1.遠心分離機
遠心分離は、回転と遠心力を使用して混合物を分離する方法を説明するために使用される用語です。 遠心分離プロセス中に、サイズ、形状、密度、粘度など、粒子のいくつかの特性を分離できます。 遠心分離機は、密度に基づいて流体、気体、または液体を分離するために使用される実験器具です。
遠心分離の原理は重力沈降の原理です。 遠心分離機のローターを高速で回転させることにより、比較的強い遠心力が発生し、液体中の微粒子の沈降が促進され、液体と微粒子の分離が行われます。
現在、遠心分離機は、さまざまな血球の沈降速度の検査など、化学、生物学、生化学、臨床検査室で使用されています。 遠心分離技術は、生物由来製品や原薬の製造、医薬品の生物医薬品分析にも使用されており、乳製品クリーム（脂肪）の分離、水処理などの分野でも使用されています。
2.遠心分離機のコンポーネント
遠心分離機のいくつかの一般的な部品は次のように紹介されています。
01.モーター
モーターは、遠心分離機で回転を生成する強力なコアコンポーネントです。
02.ローター組立
ドライブシャフトとローターはローターアセンブリを構成します。 ドライブ シャフトはローター コンポーネントをサポートします。 ローターヘッドはモーターに接続されており、モーターには遠心分離するサンプルが入った試験管を保持するための容器が装備されています。 直径の異なる 2 つのローターは同じ回転速度を持つことができ、半径と角運動量が異なるとそのようなローターの加速度も異なります。 ローターには主に 3 つのタイプがあります。
固定角度ローター: これらのローターはチューブを垂直に対して 14°~40°の角度で固定し、粒子が半径方向外側に移動しながら短距離を移動できるようにし、分画遠心分離に使用します。 沈降の方向は遠心力の方向と同じであるため、管壁では斜めに沈降が起こります。 粒子（土砂の塊）は壁に衝突し、基礎と壁の隅に沈下します。
スイングバレル/水平ローター: これらのローターは加速時に遠沈管とともに水平位置にスイングし、粒子がより長い距離を移動できるようにし、それによって密度勾配遠心分離における上清とペレットの分離を容易にします。
垂直ローター: チューブを垂直、つまりモーター軸と平行に保持すると、粒子の移動距離が短くなり、分離時間が短くなります。 等密度および密度勾配分離に使用されます。
03.コンテナ
試験管、血液バッグ、キュベット、遠沈管などのさまざまなタイプの容器がローターに固定されており、ローターの回転に合わせてサンプルも回転します。
04.コントロールパネル
温度、回転速度（RcfまたはRpm）などのさまざまなパラメータを制御するために使用されます。
05.ラッチ
遠心分離機の運転中に試験管が破損したり、その他の問題が発生したりした場合、ラッチにより蓋が閉じたままになります。
06.表紙
遠心分離機は、事故を防ぐために蓋が閉じてロックされている場合にのみ回転します。
3. 遠心分離技術の種類
遠心分離技術には、分取遠心分離と分析遠心分離の 2 種類があります。 分取遠心分離には、組織、細胞、細胞内構造、膜小胞、その他の生化学的に関連する粒子などの成分の分離と精製が含まれます。 対照的に、分析遠心分離は、精製された生体分子の特性を評価するために実行されます。
01.分取遠心分離
懸濁状況に応じて、分取遠心分離は分画遠心分離と密度勾配遠心分離に分けられます。
001. 分画遠心分離
形状、サイズ、密度に基づいて粒子を分離します。 異なる密度またはサイズの粒子の懸濁液は異なる速度で沈降し、粒子が大きく密度が高いほど速く沈降します。 細胞懸濁液で遠心力を増加させる一連のサイクルにより、沈降速度が低下した細胞を含む一連のペレットが生成されます。
002. 密度勾配遠心分離
浮力密度または沈降速度に基づいて粒子を分離します。 サンプル混合物は、DNA バンディングとプラスミド、核タンパク質、ウイルスの分離のために、あらかじめ形成された液体密度勾配の上に置かれます。 Nabr と Nai はリポタンパク質の分画に使用されます。 パーコール、フィコール、メトリザミド、デキストランは細胞全体の分離に使用され、スクロース溶液はDNase、RNase、プロテアーゼの分離に使用されます。
密度勾配遠心分離は、レートゾーン遠心分離と等密度遠心分離に分けられます。
ゾーン遠心分離の速度: サンプルは密度勾配の上部の小さな領域としてカバーされます。 粒子は、その質量に応じて、遠心力により異なる速度で移動します。 サイズと質量は、粒子の沈降速度の主な決定要因です。 粒子の帯が高密度媒体中を降下すると、より速く沈降する粒子がより遅い粒子を通過するため、同程度のサイズの粒子の領域が形成されます。
等密度遠心分離: 等密度分離 (浮力分離または平衡分離とも呼ばれます) では、粒子は密度のみに基づいて分離されます。 グラジエント媒体の密度は、分離する必要がある粒子よりも高くなければなりません。 粒子は、遠心力と均一に混合されたサンプルの密度勾配の影響を受けて、密度が周囲の媒体の密度と等しくなるまで移動します。 遠心分離後、特定の密度の粒子は、その密度が勾配媒体の密度と等しくなるまで（つまり平衡位置）、沈降します。
02.分析遠心分離
分析遠心分離の目的は、回転するサンプルを特徴づけるための情報 (沈降速度、粘度、濃度など) を収集し、溶質の相対分子量、生体分子の純度を決定し、タンパク質構造の立体構造変化を検出することです。
4.遠心分離機の種類
分析遠心分離の目的は、回転するサンプルを特徴づけるための情報 (沈降速度、粘度、濃度など) を収集し、溶質の相対分子量、生体分子の純度を決定し、タンパク質構造の立体構造変化を検出することです。
01. 卓上または卓上遠心分離機
サイズが小さいため、スペースが限られた小規模な研究室に非常に便利です
これらはコンパクトで、研究や臨床検査室でよく使用されます
遠心分離機の運転に使用する機器を覆う蓋と試験管ラック付きローターを備えたベンチトップ遠心分離機
02. ガス遠心分離機
質量に基づいて分子を分離し、同位体に基づいて気体を分離するために使用されます。
具体的には、ウラン 235 とウラン 238 の抽出と分離に使用されます。
03. ヘマトクリット遠心分離機
ヘマトクリット遠心分離機は 7000 ～ 15000 Rpm の速度で動作します
ヘマトクリット遠心分離機の主な目的は、血液中の赤血球の体積ベースのパーセンテージを計算することです。 新生児血液中のビリルビン濃度の測光分析用の血漿を生成するために使用されます。
04. マイクロ遠心分離機
非常にコンパクトなフォームファクタのため、設置面積が非常に小さく、ワークステーション上のスペースを最小限に抑えます。
これらは小さなチューブ (最大 2.0 ml) でうまく機能し、生物学的用途でよく使用されます。
少量の水サンプルを精密ろ過し、沈殿した核酸、タンパク質、その他の物質を溶液中に保持するために使用されます。
05. 冷却遠心分離機
これらの遠心分離機は、一定の温度を維持しながら最高速度で動作します。
温度範囲は摂氏-20〜-40度であるため、DNA、RNA、PCR、抗体の分析に使用されます。
酵母細胞や葉緑体などの沈殿物を迅速に収集するためによく使用されます。
06. 高速遠心分離機
高速遠心分離機は、15,000 ～ 30,000 rpm の範囲のわずかに高速な遠心分離機です。
高速遠心分離機には、温度と動作速度を制御する装置が組み込まれており、微細な生体分子の重要な分析に使用されます。
これらの遠心分離機は、固定角ローター、バケット ローター、垂直ローターの 3 種類のローターを使用します。
07. 低速遠心分離機
これらは通常、最大 4000 ～ 5000 rpm で動作する日常的な粒子選別のために研究室で使用されます。
温度調整はまれで、通常は室温で動作します
これらの遠心分離機には、バケット タイプと固定アングル ローター タイプが用意されています
08. 連続流遠心分離機
沈降速度に影響を与えることなく、大量のサンプルを遠心分離できます。
また、容量が大きく、標準的な遠心分離機のようにサンプルを繰り返しロードおよびアンロードする必要がなくなるため、時間を節約できます。
09.超遠心分離機
超遠心分離機は、従来の遠心分離機では迅速に分離できない小さな分子を分離できる、高度に開発された洗練された遠心分離機です。
超遠心分離機のローター速度範囲は 60,000 ～ 150,000 Rpm
サンプルをグループ化または連続フロー システムとして大規模に実行します。
010. 分取超遠心機
分取超遠心分離機は、遠心分離によって実験中の粒子を分離するために使用される遠心分離機です。
超遠心分離機の運転準備をするとき、試験管の内容物は次のとおりです。
分析に使用される遠心分離機とは異なり、遠心分離プロセス中に内容物がチェックされます。
011. 分析用超遠心機
分析用遠心分離機は、サンプル内のさまざまな粒子を検査するために使用される超遠心分離機です。
溶液中の高分子の定性検査に使用されます
成分の回転と動きをリアルタイムで追跡し、沈降係数を計算するセンシングデバイスが装備されています。
5. 遠心分離機の利点と限界
01.利点
-クローズド操作、すっきりした外観
-素早い起動とシャットダウン
- 簡単に自動化でき、必要に応じて継続的に実行できます。
-キャパシティに対する資本コストの比率が低い
-動作パラメータを素早く調整
-高い柔軟性と優れたパフォーマンス
-シンプルな操作と簡単なインストール
02.制限事項
- 軽い粒子（質量がほとんど無視できる）を分離するのは非常に困難です
-遠心分離機には多くの種類がありますが、電気的には非常に複雑です -故障した場合は専門家による修理が必要な機器であり、メンテナンスが非常に困難で高価です。
-温度制御やローターの回転など、多くの電力を必要とする機能を備えているため、エネルギー消費が高い
- 遠心分離機は毎分速度が速いため、騒音が発生する可能性があります。 回転するため必然的に振動が発生し、騒音公害の原因となります。
-一部の地域での使用を妨げます。
- ほとんどの場合、プライマリ デバイスに障害が発生した場合、バックアップ マシンが介入する必要があります。
6.遠心分離機の操作手順と注意事項
01.操作手順
001. 遠心分離機が適切に機能し、損傷がなく、制限なく移動できることを確認します。
002. 適切な遠沈管や容器を選択したら、欠陥や亀裂がないことを検査してください。 損傷または欠陥のあるチューブまたは容器は廃棄する必要があります。
003. チューブにお好みの液体を入れてください。入れすぎたり、入れすぎたりしないでください。
004. 遠沈管のバランスが取れているか確認してください。 各チューブの重量をスケールで個別に測定し、重量が等しいことを確認します。 バランスをボリュームだけに依存しないようにしてください。 これは、さまざまな種類のサンプルまたは異なるサンプル濃度を含む溶液に特に当てはまります。
005. 遠沈管のキャップを締めます。
006. 遠沈管を挿入する前に、遠沈管の外側が乾燥していて清潔であることを確認してください。
007. 遠心分離機内で試験管のバランスを保ちます。
008. 蓋を閉め、しっかりと収まっていることを確認してください。
009. 実行時間と速度を設定します。
0010. 遠心分離機が作動しているように見え、最高速度で作動しているときは、装置から離れないでください。 異常な振動や異音がないか確認してください。
0011. 異音が聞こえたり、強い振動を感じたら、すぐに遠心分離機の電源を切り、サンプルを取り出してください。 この原因の一般的な原因は、遠心分離機のバランスが不適切であることです。 遠心分離機のバランスを適切に調整しても問題が解決しない場合は、修理するまで遠心分離機を使用しないでください。
0012. 遠心分離機のサイクルが完了したら、回転が止まるまで待ってから蓋を開けてください。 遠心分離機の回転が止まるまでは、決して遠心分離機の蓋に触れたり、開けたりしないでください。 機器を途中で停止すると、機械の故障や怪我を引き起こす可能性があります。
0013. 遠心分離中に放出されたエアロゾルを沈降させるために、回転が停止してから少なくとも 10 分間待ってから蓋を開けるのが最善です。
0014. 遠心分離機の回転が停止したら、サンプルを遠心分離機から取り出します。
02.注意事項
-操作前に、遠心分離機が適切な表面に置かれていることを必ず確認してください。
- ローターの作動中は蓋を閉めたままにしてください
-遠心分離機が揺れたり振動したりした場合は、電源プラグを抜いてください。
-使用前にチューブがプログラムと設定に適していることを確認してください。 遠心分離機で使用される試験管は完全なセットで提供される必要があります
- パイプには、隣接および対向する荷重のバランスをとって対称的に荷重をかける必要があります。 - チューブのバランスをとるには、体積ではなく質量を使用します