1. 원심분리기
원심분리는 회전과 원심력을 이용하여 혼합물을 분리하는 방법을 설명하는 데 사용되는 용어입니다. 원심분리 과정에서 크기, 모양, 밀도, 점도 등 입자의 여러 특성이 분리될 수 있습니다. 원심분리기는 밀도에 따라 유체, 가스 또는 액체를 분리하는 데 사용되는 실험실 장비입니다.
원심분리의 원리는 중력침전의 원리이다. 원심분리기의 로터는 상대적으로 강한 원심력을 발생시키기 위해 고속으로 회전하여 액체 중의 미세 입자의 침전을 가속화하여 액체와 미세 입자의 분리를 달성합니다.
현재 원심 분리기는 다양한 혈액 세포의 침강 속도 테스트와 같은 화학, 생물학, 생화학 및 임상 실험실에서 사용됩니다. 원심 기술은 생물학적 제품 및 Apis의 생산뿐만 아니라 약물의 바이오의약품 분석에도 사용되며 유제품 크림(지방) 분리, 수처리 및 기타 분야에서도 사용됩니다.
2. 원심분리기 구성품
원심분리기의 일부 공통 부품은 다음과 같이 소개됩니다.
01.모터
모터는 원심분리기의 회전을 일으키는 강력한 핵심 부품입니다.
02.로터 조립
구동축과 로터가 로터 어셈블리를 구성합니다. 드라이브 샤프트는 로터 구성 요소를 지원합니다. 로터 헤드는 원심분리할 샘플이 담긴 시험관을 담는 용기가 장착된 모터에 연결됩니다. 직경이 다른 두 개의 로터는 동일한 회전 속도를 가질 수 있으며, 반경과 각운동량이 다르면 이러한 로터의 가속도가 달라집니다. 로터에는 세 가지 주요 유형이 있습니다.
고정각 로터: 이 로터는 튜브를 수직에 대해 14°~40° 각도로 고정하여 입자가 반경 방향 바깥쪽으로 이동하면서 짧은 거리를 이동할 수 있도록 하며 차등 원심 분리에 사용됩니다. 침강방향은 원심력의 방향과 같으므로 배관벽면에 비스듬히 침강이 일어난다. 입자(퇴적물 덩어리)가 벽과 충돌한 후 바닥과 벽의 모서리에 정착됩니다.
스윙 배럴/수평 로터: 이 로터는 가속 시 원심분리기 튜브와 함께 수평 위치로 스윙하여 입자가 더 먼 거리를 이동할 수 있도록 하여 밀도 구배 원심분리를 위한 상청액과 펠렛의 더 쉬운 분리를 촉진합니다.
수직 회전자: 튜브를 수직으로, 즉 모터 축과 평행하게 유지하면 입자 이동 거리가 더 짧아지고 분리 시간도 더 짧아집니다. 등밀도 및 밀도 구배 분리에 사용됩니다.
03.컨테이너
시험관, 혈액주머니, 큐벳, 원심분리관 등 다양한 종류의 용기가 로터에 고정되어 있어 로터가 회전함에 따라 시료도 회전하게 됩니다.
04.제어판
온도, 회전 속도(Rcf 또는 Rpm) 등과 같은 다양한 매개변수를 제어하는 데 사용됩니다.
05.래치
래치는 원심 분리기가 작동하는 동안 시험관이 파손되거나 다른 문제가 발생할 때 뚜껑을 닫은 상태로 유지합니다.
06.표지
원심분리기는 사고 방지를 위해 뚜껑을 닫고 잠긴 상태에서만 회전합니다.
3. 원심분리 기술의 종류
원심분리 기술에는 분취 원심분리와 분석 원심분리라는 두 가지 유형이 있습니다. 분취 원심분리는 조직, 세포, 세포하 구조, 막 소포 및 기타 생화학적으로 관련된 입자와 같은 구성 요소의 분리 및 정제를 포함합니다. 대조적으로, 정제된 생체분자를 특성화하기 위해 분석 원심분리가 수행됩니다.
01.분취 원심분리
현탁 상황에 따라 분취 원심분리는 차등 원심분리와 밀도 구배 원심분리로 구분됩니다.
001. 차등원심분리
모양, 크기 및 밀도를 기준으로 입자를 분리합니다. 밀도나 크기가 다른 입자의 현탁액은 다른 속도로 침전되며, 더 크고 밀도가 높은 입자는 더 빨리 침전됩니다. 세포 현탁액에서 일련의 증가하는 원심력 주기는 감소된 침강 속도를 갖는 세포를 포함하는 일련의 펠릿을 생성합니다.
002. 밀도구배 원심분리
부력 밀도 또는 침전 속도를 기준으로 입자를 분리합니다. 샘플 혼합물은 플라스미드, 핵단백질 및 바이러스의 DNA 밴딩 및 분리를 위해 미리 형성된 액체 밀도 구배 위에 배치됩니다. Nabr과 Nai는 지질단백질의 분별에 사용됩니다. Percoll, Ficoll, Metrizamide, Dextran은 전체 세포 분리에 사용되며 Sucrose 용액은 Dnase, Rnase 및 Protease를 분리하는 데 사용됩니다.
밀도 구배 원심분리는 속도 구역 원심분리와 등밀도 원심분리로 구분됩니다.
속도 구역 원심분리: 샘플은 밀도 구배 상단의 작은 영역으로 덮여 있습니다. 질량에 따라 입자는 원심력으로 인해 다른 속도로 이동합니다. 크기와 질량은 입자 정착 속도의 주요 결정 요인입니다. 입자 밴드가 조밀한 매체에서 하강함에 따라 더 빨리 침전되는 입자가 더 느린 입자를 통과함에 따라 비슷한 크기의 입자 영역이 형성됩니다.
등밀도 원심분리: 등밀도 분리(부력 분리 또는 평형 분리라고도 함)에서 입자는 밀도만을 기준으로 분리됩니다. 그라데이션 매체는 분리해야 하는 입자보다 밀도가 높아야 합니다. 입자는 밀도가 주변 매체의 밀도와 같아질 때까지 균질하게 혼합된 샘플의 원심력 및 밀도 구배의 영향으로 이동합니다. 원심분리 후 특정 밀도의 입자는 밀도가 그라데이션 매체의 밀도(즉, 평형 위치)와 같아질 때까지 침전됩니다.
02.분석원심분리
분석 원심분리의 목적은 회전하는 시료(침강 속도, 점도, 농도 등)를 특성화하기 위한 정보를 수집하고, 용질의 상대 분자량, 생체 분자의 순도를 결정하고, 단백질 구조의 형태 변화를 감지하는 것 등입니다.
4. 원심분리기의 종류
분석 원심분리의 목적은 회전하는 시료(침강 속도, 점도, 농도 등)를 특성화하기 위한 정보를 수집하고, 용질의 상대 분자량, 생체 분자의 순도를 결정하고, 단백질 구조의 형태 변화를 감지하는 것 등입니다.
01. 데스크탑 또는 데스크탑 원심분리기
크기가 작기 때문에 공간이 제한된 소규모 실험실에 매우 편리합니다.
이는 소형이며 연구 및 임상 실험실에서 자주 사용됩니다.
원심분리기 작동에 사용되는 장비를 덮는 뚜껑이 있는 벤치탑 원심분리기와 테스트 튜브 랙이 있는 로터
02. 가스 원심분리기
질량을 기준으로 분자를 분리하고 동위원소를 기준으로 가스를 분리하는 데 사용됩니다.
특히 우라늄-235와 우라늄-238의 추출 및 분리에 사용됩니다.
03. 헤마토크리트 원심분리기
헤마토크리트 원심분리기는 7000~15000RPM의 속도로 작동합니다.
헤마토크리트 원심분리기의 주요 목적은 혈액 내 적혈구의 부피 기준 백분율을 계산하는 것입니다. 신생아 혈액 내 빌리루빈 농도의 광도 분석을 위한 혈장을 생산하는 데 사용됩니다.
04. 마이크로 원심분리기
매우 컴팩트한 폼 팩터로 인해 설치 공간이 매우 작고 워크스테이션에서 최소한의 공간을 차지합니다.
이는 작은 튜브(최대 2.0Ml)에 잘 작동하며 생물학 응용 분야에 자주 사용됩니다.
이는 소량의 물 샘플을 미세여과하고 침전된 핵산, 단백질 및 기타 물질을 용액에 유지하는 데 사용됩니다.
05. 냉동원심분리기
이 원심분리기는 일정한 온도를 유지하면서 최대 속도로 작동합니다.
온도 범위가 섭씨 -20~-40도 사이이므로 DNA, RNA, PCR 및 항체를 분석하는 데 사용됩니다.
효모 세포, 엽록체 등을 포함하여 침전된 물질을 신속하게 수집하는 데 종종 사용됩니다.
06. 고속 원심분리기
고속 원심분리기는 15,000~30,000RPM 범위의 약간 빠른 원심분리기입니다.
고속 원심분리기에는 온도와 작동 속도를 조절하는 장치가 포함되어 있으며 미세 생체분자의 중요한 분석에 사용됩니다.
이 원심분리기는 세 가지 유형의 로터(고정각 로터, 버킷 로터, 수직 로터)를 사용합니다.
07. 저속 원심분리기
이는 일반적으로 최대 속도 4000-5000 Rpm으로 작동하는 일상적인 입자 분류를 위해 실험실에서 사용됩니다.
온도 조정은 드물며 일반적으로 실온에서 작동합니다.
이 원심분리기는 버킷 및 고정각 로터 유형으로 제공됩니다.
08. 연속 흐름 원심 분리기
침전 속도에 영향을 주지 않고 대량의 샘플을 원심분리할 수 있습니다.
또한 표준 원심분리기처럼 샘플을 반복적으로 로드 및 언로드할 필요가 없어 용량이 더 크고 시간이 절약됩니다.
09. 초원심분리기
초원심분리기는 기존 원심분리기로는 빠르게 분리할 수 없는 작은 분자를 분리할 수 있는 고도로 발달되고 정교한 원심분리기이다.
60,000~150,000RPM의 초원심분리기 로터 속도 범위
그룹화 또는 연속 흐름 시스템으로 그리고 더 큰 규모로 샘플을 실행합니다.
010. 조제용 초원심분리기
분취용 초원심분리기는 실험에서 원심분리를 통해 입자를 분리하는 데 사용되는 원심분리기입니다.
작동을 위해 초원심분리기를 준비할 때 시험관의 내용물은 다음과 같습니다.
원심분리 과정에서 내용물을 확인하는 분석용 원심분리기와 달리 원심분리 과정 후에 확인합니다.
011. 분석용초원심분리기
분석 원심분리기는 샘플 내의 다양한 입자를 검사하는 데 사용되는 초원심분리기입니다.
용액 내 거대분자의 정성적 검사에 사용됩니다.
침강 계수를 계산하기 위해 성분의 회전과 움직임을 실시간으로 추적하는 감지 장치가 장착되어 있습니다.
5. 원심분리기의 장점과 한계
01.장점
-밀폐형 작동, 깔끔한 외관
-빠른 시작 및 종료
-쉽게 자동화하고 필요한 경우 지속적으로 실행할 수 있습니다.
- 용량 대비 낮은 자본 비용
-신속하게 작동 매개변수 조정
- 높은 유연성과 뛰어난 성능
-간단한 조작과 쉬운 설치
02.제한사항
- 가벼운 입자(질량이 거의 무시할 정도)를 분리하는 것은 매우 어렵습니다.
-원심분리기의 종류는 다양하지만 매우 복잡한 전기 장비입니다. 오작동 시 전문적인 수리가 필요한 장비이므로 유지 관리가 매우 어렵고 비용이 많이 듭니다.
-온도 제어 및 로터 회전과 같이 전력을 많이 소비하는 기능이 많아 에너지 소비가 높습니다.
-분당 속도가 빠르기 때문에 원심 분리기는 소음 방해를 일으킬 수 있습니다. -회전하기 때문에 필연적으로 진동이 발생하여 소음 공해를 유발할 수 있으며,
-일부 지역에서의 사용을 방해합니다.
-대부분의 경우 기본 장치에 오류가 발생하면 백업 시스템이 필요합니다.
6. 원심분리기 작동 절차 및 주의사항
01.운영절차
001. 원심분리기가 제대로 작동하고 손상되지 않았으며 제한 없이 이동할 수 있는지 확인하십시오.
002. 적절한 원심분리용 튜브나 용기를 선택한 후 검사하여 흠집이나 균열이 없는지 확인하세요. 손상되거나 결함이 있는 튜브나 용기는 폐기해야 합니다.
003. 원하는 액체로 튜브를 채우고, 너무 많이 채우거나 덜 채우지 마세요.
004. 원심분리기 튜브가 균형을 이루고 있는지 확인하세요. 각 튜브의 무게를 각각 저울로 측정하여 동일한 무게인지 확인합니다. 균형을 위해 볼륨에만 의존하지 마세요! 이는 다양한 샘플 유형이나 다양한 샘플 농도를 포함하는 솔루션의 경우 특히 그렇습니다.
005. 원심분리기 튜브의 캡을 조이세요.
006. 원심분리기 튜브를 삽입하기 전에 외부가 건조하고 깨끗한지 확인하세요.
007. 원심분리기에서 시험관의 균형을 유지하세요.
008. 뚜껑을 닫고 잘 맞는지 확인하세요.
009. 실행 시간 및 속도를 구성합니다.
0010. 원심분리기가 최대 속도로 작동하는 것처럼 보일 때 장치에서 떠나지 마십시오. 비정상적인 진동이나 소음이 있는지 확인하세요.
0011. 이상한 소리가 들리거나 강한 진동이 느껴지면 즉시 원심분리기를 끄고 시료를 꺼내세요. 일반적인 원인은 원심분리기의 균형이 잘못되었기 때문입니다. 원심 분리기의 균형을 제대로 맞춘 후에도 문제가 해결되지 않으면 수리될 때까지 원심 분리기를 사용하지 마십시오.
0012. 원심분리기의 주기가 완료된 후 뚜껑을 열기 전에 회전이 멈출 때까지 기다리십시오. 원심 분리기가 회전을 멈출 때까지 원심 분리기 뚜껑을 만지거나 열지 마십시오. 장비를 조기에 정지하면 기계적 고장 및 부상을 초래할 수 있습니다.
0013. 원심분리 중에 배출된 에어로졸이 안정되도록 하려면 회전이 멈춘 후 최소 10분 정도 기다린 후 뚜껑을 여는 것이 가장 좋습니다.
0014. 원심분리기의 회전이 멈추면 원심분리기에서 샘플을 꺼냅니다.
02.주의사항
-작동하기 전에 원심분리기가 적합한 표면에 있는지 항상 확인하십시오.
-로터가 작동하는 동안 뚜껑을 닫아 두십시오.
-원심분리기가 흔들리거나 진동할 경우 전원 플러그를 뽑아주세요.
-사용하기 전에 튜브가 프로그램 및 설정에 적합한지 확인하십시오. 테스트 - 원심분리기에 사용되는 튜브는 완전한 세트로 제공되어야 합니다.
-배관은 균형 잡힌 인접 하중과 반대 하중을 사용하여 대칭적으로 하중을 가해야 합니다. - 튜브의 균형을 맞추려면 부피 대신 질량을 사용하세요.