روتور سانتریفیوژ آزمایشگاهی ، انواع مختلف و ویژگی ها!

هر آنچه نیاز است درباره روتور سانتریفیوژ آزمایشگاهی بدانید!

روتور سانتریفیوژ آزمایشگاهی چیست؟

روتور سانتریفیوژ آزمایشگاهی یکی از اجزای کلیدی سانتریفیوژ آزمایشگاهی است که نمونه‌ها در آن قرار می‌گیرند و با اتصال به موتور با سرعت بالا به چرخش در می‌آیند. این فرآیند با استفاده از نیروی گریز از مرکز انجام می‌شود که باعث می‌شود ذرات سنگین‌ تر به سمت انتهای محفظه حرکت کنند و لایه‌های مجزا تشکیل دهند. روتورها معمولاً برای ظرفیت و سرعت‌های مختلف طراحی می‌شوند و می‌توانند به صورت زاویه ثابت یا زاویه متغیر باشند.

روتورهای زاویه ثابت لوله‌ها را در یک زاویه ثابت نسبت به محور عمودی چرخش نگه می‌دارند و برای رسوب‌سازی و حذف ذرات از سوسپانسیون‌ها مناسب هستند. در مقابل، روتورهای زاویه متغیر به لوله‌ها اجازه می‌دهند تا از حالت عمودی به حالت افقی حرکت کنند و برای جداسازی نمونه‌های حجیم در سرعت‌های پایین و تفکیک نمونه‌ها بر اساس چگالی مناسب‌تر هستند. این تنوع در طراحی روتورها به کاربران اجازه می‌دهد تا بر اساس نیازهای خاص خود، روتور مناسب را انتخاب کنند.

انواع روتور سانتریفیوژ آزمایشگاهی

روتورهای سانتریفیوژ آزمایشگاهی بر اساس نوع حرکت و موارد کاربرد به چند دسته تقسیم می‌شوند که هر کدام برای کاربردهای خاصی طراحی شده‌اند. در اینجا به برخی از انواع رایج روتورها اشاره می‌کنیم:

روتور زاویه ثابت (Fixed Angle Rotor)

روتور زاویه ثابت یکی از انواع پرکاربرد روتورهای سانتریفیوژ است که در آن لوله‌های نمونه در زاویه‌ای ثابت، معمولاً حدود 45 درجه، نسبت به محور چرخش قرار می‌گیرند. این طراحی باعث می‌شود که نمونه‌ها در طول چرخش به سمت دیواره‌های لوله فشرده شوند، که این امر به جداسازی سریع‌تر و مؤثرتر ذرات سنگین‌تر از ذرات سبک‌تر کمک می‌کند.

یکی از مزایای اصلی روتور زاویه ثابت، کارایی بالا و توانایی جداسازی دقیق است. این نوع روتور به دلیل سبکی نسبی، این امکان را می‌دهد که عمل جداسازی با سرعت بالا انجام شود و می‌توان به کمک آن عمل گلوله‌سازی را انجام داد. همچنین، این نوع روتور غالباً برای نمونه‌هایی که عمل جداسازی در آن‌ها راحت‌تر صورت می‌گیرد، مانند خالص‌سازی پروتئین‌ها، جداسازی DNA و RNA، استفاده می‌شود.

روتور زاویه متغیر (Swing-bucket Rotor)

روتور زاویه متغیر که به عنوان روتور سطلی چرخان یا روتور شناور یا روتور سوئیچینگ نیز شناخته می‌شود، یکی از انواع روتورهای سانتریفیوژ است که در آن لوله‌های نمونه به صورت عمودی قرار می‌گیرند و در هنگام چرخش به حالت افقی درمی‌آیند. این طراحی باعث می‌شود که نمونه‌ها به طور یکنواخت در طول لوله ته‌نشین شوند و جداسازی دقیق‌تری از ذرات مختلف بر اساس چگالی آن‌ها صورت گیرد.

یکی از مزایای اصلی روتور زاویه متغیر، توانایی آن در جداسازی نمونه‌های با حجم زیاد و چگالی‌های مختلف است. این نوع روتور به ویژه برای کاربردهایی که نیاز به جداسازی دقیق و یکنواخت دارند، مانند جداسازی سلول‌ها، پروتئین‌ها و اجزای دیگر، بسیار مناسب است. همچنین، روتورهای زاویه متغیر به دلیل طراحی خاص خود، می‌توانند نیروی گریز از مرکز بیشتری را اعمال کنند که این امر به جداسازی سریع‌تر و مؤثرتر کمک می‌کند.

روتور میکروتیوب (Microtube Rotor)

روتور میکروتیوب یکی از اجزای مهم میکروسانتریفیوژ آزمایشگاهی است که برای جداسازی و ته‌نشینی نمونه‌های کوچک در لوله‌های میکروتیوب استفاده می‌شود. این روتورها به طور خاص برای لوله‌های میکروتیوب با حجم‌های مختلف، معمولاً 0.2 میلی‌لیتر تا 2 میلی‌لیتر، طراحی شده‌اند و می‌توانند با سرعت‌های بسیار بالا، تا 15,000 دور در دقیقه، عمل کنند.

یکی از ویژگی‌های برجسته روتورهای میکروتیوب، توانایی آن‌ها در جداسازی سریع و مؤثر نمونه‌های کوچک است. این روتورها معمولاً از مواد مقاومی مانند آلومینیوم یا فولاد ضد زنگ ساخته می‌شوند که باعث افزایش دوام و کارایی آن‌ها می‌شود. همچنین، برخی از این روتورها قابلیت اتوکلاو شدن دارند که این امر به بهبود بهداشت و جلوگیری از آلودگی کمک می‌کند.

روتورهای میکروتیوب در بسیاری از کاربردهای آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می‌گیرند، از جمله جداسازی DNA و RNA، پلت کردن نمونه‌های پروتئینی و جداسازی سلول‌ها. این روتورها به دلیل اندازه کوچک و کارایی بالا، به ویژه در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی و بالینی بسیار محبوب هستند.

روتور یونیورسال (Universal Rotor)

روتور یونیورسال یکی از انواع روتورهای سانتریفیوژ است که به دلیل تطبیق‌پذیری و کارایی بالا در بسیاری از آزمایشگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این روتورها قابلیت استفاده با انواع مختلف لوله‌ها و نمونه‌ها را دارند، از جمله لوله‌های استاندارد، پلیت‌های میکروتیتر، لوله‌های مخروطی، لوله‌های خونگیری و میکروتیوب‌ها. این ویژگی باعث می‌شود که روتورهای یونیورسال برای کاربردهای مختلف زیست‌شناسی مولکولی، تشخیص خون، آزمایشگاه‌های پزشکی و آزمایشگاه‌های کشت سلولی بسیار مناسب باشند.

یکی از مزایای اصلی روتورهای یونیورسال، توانایی آن‌ها در چرخش با سرعت‌های بالا است که می‌تواند تا 20.000 دور در دقیقه برسد. این سرعت بالا به جداسازی سریع و مؤثر نمونه‌ها کمک می‌کند. علاوه بر این، روتورهای یونیورسال معمولاً از مواد مقاومی مانند آلومینیوم یا فولاد ضد زنگ ساخته می‌شوند که این امر باعث افزایش دوام و کارایی آن‌ها می‌شود.

روتورهای یونیورسال به دلیل طراحی خاص خود، می‌توانند نیروی گریز از مرکز بیشتری را اعمال کنند که این امر به جداسازی دقیق‌تر و یکنواخت‌تر نمونه‌ها کمک می‌کند. این روتورها همچنین دارای سیستم‌های ایمنی پیشرفته‌ای هستند که از بالانس نبودن روتور و سایر مشکلات احتمالی جلوگیری می‌کنند. به همین دلیل، روتورهای یونیورسال به عنوان یکی از ابزارهای اصلی در بسیاری از آزمایشگاه‌ها شناخته می‌شوند.

ویژگی های روتور استاندارد سانتریفیوژ

روتور سانتریفیوژ آزمایشگاهی مناسب باید دارای ویژگی‌های زیر باشد تا بتواند به بهترین شکل ممکن نیازهای آزمایشگاهی را برآورده کند:

• ظرفیت مناسب: روتور باید بتواند تعداد و حجم نمونه‌های مورد نیاز را در خود جای دهد. این ویژگی بستگی به نوع آزمایش و حجم نمونه‌ها دارد.
• سرعت بالا: روتور باید بتواند با سرعت‌های بالا کار کند تا فرآیند جداسازی به طور مؤثر انجام شود. سرعت چرخش روتور معمولاً بر حسب دور در دقیقه (RPM) اندازه‌گیری می‌شود.
• مقاومت به خوردگی: مواد ساخت روتور باید مقاوم به خوردگی و مواد شیمیایی باشند تا در برابر نمونه‌های مختلف آسیب نبینند.
• تعادل و پایداری: روتور باید به گونه‌ای طراحی شده باشد که در سرعت‌های بالا تعادل خود را حفظ کند و از لرزش و ناپایداری جلوگیری کند.
• قابلیت تعویض و تطبیق‌پذیری: روتور باید قابلیت تعویض و استفاده از آداپتورهای مختلف را داشته باشد تا بتواند با انواع مختلف لوله‌ها و ویال‌ها کار کند.
• ایمنی: روتور باید دارای ویژگی‌های ایمنی مانند قفل‌های ایمنی و سیستم‌های جلوگیری از باز شدن در حین چرخش باشد تا از بروز حوادث جلوگیری شود.

جنس روتور

روتورهای سانتریفیوژ آزمایشگاهی معمولاً از مواد مقاوم و سبک ساخته می‌شوند تا بتوانند در برابر سرعت‌های بالا و نیروهای گریز از مرکز مقاومت کنند. برخی از مواد رایج برای ساخت روتورهای سانتریفیوژ عبارتند از:

• آلومینیوم: این ماده به دلیل وزن سبک و مقاومت به خوردگی، برای ساخت روتورهای سانتریفیوژ بسیار مناسب است.
• تیتانیوم: تیتانیوم نیز به دلیل مقاومت بالا به خوردگی و استحکام زیاد، در ساخت روتورهای سانتریفیوژ استفاده می‌شود. این ماده به خصوص برای کاربردهایی که نیاز به سرعت‌های بسیار بالا دارند، مناسب است.
• فیبر کربن: فیبر کربن به دلیل وزن بسیار سبک و مقاومت بالا به نیروهای گریز از مرکز، در ساخت روتورهای پیشرفته و با سرعت بالا استفاده می‌شود.

این مواد به دلیل ویژگی‌های خاص خود، به افزایش عمر مفید روتور و کاهش خطرات ناشی از شکستگی و خوردگی کمک می‌کنند.

اجزای روتور

روتور سانتریفیوژ آزمایشگاهی از چندین جزء اصلی تشکیل شده است که هر کدام نقش مهمی در عملکرد دستگاه دارند. این اجزا عبارتند از:

• بدنه اصلی روتور (Rotor): این بخش به سانتریفیوژ متصل می‌شود و پایه‌ای برای سایر اجزا فراهم می‌کند.
• باکت (Bucket): باکت‌ها به صورت کاسه‌ای شکل هستند و روی بازوهای بدنه روتور قرار می‌گیرند. این بخش‌ها نمونه‌ها را در خود جای می‌دهند.
• اینزرت (Insert): اینزرت‌ها در داخل باکت قرار می‌گیرند و برای انواع لوله‌های آزمایشگاهی با حجم‌های مختلف طراحی شده‌اند³.

این اجزا به طور هماهنگ با هم کار می‌کنند تا فرآیند جداسازی نمونه‌ها به بهترین شکل ممکن انجام شود.

عملکرد باکت‌های روتور

باکت‌های روتور سانتریفیوژ آزمایشگاهی نقش مهمی در فرآیند جداسازی نمونه‌ها دارند. عملکرد آن‌ها به این صورت است:

• نگهداری نمونه‌ها: باکت‌ها نمونه‌ها یا لوله‌های آزمایشگاهی را در خود نگه می‌دارند و به بازوهای روتور متصل می‌شوند.
• چرخش و جداسازی: هنگامی که سانتریفیوژ شروع به کار می‌کند، باکت‌ها به همراه روتور با سرعت بالا می‌چرخند. این چرخش باعث ایجاد نیروی گریز از مرکز می‌شود که مواد با چگالی‌های مختلف را از هم جدا می‌کند.
• زاویه چرخش: در روتورهای زاویه متغیر، باکت‌ها در ابتدا به صورت عمودی قرار می‌گیرند و با افزایش سرعت، به حالت افقی در می‌آیند. این تغییر زاویه به جداسازی بهتر مواد کمک می‌کند.

باکت‌ها معمولاً از مواد مقاوم به خوردگی ساخته می‌شوند تا در برابر مواد شیمیایی و نمونه‌های مختلف مقاومت کنند. همچنین، طراحی آن‌ها به گونه‌ای است که تعادل و پایداری روتور را در سرعت‌های بالا حفظ کنند.

نگهداری مناسب

برای نگهداری مناسب روتور سانتریفیوژ، رعایت چند نکته مهم ضروری است:

1. تمیز کردن منظم: پس از هر بار استفاده، روتور را با مواد شوینده خنثی (مانند الکل 70%) تمیز کنید تا از تجمع آلودگی‌ها جلوگیری شود.
2. بررسی خرابی‌ها: به طور منظم روتور را از نظر خرابی‌ها و سایش بررسی کنید. هر گونه ترک یا آسیب می‌تواند باعث خرابی دستگاه شود.
3. بالانس کردن نمونه‌ها: همیشه نمونه‌ها را به طور متعادل در روتور قرار دهید تا از لرزش و آسیب به دستگاه جلوگیری شود.
4. مقاومت در برابر مواد شیمیایی: مطمئن شوید که روتور در برابر مواد شیمیایی مورد استفاده مقاوم است تا از خوردگی و آسیب جلوگیری شود.
5. استفاده از دفترچه راهنما: در صورت عدم اطمینان، به دفترچه راهنمای دستگاه مراجعه کنید تا از روش‌های صحیح نگهداری و تعمیرات مطلع شوید.