Ротаторы

Центрифуги

низкой производительности

микроцентрифуги

средней производительности универсальные

высокой производительности универсальные

высокой производительности напольные

Вортексы

Шейкеры

Магнитные мешалки

Дозаторы

Выбор центрифуги для получения образцов крови в КДЛ

Центрифугирование крови для получения образцов сыворотки, плазмы или форменных элементов крови - один из трудоемких и важных этапов преаналитического периода клинических лабораторных исследований (3).

Несмотря на кажущуюся простоту работы на лабораторных центрифугах, на практике встречается большое количество ошибок, приводящих к потере образца крови или неточным результатам анализа. Неправильный выбор параметров центрифугирования (тип ротора, адаптер, скорость и продолжительность вращения, центробежное ускорение, допустимый уровень дисбаланса и др.) может привести к:

• неэффективному разделению компонентов крови

• усилению гемолиза

• открытию крышек в пробирках

• раскалыванию стеклянных пробирок

• деформации пластмассовых пробирок

Несоблюдение температурного режима может вызвать снижение активности или концентрации термочувствительных аналитов, а при использовании пробирок с гелем - к неэффективному разделению компонентов крови.

Для получения сыворотки или плазмы крови в клинических лабораториях используют препаративные (лабораторные) центрифуги общего назначения с различными видами роторов, позволяющих с помощью регулирования скорости его вращения (от 1000 до 25000 об/мин) выбирать необходимое центробежное ускорение (g).

Общепринятой классификации данного вида центрифуг нет. Условно их можно разделить на следующие группы в зависимости от:

• объема максимальной загрузки ротора пробирками:

  • центрифуги низкой производительности (до 12-15 шт.)

  • средней производительности (15-60 шт.)

  • высокой производительности (60-120 шт. и более)

• типа и размера пробирок:

  • центрифуги для микрообъемов (микропробирки от 0,2 до 2,0 мл)

  • для средних объемов (пробирки от 2,0 до 50,0 мл)

  • для больших объемов (от 50,0 до 1000 мл и более)

  • универсальные центрифуги, имеющие набор сменных роторов и дополнительные принадлежности, что позволяет выполнять весь спектр задач по центрифугированию

• температурных условий центрифугирования:

  • центрифуги без охлаждения

  • с дополнительной системой вентиляции

  • рефрижераторные центрифуги

• места установки в помещении лаборатории:

  • настольные

  • подстольные (встроенные)

  • напольные (стационарные)

  В центрифугах без охлаждения ротор при его вращении играет роль вентилятора. Комнатный воздух засасывается в рабочую камеру центрифуги, омывает вращающийся ротор и выбрасывается наружу через специальные отверстия. Однако при таком естественном охлаждении температура ротора и, следовательно, разделяемого образца повышается. Нагревание образца увеличивается с ростом скорости вращения ротора и продолжительности центрифугирования, зависит от конструкции центрифуги, типа ротора, объема образца и других факторов (1). Для эффективного теплообмена рекомендуют устанавливать центрифугу так, чтобы у вентиляционных отверстий оставалась свободная зона не менее 30 см.

  Через вентиляционные отверстия центрифуги вместе с воздухом выходят вещества, находящиеся в рабочей камере центрифуги. Поэтому потоки воздуха не должны быть направлены на людей, а при работе с образцами, содержащими инфекционные агенты необходимо соблюдение специальных мер безопасности (2,5).

При подготовке образцов крови для исследования термочувствительных аналитов (АКТГ, инсулин, С-пептид, паратгормон, гомоцистеин и др.) естественного охлаждения ротора недостаточно и требуется, чтобы температура разделяемого образца была не выше плюс 2-4°С. В этом случае необходимо использование центрифуги с встроенным компрессионным рефрижератором, снижающим температуру в рабочей камере. Требуемая температура образца задается оператором и регулируется системой управления центрифуги. На практике такие центрифуги принято называть рефрижераторными, а в их обозначении добавлять букву «R» (от английского refrigerated).

 Настольные (benchtop) медицинские центрифуги имеют массу от 3 до 140 кг, фиксируются на горизонтальной поверхности стола с помощью пластмассовых присосок или обрезиненных ножек. Не рекомендуется на одном лабораторном столе ставить более одной центрифуги и какое-либо оборудование, чувствительное к вибрации.

 Подстольные (underbench) центрифуги позволяет экономить место в лаборатории. Центрифуги этого типа имеют, как правило, высоту до 70,0 см, передвигаются на колесиках с тормозными устройствами и имеют все органы управления на верхней крышке. После окончания работы, центрифуги закатываются под стол до следующего использования. Компания Hettich (Германия) выпускает несколько вариантов тумб-шкафов на колесиках (rolling cabinet) для различных моделей центрифуг.

Напольные (floorstanding) центрифуги должны быть размещены на твердом покрытии пола: бетонная стяжка, керамическая плитка. С помощью встроенных домкратов стационарную центрифугу устанавливают в строго горизонтальное положение.

Все роторы препаративных (лабораторных) центрифуг делятся на два типа: горизонтальные и угловые.

Горизонтальные роторы (синонимы: орбитальный ротор, бакетный ротор, бакет-ротор, отклоняющийся ротор, качающийся ротор) снабжены подвесными отклоняющимися держателями для специальных патронов (гильз; рис. 1, 2, 3) или стаканов (контейнеров; рис. 4, 5, 6). Патрон или стакан может иметь широкий диапазон сменных адаптеров (вкладыши, вставки, штативы, амортизаторы (рис. 4, 5, 6; табл. 4) для пробирок или пробирок-шприцов различных размеров), что значительно расширяет возможность использования каждого ротора.

В горизонтальных (отклоняющихся) роторах, как правило, пробирки устанавливаются вертикально в патроны или стаканы. При центрифугировании они переходят в горизонтальное положение под действием центробежной силы. Если в лаборатории используют вакуумные и невакуумные пробирки, содержащие разделительный гель или гранулы, то приобретение горизонтального ротора является предпочтительным. Только в таких роторах возможно отделение сыворотки или плазмы крови с четкой горизонтальной линией разделения.

Рис.1. Горизонтальный ротор (бакет-ротор) на 12 мест. Конусовидные патроны (гильзы) для пробирок объемом до 15 мл (размер до 17х120 мм). Центрифуга LMC-3000 (BioSan, Латвия).

Рис.2. Горизонтальный ротор (бакет-ротор) на 12 мест. Плоскодонные патроны для пробирок объемом до 10 мл (размер до 16х105 мм). Центрифуга LMC-3000 (BioSan, Латвия).

Рис.3. Горизонтальный ротор (бакет-ротор) на 24 места. Плоскодонные патроны по два на каждом подвесном держателе для пробирок объемом до 15 мл (размер до 18х110 мм). Центрифуги Liston C 2201 или Liston C 2202 (Листон, РФ).

Рис.4. Горизонтальный ротор (бакет-ротор, ротор-крестовина) на 4 контейнера. На фотографии в одном из четырех стаканов размещен штатив (адаптер) на шесть пробирок. Центрифуга Liston C2202 (Листон, РФ).

Рис.5. Горизонтальный ротор (бакет-ротор) на четыре стакана (контейнера). В каждом стакане - штатив на шесть вакуумных пробирок Vacuette. Стаканы закрываются противоаэрозольными крышками. Центрифуга ROTOFIX 38 (Hettich, Германия).

Рис.6. Горизонтальный ротор (бакет-ротор) на шесть контейнеров (стаканов). В каждом контейнере штатив, содержащий 12 пробирок Vacuette. Центрифуга ROTANTA 460 (Hettich, Германия)

Рис.7. Круглый ротор (разновидность горизонтального ротора). Пробирки, закрытые крышками, устанавливаются в ротор в специальных штативах сразу в горизонтальное положение. Центрифуга MIKRO 22/22R (Hettich, Германия).

В угловых роторах (синонимы: фиксированный ротор, ротор постоянного наклона; рис. 8-12) пробирки находятся под определенным углом к оси вращения (от 20°С до 45°С).

Рис.8. Простейший угловой ротор для двух стрипов из восьми микропробирок на 0,2 мл. Центрифуга-миксер СМ 50М (ЕLMI, Латвия);

Рис.9. Угловой ротор для 12 пробирок объемом от 0,1 до 2,0 мл. Центрифуга СМ-50 (ЕLMI,Латвия);

Рис.10. Угловой ротор на 12 мест для пробирок от 5 до 15 мл. Набор вставок позволяет использовать пробирки размером от 12 х75мм до 17х120 мм. Центрифуга Ева 21 (Hettich, Германия).

Рис.11. Угловой ротор с антиаэрозольной крышкой. Имеет 24 места (два ряда) для пробирок от 0,2 до 2,0 мл. Центрифуга Микро 120 (Hettich, Германия).

Рис.12. Угловой ротор на 30 мест для пробирок от 0,2 до 2,0 мл. Может стерилизоваться автоклавированием. Центрифуга UNIVERSAL 320 (Hettich, Германия).

Рис.13. Угловой ротор (цилиндрический) с 8 вставками (контейнерами). На фотографии два вида вставок: на четыре и одно место. Центрифуга ROTOFIX 38 А (Hettich, Германия).

Рис.14. Угловой ротор с крышкой для шести стрипов из восьми лунок. Центрифуга ROTINA 420 (Hettich, Германия).

Выбор центрифуги, набора роторов и адаптеров для получения образцов сыворотки, плазмы крови и клеточных препаратов крови зависит от многих факторов и определяется:

• объемом исследования в КДЛ

• видами проводимых анализов (гематология, биохимия, иммунохимия, иммунология, генодиагностика, цитология и др.)

• типом систем для забора крови (вакуумные пробирки, пробирки-шприцы)

• видом образцов (сыворотка, плазма, форменные элементы крови)

• требованиями безопасности

Пробирки с разделительным гелем или гранулами требуют более высокого центробежного ускорения и возможности регулирования скорости вращения ротора с шагом не менее 100 об/мин. Так, компания Becton Dickinson, США (BD) для пробирок с активатором свертывания и гелем на 10 мл (BD SST Plus) рекомендует горизонтальный ротор, центробежное ускорение 1100-1300 g, продолжительность центрифугирования 10 минут при 25°С. Данное центробежное ускорение можно получить, например, на горизонтальном роторе с радиусом 14 см при скорости вращения 2700 об/мин.

Необходимость соблюдения рекомендуемых производителем температуры и продолжительности центрифугирования определяется особенностями реологических характеристик самого геля. Химический состав гелей (виды полиэфирных гетерополимеров, гель-модифицирующих добавок) в системах забора крови различных компаний-производителей может существенно отличаться, что и определяет различия оптимальных температур и время разделения.

В качестве примера в таблицах № 1 и № 2 представлены рекомендуемые параметры центрифугирования для вакуумных пробирок «Vacuette» компании Greiner Bio One GmbH (Австрия) и шприцов-пробирок «Monovette» компании Sarstedt AG&Co (Германия).

Табл.1 Рекомендуемые параметры центрифугирования для вакуумных пробирок «Vacuette» компании Greiner Bio One GmbH (Австрия)

Табл.2 Рекомендуемые параметры центрифугирования для пробирок-шприцов «Monovette» компании Sarstedt AG&Co.(Германия)

Примечания:

• Требуйте от поставщика систем забора крови полной информации о параметрах центрифугирования пробирок.

• Строго соблюдайте параметры центрифугирования, рекомендуемые производителем систем забора крови.

• Пробирки с гелем никогда не центрифугируйте повторно.

• Для стеклянных пробирок максимальное ускорение не должно превышать 4000 g.

• Вторичные полипропиленовые пробирки (13х75мм) выдерживают 8000 g.

• Запрещается центрифугирование пробирок с дисбалансом выше уровня, указанного производителем центрифуг.

Необходимые центробежное ускорение и продолжительность центрифугирования значительно меняются в зависимости от вида образца крови. При получении плазмы крови богатой тромбоцитами для исследования системы гемостаза, стабилизированную цитратом натрия кровь центрифугируют при 1000 об/мин (140-160 g) в течение 5-7 минут. Плазму бедную тромбоцитами из образца цельной крови - при 3000-4000 об/мин (1200-1400 g) в течение 15 минут.

Отделение сыворотки от сгустка крови происходит быстрее и при более низкой центробежной силе (табл. №1 и 2). Пробирки для получения сыворотки следует центрифугировать не ранее чем через 30 минут после взятия образца крови (чтобы гарантировать свертывание крови и формирование сгустка).

Микропробирки с объемом образца от 0,25 до 1,0 мл центрифугируют при более высоком ускорении. Так, для пробирок Microtainer (BD) c разделительным гелем рекомендуется центробежное ускорение 6000-15000 g и время центрифугирования 1,5 мин., а для пробирок с ЭДТА или гепарином 2000 g и 3 мин, соответственно.

Компания-производитель Greiner Bio One рекомендует микроробирки MiniCollect центрифугировать при 3000g (минимум 1600g, максимум 5000g) в течение 10 минут в центрифуге с охлаждением. Центрифугировавание должно проводиться при температуре плюс 15-24ºС. Более высокая температура может отрицательно повлиять на физические свойства геля.

В инструкциях по применению микропробирок Microvete (Sarstedt AG&Co) с разделительным гелем предлагается для получения сыворотки и плазмы крови центрифугирование 5 мин при 10000g и 20°С, а образцы крови с антикоагулянтами - 5 мин при 2000g и 20ºС.

Нестабильные аналиты (АКТГ, инсулин, С-пептид, паратгормон, гомоцистеин и др.) требуют забор крови в пробирки с антикоагулянтами (ЭДТА или гепарин) и немедленного отделения плазмы от форменных элементов крови в рефрижераторных центрифугах при 4°С.

Вакуумные пробирки Vacuette (Greiner bio-one, Австрия), Vacutainer (BD, США), Venosafe (Terumo, Бельгия), Vacutest (Kima, Италия), Improvacuter (Guangzhou Improve Medical Instruments, Китай) и др., имеют одинаковые типоразмеры (Табл. 3).

Табл. 3 Объемы забираемой крови и размеры пробирок

Вакуумные пробирки других производителей, а также пробирки-шприцы Monovette (Sarstedt, Германия), Каbevetter (Kabe Lab., Германия) существенно отличаться по размерам. Поэтому подбор адаптеров (штативы, вставки, вкладыши, амортизаторы) проводят, исходя из используемых пробирок или систем для забора крови. В таблице № 4 приводится пример выбора штативов для горизонтального ротора с контейнерами (стаканами) в зависимости от диаметра и длины пробирок. Внутренний диаметр и высота ячеек штатива (пункт 6) и допустимая для держателя высота и наружный диаметр пробирки (пункт 2) позволяют правильно выбрать дополнительные принадлежности для каждого типа пробирок.

Табл.4 Выбор штатива (вставки) в зависимости от вида и размера пробирок для забора крови

Практически к пробирке любого размера можно подобрать ротор, адаптер и необходимые условия центрифугирования. Универсальные центрифуги имеет до 20 горизонтальных и угловых роторов для пробирок, а также специальные роторы: для гематокритных капилляров, культуральных планшет, 8-луночных стрипов, 96-луночных планшет, фильтрующих планшет, цитологических держателей и др. (1,6).

При работе с инфицированным материалом или потенциально инфицированными биопробами (в условиях клинической лаборатории инфицированным может быть любой образец) важным аспектом при выборе центрифуги, ротора и аксессуаров являются безопасность работы. В зависимости от группы риска (2) обязательным являются: наличие защитных аэрозольнепроницаемых крышек (противоаэрозольных крышек) на роторе или на каждом контейнере (рис 5, 10); устойчивые к санитарной обработке материалы и покрытия рабочей камеры центрифуги; возможность стерилизации ротора и аксессуаров автоклавированием. Все пробы в процессе обработки должны находиться в закрытых безопасных пробирках. Медицинские лаборатории, работающие с патогенными для человека микроорганизмами повышенной опасности, нуждаются в дополнительных мероприятиях по обеспечению биологической безопасности (2,5).

В практике КДЛ антисептическую обработку роторов, держателей, штативов необходимо проводить после каждого рабочего цикла (рабочей смены) и всякий раз, когда произошло загрязнение (2,3);

В заключение необходимо отметить, что использование центрифуг в КДЛ может быть эффективным только при специальной подготовке работающего на ней персонала и при постоянном техническом обслуживании оборудования, согласно с рекомендациями завода-производителя. Перед вводом в эксплуатацию новой центрифуги необходимо внимательно прочитать руководство по применению. На установке разрешается работать только лицам, прошедшим обучение, знающим технику безопасности и руководство по эксплуатации центрифуги.

Ввиду широкого разнообразия вариантов роторов и дополнительных принадлежностей, в нашем прайс-листе указывается стоимость только центрифуги и одного рекомендуемого ротора. Окончательная цена центрифуги определяется после выбора необходимых для лаборатории роторов, адаптеров и других дополнительных принадлежностей.

Приложение № 1

Центробежное ускорение обычно выражается в единицах g (гравитационная постоянная) и называется относительным центробежным, ускорением (ОЦУ).

На основании уравнения Доулом и Котциасом (1) была составлена номограмма, выражающая зависимость ОЦУ от скорости вращения ротора (n) и радиуса (r). Радиус измеряется в см от оси вращения ротора до середины столбика жидкости в пробирке, когда держатель находится в положении центрифугирования. Для определения ОЦУ необходимо с помощью линейки совместить значения радиуса и числа оборотов на соответствующих шкалах номограммы и на шкале центробежного ускорения установить значение g.

Номограмма для расчета величины g по радиусу и скорости (об/мин) вращения ротора

 r = радиус ротора в см.

 n = скорость вращения ротора в числе оборотов в минуту

 RCF (ОЦУ) = относительная центробежная сила в g

 (RCF от англ. relative centrifuge force – относительная сила центрифугирования)

Пример:

радиус центрифуги (r) - 16 см; скорость (n) - 4,000 об/мин (красная линия на номограмме). В этом случае (красная линия на номограмме) ОЦУ будет ровно 2860 g

Литература:

1. Центрифугирование. Медицинские лабораторные технологии. Под редакцией А.И. Карпищенко, «Интермедика» Санкт-Петербург. Том 2, стр. 91-97.

2. ГОСТ Р 52905-2007 Лаборатории медицинские. Требования безопасности

3. ГОСТ Р 53079.4-2008 Технологии лабораторные медицинские. Обеспечение качества клинических лабораторных исследований. Часть 4. Правила ведения преаналитического этапа.

4. Самбурский А. И. Лабораторные центрифуги. Классификация и рекомендации по использованию. Журнал «Медтехника и медизделия» №3 (46) май, 2008

5. Обеспечение безопасности в клинико-диагностических лабораториях. Справочное пособие. Изд. 2-е. Москва, Лабора. Составители Меньшиков В. В. и др., 2008, 336 стр.

6. Клиническая лабораторная аналитика. Том I. Основы клинического лабораторного анализа Под редакцией В. В. Меньшикова. Москва, Агат-Мед, 2002, стр.159-163.