سانتریفیوژ

بسم هللا الرحمن الرحیم

1

سانتریفیوژ

بالینی آزمایشگاههای ضروری بسیار دستگاههای از یکی سانتریفیوژ• : شود می استفاده کلی منظور دو به دستگاه این از . است

داخل ذرات کردن جدا مثل ، محلول یک در معلق ذرات کردن جدا – 1• . خون پالسمای یا و سرم تهیة و خون

های مؤلفه کردن جدا مثل ، مختلف چگالی با مایعات جداسازی – 2• . آن داخل های مؤلفه سایر از سرم یا و پالسما داخل لیپیدی

2

نظریه استفاده از سانتریفیوژ ضریب و ρF چگالی با محلولی در ρچگالی و m جرم و r شعاع با کروی ای ذره هرگاه•

: شود می وارد نیرو سه آن به گیرد قرار η گرانروی : با است برابر مقدارش که قائم راستای در ،Fg گرانشی جاذبة نیروی -1•

• Fg=mg=ρVg=(4/3)ρπr3g

جهت خالف در نیرو این . Fv گرانروی نیروی نام به محلول، داخلی اصطکاک نیروی – 2• مقدارش و شود می وارد آن به ، کند می حرکت v متوسط سرعت با که ای ذره حرکت

Fv=6πηvr : با است برابر

شود می وارد ذره به گرانش نیروی جهت خالف در نیرو این ،Fb محلول باالبری نیروی – 3• Fb=ρFVg=(4/3)ρFπr3g : با است برابر اش اندازه و

رابطه چنین نیرو سه این بین کند، می حرکت ، v متوسط سرعت با ذره که شرایطی در• Fg=Fb+Fv : است برقرار ای

می برابر ظرف کف در ذرات نشین ته سرعت آنها از یک هر مقدار کردن جایگزین با که• : با شود

•V=2𝑟2𝑔(𝜌−𝜌

𝐹)

9𝜂

سقوط وقت هیچ ذره ، ρF محلول چگالی با ρ ذره چگالی بودن مساوی با که است واضح• که است شرایط این در . ماند خواهد باقی محلول داخل در معلق صورت به و کرد نخواهد

،Fc مرکز از گریز نیروی نام به چهارمی نیروی از و دهند می قرار سانتریفیوژ درون را نمونه . کنند می استفاده ذرات نشینی ته برای

• Fc=mG=4mrπ2N2

سانتریفیوژ موتور دوران سرعت N و است Fc نیروی از ناشی شتاب G رابطه این در• فاصلة یا دوران شعاع r و شود می بیان (r.p.m) دقیقه در دور حسب بر معموالا که است سانتیمتر حسب بر معموالا که است سبد ته یا نمونه محلول لولة ته تا دوران محور افقی . شود می بیان

3

نظریه استفاده از سانتریفیوژ اندازة که است مرسوم هم، با سانتریفیوژها جداسازی ظرفیت مقایسة برای•

Fc، اندازة با کند، می وارد نمونه ذرات به سانتریفیوژ که نیرویی Fg نیروی گریز نیروی نام به زیر نسبت .شود می سنجیده ذره، بر وارد گرانش طبیعی

. شود تعریف (.R.C.F) نسبی مرکز از

• R.C.F.=𝐹𝑐

𝐹𝑔

=𝑚𝐺

𝑚𝑔=𝐺

𝑔 R.C.F.=

4𝜋2𝑁2𝑟

𝑔

دور حسب بر) N و (سانتیمتر حسب بر) r کمیتهای تبدیل ضرایب دادن قرار با• : آید می بدست زیر عبارت ، g مقدار و (دقیقه در

• R.C.F=1.118*10-5N2r

به که اند کرده تهیه نموداری سانتریفیوژ، سازندة های کارخانه از تعدادی• می ، R.C.F و r ، N مجهول کمیت سه از کمیت دو دانستن با و آن کمک شعاع ازای به مثال طور به .(6 - 1 شکل) آورد دست به را سوم کمیت توان

مقدار دقیقه، در دور 3000 با برابر دوران سرعت و سانتیمتر 10 با برابر دوران به را آن که است 1000 با برابر نمودار روی از نسبی مرکز از گریز نیروی . کرد بیان توان می G = 1000g یا و g 1000 صورت

(حرکت حال در) نمونه لولة ته تا دوران محور فاصلة که است آوری یاد به الزم• کمترین .است شده حساب r دوران شعاع برای که است مقداری بیشترین

. بود خواهد نمونه محلول سطح تا دوران محور فاصلة آن مقدار

4

5

سانتریفیوژ و انواع آن ساختمان بنام ای قطعه آن، گردان محور روی بر که است موتوری دارای سانتریفیوژ•

مستقیماا مخصوص، هایی لوله در نمونه مایعات و است شده سوار شاخک . گیرند می قرار شاخک روی بر سبدهایی، درون یا

به مجهز که است متناب جریان سری نوع از معموالا سانتریفیوژها موتور• است شده برده نام سانتریفیوژ نوع پنج از کالا . است سرعت تغییر سیستم

روی بر شاخک شدن سوار وضعیت اساس بر نامگذاری این آن نوع سه در که . (6 - 1 جدول) است موتور حرکت هنگام نمونه وضعیت و موتور گردان محور

که هستند (یخچالی) کننده خنک سیستم به مجهز سانتریفیوژها از تعدادی• سرعت (6 - 1)جدول در) شود می موتور دوران سرعت رفتن باال باعث این

(.است شده نوشته پرانتز درون دار یخچال سانتریفیوژهای دوران

ثابت جای و دار زاویه شاخک و نمونه، متحرک جای و افقی شاخک مدل دو• بر سانتریفیوژ رومیزی، مدل در .اند شده عرضه بازار در صورت دو به نمونه که زمینی به معروف مدل در ولی گیرد می قرار آزمایشگاه سکوی روی

مستقیماا سانتریفیوژ است، (یخچالی) کننده خنک سیستم به مجهز معموالا درون نمونه زیادی بسیار تعداد مدل دو این در .گیرد می قرار زمین روی

. گیرند می قرار شاخک روی بر سبدهایی

6

7

شاخک افقی و جای ثابت نمونه با سانتریفیوژ این از .است هماتوکریت میکرو سانتریفیوژ دستگاه، این تجارتی نام•

شود می استفاده خون سلولهای متوسط حجم تعیین برای سانتریفیوژ .(6 - 2 شکل)

8

ای صفحه صورت به شاخک• محور روی بر که است قرار سانتریفیوژ درون دوران

لوله در را نمونه .گیرد می می کوچکی مویین های شدن پر از پس و ریزند بندند می را آن انتهای لوله،

شیارها داخل را ها لوله و .دهند می قرار ها مقره یا

دستگاه، دوران مدت در• محلول در معلق ذرات

می را لوله طول نمونه، رسوبی صورت به و پیمایند

می جمع آن ته منسجم . شوند

سانتریفیوژ با شاخک افقی و جای متحرک نمونه می قرار افقی صورت به موتور محور بر عمود سانتریفیوژ این اخکش•

می سبدهائی در را نمونه حاوی ای شیشه های لوله معموالا .گیرد .شوند می وصل شاخک به هایی حلقه کمک به سبدها .گذارند

.(6 - 3 شکل) دارد را بیشتر گاهی و سبد 6 تا 4 جای شاخک

9

سانتریفیوژ با شاخک افقی و جای متحرک نمونه محور بر عمود افقی، وضعیت یک در دوران هنگام به نمونه های لوله•

عمودی صورت به سکون حال در که حالی در گیرند، می قرار دوران داده نشان (6 - 4) شکل در دیگر مدلهای در حالت این . اند گرفته قرار

. است شده

10

سانتریفیوژ با شاخک افقی و جای متحرک نمونه رسوب و کنند می طی را لوله طول نمونه ذرات موتور، دوران مدت در•

با مایع معموالا . دهند می تشکیل لوله ته در صاف سطح با یکنواختی . شود می ایجاد رسوب در کمی اختالل و شود می کشیده پیپتی . است شده داده نشان 6 - 5 شکل در مدل این از دیگری نمای

11

سانتریفیوژ با شاخک زاویه دار و جای ثابت نمونه 20 زاویة دوران محور به نسبت و ثابت ها نمونه جای مدل، این شاخک درون•

نشان را مقاومت کمترین هوا شاخک، نوع این دوران هنگام .دارند درجه 45 تا شکل) باشند می مدل این دارای اکثراا زیاد دور با سانتریفیوژهای .دهد می

6 - 6) .

12

درون ذرات نمونه، های لوله در• مرکز از گریز نیروی تأثیر تحت محلول

جداره طرف به کوتاهی مسافت می لیز سپس و کنند می طی

و شوند می جمع ظرف ته و خورند نشین ته ذرات، های الیه نهایت در

زاویه با ها الیه آخرین و شوند می و گیرند می قرار جداره به نسبت ای

باعث است ممکن نمونه کردن خارج نمونه سطح آخرین خوردن هم به

در مدل این از دیگری نمای .شود .است شده داده نشان 6 - 7 شکل

سانتریفیوژ با شاخک زاویه دار و جای ثابت نمونه

13

سانتیریفیوژ با دور بسیار زیاد ریزتر بسیار ها اریتروسیت از که سرم های لیپوپروتئین کردن جدا•

روزها گاهی و ساعتها معمولی سانتریفیوژهای از استفاده با هستند بسیار دور با سانتریفیوژهای مشکلی چنین حل برای .کشد می طول چنین با زیاد بسیار دور با موتورهای از استفاده .اند شده ساخته زیاد

: است همراه مشکالتی

کارگیری به با .شود می ایجاد نمونه اطراف در زیادی گرمای - 1• . شود می طرف بر مشکل این یخچالی سیستم

می تولید جرقه یون، ایجاد و هم با هوا مولکولهای مداوم برخورد با - 2• سیستم از منظور بدین . شود سوزی آتش به منجر تواند می که شود . شود می استفاده خالء

شاخک دارای های چرخنده برابر در هوا شد گفته قبالا که طور همان• مدل این از نیز دستگاه این در .دارد را مقاومت کمترین دار زاویه

. شود می استفاده

14

سانتریفیوژ محوری قرار عمودی صورت به قبلی، روشهای خالف بر نمونه حاوی های لوله مدل این در•

.(الف 6 – 8 شکل) کنند می پیدا دوران نیز حالت همین در و شوند می داده

می ریخته نمونه مخصوص لولة داخل به هوا از خالی سوزنی طریق از خون ابتدا• قرار متحرکی و صاف مدور صفحة ، لوله درون انتهای یک در . (ب 6 – 8 شکل) شود . کند می جدا خون جامد باقیماندة از را خون پالسمای یا سرم که است شده داده

می دوران به ها لوله و کنند می روشن را دستگاه ها لوله قراردادن عمودی از پس• آن کنار در و کنند می حرکت جداره طرف به خون جامد مواد ، دوران هنگام . آیند

. (ج شکل) شود می تشکیل هوا ستون مرکز، در و پالسما یا سرم مایع از ستونی

از پس نور ای باریکه .آید می در حرکت به خودکار طور به پروبی یا لوله هنگام این در• شود می روشن دایود و شود می تابانده نوری دایود یک به نمونه لولة داخل از عبور

. (د شکل)

نیز آن همراه به و شود می آن داخل لوله، الستیکی سرپوش جدارة طریق از پروب• شدن آزاد و خروج باعث پروب این . (ه شکل) شود می رانده لوله انتهای به دایود

باالی اطاقک درون به سرم یا پالسما آن دنبال به .شود می هوا مرکزی ستون حرکت پایین طرف به کننده مجزا صفحة تدریج به و شود می رانده کننده مجزا صفحة

.کند می

جامد مواد از ای ذره آنکه محض به شدند منتقل لوله باالی به مایعات که هنگامی• با و شود می قطع نوری دایود به نور رسیدن مسیر یابد، راه باال قسمت به بخواهد

پروب راندن بیرون باعث این .ایستد می باز حرکت از نیز موتور دایود، شدن فعال غیر مخلوط از جلوگیری نیز و (و شکل) اش اولیه جای به آن بازگشت و باال طرف به

.(ز شکل) شود می خون سلولهای با سرم یا پالسما شدن15

16

اضافی داخل سانتریفیوژها اجزای دورسنج• گردان محور یک دوران سرعت گیری اندازه برای ای وسیله تاکومتر یا دورسنج•

که سانتریفیوژهائی .اند شده ساخته مختلف انواع در دورسنجها .است تعداد دادن نشان برای دورسنج از هستند سرعت کنترل سیستم به مجهز

مولد دورسنج آنها رایج انواع از یکی .کنند می استفاده دقیقه در دور .است الکتریکی

الکتریکی مولد سنج دور ساختمان• سیستم به مجهز متناوب جریان یا مستقیم جریان سری سادة موتورهای•

با توان می را سری سادة الکتریکی موتور گردان محور .هستند سرعت تغییر .کرد وصل دیگری مشابة موتور گردان محور به تسمه و قرقره از استفاده

از حرکت اول، موتور کردن روشن با باشد، تغذیه منبع بدون دوم موتور هرگاه پتانسیل اختالف آن سر دو در و شود می منتقل دوم موتور به تسمه طریق

دوران سرعت افزایش با پتانسیل اختالف این مقدار .شود می ایجاد الکتریکی اندازه پتانسیل اختالف این سنج ولت کمک به هرگاه .یافت خواهد افزایش آن

ولتاژ مقدار اول، موتور دوران سرعت ثابت تغییرات با توان می شود گیری (دقیقه در دور) الکتریکی موتور دوران سرعت حسب بر را شده گیری اندازه .است الکتریکی مولد سنج دور یک ساختمان اساس این .کرد بندی درجه

سیستم به مجهز یا ثابت دوران سرعت دارای که سانتریفیوژهائی مورد در• دوران سرعت یکبار ماه سه هر که است شده توصیه هستند سرعت تغییر دور یک یا استروبوسکوپ بنام نوری دستگاه یک با .شود گیری اندازه آنها

می ندارد، دستگاه حرکت در دخالتی هیچ که نوسانگر، تیغة نوع از سنج 17 .داد انجام را گیری اندازه توان

استروبوسکوپ زن چشمک نور تاباندن کمک به متحرک اجسام شدن دیده برای ای وسیله•

جسم یک صورت به متحرک جسم دادن نشان و آن، از قسمتی روی بر کم بسیار زمینه نورهای که شود می انجام حالی در کار این .است ساکن فرکانس یا (دقیقه در دور حسب بر) دوران سرعت صورت این در . است

جسم روی بر زن چشمک نور نوسان فرکانس با برابر متحرک جسم نوسان .بود خواهد

صورت به نور اول، روش در .شوند می ایجاد روش دو به زن چشمک نورهای• متحرک جسم بر و خارج نور چشمة از تنظیم قابل فرکانس با نوری تپهای قطع یک توسط نورانی چشمة پیوستة نور دوم، روش در .شود می تابانده در زن چشمک صورت به کند می دوران تنظیمی قابل سرعت با که نور کنندة

قوی نور چشمة یک از باید نور تابش زمانهای کوتاهی به توجه با .آید می که حالی در .هستند نور کم نئون، گازی تخلیة المپهای .شود استفاده . هستند قوی بسیار گزنون قبل از المپهائی

صورتی در فقط متحرک، جسم مشاهدة و نور تابش آهنگ تنظیم با عمل در• مساوی اولیه وضعیت به جسم بازگشت زمان از مضربی با تابش آهنگ که

آهنگ هرگاه . آمد خواهد نظر به ساکن فضا از نقطه یک در جسم باشد، اولیة حالت به جسم بازگشت آهنگ از بیشتر کمی جسم مشاهدة و تابش .کند می حرکت عکس جهت در و کندتر کمی رسد می نظر به باشد خود

در و تندتر جسم که رسد می نظر به باشد کمتر کمی آهنگ این هرگاه . کند می حرکت اصلی جهت

برای آن از و است جسم حرکت در آن دخالت عدم استروبوسکوپ مزیتهای از• . شود می استفاده نیز سبک دوار اجسام ترازمندی نقصهای آشکارسازی

18

تیغة نوسانگر شکل) است شده تشکیل متفاوت طولهای با تغیه دسته یک از سنج دور این•

آن مقطع سطح و طول ، جرم به تیغه هر طبیعی فرکانس کمترین . (6 – 9 صورت در باشد، داشته تماس موتور گردان محور با تیغه اگر . دارد بستگی گردان محور فرکانس با ، آن از مضربهائی یا تیغه اصلی فرکانس بودن یکسان

تیغه تک تک باید گیری اندازه برای .شود می مرتعش شدت به تیغه ، موتور تیغه تکیة برای نیز دستگاه بدنة از توان می . برد کار به جداگانه بطور را ها

. کرد استفاده

19

از سانتریفیوژ مراقبت : است ضروری سانتریفیوژ با کار هنگام نکات این رعایت•

. باشد دستگاه استاندارد لولة اندازة با مساوی دقیقاا باید نمونه های لوله اندازة – 1•

توسط شده توصیه وزن از %1 از بیشتر نباید نمونه و ها لوله وزن مجموع – 2• . باشد کارخانه

(سبد درون) شاخک روی بر ها لوله است الزم موتور کارکردن خوب و نرم برای – 3• . باشد کامل تعادل دارای (سبد) شاخک تا شوند داده قرار هم مقابل جفت صورت به روی بر بار تعادل عدم . کرد استفاده توان می تعادل ایجاد برای آب از پر های لوله از

. شود می موتور محور تدریجی خوردگی و شاخک نوسان باعث شاخک

. باشد لرزش بدون و محکم باید گیرد می قرار آن روی بر سانتریفیوژ که مکانی – 4•

از مانع تا کنید پر مایعات با سانتریفیوژ کاسة از بیرون را نمونه های لوله همیشه – 5• . شوید آن پوسیدگی و سانتریفیوژ کاسة درون به مایعات ریختن

. ببندید را لوله در دستگاه، در نمونه لولة گذاشتن از پیش – 6•

. کنید تمیز کامالا را آن داخل قطعات و کاسه معین، زمانی فواصل در -7•

گرافیت جنس از زغالهایی وسیله به معموالا جاگرها جابه با الکتریکی اتصال – 8• . شوند تعویض باید شد اصلی اندازة نصف زغالها طول که هنگامی . شود می برقرار جاگر جابه روی بر شیارهائی و خراش آنها فنر باشند، رفته بین از کامالا زغالهاا هرگاه البته .کند می خراب را نو زغال سریع خیلی ناصاف جاگر جابه .کند می ایجاد

.نیستند زغال دودة و گرد مولد ندارند نیاز زغال و جاگر جابه به چون القایی موتورهای

20

21