سانتریفیوژ و رفراکتومتری (1)

اصول فنی تجهیزات آزمایشگاهی

قسمت اول

تجهیزات سنجش مایعات؛ سانتریفیوژ و رفراکتومتری

مهندس احسان درخشان‌نیا

Bme.ehsan@gmail.com

 

سانتريفیوژ

سانتريفیوژ – Centrifuge وسیله‌ای است جهت سرعت بخشيدن به جدا شدن ذراتي كه وزن‌های متفاوت دارند. اساس و مبناي اين جداسازي مبتني بر اثر نيروي جاذبه زمين است. در اين روش جداسازي، ذرات براساس حركت چرخشي كه سانتريفیوژ انجام می‌دهد، شتاب گرفته و تحت نيروي وزنشان ته‌نشین می‌شوند. عمدتاً اين ذرات به‌صورت محلول می‌باشند، گرچه امروزه سانتريفیوژ روي ذرات گازي نيز انجام می‌گیرد. به‌طور كلي در عمل سانتريفیوژ، ذرات تحت تأثير دو نيرو يكي نيروي جاذبه يا وزنشان و ديگري نيروي حاصل از سانتريفیوژ خواهند بود. چون ذرات، كروي می‌باشند، بنابراين آنها مطابق قانون استوک– Stokes’s Law ته‌نشین می‌شوند كه سرعت ته‌نشین شدن ذرات برابر است با:

که در رابطه فوق، V، سرعت جداشدن ذرات، ، ویسکوزیته محیط، ، نیرویی که بر ذره اعمال می‌شود، r، شعاع ذرات کروی، ، دانسیته خود ذره و  دانسیته محلول یا محیط می‌باشد که ذرات در آن قرار دارند.

بر اساس اين رابطه، هر چه شعاع ذرات بيشتر و دانسيته خود ذرات نيز بيشتر باشد، سرعت جدا شدن ذرات بيشتر خواهد شد، اما در اين رابطه، ويسكوزيته محيط رابطه عكس با سرعت جدا شدن ذرات دارد، بنابراين هرچه محيط روان‌تر باشد، يعني محيط مایع‌تر باشد، باز هم سرعت جدا شدن ذرات بيشتر خواهد شد. در رابطه فوق همان نيرويي است كه بر ذره اعمال می‌شود و باعث می‌شود ذره شتابي بگيرد كه وابسته به نيروي جاذبه است و مقدار آن برابر است با:

که در این رابطه،  سرعت زاویه‌ای ذرات و  شعاع از مرکز دوران می‌باشد. پس يك حركت دوراني با سرعت زاویه‌ای بزرگ‌تر يا با مسير حركت دایره‌ای بيشتر، داراي مقدار شتاب بزرگ‌تری خواهد بود.

آهنگ (تغييرات برحسب واحد زمان) ته‌نشین شدن ذرات با ضريبي به نام ضريب اسوِدبرگ– Svedberg نمايش داده می‌شود. اين ضريب با S نشان داده شده و مقدار آن در ميدان حاصل از سانتريفیوژ عبارت است از:

 

همانطورکه در رابطه فوق مشاهده می‌شود، مقدار همان شتاب زاویه‌ای می‌باشد و مقداري ثابت است كه ديفرانسيل يا مشتق بر روي آن اثر ندارد، بنابراين اين آهنگ ته‌نشین شدن ذرات، براساس فاصله يا شعاع از مركز دوران تغيير می‌کند.

 

نیروی نسبی گریز از مرکز

نیروی نسبی گریز از مرکز یا RCF (Relative Centrifugal Force) که به شعاع و سرعت دوران بستگی دارد از طریق رابطه زیر محاسبه می‌شود:

RCF = 1.118 × 10^-6 × r × (rpm)²

که در این رابطه:

r، شعاع سانتریفیوژ برحسب میلی‌متر است. لازم به ذکر است که مقدار شعاع، از محور یا مرکز چرخش سانتریفیوژ تا انتهای لوله درون این دستگاه اندازه‌گیری می‌شود.

rpm، سرعت چرخش برحسب دور در دقیقه

1.118 × 10^-6، مقداری تجربی و قراردادی است.

واحد RCF بر اساس ضریبی از g بیان می‌شود.

برای مثال، اگر شعاع چرخش، 7/5 سانتیمتر و سرعت چرخش سانتریفیوژ 2500 rpm باشد، RCF حدود 500 g خواهد شد؛ به عبارت بهتر ذرات معلق در محلول، در سرعت 2500 rpm حدود 500 بار سریع‌تر از حالت عادی ته‌نشین می‌شوند.

همانطور که مشخص است، رابطه فوق را می‌توان به فرم زیر هم نوشت:

که این رابطه برای تعیین سرعت (rpm) برای RCF معلوم (مثلاً 2000g) کمک‌کننده است.

گاهی RCF تولیدشده دستگاه حتی با حداکثر دور هم کافی نیست، در این موارد با اضافه کردن زمان، جبران می‌کنیم.

RCF را می‌توان به‌وسیله نموگرام نیز تعیین نمود (شکل 1).

در این حالت با رسم خطی که از شعاع سانتریفیوژ و gیِ مورد انتظار عبور می‌کند و ادامه آن، سرعت به دست می‌آید، به‌عنوان مثال در شکل زیر برای بدست آوردن نیروی 500g در سانتریفیوژی که شعاع آن 75 میلی‌متر است، لازم است سرعت روی 2500 دور در دقیقه تنظیم گردد.

شکل 1: نموگرام مورد استفاده در تعیین میزان RCF

 

اجزاء سانتریفیوژ

1. سر سانتریفوژ: شامل ضمائمی مانند فنجانک (Bucket) می‌باشد که محل قرار گرفتن لوله‌های آزمایش است.
2. مفصل نگهدارنده (Trunion): عضوی است که فنجانک‌ها درون آن قرار می‌گیرند.
3. موتور: سر سانتریفیوژ بر روی آن قرار گرفته و همزمان با گردش موتور می‌چرخد. موتورهای مورد استفاده یا با برق مستقیم AC و یا با برق DC کار می‌کنند.
4. کلید (Switch): برای خاموش و روشن کردن دستگاه بکار می‌رود.
5. زمان‌سنج (Timer): برای تنظیم مدت زمان سانتریفیوژ نمونه استفاده می‌شود و در دو نوع آنالوگ و دیجیتال ساخته شده‌اند.
6. پتانسیومتر (Potentiometer): برای تنظیم دور موتور و کنترل سرعت چرخش آن استفاده می‌شود. پتانسیومترها در دو نوع آنالوگ و دیجیتال در دسترس می‌باشند.
7. ترمز: ابزاری است که پس از اتمام مدت زمان سانتریفیوژ و یا در مواقع ضروری جهت توقف حرکت موتور سانتریفیوژ استفاده می‌شود. این وسیله می‌تواند مکانیکی و یا الکترونیکی باشد. در نوع الکترونیکی با تغییر پولاریتی جریان برق موتور موجب توقف آن می‌شود.
8. سرعت‌سنج: برای نمایش سرعت موتور برحسب rpm
9. محور چرخان (روتور): انواع مختلف محور چرخان وجود دارد؛ انواع متداول آن زاویة ثابت، شناور، لوله‌های عمودی هستند که شرح آنها به‌قرار زیر است:

• محور چرخان با زاویه ثابت: كاربري عمومي دارد. در اين نوع سانتريفیوژها، لوله‌ها، زاوية ثابت (20 تا 45 درجه) نسبت به محور سانتريفیوژ دارند. کاربرد اين سانتريفیوژها عمدتاً در ايجاد سديمان‍هاي سلولي (رسوب سلولی) است. زاویه‌دار بودن سبب می‌شود مسير حرکت ذرات کوتاه‌تر شده و زمان سانتريفیوژ آنها در مقايسه با محور چرخان با سبد شناور کمتر شود.
• محور چرخان با سبد شناور: اين محور چرخان در انجام مطالعات براساس چگالي ذرات (Isopycnic Studies) و مطالعاتي که سرعت حرکت ذرات براساس اندازه آنها است، کاربرد دارد. در این مطالعات تشکيل لایه‌های متعدد در طول لوله مشاهده می‌شود.
• محور چرخان با لوله‌های عمودي: در اين نوع محور در زمان چرخش، لوله‌های نمونه در حالت عمودي قرار دارند. از اين نوع محورهای چرخان براي مطالعات براساس چگالي ذرات و وقتی‌که زمان کوتاه سانتريفیوژ شدن عامل مهمی در تشکيل لایه‌ها است، استفاده می‌شود.
• محور چرخان با لوله‌های تقریباً عمودي: اين نوع محورهاي چرخان براي جداسازی نمونه‌هایی که در آنها ته‌نشینی ذرات براساس چگالي يا اندازه نيست، طراحي شده‌‍‌اند. زاويه كوچك در این نوع محورها زمان سانتریفیوژ شدن را در مقایسه با محور چرخان با زاویه ثابت كم می‌کند.

 

انواع سانتريفیوژها

تقسیم‌بندی انواع سانتريفیوژها براساس تعداد دور در دقيقه و همچنين نحوه قرار گرفتن محور سانتريفیوژ تا محور دوران می‌باشد. به‌طور كلي و بر اين اساس سانتريفیوژها به دو دسته تقسيم خواهند شد:

سانتريفیوژ افقي: در اين نوع سانتريفیوژ، لوله آزمايش، موازي شعاع مركز دوران می‌باشد، درواقع اين نوع سانتريفیوژ، زاویه‌دار نيست و هنگام جداسازي، رسوب ته‌نشین‌شده موازي با محور خود سانتريفیوژ است (شکل 2).

شکل 2: روتور یک نمونه سانتریفیوژ افقی

 

سانتريفیوژ با زاويه ثابت–Fixed angle : در اين نوع سانتريفیوژ، معمولاً زاويه چرخش نسبت به سطح عمود 25 يا 45 درجه است و تحت اين شرايط، سانتريفیوژ عمل جداسازي را انجام می‌دهد و ذرات تحت تأثير دو نيروي وزن خود و همچنين نيروي جانب مركز سانتريفیوژ جدا می‌شوند كه اغلب اين نوع رسوب ناپايدار است (شکل 3). بعضي اوقات اين نوع سانتريفیوژ ممكن است دورهاي بسيار بالايي را داشته باشد و در اين صورت، به آن، سانتريفیوژ با سرعت بالا يا اولتراسانتريفیوژ گويند. اولتراسانتريفوژ می‌تواند سرعتي در حدود 100000 دور در دقيقه داشته باشد كه از آن در كارهاي دقیق‌تر و تحقيقاتي و پژوهشي از جمله جدا نمودن اسيدهاي آمينه مختلف يك تركيب پروتئيني و يا عناصر ساختماني سلول (ساختمان مولكولي سلول) و همچنين در جداسازي و تفكيك انواع مختلف لیپوپروتئین‌های سرم از يكديگر استفاده می‌شود (شکل 4). از ديدگاهي ديگر، تقسیم‌بندی سانتريفیوژها برحسب سرعت تعداد دوران آنهاست، يعني سانتريفیوژهاي با دور پايين 2000 تا 8000، سانتريفوژهاي با دور بالا 21000 تا 30000 و اولتراسانتريفیوژها با دور 75000 تا 120000. امكانات اولتراسانتريفیوژها از دو دستگاه ديگر بيشتر است، تمامي مدل‌های اولتراسانتريفیوژ، داراي يخچال سيستم خلأ و شتاب‌دهنده هستند.

شکل 3: نمونه‌ای از روتور سانتریفیوژ Fixed angle

شکل 4: نمونه‌ای از سانتريفیوژ با سرعت بالا يا اولتراسانتريفیوژ

 

در طی سانتریفیوژ به علت حرکت موتور دستگاه، حرارت تولید می‌شود و به ازای هر 10 دقیقه سانتریفیوژ، دمای داخل آن تا 5 درجه سانتی‌گراد بالا می‌رود. ایجاد حرارت بستگی به تعداد دور در دقیقه (rpm)، زمان چرخش و طرح روتور یا قسمت چرخنده دارد. این افزایش حرارت باعث همولیز و تبخیر نمونه یا محلول‌ها می‌شود. برای سانتریفیوژ کردن موادی که نسبت به افزایش دما حساس هستند توصیه می‌شود از سانتریفیوژهای یخچال‌دار استفاده گردد. سانتریفیوژهای یخچال‌دار که دارای سرعتی بین 6000 تا 20000 دور در دقیقه هستند بیشتر برای جداسازی موادی به کار می‌روند که نسبت به حرارت حساس هستند.

در یک تقسیم‌بندی دیگر، می‌توان به برخی از سانتریفیوژهایی که در آزمایشگاه‌ها موجودند اشاره کرد:

 

1: سانتریفیوژ سایتولوژی

از این نوع سانتریفیوژ برای قرار دادن سلول‌های موجود در یک مایع روی اسلاید میکروسکوپ استفاده می‌شود. در موقع استفاده، کاربر ظرف مخصوص نمونه، صفحه فیلتر و یک اسلاید را کنار هم قرار می‌دهد. سپس همگی را در داخل روتور گذاشته، مایع موردنظر را در ظرف مخصوص نمونه قرار داده و دستگاه را روشن می‌کند. بعد از فعال شدن دستگاه، مایع با فشار در تماس با مجموعه فیلتر و اسلاید قرار می‌گیرد (شکل 5).

شکل 5: سانتریفیوژ سایتولوژی

 

2: سانتریفیوژ میکروهماتوکریت

این سانتریفیوژها (شکل 6) که برای تعیین میزان هماتوکریت خون استفاده می‌شوند دارای روتوری می‌باشند که لوله‌های حاوی نمونه به‌صورت افقی روی آن قرار می‌گیرند (شکل 7). بعد از انجام سانتریفیوژ با استفاده از یک صفحه درجه‌بندی‌شده، مقدار هماتوکریت بدست می‌آید. براساس استانداردهای NCCLS (سازمان استانداردهای آزمایشگاه)، RCF سانتریفیوژ میکروهماتوکریت حداقل 10000g و زمان سانتریفیوژ 3 تا 5 دقیقه است. این دستگاه‌ها دارای سرعت بالایی تا حدود 20000 دور در دقیقه می‌باشند.

شکل 6: سانتریفیوژ میکروهماتوکریت

 

شکل 7: روتور سانتریفیوژ میکروهماتوکریت

 

3: میکروسانتریفیوژها

از این نوع سانتریفیوژها برای نمونه‌های با حجم کم (غالباً کمتر از 1.5ml) مانند نمونه‌های گرفته‌شده از اطفال استفاده می‌شود. میکروسانتریفیوژها (شکل 8) در مدل‌های با دور بالا و پایین ساخته می‌شوند. در دور پایین حداکثر سرعت 13000 دور در دقیقه بوده و برای خون و سایر محصولات خونی کاربرد دارد. در مدل‌های با دور بالا حداکثر سرعت به 28000 دور در دقیقه نیز می‌رسد و برای جمع‌آوری سلول‌ها و میکروارگانیسم‌ها و بررسی ارگانل‌های سلولی کاربرد دارند.

شکل 8: نمونه‌ای از یک میکروسانتریفیوژ

 

4: سانتریفیوژهای شستشو دهنده سلول

از این نوع سانتریفیوژ جهت شستشو، دکانته کردن، مخلوط کردن و شستشوی مجدد یاخته‌های قرمز خون قبل از آزمایش‌های متعددی چون Antiglobulin استفاده می‌شود (شکل 9).

شکل 9: سانتریفیوژهای شستشو دهنده سلول

 

کار با سانتریفیوژ

روش کار این دستگاه به‌صورت زیر است:

1. لوله‌ای که برای گذاشتن در سانتریفیوژ استفاده می‌کنید باید تحمل RCF موردنظر را داشته باشد. لوله‌های سانتريفيوژ لوله‌های باريك و مخروطي شكلي هستند كه اندازه‌های متفاوتي دارند و از شيشه يا پلاستيك ساخته شده‌اند. ظرفيت آنها از ده‌ها میلی‌متر تا ظرفیت‌های بسيار كمتر براي ميكروسانتريفيوژهاي مورد استفاده در آزمایشگاه‌های بيولوژي مولكولي تغيير می‌کند. رایج‌ترین لوله‌ها از نظر شكل و اندازه، مشابه يك لوله تست معمولي (با طول تقریباً 10 سانتيمتر) هستند. ميكروسانتيريفيوژها معمولاً لوله‌های ميكروسانتريفيوژ با ظرفیت‌های بين 250 ميكروليتر تا 2 میلی‌لیتر را قبول می‌کنند كه اغلب از پلاستيك ساخته شده‌اند. لوله‌های سانتريفيوژ ساخته‌شده از شيشه مي‌توانند با اغلب حلال‌ها استفاده شوند اما گران‌تر هستند. آن‌ها را می‌توان مانند ديگر وسايل شیشه‌ای آزمايشگاه تميز و با اتوكلاو، استريل كرد. لوله‌های سانتريفيوژ پلاستيكي به‌ویژه لوله‌های ميكروسانتريفيوژ قيمت كمتري دارند. تميز كردن كامل آن‌ها مشكل است و معمولاً قيمت آن‌ها آن‌قدر كم است كه بتوان آن‌ها را يك بار مصرف در نظر گرفت.
2. ابتدا لوله‌ها را از نظر ترک یا شکستگی چک کنید. از سانتریفیوژ کردن این قبیل لوله‌ها خودداری کنید.
3. لوله‌ها را به‌صورت برابر و متقارن در سانتریفیوژ قرار دهید؛ به‌طوریکه با هم بالانس باشند. در صورت عدم تعادل، محور چرخان باعث ارتعاش، سایش سانتریفیوژ و شکستن لوله‌ها می‌شود (می‌توان از پر کردن لوله با آب جهت تعادل طرف مقابل استفاده کرد). اگر در موقع سانتریفیوژ، بالانس رعایت نشود، لرزش یا Vibration رسوب را بهم می‌زند. لرزش زیاد، لوله‌های سانتریفیوژ را می‌شکند. در اثر شکستن لوله در دستگاه، با هر چرخش موتور، آلودگی پخش می‌شود.
4. در سانتریفیوژ را محکم ببندید و کلید روشن/ خاموش را بزنید. مطمئن شوید که در قفل شده است.
5. تایمر را در زمان موردنظر تنظیم کنید و دور را به‌آرامی بچرخانید تا به‌سرعت موردنظر برسد.
6. بعد از توقف کامل سانتریفیوژ، در دستگاه را باز کرده و لوله‌ها را به‌آرامی بیرون بیاورید.

 

كاربردهاي سانتريفیوژ

برخي از كاربردهاي سانتريفیوژ و اولتراسانتريفیوژ در علوم پزشكي و بيولوژي به‌طور خلاصه شامل مواردي است كه برخي از آنها در ذيل آورده شده است:

• با استفاده از اولتراسانتريفیوژ می‌توان سلول‌ها، رسوب‌ها، ارگانل‌هاي سلولي، قطعات غشايي، ريبوزوم و پلي‌‍‌‌‌زوم و ماكروملكول‌ها را جداسازي كرد، اما در سانتريفیوژ با دور بالا و معمولي اين امكانات تا حد زيادي محدود شده است، به‌طوری‌که با سانتريفیوژ معمولي می‌توان فقط سلول‌ها را جدا كرد و تنها برخي مدل‌های سانتریفیوژ با دور بالا توانايي جداسازي رسوب‌ها، ارگانل‌ها، قطعات غشايي، ريبوزوم و پلي‌زوم و ماكروملكول‌ها را دارا می‌باشند.
• در بيوشيمي، جهت جدا نمودن پروتئین‌ها از مواد مورد اندازه‌گیری و نيز در آزمایش‌هایی چون اسيد اوريك و كراتينين می‌توان از سانتريفیوژ استفاده نمود.
• در بررسي مطالعات داخل سلولي مثل سنتز پروتئين و كليه فرآيندهاي سوخت‌وساز يا متابوليسم، در مطالعه جریان‌های سلولي مثل سنتز پروتئين يا مثلاً حركت RNA از هسته به سيتوپلاسم و بررسي انواع گیرنده‌های هورموني، در واکنش‌های سلول با سلول و همچنين در علوم تغذيه و بررسي انواع عفونت‌ها از سانتريفیوژ استفاده می‌شود.
• همچنين در بررسي چگونگي تبديل شدن سلول‌ها به سلول‌های سرطاني و جهت جداسازي آنتی‌بادی‌ها مثل ايمنوگلوبين و همچنين ديگر هورمون‌ها، جهت بررسي مؤلفه‌هایی مثل لكوسيت‌ها، بررسي سلول‌های سفيد و قرمز در خون و جهت تجزيه و تحليل برخي مؤلفه‌های پاتولوژيكي نيز از سانتريفیوژها استفاده می‌شود. در پايان، از مزاياي روش سانتريفیوژ، كنترل محيط، يكدست بودن و مشخص بودن نمونه و اقتصادي بودن آن را می‌توان نام برد، همچنين تغييرات ناگهاني شرايط محيط و دشوار بودن كنترل آنها را نيز می‌توان از معايب آن دانست.

 

نکات مهم در استفاده از سانتریفیوژ

رعایت نکات زیر تأثیر بسزایی در افزایش عملکرد دستگاه و ایمنی پرسنل دارد. این نکات عبارتند از:

1. تمیز نگه داشتن و ضدعفونی مرتب محفظه داخل دستگاه در کاهش انتشار آلودگی‌ها نقش بسیار مهمی دارد.
2. محل قرار گرفتن دستگاه باید صاف و کاملاً افقی باشد.
3. در کار روزانه نباید سانتریفیوژ را با درب باز به کار انداخت.
4. سانتریفیوژ را باید در محلی محکم و بدون لرزش قرار داد.
5. استفاده از لوله‌های مناسب و توصیه‌شده توسط سازنده
6. رعایت توازن لوله‌ها و حجم نمونه‌ها به‌طوری‌که وزن لوله‌های حاوی نمونه که مقابل هم قرار می‌گیرند بیش از یک درصد تفاوت نداشته باشند. وزن مجموع لوله‌های حاوی نمونه نیز نباید از وزن تعیین‌شده برای سرعت خاص تجاوز نماید.
7. اگر دستگاه دارای سیم اتصال به زمین است برای پیش‌گیری از خطر برق‌گرفتگی آن را به سیستم اتصال زمین آزمایشگاه و یا حداقل به لوله فلزی آب سرد وصل کنید.
8. هرگز از لوله‌های دارای ترک و یا خوردگی استفاده نشود.
9. بعد از شکستن یا ریختن نمونه در سانتریفیوژ، فوراً آن را خاموش کنید، پنجره‌ها را باز کرده و به مدت 15 دقیقه اتاق را ترک کنید تا آئروسل‌های (مخلوطي از ذرات بسيار ريز مايع يا جامد معلق در هوا) بزرگ ته‌نشین و با هوا رقیق شوند و سپس با ماسک و دستکش و با ماده ضدعفونی مناسب آن را تمیز و ضدعفونی کنید.
10. بعد از استفاده جالوله‌ای‌ها شسته و خشک شوند.
11. در صورت شنیدن صدای ناهنجار یا لرزش غیرعادی فوراً سانتریفیوژ را خاموش کنید.
12. تعویض به‌موقع ذغال موتور و روغن‌کاری آن موجب افزایش عمر مفید دستگاه می‌شود.
13. بستن درب لوله‌های حاوی خون قبل از سانتریفیوژ جهت جلوگیری از پخش آئروسل در محیط
14. عدم استفاده از اپلیکاتورهای چوبی جهت خارج کردن لخته به علت افزایش احتمال همولیز نمونه
15. از افزایش و یا کاهش ناگهانی سرعت دستگاه هنگام کار اجتناب شود.

 

نگهداری معمول

نگهداری معمولی سانتریفیوژ به عوامل متعددی مانند تکنولوژی بکاررفته، میزان استفاده، آموزش، کیفیت جریان برق مصرفی و شرایط محیطی بستگي دارد. موارد زیر شامل نگهداری معمول برای استفاده مطلوب و صحیح کارکردن با سانتریفیوژ است. تعمیرات معمولي و یا تخصصی برای هر بدنه و مدل براساس توصيه‌هاي سازنده می‌باشد. همیشه بدنه سانتریفیوژی که برای جداسازی نمونه‌های باليني و عفونی استفاده می‌شود، را داخل سبدهای نگهدارنده بگذارید و محور را پيش از هرگونه سرویس، ضدعفوني نماييد.

ضمن اینکه لازم است به‌منظور پیشگیری از نوسانات جریان الکتریکی، دستگاه به سیستم تثبیت‌کننده جریان برق متصل باشد.

 

مدیریت مناسب و توصيه‌هاي نگهداری

• محورهای چرخان

1. تاریخ خریداری هر محور چرخان شامل اطلاعات لازم مانند سریال و شماره مدل را ثبت نمایید.
2. دفترچه راهنمای سانتریفیوژ، وسایل جانبي و لوله‌ها را پیش از استفاده به‌طور کامل بخوانید.
3. این محورهاي چرخان را فقط در سانتریفیوژهایی استفاده‌کنیدکه برای آن طراحی شدند.
4. ويژگي و شرايط هر محور چرخان را در دفتر خاص سانتریفیوژ ثبت نمایید تا زمان جایگزینی آنها مشخص شود.
5. از توصیه‌های لازم سازنده برای حداکثر سرعت و غلظت نمونه‌ها استفاده نمایید. هر محور چرخان براي کار مشخصی طراحی شده است و این توصیه‌ها باید حتماً بکار گرفته شوند.
6. هنگام کار با محلول‌های غلیظ در لوله‌های استیل یا پلاستیک که توسط سازنده تهیه شده‌اند، از سرعت بالا استفاده نکنید.
7. اگر اکثراً با محلول نمكي (Saline) کار می‌کنید، از محورهای چرخان تیتانیم (Titanium) استفاده نمایید.
8. از پوشش محور چرخان محافظت کرده و از محلول‌های تمیزکننده قلیایی و یا محلول‌های حل‌کننده این پوشش استفاده نکنید. جنس محورهاي چرخان معمولاً از آلومینیوم است و با پوشش آندي آلومینیوم پوشیده شده‌اند که از ساختار فلزی آنها محافظت می‌کند.
9. برای تمیز کردن محور چرخان از برس‌های پلاستیکی استفاده نمایید. برس‌های فلزی روی پوشش محافظ خراش ايجاد مي‌كنند و سبب فرسودگی آنها در طول زمان می‌شوند. همچنین فرسودگی و خوردگی با توجه به شرایط محیطی می‌تواند تسریع شده و سبب تقلیل مدت زمان استفاده از محور چرخان گردد.
10. اگر قطراتی از مواد خورنده روی محور ریخته است، سریعاً آن را پاک نمایید.
11. پس از اینکه محور چرخان سانتریفیوژ با آب شسته شد، با هوای پرفشار خشک نمایید.
12. محور چرخان با لوله‌های عمودی يا تقریباً عمودی را به روشی که سطح بزرگ آنها رو به پایین و بدون در باشد، نگهداری کنید.
13. محور چرخان را در یک محل خشک نگهداری کنید و آن‌ها را به‌طور دائم در سانتريفیوژ نگذاريد.
14. سبدهاي شناور محور چرخان را بدون روکش نگهداری نمایید.
15. فنر و واشرها را با توجه به توصیه‌های سازنده روغن‌کاری کنید.
16. به توصیه‌های مربوط به مدت زمان ضمانت و استفاده از انواع مختلف محورهاي چرخان توجه کنید.
17. از محورهاي چرخان کهنه استفاده نکنید.

 

• لوله‌ها

مواظبت از لوله‌ها شامل پرکردن لوله‌ها، انتخاب دمای مناسب و محدوده سرعت سانتریفیوژ و همچنين شستن و استریل بودن آنها است. توصیه‌های اصولی شامل نکته‌های زیر است:

1. لوله‌ها، آداپتور و دیگر لوازم جانبی را با استفاده از محلول تميز‌کننده در آب و برس‌های نرم غیرفلزی بشوييد. از دستگاه شستشوی خودكار براي اين منظور استفاده نکنید.
2. از استون و یا الکل برای شستشوی لوله‌ها استفاده نکنید. سازندگان، محلول‌های خاصی را برای هر نوع لوله سانتریفیوژ توصیه می‌کنند.
3. از خشک‌کردن لوله‌ها در فور خودداری کنید. همیشه از بخار هوای داغ برای این منظور استفاده کنید.
4. از يكبار مصرف نبودن لوله‌ها اطمینان حاصل نمایید. اگر آنها برای یکبار مصرف ساخته شده‌اند، دوباره از آنها استفاده ننمایید.
5. برای استریل نمودن، نوع مواد سازنده لوله‌های آزمایش را بشناسيد؛ چون تمام لوله‌ها نمی‌توانند گرمای مراحل استریلیزاسیون را تحمل کنند. لوله‌های شیشه‌ای معمولاً با فشار در دمای 121 درجه سانتی‌گراد به مدت 30 دقیقه استریل می‌شوند.
6. لوله‌ها و شیشه‌ها را در محل تاریک، خشک و دور از بخارات مواد شیمیایی و یا اشعه ماوراي بنفش نگهداری کنید
7. ميزان پر بودن و بسته بودن درِ لوله‌های شیشه‌ای را برای جلوگیری از سقوط آنها داخل محور چرخان هنگام چرخیدن تعیین کنید. برای این منظور به توصیه‌های سازنده توجه کنید.

 

نگهداری پیشگیرانه (Privative Maintenance)

نگهداری پیشگیرانه به مجموعه اقداماتی گفته می‌شود که با رعایت آنها عملکرد دستگاه بهتر، استهلاک آن کمتر و عمر مفید دستگاه افزایش می‌یابد. این اقدامات عبارتند از:

 

• اقدامات نگهداری ماهیانه:

1. تمیز کردن قطعات دستگاه از گرد و غبار و ذرات لوله‌های آزمایش شکسته
2. تمیز کردن بدنه دستگاه توسط مواد پاک‌کننده ملایم
3. کنترل کردن وضعیت روتور (rotor) دستگاه از نظر روغن‌کاری و سالم بودن ضربه‌گیرهای آن
4. کنترل وضعیت قفل درب دستگاه و اطمینان از صحت عملکرد آن
5. کنترل وضعیت درزها و واشرها از نظر آب‌بندی
6. اگر سانتریفیوژ یخچال‌دار است با استفاده از دماسنج‌های الکترونیک با دقت نیم درجه، دمای آن کنترل شود. نباید اختلاف دما بیش از 2± درجه سانتی‌گراد باشد.

 

• اقدامات نگهداری شش ماهه

1. بررسی وضعیت ذغال های موتور و تعویض آنها در صورت خوردگی و یا کوتاه شدن
2. کنترل درستی عملکرد زمان‌سنج دستگاه با استفاده از زمان‌سنج‌های الکترونیک کالیبره

 

• اقدامات نگهداری سالیانه

1. تمیز کردن بردهای الکترونیکی دستگاه و نصب صحیح آنها در مکان خود
2. آزمایش درستی عملکرد قطعات کنترلی دستگاه مانند سرعت‌سنج، دماسنج، نشانگرهای آلارم و نمایشگر دستگاه
3. بررسی استانداردهای الکتریکی دستگاه توسط ابزارهای تحلیل‌گر ایمنی الکتریکی و تست مقاومت اتصال به زمین

 

کنترل کیفیت سانتریفیوژ

کنترل کیفیت سانتریفیوژ به‌منظور اطمینان از عملکرد صحیح قطعات دستگاه (سرعت موتور، زمان‌سنج و دما) در دوره زمانی مشخص انجام می‌شود و شامل مراحل زیر است:

1: سرعت سانتریفیوژ: ابزار سنجش سرعت سانتریفیوژ، تاکومتر (Tachometer) است. سرعت سانتریفیوژ باید حداقل هر 3 ماه یک بار (4 بار در سال) بررسی شده و میزان سرعت اندازه‌گیری شده نباید بیش از 5 درصد با سرعت مورد انتظار (سرعت انتخابی هنگام کار با سانتریفیوژ) تفاوت داشته باشد.

 

روش کار با تاکومتر برای سنجش سرعت سانتریفیوژ

• قفل سانتریفیوژ را در حالتی قرار دهید که در حال باز بودن درب دستگاه، چرخش انجام شود.
• کاغذ مخصوص همراه تاکومتر را نزدیک مرکز محور سانتریفیوژ (نه در روی مرکز محور) قرار دهید، این کار باعث می‌شود در هر بار چرخش، نور یکبار از کاغذ مخصوص، به تاکومتر بازتابیده شود.
• سانتریفیوژ را با دور موردنظر تنظیم نموده و روشن کنید.
• تاکومتر را در فاصله مناسب نسبت به کاغذ نشاندار نگه داشته و آن را روشن کنید.
• هنگامی که عدد نمایش داده شده روی تاکومتر ثابت ماند، آن را یادداشت نموده و با سرعت انتخاب شده اولیه مقایسه کنید (شکل 10).

شکل 10: تاکومتر

جدول 1، جدولی پیشنهادی جهت یادداشت، بررسی و کنترل مواردی است که به آنها اشاره شد.

 

جدول 1: جدول پیشنهادی جهت بررسی و کنترل سرعت سانتریفیوژ

تاریخ (4 بار در سال)	3 ماه اول	3 ماه دوم	3 ماه سوم	3 ماه چهارم
دور تنظیم‌شده (rpm)
دور با تاکومتر (rpm)
درصد اختلاف

 

2: زمان‌سنج سانتریفیوژ: بهتر است زمان‌سنج حداقل هر شش ماه یک بار در مقابل زمان‌سنج کالیبره مورد بررسی قرار گیرد. برای این امر زمان‌سنج را در زمان‌های مختلف تنظیم و با کرونومتر مقایسه کنید. اعداد حاصله نباید بیش از 5 درصد با زمان تنظیم شده تفاوت داشته باشد.

 

جدول 2، جدولی پیشنهادی جهت یادداشت، بررسی و کنترل مواردی است که به آنها اشاره شد.

 

جدول 2: جدول پیشنهادی جهت بررسی و کنترل زمان سانتریفیوژ

تاریخ (2 بار در سال)	6 ماه اول سال		6 ماه دوم سال
ردیف	کرونومتر کالیبره	زمان‌سنج سانتریفیوژ	کرونومتر کالیبره	زمان‌سنج سانتریفیوژ
زمان 1
زمان 2
زمان 3
زمان 4
زمان 5
میانگین
درصد اختلاف

 

3: کنترل دما یا حرارت: برای کنترل دما، می‌توان در لوله آزمایش، آب مقطر ریخته و دمای آن را تعیین کنیم. سپس لوله را در سانتریفیوژ قرار داده و دستگاه را با دور مشخص روشن کنیم. پس از مدت مقرر، دمای آبِ داخل لوله را مجدداً اندازه‌گیری کنیم. همانطور که پیش‌تر هم گفته شد هنگامی که اندازه‌گیری کمیتی موردنظر است که به دما حساس می‌باشد بهتر است از سانتریفیوژ یخچال‌دار استفاده شود. دمای این سانتریفیوژها می‌بایست هر ماه بررسی شده و میزان دمای اندازه‌گیری شده نباید بیش از 2 درجه سانتی‌گراد با دمای مورد انتظار تفاوت داشته باشد. البته در برخی از استانداردها نیز گفته شده که در سانتریفیوژ معمولي تا 5 درجه سانتی‌گراد افزايش دما قابل قبول می‌باشد. (اندازه‌گیری 12 بار در سال).

جدول 3، جدولی پیشنهادی جهت یادداشت، بررسی و کنترل مواردی است که به آنها اشاره شد.

 

جدول 3: جدول پیشنهادی جهت بررسی و کنترل دمای سانتریفیوژ

ماه	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
دما قبل از سانتريفيوژ نمودن
دما بعد از سانتريفيوژ نمودن
اختلاف دما

 

کنترل کیفیت سانتریفیوژ میکروهماتوکریت

دو نمونه خون تازه حاوی ضد انعقاد EDTA دی‌پتاسیک که به‌خوبی مخلوط شده‌اند را به‌صورت دوتایی به روش زیر سانتریفیوژ می‌کنیم:

ابتدا نمونه‌ها به مدت دو دقیقه سانتریفیوژ شده و مقادیر آنها ثبت می‌گردد. سپس در هر مرحله 30 ثانیه به زمان انجام سانتریفیوژ اضافه می‌کنیم تا زمانی که میزان دو هماتوکریت اندازه‌گیری شده بدون تغییر باقی بماند. این زمان، به‌عنوان حداقل زمان لازم جهت متراکم شدن گلبول‌های قرمز در نظر گرفته می‌شود. این آزمایش بهتر است حداقل با یک نمونه دارای هماتوکریت 0/5 (50%) یا بیشتر نیز انجام شود.

در جدول به‌طور نمونه مثالی ذکر گردیده است:

PCV		TIME
Sample 2	Sample 1
0/59	0/4	2
0/58	0/39	2/5
0/57	0/38	3
0/56	0/38	3/5
0/55	–	4
0/55	–	4/5

 

داده‌های موجود در جدول بالا نشان می‌دهند زمان لازم جهت متراکم شدن گلبول‌های قرمز برای دستگاه میکروهماتوکریت مورد آزمایش، در نمونه‌ای با میزان هماتوکریت کمتر از 0/5، 3/5 دقیقه و برای نمونه‌ای با مقدار هماتوکریت بیشتر از 0/5، 4/5 دقیقه می‌باشد. این امر پس از خرید و قبل از شروع به کار دستگاه و حداقل هر 6 ماه یکبار باید انجام شود.

درصورتی‌که ارزیابی عملکرد دستگاه میکروهماتوکریت به‌صورت مستقیم امکان‌پذیر نباشد، از روش توصیه‌شده سازمان بهداشت جهانی می‌توان جهت بررسی توان دستگاه به روش زیر استفاده نمود:

چند نمونه خون با هماتوکریت کمتر از 0/5 و حاوی ضد انعقاد EDTA دی پتاسیک (1/5میلی‌گرم برای هر میلی‌لیتر) را پس از حدود بیست بار سروته نمودن به‌صورت دوتایی به مدت سه، پنج، هفت، نُه و یازده دقیقه سانتریفیوژ کرده و نتایج ثبت می‌گردد. در صورت مناسب بودن توان دستگاه (g) نتایج حاصله از دقیقه 5 به بعد باید بدون تغییر باقی بماند.

در روش سوم به‌صورت زیر عمل می‌کنیم:

1. نمونه انتخاب‌شده را توسط شيكر هماتولوژي به‌خوبی مخلوط نماييد.
2. توسط لوله‌های ميكروهماتوكریت خون بيمار را كشيده به‌طوری‌که تقریباً یک سانتی‌متر از بالای لوله خالی بماند.
3. انتهاي لوله را به كمك خمير هماتوکریت مسدود نماييد.
4. لوله‌ها را در داخل شيارهاي موجود در دستگاه گذاشته و بعد درپوش فلزي دستگاه را روي آن ببنديد و درب آن را ببنديد.
5. عقربه تايمر را روي ‘٨ (هشت دقیقه) گذاشته كه بعد از اتمام اين مدت، دستگاه خودبه‌خود خاموش می‌شود.
6. لوله‌های ميكروهماتوريك را یکی‌یکی برداشته روي خط‌كش برده و می‌خوانیم.
7. لوله ميكروهماتوكريت را روي خط‌كش گذاشته خط مابین خمير و خون را روي صفر گذاشته و تا خط مابین پلاسما و خون را یادداشت كنيد. دوباره از خط صفر تا انتهاي پلاسما را نيز اندازه بگيريد، عدد دوم را تقسيم بر عدد اول كرده، عدد به دست آمده مقدار هماتوکریت است.

لازم به ذکر است در صورت وجود هرگونه اختلال در موارد ذکرشده در بالا، تماس با شرکت پشتیبان ضروری می‌باشد.

 

مشكلات گزارش‌شده

مهم است كه سرعت را كاليبره كرد و مدت زمان سیکل‌های سانتريفيوژ را مانيتور كرد. در سانتريفيوژهاي شستشوي سلول بايد ترمز كردن اتوماتيك چك شود تا اطمينان حاصل شود كه در زمان مشخص‌شده اتفاق مي‌افتد، به‌نحوی‌که شستن متوالي، خالي كردن و اضافه كردن معرف با ترتيب نادرست انجام نشوند. سيكل خالي كردن بايد كنترل شود تا از ماكزيمم خروج مايع، بدون از دست رفتن سلول‌ها اطمينان حاصل شود.

به خاطر اين‌كه سانتريفيوژها به‌صورت دائم استفاده می‌شوند و به خاطر خطرات احتمالي مربوط به استفاده از آن‌ها، اغلب توليدكنندگان توصيه می‌کنند كه حتماً نگهداری‌های پيشگيرانه به‌صورت مداوم انجام شوند. جريان نشتي، مقاومت زمين و سیستم‌های قفل ايمني روي سرپوش‌ها و سایر موارد بايد دائماً كنترل شوند.

سانتريفيوژها، جریان زيادي را مصرف می‌کنند كه منجر به ايجاد نويز الكتريكي گذرا روي خطوط برق می‌شوند. تحت اين شرايط ابزارهاي تحليلي مانند اسپكتروفتومترها، آنالايزرهاي شيمي باليني يا آنالايزرهاي هماتولوژي ممكن است درست عمل نكنند، بنابراين سانتريفيوژها بايد فقط به مداراتي كه براي دستگاه‌هاي غيرتحليلي اختصاص داده شده‌اند، متصل شوند.

روتورهاي سانتريفيوژها به‌صورت خاص به زوال ناشي از ايجاد مواد خارجي حساس هستند و بايد به‌صورت منظم بازرسي و تميز شوند. روتورها بايد به‌صورت پريوديك تعويض شوند. در غير اين صورت ممكن است از كار بيفتند و شايد منجر به خرابي سانتريفيوژ شوند. روتورها بايد به‌صورت مناسب روي سانتريفيوژ نصب شوند زيرا لق خوردن موجب سائيدگي زياد اجزاي موتور می‌شود. اگر روتور محكم بسته نشده باشد ممكن است در سرعت‌های خيلي زياد از جا دربیاید.

مواد شيميايي خورنده‌اي كه در برخي از مايعات تميزكننده يافت می‌شود می‌تواند موجب سوراخ سوراخ شدن سطح روتور شود، بنابراين تنها مواد تعیین‌شده توسط سازنده بايد براي تميز كردن و نگهداري روتور استفاده شود. فركانس نگهداري پيشگيرانه براي اجزاي مختلف سيستم متفاوت است.

(Emergency Care Research Institute)-ECRI، گزارشي از يك حالت دريافت كرده است كه در آن تيوب يك سانتريفيوژ در حين استفاده، شكسته و محصولات خوني و شيشه از زير سرپوش به سينه يك تكنولوژيست پزشكي پاشيده و وي را در معرض عفونت و جراحت قرار داده است. شكستن تيوب می‌تواند در سانتريفيوژ به خاطر عدم تنظيم روتور، تيوب‌هاي قديمي يا معيوب يا استفاده ناصحيح رخ دهد. ECRI توصيه می‌کند كه از سانتريفيوژهاي با قفل (interlock) و یا چفت ايمني سرپوش استفاده شود كه زماني كه سرپوش باز می‌شود موتور را خاموش می‌کنند يا تا زماني كه روتور در حال چرخش است و متوقف نشده، سرپوش را بسته نگه مي‌دارند.

اپراتورها بايد بدانند كه لرزش‌‌هاي زياد در سرعت‌های بالاي خاصي براي هر دستگاه اتفاق مي‌افتند. اين شرايط ديناميكي كه به‌عنوان رزونانس شناخته می‌شود، با تركيبي از لرزش‌هاي مكانيكي اجزاي در حال حركت ايجاد می‌شود. سانتريفيوژها بايد در سرعت‌های كمي بالاتر يا كمي پائين‌تر از سرعت رزونانس آن‌ها استفاده شوند تا از فرسايش شديد آن‌ها جلوگيري شود.

اپراتورها بايد هميشه در زمان انجام سانتريفيوژ و ديگر اعمالي كه امكان در معرض قرار گرفتن پاشيدگي خون و ديگر مايعات بدن، در آن‌ها هست، احتياط‌هاي كلي را انجام دهند. اين احتياط‌ها شامل پوشيدن دستكش‌هاي يك بار مصرف، پوشش محافظتي صورت، گان يا لباس‌هاي آزمايشگاهي است.

 

جداول مشكل‌يابي

در جدول‌های مشکل‌یابی، به شرح مشکلات احتمالی سانتریفیوژ، علت وقوع آن‌ها و چگونگی رفع این مشکلات پرداخته شده است.

محورهای چرخان
مشکل	علت محتمل	راه‌حل
لرزش شدید	محور چرخان بالانس نيست	بارگذاری محور چرخان را تنظيم كنيد
		وزن لوله‌هاي مقابل هم بايد یکسان و متقارن باشد
	سرعت انتخاب شده به سرعت بحراني نزديك است	محورهاي چرخان در سانتريفیوژهاي زاويه ثابت و عمودي را متقارن بارگذاری کنید
	محور چرخان خوب جاسازي نشده است	سرعت مناسب و خارج از محدوده‌ی سرعت بحراني انتخاب نماييد
	پايه‌ی محور چرخان روغنكاري نشده و يا كم روغنكاري شده است	اطمينان حاصل نماييد كه محور چرخان درست جاسازي شده است و آن را كنترل كنيد
		محور چرخان را با توجه به توصيه‌هاي سازنده روغنكاري نماييد
درب و محفظه‌ی محور چرخان بعد از سانتريفیوژ کردن به‌سختی باز می‌شود	حین سانتریفیوژ کردن، خلأ ایجاد می‌شود	قسمت تهويه را در سمت بالاي محور چرخان يا سبد لوله‌ها باز كنيد تا خلأ از بين برود
	واشرها با روغن و يا ذرات فلزي آلوده شده‌اند	واشرها را تميز و روغنكاري نماييد. از توصیه‌هاي سازنده براي اين منظور استفاده نماييد

 

 

لوله‌ها
مشکل	علت محتمل	راه‌حل
لوله‌ها نشتي ‌دارند	درِ لوله‌ها محكم بسته نشده است	درِ لوله‌ها را تنظيم و محكم نماييد
		سطح مايع بايد پايينتر باشد تا از نشتي لوله‌ها جلوگيري شود
	لوله‌ها خيلي پر هستند	حجم و سرعت توصيه شده براي سانتريفیوژ را كنترل نماييد
	سطح مايع ‌در‌ لوله‌های ‌درباز، از‌ حد توصيه شده بیشتر است	با حرکت ملایم در لوله را به‌آرامي گرم كنيد (که محتویات در اثر گرما آسیب نبینند) چنانچه لوله‌ها هنوز نشتی وجود دارد، درِ آنها را محکم‌تر ببنديد
	درِ لوله‌ها محكم بسته نشده‌ است
لوله‌ها ترک خورده و یا شکسته شده‌اند	اگر لوله‌ها در دماي کمتر از دماي توصيه‌شده استفاده شوند، ممکن است ترک ‌خورده و يا بشكنند	اگر نمونه يخزده‌ است، دماي آن را پيش از سانتريفیوژکردن به 2 درجه سانتی‌گراد برسانيد. عملكرد لوله‌ها را در دماي پايين، پيش از سانتريفیوژ كردن ارزيابي نماييد
	لوله‌ها بر اثر استفاده، ممکن است شكننده شوند	لوله‌هاي تاريخ‌گذشته را دور بريزيد و از لوله‌های نو استفاده كنيد

 

 

 

 

 

سيستم‌هاي مختلف
مشکل	علت محتمل	راه‌حل
سوئیچ اصلی، روشن بودن دستگاه را نشان می‌دهد، ولی سانتریفیوژ كار نمی‌کند	جريان الكتريكي به دستگاه وارد نمی‌شود	از عملكرد منبع تغذيه اطمينان حاصل كنيد
درِ سانتريفیوژ باز نمی‌شود	سانتریفیوژ خاموش است	سانتريفیوژ را روشن نماييد. دسته را فشار داده و در را باز كنيد
دكمه‌ی عدم تعادل فعال است	لوله‌ها در سانتريفیوژ بالانس نيستند	لوله‌ها را بالانس نماييد
	سانتريفیوژ تراز نيست	سانتريفیوژ را در يك سطح تراز قرار دهيد
در سرعت كم، سانتریفیوژ لرزش دارد	مكانيسم تنظيم محور چرخان گیر دارد	مكانيسم تنظيم محور چرخان را كنترل و تنظيم نماييد
	لوله‌ها در سانتريفیوژ بالانس نيستند	از بالانس بودن لوله‌ها اطمينان حاصل نماييد
	سرعت انتخابی به رزونانس محورچرخان نزدیک است	يك سرعت بالاي ديگر انتخاب كنيد و يا از نوع ديگر محور چرخان استفاده كنيد
در سرعت چرخش نوسان وجود دارد	وضعیت تسمة انتقال سرعت بد است	سانتريفیوژ را خاموش و شرايط تسمه را كنترل كنيد. تسمه بايد میزان باشد
سرعت چرخش به حداكثرسرعت انتخابی نمی‌رسد	ذغال‌ها معيوب هستند.	سانتريفیوژ را خاموش نماييد. از سالم بودن ذغال‌ها اطمينان حاصل كنيد. در صورت لزوم، ذغال‌ها را با ذغال نو و با مشخصات يکسان جايگزين نماييد
	كنترل سرعت كاليبر نيست	سرعت‌سنج را کاليبر نماييد.
محفظه سرد، ولي محورچرخان گرم است	دمای صحيح انتخاب نشده است	از انتخاب صحيح دما اطمينان حاصل نماييد
در صفحة نمایش دکمه نشان‌دهنده‌ی وضعيت ذغال روشن است	ذغال‌ها در شرايط بدي هستند	سانتريفیوژ‌ را خاموش نماييد. از سالم بودن ذغال‌ها اطمينان حاصل كنيد. ذغال‌ها را با ذغال نو و با مشخصات يکسان جايگزين نماييد

 

رفراكتومتري يا شكست سنجي

ارنست آبه (Ernest Karl Abbé) فیزیکدان آلمانی و از مهندسان کارخانه زایس آلمان بود که عدد آبه- Abbé number را کشف کرد. عدد آبه رابطه‌ای بین ضریب بازتاب و طول‌موج را نشان می‌دهد. آبه بیشتر در نورشناسی مشهور است و اولین رفراکتومتر را در اواخر دهه‌ی 1800 میلادی طراحی نمود (شکل 11).

شکل 11: رفراکتومتر طراحی شده توسط آبه در اواخر دهه‌ی 1800

 

رفراكتومتري-Refractometry به معني تعيين ضريب شكست گازها، مايعات و جامدات نيمه‌شفاف، به‌وسیله دستگاه رفراكتومتر است. می‌توان از اين مشخصه، براي شناسايي مواد يا ارزيابي خلوص آن استفاده كرد. با معين شدن ضريب شكست، علاوه بر شناسايي مواد، مقدار آن را نيز می‌توان محاسبه كرد. دستگاه رفراكتومتر كاربرد زيادي در صنايع گوناگون دارد؛ به‌عنوان مثال براي اندازه‌گیری غلظت نمك طعام در حوضچه‌های پرورش ماهي یا در کارخانه‌های قند برای تعیین بریکس–Brix محلول قند مورد استفاده قرار می‌گیرد. در پزشكي براي پي بردن به ميزان اوره و پروتئين خون، ميزان نمك موجود در آن و غلظت مايعات استفاده می‌شود و مهم‌ترین كاربرد آن تعيين غلظت ادرار در آزمايشگاه است.

هنگامی‌که پرتو نور از محيطي به محيط ديگر با غلظتي متفاوت وارد می‌شود، به علت تغيير سرعت عبور، مسير آن منحرف می‌شود. اين پديده شكست نور Refraction-ناميده می‌شود. درصورتی‌که محيط دوم چگال‌تر از محيط اول باشد، نور به خط عمود نزدیک‌تر می‌شود و درصورتی‌که محيط دوم غلظت كمتري داشته باشد از خط عمود بر سطح دور می‌شود.

همانطور که در شکل 12 نشان داده شده است، زاویه بین شعاع تابش و خط عمود، زاویه تابش i و زاویه بین شعاع شکست و خط عمود، زاویه شکست r نامیده می‌شود. ضریب شکست مطلق یک ماده عبارت است از نسبت سرعت عبور نور در خلأ به ‌سرعت عبور نور از آن ماده. ضریب شکست هر جسم به‌صورت زیر تعریف می‌شود:

 

برای اهداف کاربردی به‌جای خلأ، به‌عنوان مرجع از هوا استفاده می‌شود، چراکه ضریب شکست آن بسیار نزدیک به خلأ می‌باشد. ضریب شکست، مانند نقطه ذوب از خواص فیزیکی مواد بوده و می‌توان از این مشخصه برای شناسایی مواد یا ارزیابی خلوص آن استفاده نمود. با مشخص شدن ضریب شکست، علاوه بر شناسایی ماده، مقدار آن را نیز می‌توان محاسبه کرد.

شکل 12: ضریب شکست

 

ساختار رفراكتومترها و اساس كار آنها

اساس كار رفراكتومتر در تابش نور به‌شرط تكفام بودن آن و هدايت آن به سمت محلول موردنظر و عبور آن است كه چون اين دو محيط با هم ضرايب شكست متفاوت دارند، نور شكست پيدا می‌کند. درون رفراكتومتر خط نوريي ديده می‌شود كه با منشورها و عدسي‌هاي مختلف به وجود می‌آید. اين خط نور با كمك عدسي سر دوربين (قطعه چشمي) توسط كاربر قابل مشاهده است. در دستگاه رفراكتومتر نور از محيط رقيق وارد محيط غليظ می‌شود كه محيط رقيق، مايع يا محلول موردنظر و محيط غليظ، منشور دستگاه است. درواقع، در عمل، ضريب شكست محلول و منشور نسبت به هم سنجيده می‌شود.

N، ضریب شکست محیط غلیظ. n، ضریب شکست محیط رقیق. i و r به ترتیب زوایای تابش و شکست

هر دستگاه رفراكتومتر داراي دو منشور است كه يكي انتشاردهنده- Diffusing و ديگري شكست دهنده Refracting است. نمونه موردنظر بين اين دو منشور قرار می‌گیرد. نور مشخص وارد نمونه مورد آزمايش و منشور انتشاردهنده شده و تجزيه می‌شود، اين نور بازتاب يافته و سپس به منشور شكست‌دهنده می‌رود (ورود نور از محيط رقيق به غليظ). نکته مهم این است که قبل از ریختن نمونه، منشورها باید کاملاً تمیز باشند.

دو عدسی در رفراكتومتر وجود دارد؛ یکی عدسیِ مربوط به ‌وضوح تصویر که توسط پیچ مربوطه کنترل می‌شود و دیگری عدسی‌ای که پس از منشور شکست‌دهنده قرار دارد و موجب تمرکز تصویر بر روی صفحه نمایش مندرج می‌گردد. همچنين بعضی از رفراکتومترها داراي دماسنج‌اند كه براي تنظيم و گزارش دما می‌باشد. در نهايت آنها داراي پیچ‌هایی جهت تنظيم تصوير هم می‌باشند. درواقع دو پیچ تنظیم موجود است؛ یکی برای تنظیم صفر دستگاه توسط آب قبل از سنجش نمونه و دیگری پیچ مربوط به کانونی کردن تصویر به‌منظور وضوح بیشتر آن.

اولين نمونه از اين دستگاه که در اواخر دهه 1800 ميلادي توسط آبه طراحی شد شامل دماسنج‌های توكار و سيستم چرخش آب بود كه براي كنترل دماي دستگاه و مايعات استفاده می‌شد. پس از آن دستگاه‌ها مجهز به ميكروسكوپ نيز شدند. امروزه اين دستگاه‌ها در چهار نوع مختلف يعني رفراكتومتر دستي آنالوگ، رفراكتومتر روميزي، رفراكتومتر دستي ديجيتال و رفراكتومتر این‌لاين- inline refractometer موجودند.

 

رفراكتومترهاي دستي

در اين رفراكتومترها، نور مورد استفاده، نور سفيد می‌باشد كه تمامي رنگ‌ها را شامل می‌شود. با تابش نور به منشور رفراكتومتر كه نمونه مورد آناليز روي آن قرار می‌گیرد، می‌توان مقدار ضريب شكست نمونه و همچنين وزن مخصوص آن را از روي صفحه مدرج آن قرائت كرد. اين نوع رفراكتومتر بسيار ساده و ابتدايي است. اجزاء تشکیل‌دهنده آن شامل منشور، محافظ منشور، پيچ تنظيم و قطعه چشمي می‌باشد. نمونه‌هایی از آن در شکل 13 و 14 و 15 آورده شده است.

 

شکل 13: نمونه‌ای از رفراكتومترهاي دستي

شکل 14: نمونه‌ای از رفراكتومترهاي دستي

شکل 15: اجزای رفراكتومترهاي دستي

 

رفراكتومترهاي پایه‌ای– رومیزی

در اين رفراكتومتر، نور مورد استفاده می‌تواند نور حاصل از لامپ رفراكتومتر و يا نور سفيد باشدكه تمامي رنگ‌ها را شامل می‌شود. با روشن كردن دستگاه و مشاهده در قطعه چشمي آن، می‌توان مقدار ضريب شكست و همچنين وزن مخصوص و سرم پروتئين نمونه را از روي صفحه مدرج آن قرائت كرد. قسمت‌های مختلف يك رفراكتومتر پایه‌ای، همچنان که در شكل 16 شماره نشان داده شده است، عبارتند از:

1. صفحه شفاف (Daylight plate): اين قسمت روي منشور قرار داده می‌شود تا نمونه به‌طور يكنواخت روي منشور قرار گيرد و از طرفي نيز به‌عنوان محافظ براي منشور می‌باشد.
2. منشور (Prism): در رفراكتومتر يك منشور ظريف با زاويه قائمه بكار می‌رود، سپس محافظي كه جنس آن شفاف است، روي آن قرار گرفته تا نور به‌خوبی بتواند از آن عبور كرده و به نمونه‌ای كه بر روي آن قرار دارد بتابد. با تابش نور به منشور و مطابق با شكست نور، فاكتورهاي موردنظر اندازه‌گیری می‌شوند.
3. پيچ تنظيم: اين قسمت براي كاليبره كردن دستگاه مورد استفاده قرار می‌گیرد كه می‌بایست با بكار بردن يك محلول استاندارد و شناخته‌شده كه غلظت و ضريب شكست آن مشخص می‌باشد، تنظيم آن صورت گيرد. اساساً هر از چند گاهي می‌بایست اين كار انجام شود.
4. قطعه چشمي (Eyepiece): با نگاه كردن به درون آن می‌توان مقادير قابل اندازه‌گیری را روي خط‌کش‌های مدرج‌شده قرائت كرد. البته هر شخص می‌بایست، قطعه چشمي را براي چشم خود تنظيم نمايد، چرا كه قدرت تیزبینی اشخاص با يكديگر فرق می‌کند و با تنظيم آن بايد بتوان به‌طور واضح مقادير را قرائت كرد.
5. دماسنج: ازآنجایی‌که فركانس نور فرودي به نمونه و منشور، تابع دما می‌باشد، بنابراين براي تمامي مقادير اندازه‌گیری شده، بايد دما مشخص گردد و تمامي اندازه‌گیری‌ها در يك دماي ثابت گزارش شود.

شكل 16: رفراكتومترهاي پایه‌ای– رومیزی

 

احتياطات لازم براي كار با رفراكتومتر

چون منشور دستگاه بسيار ظريف و حساسي می‌باشد، بنابراين ممكن است با اندك ضربه، خط‌الرأس آن بشكند. بدين منظور در ضمن كار با آن می‌بایست دقت لازم را بكار برد. قبل از آزمايش، بايد مواظب بود كه منشور كاملاً خشك، پاك و شفاف باشد و پس از آزمايش نيز می‌بایست، دقيقاً تميز شده و با پارچه‌ای نرم، خشك شود. در صورت لزوم براي شستن آن، بايد از حلال‌هایی استفاده كرد كه نمونه مورد آزمايش را به‌خوبی در خود حل كرده و منشور كاملاً تميز شود. در استفاده مداوم از اين دستگاه‌ها، مهم‌ترین مسئله تميز كردن دقيق آن است. گرد و غبار و ذرات ريز بزرگ‌ترین دشمن دقت اندازه‌گیری است. براي پرهيز از ساييده شدن صفحه شیشه‌ای منشورها بهتر است براي پاك كردن از گوي پنبه‌ای استفاده نموده و به‌آرامی گرد و غبار پاك گردد و سپس آن را با پنبه جديد و الكل شستشو داد.

 

کالیبراسیون رفراکتومتر

برای کالیبراسیون و تعیین میزان خطای دستگاه از آب مقطر (ترجیحاً آب تهیه شده به روش R.O.) که دارای وزن مخصوص n = 1.3325 می‌باشد، استفاده می‌کنیم. به این صورت که چند قطره آب مقطر روی صفحه شیشه‌ای دستگاه می‌ریزیم، سپس در مقابل نور مرئی میزان چگالی آب را مشاهده می‌کنیم. اگر مقدارِ بیش از صفر را نشان داد توسط پیچ تنظیم (پیچ کالیبره کننده) آن را صفر نموده و مجدداً این کار را تکرار می‌کنیم تا دستگاه کالیبره شود. سپس توسط ماده‌ای دیگر که میزان چگالی آن توسط چگالی‌سنج- hydrometer مشخص شده است، آزمایش را انجام می‌دهیم. نکته‌ای که باید توجه داشت این است که رفراکتومتر به تغییر حرارت حساس می‌باشد، بنابراین بهتر است اجازه داده شود تا دمای نمونه به دمای اتاق برسد و بعد قرائت انجام شود.

 

برخی از منابع:

•  راهنمای نگهداشت تجهیزات آزمایشگاهی، ویرایش دوم، سازمان بهداشت جهانی، مترجمان: خانم مهری علی اصغرپور، مهناز صارمی
•  تجهیزات آزمایشگاهی، اصول فنی و نگهداری و روش‌های کنترل کیفی، سیدبهزاد سیدعلیخانی
• کتاب PAS تکنیک‌های عملی آزمایشگاهی تشخیصی، جلد ششم، کنترل کیفی مواد و تجهیزات آزمایشگاهی، جدیدترین مرجع مقادیر آزمایشگاهی، دکتر امیر سیدعلی مهبد، سیدرضا موسوی
•  مقدمات آشنایی و اصول کلی آزمایشگاه تشخیص طبی، رضا انصاری، سعید طهماسبی
•  اصول فیزیکی دستگاه‌های آزمایشگاهی، دکتر داریوش شهبازی گهرویی
• Maintenance Manual for Laboratory Equipment, 2nd Edition, World Health Organization (book)
• Webster John G. Encyclopedia of Medical Divices and Instrumentation. 2nd ed., John Wiley & Sons Inc.,
• Bronzino Joseph D. The Biomedical Engineering Handbook. 2nd ed.,

https://www.biocompare.com/Lab-Equipment/Laboratory-Centrifuges/

 

 برای دانلود پی دی اف بر روی لینک زیر کلیک کنید