ДНК. Но это еще не все.

    Вы не поверите, но центрифуги можно использовать для создания ядерного оружия. Например, урановая центрифуга используется для разделения двух форм урана, получаемых при извлечении урановой руды из земли.Эти две формы называются уран-235 и уран-238, и, поскольку уран-238 немного тяжелее, он выбрасывается дальше в центрифуге, отделяя таким образом уран-235 (который является формой, которая требуется в оружии). .

    Давайте не будем забывать о человеческой центрифуге, которая используется для обучения космонавтов и пилотов-истребителей, позволяя им испытать ощущение повышенной гравитации. Как и частицы, которые мы упоминали на протяжении урока, люди будут выбрасываться за пределы центрифуги и испытывать повышенную гравитацию.

    Наконец, центрифуги можно использовать в геологии для тестирования моделей с целью определения их структурной прочности. Например, будет построена модель крупномасштабной конструкции, которую затем поместят в центрифугу, чтобы проверить, сможет ли она противостоять гравитации Земли. Геологи могут регулировать скорость центрифуги для моделирования различных условий, например, структуры на скале или вечной мерзлоты (мерзлого грунта). Это более эффективно, чем создание полноразмерной структуры, и позволяет геологам увидеть, как разные структуры будут работать на разных типах грунта.

    Краткое содержание урока

    Центрифугирование — это процесс центрифугирования смеси для разделения ее компонентов. Во-первых, центрифугирование зависит от центрифуги , которая представляет собой вращающуюся машину, для этого процесса. Центрифуги могут быть огромными, как это видно на примере центрифуг, используемых для вращения людей; или крошечные, как те, которые используются для отделения крови в лабораториях.

    Независимо от размера центрифуги работают благодаря довольно простой физике. Объекты, как и частицы, хотят продолжить свой первоначальный путь, поэтому, когда центрифуга вращается, более крупные частицы продолжают двигаться наружу, заставляя их в конечном итоге оказаться дальше от центра центрифуги.Другими словами, чем крупнее частица, тем дальше она улетает, например, жир в процессе отделения молока или эритроциты, или уран-235, если на то пошло. Так можно разделить смесь с частицами разного размера.

    Наконец, центрифугирование также можно использовать для проверки воздействия гравитации на людей, как это наблюдается с человеческой центрифугой, или на объекты и конструкции, как это наблюдается в некоторых геологических лабораториях.

    Центрифугирование
    • Центрифугирование : процесс разделения смеси путем прядения
    • Центрифуга : устройство, которое может быстро вращать

    Центрифугирование используется для разделения:

    • обезжиренного и цельного молока
    • вода из постиранной одежды
    • компонентов крови в больнице
    • частей клеток / ДНК в лабораторных исследованиях
    • компонентов урановой руды для ядерного оружия
    • имитирует повышенную гравитацию для космонавтов
    • испытывает модели конструкций, чтобы убедиться, что реальные конструкции выдерживают гравитацию

    Результаты обучения

    Убедитесь, что после просмотра этого урока по центрифугированию вы можете делать следующее:

    • Определить и проанализировать процесс центрифугирования
    • Назовите несколько вариантов использования центрифугирования

    Что нужно знать о центрифугах и центрифугировании

    Мы все слышали о центрифугировании или, точнее, об ужасных историях, связанных с ошибками центрифугирования, как в случае знаменитой аварии центрифугирования в Корнелле.Большинство грубых ошибок, связанных с центрифугированием, происходит из-за неправильного обращения со стороны пользователя. Поэтому очень важно понимать, почему мы делаем то, что делаем во время центрифугирования, чтобы не повредить машину и персонал. Здесь я перечислил некоторые из наиболее распространенных проблем, которые можно легко упустить из виду во время центрифугирования, и почему они так важны для правильного обращения с центрифугой.

    1. Все дело в балансе

    Центрифугирование создает центробежные силы для эффективного разделения компонентов пробы в зависимости от размера и плотности.Небольшой дисбаланс веса может вызвать аномальные вибрации, которые могут повредить ротор. Несбалансированная центрифуга так же опасна, как и нестабильная химическая реакция. Это может не только повредить прибор, но и вызвать катастрофический эффект домино на всем пути от отказа прибора до поломки пробы, которая может привести к выбросу потенциально вредных загрязняющих веществ в окружающую среду (инфекционные пробы, вредные аэрозоли и т. Д.), А также к травмам пользователя. в целом, что приводит к крупномасштабным разрушениям и создает серьезную угрозу безопасности.

    A) Необходимость точной балансировки на высоких скоростях

    Точная балансировка имеет решающее значение при высокоскоростном центрифугировании. Чтобы лучше понять это, нам нужно вернуться к некоторым основным физическим концепциям. Согласно второму закону Ньютона, сила (F) равна массе (M), умноженной на ускорение (A). Таким образом, центробежная сила, возникающая при центрифугировании, прямо пропорциональна массе образца и ускорению. Во время кругового движения ускорение связано со скоростью вращения и радиусом ротора.На высоких скоростях даже небольшие изменения массы образца могут привести к существенному дисбалансу сил, который может иметь катастрофические последствия.

    B) Балансировка на основе ротора типа

    Независимо от того, имеет ли центрифуга ротор с фиксированным углом или ротор с поворотным ковшом, при балансировке следует учитывать два важных фактора: объем пробы и симметричное расположение пробирок. Важно убедиться, что объемы образцов одинаковы во всех пробирках и что пробирки расположены в центрифуге прямо напротив друг друга.Если количество пробирок нечетное, выровняйте его, добавив дополнительную пробирку, наполненную водой, до того же объема, что и экспериментальные пробирки. Если растворы не имеют одинаковой плотности (например, ацетон и вода), трубки должны быть равной массы, а не объема, чтобы они были правильно сбалансированы. Дополнительным фактором, который следует учитывать в случае роторов с поворотным ковшом, является обеспечение того, чтобы все пазы содержали ковши ротора, подходящие для машины и имеющие одинаковый вес. [1]

    2. RCF против RPM и почему это важно

    RCF (относительная центробежная сила или g-сила) и RPM (обороты в минуту) обычно используются для описания центробежной скорости.Однако эти агрегаты совершенно разные. RPM обозначает скорость вращения, которая зависит от радиуса ротора. RCF обозначает центробежную силу на образцах и учитывает как радиус ротора, так и скорость вращения. Такая же относительная центробежная сила может быть достигнута в центрифугах с разными размерами ротора путем соответствующей регулировки числа оборотов в минуту. Это делает RCF наиболее подходящим устройством для описания центробежных скоростей, поскольку их можно сравнивать между центрифугами, тогда как число оборотов в минуту является постоянным только для центрифуг с одинаковым радиусом ротора.Проще говоря, RPM не равно RCF, и настройки скорости RPM необходимо преобразовать в RCF, чтобы обеспечить приложение правильной центробежной силы.

    3. Время, скорость и центрифугирование

    Выбор скорости центрифугирования зависит от размера и хрупкости частиц в образце. Чем меньше размер частиц, тем выше скорость центрифугирования. Например, бактериальные клетки осаждаются с большей скоростью (2000–10 000 x g), чем клетки млекопитающих (500-2000 x g). Кроме того, для более хрупких образцов можно использовать более низкие скорости центрифугирования.

    Еще одним критическим фактором, влияющим на эффективность разделения, является RCF. RCF пропорционален радиусу ротора и квадрату оборотов в минуту. Из-за этой квадратной зависимости RCF от числа оборотов в минуту скорости центрифугирования 1000 об / мин в течение 5 минут и 500 об / мин в течение 10 минут не являются взаимозаменяемыми. Первый дает гораздо больший RCF, чем второй. Таким образом, важно учитывать RCF при определении скорости и времени центрифугирования.

    4. Центрифугирование при различных температурах

    При центрифугировании выделяется тепло, которое может повысить температуру внутри центрифуги (иногда более чем на 15 ° C).Это может повлиять на стабильность термочувствительных образцов. В таких случаях обычно предпочтительны охлаждаемые центрифуги. Однако постоянную температуру можно поддерживать и в центрифуге при комнатной температуре. На температуру образца во время центрифугирования в первую очередь влияют три фактора: материал ротора, форма ротора и скорость вращения.

    A) Материал ротора

    Во время центрифугирования на температуру может влиять теплопроводность материала ротора. Роторы из металла, такого как сталь и алюминий, обладают высокой плотностью и теплопроводностью.Они эффективно передают тепло и быстро охлаждаются. Напротив, такие материалы, как полимеры и углеродные волокна, являются теплоизоляторами и поддерживают постоянную температуру. [2]

    B) Форма ротора

    Форма ротора определяет воздушный поток внутри центрифуги, аналогично тому, как лопасти электрического вентилятора влияют на поток воздуха в машину и из нее. Оптимизация воздушного потока внутри центрифуги за счет формы ротора имеет важное значение для поддержания температуры. [3]

    C) Скорость

    Скорость вращения прямо пропорциональна повышению температуры — при более высоких скоростях выделяется больше тепла.Важно понимать максимальную скорость центрифуги и диапазон скоростей, при которых поддерживается диапазон температур, который не повлияет на результат эксперимента. Обычно эта информация предоставляется производителем в руководстве по оборудованию, чтобы помочь пользователю понять ограничения и обойти их. [3]

    5. Тормозить или не тормозить

    Во время центрифугирования разделение компонентов пробы продолжается во время фазы замедления. Многие центрифуги предлагают возможность управлять настройками замедления (тормозами), чтобы быстрее остановить его, но когда нам действительно нужна эта опция и как это повлияет на результаты пробы?

    Торможение может быть особенно полезным во время центрифугирования, включающего экстракцию нуклеиновой кислоты или осаждение бактериальных клеток, на которые не влияет внезапная остановка.Однако для экспериментов, которые более чувствительны к резкому замедлению, таких как изоляция мононуклеарных клеток периферической крови и градиентное центрифугирование, торможение может вызвать повторное смешивание разделенных слоев. В таких случаях лучше выключить тормоз, чтобы замедление было постепенным и не нарушало уклоны. Некоторые центрифуги имеют ряд настроек замедления. Это может быть полезно при вращении клеток млекопитающих, которые чувствительны к внезапным замедлениям, но в то же время требуют некоторого замедления, чтобы минимизировать время, необходимое центрифуге для остановки.[4]

    6. Где гранулы?

    Одним из наиболее распространенных применений центрифугирования является осаждение образцов, таких как бактериальные клетки, клетки млекопитающих или нуклеиновые кислоты. При использовании ротора с фиксированным углом угол ротора определяет положение гранулы. Чтобы вы всегда знали, где находится гранула, хорошей лабораторной практикой является всегда вращать пробирки так, чтобы петли крышки располагались в одной ориентации (например, петли крышки были обращены наружу). Это особенно полезно для предотвращения потери образца во время экстракции ДНК, когда осадок почти не виден после стадии промывки этанолом.В случае роторов с поворотным ковшом пеллеты образуются в основном на дне трубы.

    В целом, я надеюсь, что чтение этой статьи поможет вам более комфортно и уверенно работать с центрифугами. Если вы видели или пережили катастрофу с центрифугой, поделитесь своей историей вместе с любыми советами и уловками, чтобы обеспечить счастливое вращение в комментариях ниже. Да пребудет с тобой сила!

    Артикул:

    1. Эппендорф. Безопасность центрифуг. [Доступ 17 мая 2020 г.]
    2. Eppendorf.Теплопроводность. [Доступ 17 мая 2020 г.]
    3. Sigma. Температура образца во время высокопроизводительного центрифугирования при температуре окружающей среды с использованием Sigma 4-5L [доступ 17 мая 2020 г.].
    4. Оуэн Митч Гриффит. Повторное перемешивание образца во время разделения по градиенту плотности с помощью углового ротора Thermo Scientific Fiberlite F21-8x50y мл. [Доступ 17 мая 2020 г.]

    Вам это помогло? Тогда поделитесь, пожалуйста, со своей сетью.

    Основное руководство по пониманию того, как работает центрифугирование

    Кажется очевидным вопрос, но как на самом деле работает центрифуга? Конечно, можно просто сказать: «все идет кругом», но это еще не все.Прежде чем можно будет сказать, что они понимают принципы центрифугирования, необходимо принять во внимание ряд ключевых моментов.

    Базовое использование центрифуги

    Центрифугирование — это лишь один из методов, который ученые могут использовать для разделения смесей. Другие методы включают (но не ограничиваются ими) испарение, фильтрацию, магнетизм и хроматографию.

    Проще говоря, центрифуга — это механическое устройство, предназначенное для отделения частиц от раствора путем центрифугирования.Центрифугирование включает в себя воздействие на образец относительной центробежной силы (RCF). Успех разделения будет зависеть от размера, формы, плотности, вязкости среды и скорости ротора.

    Если в растворе одни частицы имеют более высокую плотность, чем другие, то более легкие частицы отделяются от более тяжелых. Пользователь увидит, что более тяжелые вещества прижаты к дну контейнера (тюбик, бутылка, пакет и т. Д.), А более легкие останутся подвешенными вверху.

    Если нет разницы в плотности частиц (так называемые изопикнические условия), образец не будет разделяться.

    Объяснение относительной центробежной силы (RCF)

    Ключевым фактором для понимания центрифугирования является понимание того, как работает относительная центробежная сила (RCF). RCF (также известная как сила g) — это сила, прилагаемая к образцу при вращении на высоких скоростях. RCF можно рассчитать по следующей формуле:

    RCF = радиус ротора x 11.18 x (об / мин / 1000) ²

    Расчет радиуса ротора может быть сложной задачей, особенно при использовании ротора с фиксированным углом. Важно убедиться, что вы измеряете расстояние от центра гайки ротора до дна внутренней части трубы, а не от дна или края ротора. В стандартной компоновке поворотно-откидного ротора измерения проводятся по прямой линии, но с ротором с фиксированным углом это немного сложнее, потому что это не простое измерение по прямой.

    Важно помнить, что вы пытаетесь измерить нижнюю часть образца.В зависимости от того, насколько точными вы хотите быть, вам нужно будет провести измерения внутри трубки, прямо на пути к основанию. Измеряя внешнее основание трубы или ведра, вы увеличиваете радиус на несколько миллиметров и, возможно, получите неточные показания относительной центробежной силы.

    Использование цифрового штангенциркуля, например, поставляемого RS, значительно упростит процесс измерения. Кроме того, наш удобный онлайн-калькулятор RCF сделает тяжелую работу за вас при выполнении ваших расчетов.

    Точки разделения различных веществ

    Так же, как жидкие вещества имеют разные точки кипения, они также имеют разные точки разделения.Некоторым смесям для разделения требуется только небольшое усилие перегрузки, но другие нужно вращать на очень высоких скоростях, скажем, 80 000 g, чтобы они разделились. Для этого потребуется ультрацентрифуга. Здесь ротор вращается внутри вакуумированной камеры. Поскольку нет сопротивления воздуха, ротор может вращаться намного быстрее. Ультрацентрифуги обычно используются только для очень специфических целей, и их покупка и обслуживание чрезвычайно дороги. Такие компании, как Thermo и Beckman Coulter, производят ультрацентрифуги.

    Однако большинство веществ разделяются на таких более низких скоростях. Например, патологоанатом может вращать пробирку с цельной кровью с плотностью примерно 5000g, чтобы отделить эритроциты, известные как эритоциты, и плазму. Это плазма, которую патолог будет использовать для выполнения определенных клинических биохимических тестов, чтобы помочь диагностировать нарушения или состояния здоровья.

    Хотите узнать больше?

    Жизненно важно иметь базовые знания о центрифугировании перед выполнением лабораторных работ.Henderson Biomedical может обучать пользователей на месте, предоставляя им всю необходимую информацию, необходимую для наиболее эффективного использования центрифуг. Это особенно полезно для студентов, которые не знакомы с центрифугами или никогда раньше не работали в лаборатории.

    Независимо от ваших потребностей в обучении центрифуге, Henderson Biomedical может помочь. Не стесняйтесь обращаться к нашей дружной команде по телефону 020 8663 4610, чтобы обсудить ваши требования.

    Безопасность центрифуг — Стэнфорд, Окружающая среда и безопасность

    Центрифуга — широко используемый инструмент в лабораторных исследованиях.Он использует центробежную силу для разделения веществ в жидких или твердых средах в зависимости от размера частиц и разницы в плотности.

    Какие опасности?

    При неправильном использовании и / или обслуживании все центрифуги (включая микроцентрифуги) могут представлять различные опасности:

    • Физические опасности: Механический отказ из-за механического напряжения, усталости металла и коррозии ротора с течением времени
    • Опасности воздействия: Аэрозолизация биологически опасных, химических или радиоактивных материалов

    Как я могу защитить себя?

    Следующая информация может быть включена в стандартную рабочую процедуру (СОП) для конкретной лаборатории при использовании центрифуги.

    Профилактическое обслуживание

    1. Составьте график профилактического обслуживания: включая регулярную очистку внутренней части центрифуги, чтобы предотвратить повреждение и избежать дорогостоящего ремонта. Обратитесь к руководству оператора центрифуги или обратитесь к производителю за инструкциями. Ремонт и регулировка оборудования должны выполняться только квалифицированными специалистами сервисной службы.
    2. Вести журнал: для всех высокоскоростных центрифуг и ультрацентрифуг включать даты работы, продолжительность, скорость, общее число оборотов ротора и примечания о состоянии ротора.

    Списать роторы по истечении рекомендованного производителем срока службы, за исключением случаев, когда ежегодные стресс-тесты демонстрируют отсутствие дефектов конструкции. Примечание. Срок службы ротора может быть сокращен или гарантия аннулируется в случае автоклавирования; обратитесь к производителю за инструкциями.

    Планирование использования

    1. Полный курс обучения работе с центрифугой в лаборатории.
    2. Носите соответствующие СИЗ: включая защитные очки, перчатки, лабораторный халат и соответствующую уличную одежду (например, длинные брюки и обувь с закрытым носком).Убедитесь, что перчатки совместимы с опасностями.
    3. Проверить центрифугу:
      • Убедитесь, что трубы рассчитаны на использование по назначению (скорость, температура и химическая стойкость)
      • Ротор совместим с центрифугой и правильно установлен на приводе
      • Ротор и предохранительные чашки / ведра без трещин и деформаций
      • Уплотнительное кольцо ротора не имеет трещин, отсутствует или изношено
      • Защитные чашки / ведра закреплены правильно и могут свободно перемещаться
      • Обратитесь к квалифицированному специалисту по обслуживанию, если в ходе проверки будут выявлены компоненты центрифуги, требующие ремонта или замены.
    4. Подготовить центрифужные пробирки к загрузке:
      • Осмотрите центрифужные пробирки перед использованием.
      • Соблюдайте ограничения производителя на наполнение тюбиков. Не допускайте переполнения или недостаточного заполнения трубок.
      • Для биологически опасных материалов продезинфицируйте пробирки снаружи перед извлечением из шкафа биологической безопасности и загрузкой в ​​ротор.
      • При центрифугировании опасных материалов используйте плотно закрытые пробирки и / или герметичные защитные колпачки или роторы, которые можно загружать и выгружать в вытяжном шкафу или шкафу биобезопасности, в зависимости от опасности.Если конкретная процедура не позволяет этого, свяжитесь с EH&S по телефону (650) 723-0448 для получения рекомендаций.
      • Для высокоскоростных центрифуг и ультрацентрифуг используйте встроенный фильтр в вакуумной линии, чтобы предотвратить загрязнение вакуумного насоса и масла насоса. Обеспечьте вторичную изоляцию для вакуумного насоса.

    Работа центрифуги

    1. Центрифуга весов.
    2. Пуск
    • Не покидайте центрифугу до тех пор, пока не будет достигнута полная рабочая скорость и пока не будет видно, что она работает безопасно без происшествий.
    • Немедленно остановите центрифугу, если вы заметили необычный шум или тряску. Убедитесь, что ротор сбалансирован.
    • Во избежание выхода из строя ротора не превышайте пределы максимальной скорости и максимальной массы для ротора. Вы должны уменьшить скорость ротора, если расчеты плотности образца показывают, что максимальные пределы массы будут превышены; свяжитесь с производителем для получения инструкций

    Отбор пробы

    1. Остановка работы: Перед открытием крышки убедитесь, что центрифуга полностью остановилась. При центрифугировании опасных материалов подождите не менее 10 минут после запуска, чтобы дать аэрозолям осесть, прежде чем открывать центрифугу.
    2. Проверьте наличие утечек / разливов: в пробах, роторе, предохранительных стаканчиках / ведрах и колодце центрифуги.
    3. Открытые герметичные пробирки / защитные колпачки / роторы: носить соответствующие СИЗ и открывать изнутри вытяжной шкаф или шкаф биобезопасности, в зависимости от опасности.

    Действия в чрезвычайных ситуациях

    Механическая неисправность

    1. Немедленно выключите центрифугу и отсоедините шнур питания.
    2. Не используйте центрифугу снова, пока она не будет проверена квалифицированным специалистом по обслуживанию.

    Разлив / воздействие опасных материалов

    1. Немедленно выключите центрифугу.
    2. Держите крышку центрифуги закрытой не менее 30 минут, чтобы уменьшить образование аэрозолей опасного материала.
    3. Следуйте инструкциям по сообщению о разливах, контактах и ​​происшествиях.
    • По химическим веществам см. Здесь.
    • Информацию о биологически опасных материалах см. В Руководстве по биобезопасности.
    • Для радиоактивных материалов: позвоните в программу Health Physics Program по телефону (650) 723-3201 или (650) 725-9999 (в нерабочее время).

    Помните:

    • Проведите очистку ротора или защитного стакана / ведра в ближайшем шкафу биобезопасности или вытяжном шкафу, в зависимости от опасности.
    • Используйте щипцы или щипцы, чтобы избежать контакта с мусором с острыми краями.
    • Избегайте щелочных чистящих средств для алюминиевых компонентов центрифуги.
    • Избегайте чистки абразивными проволочными щетками.

    Как от этого избавиться?

    Для биологически опасных материалов очистите / продезинфицируйте центрифугу и удалите / зачеркните наклейку с биологической опасностью. Приложите записку о центрифуге с описанием того, что было сделано.

    Для радиоактивных материалов запросите проверку радиационной безопасности и указатели перед утилизацией центрифуги.

    Модуль XII

    XII.
    ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЦЕНТРИФУГА


    ВВЕДЕНИЕ

    А
    центрифуга — это механическое устройство, которое может подвергать экспериментальный образец
    устойчивая центробежная сила. Трубки
    содержащие экспериментальные образцы в суспензии или растворенные в жидкости
    можно «вращать» на высоких скоростях в течение определенного промежутка времени, чтобы
    достичь определенных целей.В
    лаборатории биологических исследований, эти цели включают разделение, концентрацию,
    уточнение, характеристика и очистка биологических и
    биохимические материалы. Материал, который
    скопился на дне пробирки после центрифугирования (если есть) называется
    «осадок», а вышележащая жидкость называется «супернатант».
    раствор «или просто» супернатант «. Говорят, что материал, составляющий гранулу, имеет
    «осажденный».

    сила, которой подвергается образец, выражается как некоторое количество раз
    сила тяжести, или относительная
    центробежная сила

    (RCF)
    .Это может быть 100
    х г или 50 000 х г и т. д. Самый низкий такой
    сила, достижимая в лаборатории (на Земле!), составляет 1 x g. В этом случае центрифуга не требуется;
    вместо этого образец можно оставить стоять в вертикальной пробирке на лабораторном столе, при этом
    гравитация, заставляющая материал медленно перемещаться вниз и оседать на трубе
    Нижний. Первая изоляция клетки
    ядер действительно было сделано именно так!
    Однако использование центрифуги резко сокращает необходимое время,
    и обеспечивает контроль над процессом.

    Два
    Основными компонентами центрифуги являются приводной механизм и ротор . Модель
    приводной механизм
    является источником вращательного движения и приводится в действие
    электродвигателем, давлением воздуха или масляными турбинами, в зависимости от
    тип центрифуги. Ротор — это
    большой вращающийся элемент центрифуги, в который или на который помещаются образцы
    загружен. Он вращается вокруг фиксированной оси
    (или вал) приводным механизмом, с затратами большого количества
    энергия.Загруженный ротор должен быть
    хорошо сбалансированный
    вокруг оси вращения, чтобы свести к минимуму вибрацию и напряжение на валу
    и подшипники. Это также важно для
    роторы и связанные с ними компоненты должны быть чистыми и свободными от мусора,
    как для предотвращения загрязнения образцов, так и для сведения к минимуму возможной коррозии ротора.

    ВИДЫ ЦЕНТРИФУГОВ:

    (А) СКОРОСТЬ

    «скорость» центрифуги измеряется в оборотах в минуту, или
    об / мин.Центрифуги обычно делятся
    на 3 категории в зависимости от максимально достижимой скорости :

    1.
    «Низкоскоростной»: до максимального ~ 5 x 10 3 об / мин.

    2.
    «Скоростной»: максимум ~ 2 x 10 4
    об / мин.

    3.
    «Ультрацентрифуги»: максимум ~ 10 5
    об / мин.

    (B) ТЕМПЕРАТУРА

    Центрифуги
    либо охлаждаются, либо не охлаждаются.Охлаждаемые центрифуги имеют встроенный холодильный агрегат, окружающий
    ротор, с датчиком температуры и термостатом, позволяющим выбрать
    определенная температура или допустимый температурный диапазон, который поддерживается
    во время центрифугирования. Многие биологические
    образцы чувствительны к температуре и центрифугированию на холоду (скажем, 1-4 o ° C)
    часто требуется.

    Центрифуги
    которые не охлаждаются, обычно используются при любой температуре в помещении.
    они в, случается, есть.Это
    обычно описывается в отчетах об исследованиях как «комнатная температура» или
    «температура окружающей среды», что звучит несколько по-научному. Фактически такая терминология означает, что
    температура была, вероятно, где-то выше 20 o ° C, но на самом деле
    неизвестный! В целях воспроизводимости
    Хорошая идея — измерить «комнатную температуру» в вашей комнате
    с термометром. Это должно быть записано,
    тем не менее, такое измерение даст только приблизительную оценку, поскольку
    прядение
    самой центрифуги может выделять тепло, которое нагревает центрифугу и любые
    образцы, содержащиеся внутри.Если образцы
    должны храниться в холоде, а охлаждаемая центрифуга недоступна,
    центрифуги без охлаждения часто предварительно охлаждают и работают при температуре
    контролируемая комната («холодильная камера»).

    ВИДЫ РОТОРОВ

    Там
    два основных типа роторов: роторы с фиксированным углом и
    «качающиеся ковшовые» роторы.

    Ротор с фиксированным углом : В роторах с фиксированным углом трубы, содержащие
    образцы помещаются в щиты или отверстия в роторе в определенном
    предустановленный угол.Таким образом, трубки
    наклонены так, чтобы их верхняя часть была ближе к стержню, чем их нижняя часть, и оставаться в
    это фиксированное положение во время работы, независимо от скорости вращения ротора.

    Ротор с качающимся ковшом : В роторах с качающимся ковшом трубы
    изначально вертикальный. Дно
    затем пробирки для образцов свободно поворачиваются наружу
    поскольку вал вращается на
    , а трубы фактически горизонтальны
    во время бега. К тому времени
    центрифуга
    останавливается, однако трубы вернулись в исходную вертикаль
    должность.Роторы поворотно-ковшовые
    особенно полезно для осаждения образца через градиент плотности (см.
    ниже). Основным преимуществом является то, что
    раствор градиента плотности (обычно сахароза или хлорид цезия) можно поместить в
    центрифужные пробирки вертикально, в то время как центрифугирование происходит с пробирками
    в горизонтальном положении. Осажденный
    материалы тогда выглядят как параллельные полосы, проходящие по ширине трубы,
    тогда как в роторе с фиксированным углом полосы будут диагональными.В последнем случае происходит переориентация
    содержимого при извлечении пробирок из ротора, при отсутствии переориентации
    содержимое пробирки происходит при вращении роторов ковшей.

    СТАВКИ ОСАДКИ

    скорость, с которой конкретный тип биологического образца будет осаждаться во время
    центрифугирование зависит от нескольких факторов, включая (а) приложенную силу
    (RCF; № X г), (б) плотность (= вес на единицу объема) образца, (в)
    плотность среды, (г) силы трения и (д) размер и форма
    образец.Независимо от другого
    факторов, образец (скажем, «частица») будет продолжать двигаться в направлении
    дно пробирки с некоторой скоростью во время центрифугирования, пока
    плотность больше, чем у среды, в которой он движется. Если его плотность меньше, чем у
    средней, она вообще не будет двигаться вниз через среду, а под
    при определенных обстоятельствах частица может действительно двигаться вверх! Если плотность частицы равна
    частицы среды не будут двигаться ни в одном направлении.Улучшенное разделение и очистка
    Образцы из смеси могут быть получены за счет использования градиентов плотности . Использование одного типа градиента плотности является
    проиллюстрировано в упражнении ниже.

    ПАРАМЕТРЫ ЦЕНТРИФУГИ
    «БЕГ»

    В
    лабораторный жаргон, весь процесс помещения образцов в центрифугу,
    из самого центрифугирования, и удаление образцов из центрифуги
    называется центрифуга «бегом».Каждый «пробег» выполняется при определенных силовых условиях,
    время и температура, которые составляют переменные или «параметры»
    пробега. Сила как RCF (№ x г) равна
    не всегда известны, поэтому параметры иногда также включают настройку скорости
    (Об / мин), тип ротора и модель центрифуги, т. Е. Всю необходимую информацию, если
    хотелось повторить процедуру.

    THE
    ТЕХ. УСТАНОВКА НИЗКОСКОРОСТНОЙ «КЛИНИЧЕСКИЙ» ЦЕНТРИФУГА

    (Производитель: International Equipment Corp., = IEC)

    В Тех. Помещение, в котором вы будете использовать МЭК
    «тихоходный»

    универсальная клиническая центрифуга. Эта настольная центрифуга оснащена
    Модель № МЭК 215 Ротор
    (4-местный ротор). ПРОЧИТАЙТЕ СЛЕДУЮЩУЮ ИНФОРМАЦИЮ О КОМПОНЕНТАХ
    ТЕХ. УЧРЕЖДЕНИЕ КЛИНИЧЕСКОЙ ЦЕНТРИФУГИ ПЕРЕД ПЕРЕХОДОМ К УПРАЖНЕНИЯМ.

    КЛИНИЧЕСКИЙ ЦЕНТРИФУГА
    ОБЗОР КОМПОНЕНТОВ
    :

    щиты
    — цилиндрические металлические чашки, свисающие вниз с опорных колец, в которые
    помещаются центрифужные пробирки.

    опорные кольца
    — металлические кольца с удлинениями в виде стержней на двух противоположных концах, через которые
    щиты размещаются, удерживая их на месте, позволяя им подниматься
    и наружу, когда центрифуга находится в движении.

    резиновые подушки
    — резиновые прокладки, размещенные в нижней части щитов, действующие как подушки для
    центрифужные пробирки, чтобы предотвратить поломку во время центрифугирования.

    приводной механизм
    — источник вращательного движения, электродвигатели, воздух или масло
    турбины, в зависимости от типа центрифуги, которая вращает вал.

    роторы
    — компонент центрифуги, по периферии которого расположены держатели образцов.
    устроена так, что разгоняется до очень высоких скоростей вращения.


    УПРАЖНЕНИЕ
    # 1:
    ЦЕНТРИФУГА
    КОМПОНЕНТЫ

    Найти
    центрифужная станция в техническом центре.
    Изучите и ознакомьтесь с компонентами МЭК
    настольная клиническая центрифуга (см. рисунок 1).Сначала убедитесь, что центрифуга не работает. Затем откройте крышку, если она еще не открыта.
    разблокировки, потянув ручку на себя и подняв крышку. Загляните внутрь ротора, опорных колец,
    и щитки (ничего не снимайте!), затем снова защелкните крышку.


    УПРАЖНЕНИЕ
    # 2:
    ИСПОЛЬЗОВАНИЕ A
    ЦЕНТРИФУГАЦИЯ
    НОМОГРАФ

    «Номограф» центрифугирования — графическое устройство.
    который связывает число оборотов в минуту, RCF и «радиус вращения» для использования при определении
    параметры центрифугирования.Зная любой
    два из трех, вы можете определить третье, выровняв два известных значения
    вдоль прямой кромки и считывание неизвестного значения там, где кромка проходит
    через его масштабы. В Тех.
    Помещение, в котором вы будете использовать «низкоскоростную» клиническую центрифугу IEC.
    оснащен ротором № 215 . По заявлению производителя максимальное значение об / мин для этого ротора составляет 4000
    об / мин, а максимальная относительно
    центробежная сила (RCF)
    составляет 1975 x g.Использование Nomograph в вашем Tech. Рабочая тетрадь по объекту (следующая страница),
    плюс указанные значения об / мин и RCF для ротора 215, определяют вращающуюся
    радиус в сантиметрах и дюймах. (Использовать
    линейкой или линейкой.)


    УПРАЖНЕНИЕ
    # 3:
    ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НОМОГРАФА
    ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ RCF

    Предположим, что ротор имеет радиус вращения 9,0 см. Используя номограф центрифугирования, один раз
    опять же, определите, какой будет RCF для ротора при настройке скорости
    10000 об. / Мин.(Используйте линейку или
    правитель).


    УПРАЖНЕНИЕ
    # 4:
    КОЛЬЦА ВЗВЕШИВАНИЯ
    И ЩИТКИ

    Несколько
    примеры щитов и опорных колец разной массы и разной конструкции
    находятся в ящике с надписью «подобранные пары — щиты и цапфа
    кольца «. Возьми все эти щиты.
    и цапфы из ящика и перенесите их к электронному
    остаток средств.Подготовьте таблицу в своей технике
    Тетрадь объекта, в которой вы записываете вес, уже нанесенный на каждый
    составная часть. Затем взвесьте каждый кусок на
    электронных весов, запишите эти измерения (в той же таблице) и положите все
    компоненты обратно в соответствующий ящик.

    Согласно
    изготовителю (IEC) экраны и опорные кольца были взвешены
    и соответствует 0,5 грамма или меньше. В
    вес в граммах указан на каждом компоненте.
    Изучите данные в своей таблице.Соответствует ли введенный вес и измеренный вес каждого предмета
    точно? В чем разница
    веса? Весы совпадают
    компоненты точно совпадают? Все из
    отклонения измеренного веса в пределах погрешности 0,5 грамма, указанной в
    производитель согласованных компонентов?


    УПРАЖНЕНИЕ № 5: ЦЕНТРИФУГА БАЛАНСИРОВКИ
    КОМПОНЕНТЫ НА БАЛАНСАХ

    Когда
    при использовании центрифуги любого типа необходимо уравновесить все противоположные компоненты
    друг против друга.Для МЭК
    Клиническая центрифуга с качающимся ротором, это означает, что вам следует:
    в идеале проверьте баланс противоположных комплектов опорных колец, щитов и
    центрифужные пробирки как единицы (все вместе).
    Это позволит выявить разницу в весе из-за ошибок, например, возможных
    наличие жидкости, случайно попавшей в один из экранов, или отсутствие
    резиновая подушка. На практике,
    противостоящие друг другу комплекты опорных колец и их щиты (с подушками внутри)
    обычно проверяют баланс без трубок и помещают в
    центрифуга.Позже пробирки, содержащие
    образцы балансируются друг с другом в отдельной операции, прежде чем быть
    помещен в щиты.

    Если,
    во время «пробега» центрифуги наблюдается значительная вибрация, тряска,
    или другое движение центрифуги, это означает, что противоположные компоненты имеют
    не сбалансирован должным образом. Запуск необходимо немедленно остановить,
    в противном случае пробирки могут сломаться или центрифуга может быть повреждена.

    В
    этим упражнением вы проверите, соответствуют ли опорные кольца и щиты одинаковых
    обозначенные веса действительно уравновешивают друг друга, используя балансир.

    Процедура:

    Удалить
    противоположный набор из двух опорных колец с их щитами от столешницы
    центрифуга. Обнулить баланс луча,
    поместите каждое кольцо на платформу так, чтобы его щит (с подушкой внутри) стоял вверх
    посередине. Не двигая ни одного из
    веса скользящей балки определяют, уравновешивают ли они друг друга. Если указатель слегка отклонился от отметки,
    это удовлетворительно. Если не,
    внимательно проверьте, чтобы каждый экран содержал и одну резиновую подушку , и что
    в них нет жидкости (или постороннего предмета).Если они не уравновешиваются, и вы не можете определить почему, сообщите
    инструктор.

    После
    баланс противостоящих комплектов проверяется на балансировочных весах, взвешивают каждую цапфу
    кольцо-щиток, установленный на электронных весах.
    Допустимая максимальная разница в весе противоположных комплектов составляет
    0,5 г. Соответствуют ли веса комплектов
    в пределах 0,5 г?

    Осторожно
    поместите каждый комплект защитного кольца цапфы обратно в центрифугу (В ПРОТИВОПОЛОЖЕНИИ
    ПОЗИЦИИ!).


    УПРАЖНЕНИЕ
    # 6:
    ТРУБКИ ДЛЯ БАЛАНСИРОВКИ

    Все
    Пробирки для центрифугирования должны иметь противоположную пробирку.Вес трубы вместе с ее экраном и опорным кольцом должен
    соответствовать диаметру противоположной трубы, а также экрану и опорному кольцу. Баланс противостоящих комплектов цапфы
    кольца и щитки уже проверено.
    В этом упражнении вы уравновесите две «пробирки с образцами» относительно
    друг с другом.

    (1) Возьмите два стакана по 250 мл.
    мензурки и уравновесить их друг относительно друга на балочных весах. При необходимости используйте утяжелители и
    оставьте мензурки на весах.

    (2) Получить два синих колпачка по 15 мл.
    пластиковые центрифужные пробирки. Пронумеруйте
    трубки: (1) и (2).

    (3) В трубку №1 залейте воду, используя
    флакон для шприца до отметки 8 мл.
    Закройте пробирку крышкой и поместите ее в один из стаканов на весах.

    (4) Откройте вторую трубку, которая
    пусто, и поместите его в другой стакан.
    Также поместите его колпачок на ту же платформу.

    (5) С помощью шприца заполните
    пустую трубку с водой до тех пор, пока стрелка не покажет ноль.(т.е. две стороны
    остаток средств).

    (6) После того, как трубки уравновешены,
    снимите мензурки с весов и переместите гири обратно на ноль.
    должность.

    (7) Сравните объемы воды
    в двух тубах. Они
    одно и тоже? Как учитывать
    отличия, если есть?


    ОБЩЕЕ
    ИНСТРУКЦИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ НИЗКОСКОРОСТНОГО КЛИНИЧЕСКОГО ЦЕНТРИФУГА «НАСТОЛЬНЫЙ»

    Примечание: Это не упражнение, а общее
    руководство по использованию клинической центрифуги.Прочтите это внимательно.

    (1) Перед использованием центрифуги
    убедитесь, что все противостоящие опорные кольца и щиты одинаковые
    масса. Это легко сделать, так как
    грузы нанесены на опорные кольца, щитки.

    (2) Убедитесь, что щиты
    содержат резиновые подушки.

    (3) Убедитесь, что противоположные наборы
    опорные кольца и щитки (с подушками) уравновешивают друг друга.

    (4) Поместите экспериментальный образец
    в пробирку центрифуги и уравновесить ее с другой «водой
    уравновешивать »трубку с помощью балансира луча и баллончика (не забудьте
    шапка!).

    (5) Вставить в опорные кольца,
    расположение уравновешенных трубок друг напротив друга.

    (6) После установки пробирок и
    все позиции ротора заполнены, закрыть крышку центрифуги.

    (7) Установите желаемое время на
    таймер.

    (8) Выберите подходящую скорость
    установка на центрифуге ручкой выбора скорости; это одновременно превращается
    на центрифуге.

    (9) После включения центрифуги
    крышка должна быть закрыта.

    (10) Не открывайте его, пока ротор
    полностью остановился в конце пробега.

    (11) Когда центрифуга остановилась,
    осторожно удалить пробирки, не взбалтывая содержимое.

    (12) Закройте крышку центрифуги.

    (13) Утилизируйте все
    отходы в соответствующие емкости.

    (14) Очистите зону вокруг
    центрифуга.


    УПРАЖНЕНИЕ № 7: ЦЕНТРИФУГАЦИЯ КЛЕТОК; ПЕЛЛЕТЫ И СУПЕРНАТ

    Материалы: Два синих колпачка
    коническая центрифужная пробирка

    Один
    пробирка с искусственной кровью WARD

    (дюйм
    холодильник)

    Пипетка и груша Пастера

    Цифровой
    лабораторный таймер

    Ваш
    бутылка PBS (фосфатно-солевой буфер,

    в холодильнике)

    1) Заполните коническую центрифужную пробирку с синей крышкой до отметки 4 мл.
    ваш раствор PBS.

    2) Поищите в холодильнике пластиковый стакан с надписью «WARD’S.
    искусственная кровь », которая уже была разбавлена ​​PBS (фосфат
    забуференный физиологический раствор). Взять одну аликвоту
    (т.е. одна пробирка для микроцентрифугирования с образцом) из стакана для использования в этом и
    следующие два упражнения.

    3) Встряхните пробирку с имитацией крови, чтобы тщательно перемешать содержимое, и
    добавить содержимое в пробирку, содержащую 4 мл PBS.
    Закройте пробирку крышкой и тщательно перемешайте. Сохранить
    пробирка для микроцентрифугирования для дальнейшего использования.

    4) Используя балансир, предварительно уравновесите два пластиковых стакана.
    с пометкой «BB» (рядом с балансиром), затем балансируйте трубку
    суспензии «клеток» против аналогичной трубки с водой (не забудьте
    чтобы включить пробки).

    5) Как только трубки будут правильно сбалансированы, удалите мензурки из балансира
    и переместите скользящие грузы обратно в нулевое положение.

    6) Проверьте балансировку противостоящих опорных колец и экранов, если
    нужно.Поместите трубки в экраны
    в центрифуге, расположив их друг напротив друга.

    7) Закройте крышку центрифуги и установите цифровой лабораторный таймер (таймер
    помеченный
    «ТФ-1» или «ТФ-2») до 3 мин. Таймеры должны быть в ящике с надписью «Таймеры»! Время «врезки» 3 мин и 00
    секунд. Если вы не использовали таймер
    как и раньше, потренируйтесь настраивать его заранее.

    8) Включите центрифугу, повернув ручку выбора скорости.
    пошагово к настройке №7.потом
    таймер быстрого запуска (нажмите кнопку «старт»).

    9) После того, как таймер сработает, центрифугирование будет запущено.
    полный. Выключите таймер («Стоп / Сброс»
    кнопку) и центрифугу (установите переключатель скорости обратно в положение «ВЫКЛ.»
    должность. НЕ ОТКРЫВАЙТЕ КРЫШКУ ЦЕНТРИФУГИ.
    В ЭТО ВРЕМЯ — РОТОР ЕЩЕ ВРАЩАЕТСЯ, И ЕСТЬ ВОЗМОЖНАЯ ОПАСНОСТЬ (КАК ИЗ-ЗА РАЗРЫВА ТРУБКИ). ОН ДОЛЖЕН ДОПОЛНИТЬ ПОЛНОЙ ОСТАНОВКИ
    ОТКРЫТИЕ КРЫШКИ!

    10) Когда ротор полностью остановлен,

    поднимите крышку и осторожно снимите
    трубка с экспериментальным образцом от ее экрана.Осторожно поместите его в штатив для пробирок рядом с
    центрифуга (не взбалтывать). Какие
    ты видишь (точно)? Есть ли
    отличная гранула? Чистый супернатант? Записывайте наблюдения в свой Tech. Средство
    Ноутбук. (ПРИМЕЧАНИЕ : НАСТОЯЩИХ ячеек придерживаются
    стенки пробирки центрифуги тоже!)


    УПРАЖНЕНИЕ
    # 8:
    ИСПОЛЬЗОВАНИЕ A
    МИКРОЦЕНТРИФУГ («МИКРОФУЖ»)

    Микроцентрифуга Tech Facility, расположенная рядом с центрифугой Table Top, является одной из
    доступны меньшие и более простые модели.Он имеет 6-местный фиксированный угловой ротор, вмещающий шесть микроцентрифуг объемом 1,5 мл.
    трубки. Этот конкретный инструмент имеет
    максимальная скорость 6000 об / мин, что соответствует 2000 x g. Большинство микрочастиц можно классифицировать как
    «Высокоскоростной»; какую классификацию скорости вы бы дали Технику
    Микроцентрифуга? «Беги»
    запускается путем размещения трубок, содержащих равные объемы, напротив друг друга
    (у каждой пробирки должен быть балансир!) и закрытие крышки. Эта микрофуга запустится, когда крышка будет открыта.
    закрыта, и начнет останавливаться, когда крышка откроется.НИКОГДА не поднимайте крышку до тех пор, пока
    перестал вращаться.

    Процедура:

    (1) Снимите и утилизируйте
    прозрачный супернатантный раствор («супернатант») из пробирки с
    «клетки», оставшиеся от предыдущего эксперимента. Удалите жидкость вниз, туда, где находится трубка.
    начинает сужаться.

    (2) Ресуспендируйте «ячейку»
    гранулы »в жидкости, остающейся в трубке, путем разбрызгивания жидкости вверх и вниз
    с пипеткой Пастера и резиновой грушей.

    (3) Используя пипетку Пастера,
    перенесите «клеточную» суспензию в пробирку для микроцентрифугирования.

    (4) Заполните еще одну пробирку для микроцентрифуги.
    (полученные из ящика с надписью «Пробирки для микроцентрифуги») к тому же
    выровняйте (судя по глазам) как экспериментальную пробирку, плотно закройте обе крышки и
    поместите в противоположные позиции в ротор Microfuge. (Крышка будет разблокирована, когда микроцентрифуга не работает).

    (5) Установите таймер на 1 минуту.

    (6) Нажмите крышку, чтобы начать
    микроцентрифуга «запуск» и запуск таймера.

    (7) Когда срабатывает будильник по таймеру,
    нажать на защелку, открывающую крышку (и выключить таймер).

    (8) Когда ротор остановлен
    полностью вращая, откройте крышку, осторожно извлеките обе пробирки и поместите их в
    штатив для микроцентрифужных пробирок (рядом).

    (9) Исследовать
    «экспериментальная» трубка. Здесь
    отчетливый осадок и чистый супернатант?
    Записывайте наблюдения в свой Tech.Производственная тетрадь.

    (10) Сохраните пробирку для микроцентрифугирования
    «клетки» для использования в более поздних упражнениях.


    УПРАЖНЕНИЕ
    # 9:
    ЦЕНТРИФУГА
    ВИДЕО

    Просмотр
    видеопленка «Принципы и практика

    »

    Центрифугирование ». Ленту можно найти в ящике для файлов.
    с пометкой «Тех. фак. видеокассеты».
    Обратитесь за помощью по использованию видеомагнитофона и монитора Tech Facility.Эта видеопрезентация знакомит со многими
    больше аспектов центрифугирования и типов центрифуг, доступных, не
    рассматривается в этом модуле. Когда
    После завершения извлеките ленту и перемотайте ее в отдельном намотчике ленты. Поместите ленту обратно в куртку и верните
    в ящик для файлов.


    ПОДГОТОВКА ГРАДИЕНТОВ

    Существует два типа градиентов, используемых при центрифугировании
    клетки и субклеточные компоненты: непрерывные градиенты и прерывистые
    градиенты.В непрерывном градиенте
    концентрация градиентного агента (обычно сахароза или хлорид цезия)
    плавно изменяется от самого высокого на дне трубы до самого низкого на
    вершина. Производство непрерывных градиентов
    требует использования специальных смесительных устройств.

    прерывистый или ступенчатый градиент — это более простая форма градиента. Он предполагает добавление следующих друг за другом
    слои растворов различной плотности / концентрации на центрифугу
    трубка.Самый густой раствор — сначала
    слоями (пипетированием) на дне пробирки. Медленно и осторожно добавляются другие последующие слои.
    уменьшение плотности, чтобы не было перемешивания между соседними слоями
    интерфейсы. Этому способствует
    размещение наконечника дозатора у стенки пробирки рядом с мениском
    каждого последующего слоя и постепенно перемещая его вверх вместе с поднимающимся мениском. Как только это будет завершено, образец будет
    фракционированные или разделенные слои располагаются в верхней части градиента в
    центрифужная пробирка.Плотность его
    средний должен быть меньше, чем у самого верхнего градиентного слоя.

    Сахароза
    градиентная среда, обычно используемая для фракционирования и очистки
    субклеточный
    органеллы (например, митохондрии, рибосомы) и вирусы.

    Преимущества этого типа градиента включают:

    (а) простота приготовления,
    требуется только серия заранее приготовленных исходных растворов;

    (b) регулируемая высота слоя до
    обеспечить достаточный интервал между соседними плотностями / концентрациями,
    Таким образом обеспечивается хорошее разделение и более легкое извлечение собираемых фракций.
    на каждом слое.

    В
    центрифугирование с градиентом плотности, частицы в слое пробы будут двигаться
    вниз до тех пор, пока плотность окружающей среды не сравняется или не превысит их
    собственный. Затем они образуют слой или
    полоса в этом положении, и дальнейшее центрифугирование будет малоэффективным.


    УПРАЖНЕНИЕ
    # 10:
    ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СУКРОЗА
    СТУПЕНЬ ГРАДИЕНТ

    Процедура:

    1. Если вы еще не сделали этого в предыдущем модуле, воспользуйтесь 10
    мл 0.5 М и 0,25 М растворы сахарозы в PBS (фосфатно-солевой буфер). (Используйте бутылку с надписью: Tech. Fac. Sucrose;
    флакон PBS можно найти в холодильнике)

    2. Возьмите коническую центрифужную пробирку на 15 мл с синей крышкой. Осторожно используя одноразовые пипетки на 5 мл.
    слоями растворы (по 3 мл) более плотным на дно.

    Наконечник: При наслаивании держите трубку под небольшим углом,
    капая раствор по стенке пробирки. Укладка слоев должна выполняться осторожно, чтобы минимизировать смешивание растворов.
    на интерфейсах.

    3. После того, как ступенчатый градиент будет подготовлен, осторожно установите пробирку в
    штатив для пробирок.

    4. Используйте вашу микроцентрифужную пробирку с «клетками» из предыдущего
    упражнение, ресуспендирование «клеток» в PBS путем впрыскивания, как ранее.

    5. Осторожно нанесите суспензию образца поверх сахарозной ступени.
    градиент.

    6. Уравновесить пробирку, содержащую градиент, относительно «воды».
    балансировочная трубка (по возможности используйте трубку с пометкой «Water Bal»)
    перед помещением в центрифугу.(См. Упражнение 7, шаги 4–5)
    Точно ли совпадают объемы в двух пробирках? Если нет, то почему?

    7. После того, как пара трубок будет должным образом сбалансирована, опустите их.
    осторожно вставьте в щиты, расположив их друг напротив друга.

    Установить шкалу выбора скорости на 7 и центрифугу на 5
    мин. Снимите трубку осторожно, осмотрите
    и записывать наблюдения в Тех. Производственная тетрадь.

    8.Верните трубку к экрану и бегите
    центрифуги снова в течение 5 мин при настройке 7.
    Что вы наблюдаете? Объяснять.

    9. По окончании вылейте трубку.
    содержимое слить и выбросить только те пробирки, в которых были «клетки».
    (в подходящем контейнере для мусора!). Сохранить все
    пробирки для измерения водного баланса для повторного использования другими лицами (ставить на штатив возле центрифуг)


    Центрифугирование в клинической лаборатории: март-апрель 2013 г.

    Использование центрифуги имеет решающее значение в условиях клинической лаборатории для разделения жидких и твердых компонентов.В лабораториях, выполняющих биохимический анализ жидкостей организма, центрифуги обычно используются для отделения клеток крови от сыворотки / плазмы, для отделения осадка от мочи, для измерения объемной доли эритроцитов в крови (гематокрита) и для отделения связанных от свободных компонентов в крови. связывание с белками и иммунопроцедуры. Реже центрифугирование используется для разделения липопротеинов в контрольных процедурах их измерения, разделения клеточных компонентов и разделения фрагментов ДНК. 1

    В современной лаборатории клинической химии наиболее распространенными центрифугами являются высокопроизводительные горизонтальные головки или поворотные ковши, в которых пробирки с образцами вращаются под углом 90 ° к валу ротора. Эти устройства центрифугируют подавляющее большинство пробирок со скоростью 3500 об / мин в течение 10 минут. Кроме того, центрифуги с регулируемой температурой — центрифуги с горизонтальной головкой или вращающимся ковшом, поддерживающие температуру 4 ° C — используются для сохранения целостности термолабильных аналитов, на которые может отрицательно повлиять тепло, выделяемое большинством устройств во время процесса центрифугирования.

    Центрифугирование для банка крови и коагуляции
    Банк крови и отделы коагуляции также зависят от последовательной и точной работы центрифуги для отделения сыворотки / плазмы от клеточных компонентов. Банк крови вращает гелевые карты для скрининга антител, промывки клеток и типирования пробирок. Разделение клеточных компонентов в крови достигается за счет процесса дифференциального центрифугирования — процесса, при котором сила ускорения центрифуги регулируется таким образом, чтобы осаждать определенные клеточные компоненты и оставлять другие во взвешенном состоянии.В процессе дифференциального центрифугирования крови образец разделяется на две фазы: осадок, состоящий из клеточного осадка, и супернатант, который может быть клеточным или бесклеточным. 2 Высокопроизводительные центрифуги с горизонтальной головкой или вращающимся ковшом также используются в отделении коагуляции для получения плазмы с низким содержанием тромбоцитов. Существуют определенные параметры центрифуги, которых необходимо придерживаться, чтобы получить правильные результаты анализа аналитов в обработанных образцах, и эти параметры указываются производителями пробирок для сбора проб.В определенных ситуациях эти параметры могут зависеть от аналита. Примером специфических требований к аналиту является двойное вращение пробирок для протеина C и S в отделении коагуляции. Обычно рекомендуемая скорость центрифуги для химического тестирования составляет 3500 об / мин в течение десяти минут; для тестирования коагуляции скорость отжима составляет 3500 об / мин в течение семи минут.

    Параметры центрифугирования
    В больнице Долины в Риджвуде, штат Нью-Джерси, клиническая лаборатория использует четыре центрифуги в химическом отделении и две в отделении коагуляции.В обеих областях эти устройства используются непрерывно для обработки большого количества пробирок в течение дня. В отделениях химии и коагуляции центрифугируют от 2000 до 2500 пробирок в день. Пиковое время центрифугирования происходит между 5:00 и 11:00. В течение этого времени примерно 75% рабочей нагрузки приходится на лабораторию из больницы и аутрич-центров. Хотя эти шесть устройств используются постоянно, они также служат в качестве резервных устройств в случае сбоя в работе одной центрифуги.К счастью, эта технология достаточно долговечна и должна прослужить не менее семи-десяти лет, даже при постоянном использовании.

    Независимо от области применения, наиболее важными переменными, которые необходимо учитывать, являются скорость центрифуги, время отжима и температура внутри устройства. Например, неправильная скорость или сила, измеряемая в об / мин или относительная центробежная сила (RCF), или сокращение времени вращения, вызовут ошибочное отделение сыворотки / плазмы от клеточных компонентов (например, эритроцитов, лейкоцитов).Правильное профилактическое обслуживание центрифуг имеет решающее значение, поскольку неисправные или неисправные устройства могут привести к неправильному или неполному наслоению гелевой матрицы между сывороткой / плазмой и клеточными компонентами, что может привести к тому, что сыворотка / плазма останется в контакте с этими клеточными компонентами. . Этот контакт может вызвать преаналитические ошибки, такие как снижение уровня глюкозы или повышение уровня калия. Кроме того, высокие температуры нарушают целостность термолабильных аналитов.

    Эксплуатационная безопасность и обучение
    Большинство клинических центрифуг имеют несколько встроенных средств защиты от отказа устройства.По нашему опыту, отказы обычно возникают только в начале цикла из-за дисбаланса размещения трубок (см. Рисунок 1). Если произойдет такой сбой балансировки нагрузки, устройство автоматически остановится. Когда происходит сбой, звучит или мигает звуковой сигнал, чтобы предупредить оператора о проблеме.

    Для поддержания надлежащего функционирования наш биомедицинский инженер проверяет и очищает все центрифуги два раза в год. Если в промежуточный период происходит сбой, связывается с биомедицинским инженером, и устройство выводится из эксплуатации до тех пор, пока не будет допущено к использованию.Центрифуги следует заменять, если они требуют частого и обширного обслуживания для поддержания их в рабочем состоянии.

    Надлежащее обучение персонала эффективному и действенному использованию центрифуг может быть достигнуто несколькими способами. Один из вариантов — это практическое обучение во время ротации врачей в лабораторной программе медицинских технологов. Другой вариант — обучение новых операторов на рабочем месте. При размещении настольных или автономных центрифуг в лаборатории устройства должны быть легко доступны для персонала для загрузки и выгрузки пробирок.Главное преимущество настольных моделей — возможность иметь место для хранения под столом.

    Заключение
    Безопасность и эффективность современных клинических центрифуг продолжают улучшаться, многие производители и поставщики стремятся сократить время, необходимое устройству для достижения заданной скорости, а также сократить время, необходимое для остановки процесса центрифугирования. Большинство центрифуг, которые связаны с лабораторным оборудованием / программным обеспечением, являются частью аналитических систем, которые имеют входные дорожки обработки образцов.В таких системах пробирки для сбора образцов помещаются на направляющую, по которой пробирки транспортируются в центрифугу. После центрифугирования пробирки возвращаются на дорожку для транспортировки в анализатор для тестирования. Скорость и зависимость, которые центрифуги привносят в лабораторию, делают их бесценной технологией, поскольку мы работаем над автоматизацией большего количества практик в лаборатории.

    Номер ссылки

    1. Лауритцен М. Количества и единицы для центрифугирования в клинической лаборатории. J Automat Chem. 1992; 14 (3): 93-96.
    2. Отделение крови и центрифугирование. Руководство по оптимизации плазмы: повышение выхода плазмы от донорской цельной крови. Pall Medical. Доступно по адресу: http://www.pall.com/pdfs/Medical/10.3422_Plasma_OG%281%29.pdf
    3. Frothingham R. Центрифугирование без весовой трубки. Am Biotechnol Lab. 1999; 17 (3): 84.

    Жан И. Джарзабек, MS, MT (ASCP), CC (NRCC), старший технолог-химик в больнице Valley в Риджвуде, штат Нью-Джерси. Она имеет 40-летний опыт клинической химии и делится своими знаниями в качестве преподавателя в Школе клинических лабораторных ученых при больнице.Джин получила степень бакалавра зоологии и магистра биохимии. Она активна в Американской ассоциации клинической химии, будучи председателем секции Нью-Джерси и членом нескольких комитетов национального уровня.


    Таблица 1.
    Алгоритмы загрузки сбалансированного ротора центрифуги

    Требования

    • Ротор имеет n позиций, так что n делится на 6, или
    • Если меньше 6 — четное количество позиций
    • Количество выборок от 2 до n, но не равно n-1
    • Пробирки и объемы образцов идентичны

    Алгоритм А.Номер пробы четный:

    • Нагрузка пары трубок в противоположных положениях

    Алгоритм Б. Номер выборки нечетный:

    • Загрузите три трубки с равным интервалом в ротор, образуя равносторонний треугольник
    • Загрузите оставшуюся трубку попарно в противоположных положениях

    Примеры термолабильных аналитов включают:

    • Аммиак
    • Молочная кислота
    • Ренин
    • Факторы свертывания

    Щелкните здесь, чтобы просмотреть руководство покупателя Special MLM: лабораторные центрифуги

    .