Центрифуга с охлаждением или без: как выбрать для клинико-диагностической лаборатории

Принцип работы центрифуги заключается в разделении компонентов образца под действием центробежной силы. При вращении ротора частицы оседают с разной скоростью, в результате чего в пробирке формируются отдельные фракции. Например, при обработке крови отделяются плазма или сыворотка и клеточные элементы.

Одновременно ротор, привод и движущийся внутри камеры воздух выделяют тепло. Степень нагрева зависит от нескольких факторов:

Образец не обязательно нагревается на 10–15 °C: изменение температуры будет разным у каждой модели и при каждом режиме работы.

Температурный режим центрифугирования включает заданную температуру и допустимое отклонение от нее в течение всего цикла. Если загрузить предварительно охлажденные пробирки в обычную центрифугу, образцы могут нагреться во время вращения. В модели с охлаждением камера и ротор также достигают нужной температуры не сразу, поэтому для некоторых исследований требуется предварительное охлаждение.

Рабочие параметры определяют по методике исследования, инструкции к реагентам и внутренним регламентам лаборатории. Нельзя установить единый режим для любой плазмы, всех белков или нуклеиновых кислот, поскольку условия подготовки зависят от конкретного анализа.

Охлаждаемую модель выбирают, когда во время работы необходимо поддерживать определенную температуру. Такая функция нужна в следующих случаях:

Охлаждение может потребоваться при выделении РНК, подготовке материала для ПЦР-исследований, работе с клеточными культурами, белками и ферментами. Однако ориентироваться только на тип образца нельзя. Для каждого исследования необходимо учитывать требования тест-системы, состав пробирки, наличие стабилизаторов, время до анализа, RCF и продолжительность цикла.

Повышение температуры может изменить активность ферментов и белков, повлиять на состояние клеток или устойчивость нуклеиновых кислот. При этом охлаждение не защищает от всех ошибок пробоподготовки. Например, гемолиз может возникнуть из-за неправильного взятия и перевозки крови, слишком резкого разгона или торможения, а также повторного центрифугирования.

Для исследований, требующих контроля температуры, можно рассмотреть лабораторную центрифугу Hettich в исполнении с индексом R. Например, ROTINA 380 R позволяет устанавливать температуру в диапазоне от −20 до +40 °C и поддерживает предварительное охлаждение. MIKRO 220 выпускается в двух версиях — стандартной и охлаждаемой MIKRO 220 R. Конкретную модель комплектуют ротором под нужный объем пробирок и рабочее ускорение.

При подборе оборудования важно проверить:

Максимальная скорость и RCF зависят от установленного ротора. Поэтому характеристики центрифуги необходимо рассматривать вместе с параметрами выбранной комплектации.

Модель без холодильного блока подходит для исследований, в которых методика допускает центрифугирование при комнатной температуре. Обычно ее выбирают для коротких рутинных циклов, если во время работы образцы не нагреваются выше допустимого значения.

Без охлаждения могут выполняться некоторые процедуры получения сыворотки и плазмы, подготовки мочи и другого биоматериала. Однако решение принимают для каждой методики отдельно. Требования зависят от используемых пробирок и реагентов, параметров анализа, а также времени между взятием образца и исследованием.

Нельзя руководствоваться только продолжительностью цикла и количеством оборотов. Например, режим «до 10 минут и до 4000 об/мин» не гарантирует отсутствия значимого нагрева. При одинаковой скорости роторы разного радиуса создают разное центробежное ускорение, а температура в камере зависит еще и от конструкции прибора. Если допустимый режим заранее не определен, его проверяют с полной загрузкой в условиях обычной работы лаборатории.

Выбирая настольную лабораторную центрифугу, учитывают

Слишком маленькая модель потребует частых запусков и может не справиться с потоком проб. 

В качестве неохлаждаемой модели можно рассмотреть центрифугу Domel MF20. В зависимости от установленного ротора она развивает скорость до 15 000 об/мин и RCF до 21 630 × g. Прибор оснащен бесщеточным двигателем, системой распознавания ротора, регулируемыми режимами разгона и торможения, а также памятью программ.

MF20-R относится уже к охлаждаемым модификациям. Холодильный блок предусмотрен и в моделях CF108-R и CF108-GR. Поэтому при запросе коммерческого предложения важно указывать полное название оборудования: индекс определяет исполнение и его технические возможности.

Подходящий ротор, вместимость и режим торможения нередко важнее самой низкой температуры в описании. Для точного подбора нужно оценить несколько взаимосвязанных параметров.

В протоколах предпочтительно указывать относительное центробежное ускорение — RCF, или × g. Оно зависит от частоты вращения и радиуса. При одинаковых оборотах воздействие на образец в двух роторах будет разным. Если методика задана в × g, выбирать аппарат только по максимальным об/мин нельзя.

Ввод RCF с панели снижает риск ошибки при переносе метода на другое оборудование.

В угловом роторе пробирка остается наклоненной, а осадок формируется у стенки ближе ко дну. В бакетном варианте стаканы при вращении переходят в горизонтальное положение, осадок располагается на дне, границы слоев удобно оценивать.

Проверяют объем, диаметр, длину и форму пробирки, нужные адаптеры, тип крышки и максимально допустимое значение RCF для данного типа пробирок (согласно рекомендациям производителя расходных материалов). Ротор на 50 мл совместим не с каждой емкостью такого номинала. Если нужна центрифуга для разделения жидкостей с биозащитными крышками, заранее уточняют правила их очистки и автоклавирования.

Вместимость ротора выбирают с учетом максимального количества проб, поступающих одновременно. Если лаборатория работает непрерывно, вместо одной большой центрифуги иногда целесообразно установить две модели меньшей вместимости. Тогда при техническом обслуживании или поломке одного прибора подготовку образцов можно продолжить на втором.

Быстрый выход на режим повышает пропускную способность, однако подходит не каждому материалу. Резкое торможение способно нарушить границу слоев или взмутить осадок. Сохранение RCF, времени, температуры и профиля замедления уменьшает число ручных операций. Стоит также уточнить, отсчитывает ли таймер весь цикл или период после достижения заданной скорости.

Базовое устройство центрифуги включает корпус с защитной камерой, электропривод, ротор, систему управления, блокировку крышки и датчики безопасности. Дополнительно могут быть предусмотрены распознавание ротора, отключение при дисбалансе, ограничение скорости и журналирование.

Ротор соединен с валом электродвигателя. Электроника задает скорость и управляет разгоном. Бесщеточный привод не требует замены щеток, но ресурс зависит также от балансировки, загрузки и обслуживания.

В центрифуге с охлаждением установлен холодильный контур, который поддерживает заданную температуру в рабочей камере. Его устройство зависит от конкретной модели, поэтому состав системы и требования к эксплуатации проверяют по технической документации производителя. 

Паспортная мощность центрифуги чаще характеризует электропотребление, а не качество разделения или тягу двигателя. Холодильная модификация закономерно потребляет больше. Например, у ROTINA 380 и 380 R одинаковы максимальные скорость и RCF, но заявленное потребление версии с охлаждением выше.

При выборе учитывают электросеть, тепловыделение и продолжительность работы. Производительность определяют по вместимости, времени разгона, основного этапа и торможения, числу циклов за смену. Высокая потребляемая мощность сама по себе не гарантирует высокую скорость анализа.

Холодильный контур отдает тепло в помещение, поэтому вентиляционные отверстия нельзя перекрывать. Универсального зазора 10–15 см нет. Расстояние до стен, допустимые температура и влажность указаны в руководстве. До заказа измеряют стол, свободное пространство для крышки и дверные проемы, проверяют массу и уровень шума.

При расчете затрат учитывают не только цену центрифуги и расход электроэнергии. Дополнительно могут потребоваться:

Центрифуга с охлаждением требует обслуживания холодильной системы. У модели без охлаждения такого узла нет, поэтому ее эксплуатация обычно обходится дешевле. Однако экономить на этой функции нельзя, если методика требует поддерживать определенную температуру во время центрифугирования.

При покупке оборудования для медицинской лаборатории также проверяют:

Документы должны относиться именно к закупаемой модели и комплектации. Регистрационные документы на другой прибор из той же серии для нее не подходят.

Центрифугу с охлаждением выбирают не из-за более высокой цены или расширенной комплектации. Она нужна, если во время подготовки образцов необходимо поддерживать температуру, указанную в методике. Для рутинных исследований, которые проводят при комнатной температуре, достаточно надежной модели без системы охлаждения.

Не знаете, какая центрифуга подойдет вашей КДЛ? Отправьте специалистам «ЛАМЕС» перечень исследований, параметры рабочих циклов, количество проб за смену и размеры используемых пробирок. Мы подберем подходящую модель Hettich или Domel, совместимые роторы и адаптеры, а затем подготовим коммерческое предложение на весь комплект оборудования.

Часто задаваемые вопросы о выборе и покупке центрифуг