Santrifüj cihazı

Santrifüj, sabit eksenli, dairesel dönme hareketi yapan bir alettir.
Santrifüjün çalışma prensibi, günlük hayatta sık karşılaştığımız “merkezkaç kuvveti”dir. Çamaşır makineleri, çocuk parklarındaki bazı oyuncaklar bu prensiple çalışır.
Genellikle elektrikli bir motor yardımıyla çalışır.
Merkezkaç kuvveti prensibi ile çalışır. Bu kuvvete, “santrifüj kuvveti” adı da verilir.
Katı veya sıvı maddelerdeki parçacıkları, yer çekimi ivmesinden daha büyük bir kuvvetle ve büyük hızla döndürerek ayrıma işlemine dayanan bir prensiple çalışır.
Santrifüj cihazları, motor büyüklükleri ve kullanıldıkları alana göre dakikada 10 ila 15 bin devirle çalışabilir.
Ticari uygulamalar, astronomi, geoteknik modelleme, süt sanayisi, serum üretimi, süspansiyon ayrıştırma ve izotop ayırma gibi farklı işlemler için kullanılır.

Santrifüj cihazları, içerisindeki karışımların veya bileşiklerin çökelme prensibine göre ayrılmasını sağlar. Karışımdaki ağır maddeler, merkezkaç kuvveti yardımıyla tüpün altı kısmına çökelir (pellet). Diğer bir ifadeyle dairesel hareketin dışına doğru kayar. Daha hafif maddeler ise, tüpün üst kısmında toplanır. Yani, dairesel hareketin merkezine doğru yol alır. Süspansiyonlar ve emülsiyonların ayrıştırılması için ideal bir cihazdır. Bu işleme bir örnek verecek olursak; santrifüj cihazına konulan kandaki pıhtı cihazın altında, yağlar ortasında ve serum en üst kısmına toplanarak kolaylıkla ayrıştırılabilir.

Santrifüjün içinde karışımların konulacağı seleler vardır. Santrifüj işlemi için özel tüpler kullanılır. Bu tüpler, cihazın içine simetrik olarak yerleştirilir. Cihazın devri ve kaç dakika döneceği, içindeki maddeye göre değişebilir. Uygun devir ve dakika ayarlanarak işlem yapılır. Farklı veya sabit açılı santrifüj cihazları bulunur. Farklı açılı santrifüjlerdeki tüpler cihaz çalışmadan dik konumdayken, motor çalışmaya başlayınca yatay pozisyona yaklaşır. Bazı tasarımlarda da tüpler eğimli yataklara yerleştirilir. Bu modelde dönme esnasında tüpler açılarını korur yani sabit açılıdır.

Bir santrifüj, bir nesneyi sabit bir eksen etrafında rotasyona uğratan, eksene dik bir kuvvet uygulayan elektrik motoru ile çalışır. Parçacıkların yoğunluğu, şekli, uygulanan kuvvet ve ortamın yoğunluğu çökme hızını etkiler. Başka bir ifadeyle; tüpte bulunan maddelerin yoğunlukları ve büyüklüklerine göre çökme hızı değişir. Santrifüjün kütlesi; santrifüj kuvvetinin derecesi, çökelen parçacıkların kütlesi, dönmenin açısal hızı, ayrılan parçacıkların merkezdeki dönme eksenine olan uzaklığı gibi faktörlerin bir formülasyonu ile ortaya çıkar.

Cihaz çalışırken düz ve sağlam bir zeminde bulundurulması gerekiyor. Tüpler yerleştirilirken de dengeli olması önemli bir ayrıntı. Dengesiz tüpler veya uygun olmayan zemin cihazın titreşim yapmasına yol açar. Bu durum, bazı tehlikeli sonuçlar doğurabilir. Kimyasal maddeler için ayrıştırma işleminde santrifüjü kullanan kişiler, gözlük, eldiven, önlük ve maske gibi koruyucu malzemeler kullanmalı.

Santrifüj cihazları

Masaüstü santrifüjler: Araştırma laboratuarlarında sık kullanılan pratik bir cihazdır. Sıvı ortamdaki maddeleri yoğunluğuna göre ayırır ve konsantre haline getirir. Ağırlıklı olarak doku kültürü, protein çalışmaları, DNA ve RNA çalışmalarında kullanılır. Yerden tasarruf sağlayan ve masaüstünde kullanılabilecek boyutlardadır. Bir doku için uygulanan santrifüj işleminde önce parçalanmamış hücreler, sonra sırasıyla hücre zarı, çekirdek, mitokondri, lizozomlar, mikrozomlar ve ribozomlar çökelir.

Düşük hızlı santrifüjler: Ağır parçacıkları çökeltmek için kullanılır. Hızları 4 – 5 bin devir civarındadır. Oda sıcaklığında kullanılabilirler. Sabit açılı veya kova tipinde açılan rotorları vardır. Tüpler, 10 ila 50 mililitre arasında değişebilir. Ağırlıklı olarak sıvılardaki ve süspansiyonlardaki hücrelerin çökeltilmesinde kullanılır.

Yüksek hızlı santrifüjler: Yüksek devirde çalışan ısı kontrollü cihazlardır. Sıcaklığın ve hız kontrolünün önemli olduğu biyolojik uygulamalarda kullanılır. Dikey, sabit açılı ve açılan rotorlar kullanılır. Sabit açılı rotorlara 0,5 ila 1,5 mililitrelik 18 adet tüp konulabilir. Küçük hacimli numuneleri veya maddeleri kısa sürede çökeltebilir. Biyolojik ve kimyasal numuneler için orta veya yüksek hızlı cihazlar kullanılır. Nükleus, kloroplast gibi hücre organelleri; nükleik asitler ve proteinler gibi makromoleküler kimyasal uygulamalarda çökeltme işlemi için ideal cihazlardır.

Ultra santrifüjler: Karmaşık yapılı, kompakt santrifüjlerdir. Hızları dakikada 10 ila 15 bin devire ulaşabilir. Yüksek hızda çalıştıkları için rotoru ısınır. Soğutulması ve sürtünmenin önlenmesi için yüksek vakumda tutulur. Çeşitli arızalara veya mil veya rotorun kırılma ihtimaline karşı içleri çelikle kaplanmıştır. Numunelerin ağırlıklarının oluşturacağı dengesizlik sonucu titreşimin zararlarını engellemek için miller esnek malzemelerden yapılmıştır. Organeller ve moleküller gibi hücre bileşenlerinin saflaştırılması ve ayrıştırılması; saflaştırılmış makromoleküllerin analitik ölçümleri gibi işlemler için kullanılır.

Klinik santrifüjler: Kan hücreleri, plazma ve serum gibi vücut sıvılarının ayrıştırılması için kullanılan cihazlardır. Kompakt santrifüjlerdir. Filtreleme, sedimantasyon ve kolon kromatografisi gibi birçok uygulama ve araştırma için klinik laboratuarlarda kullanılır.

Vakum santrifüjleri: Fonksiyonlu bir cihazdır. Numunelerin konsantre edilmesi, çözülmesi veya çözücünün ayrıştırılması gibi işlemler için kullanılır. Sıvı çökeltileri kuru duruma veya ıslak bir çökelti halinde konsantre eder. Proteomik, genomik, hücre biyolojisi, mikrobiyoloji ve ilaç geliştirmede kullanılır. Bir vakum santrifüj konsantratörü, vakum, santrifüj kuvveti kullanır ve bazen sıvıyı buharlaştırmak ve DNA, RNA, nükleotidleri ve diğer proteinleri konsantre hale getirmek için ısı veya gazları ayrıştırır. Vakum santrifüj konsantratörleri ısıtma veya gaz ayırma yetenekleri, hız kapasitesi, ısı ve zaman ayarları ve gürültü seviyesi gibi farklılık gösterebilir.

Soğutmalı santrifüjler: Sıcaklığa duyarlı maddelerin ayrıştırılmasında kullanılır. Dönme işleminin ortaya çıkardığı ısının numunenin kimyasal yapısını bozmasını önlemek için ek bir soğutma bölümü bulunur. Canlı hücreler ve proteinlerin ayrıştırılması işlemlerinde kullanılabilen özelliktedir.

Mikro santrifüjler: Laboratuvarlarda kullanılan cihazlardır. Klinik araştırma ve akademik laboratuarlarda vazgeçilmez bir araçtır. DNA, protein, kan veya diğer numuneleri ayırmak için kullanılır. Tezgâhlarda kullanılabilecek boyutlardadır. Programlanabilir kontrol sistemleri, rotor boyutu ve kapasitesi, rotor hızı ve sessiz çalışması gibi farklı modelleri vardır.

 

YAZAR : Ali Celal

Elektronik Mühendisi / E.Üni. Kalibrasyon Lab. Sorumlusu / Biyomedikal Kalibrasyon Laboratuvarı Sorumlu Müdürü (Sağ.Bak.) / X-Işınlı Görüntüleme Sistemleri Test Kontrol ve Kalibrasyon Uzmanı (Sağ.Bak.) / Ultrason-Doppler Sistemleri Test Kontrol ve Kalibrasyon Uzmanı (Sağ.Bak.) - Hatalı veya kaldırılmasını istediğiniz sayfaları diyot.net@gmail.com bildirin

BU YAZIYI DA İNCELEDİNİZ Mİ ?

Elektronik ve Biyomedikal Mühendisliği

Son 20 yılda, yeni teknoloji ve uygulamaların büyük bir hızla gelişmesi tıp alanına da yansımış, …

Bir cevap yazın