Bạn có biết tại sao trong xét nghiệm máu, các thành phần như huyết tương và huyết cầu lại có thể tách rời một cách rõ ràng? Đó chính là nhờ máy ly tâm giúp phân tách hỗn hợp dựa trên sự khác biệt về tỉ trọng. Khi quay với tốc độ cao, lực ly tâm sẽ đẩy các thành phần nặng hơn về phía ngoài, trong khi các thành phần nhẹ hơn sẽ tập trung ở trung tâm. Nhờ nguyên lý này, máy ly tâm được ứng dụng rộng rãi trong y học, sinh học, hóa học và nhiều lĩnh vực khác.
Phương pháp vận hành máy ly tâm phòng thí nghiệm
Kiểm tra ống ly tâm trước khi sử dụng
Trước khi bắt đầu, việc kiểm tra kỹ các ống ly tâm không thể bỏ qua. Những ống có dấu hiệu nứt vỡ cần được loại bỏ ngay, vì khi máy hoạt động ở tốc độ cao, lực ly tâm có thể khiến ống bị vỡ, làm mẫu phát tán ra ngoài, gây nhiễm chéo giữa các mẫu, có thể ảnh hưởng đến sự an toàn của người vận hành.
Các bước vận hành máy ly tâm, chúng ta có 4 bước
Bước 1: Chuẩn bị mẫu trước khi khởi động máy. Mẫu cần được nạp vào ống ly tâm với dung tích khoảng ⅔ để đảm bảo hiệu suất tách tối ưu. Sau đó, vặn chặt nắp ống và đặt vào roto trong buồng ly tâm, đảm bảo các ống được đặt đối xứng và cân bằng trọng lượng.
Bước 2: Đóng nắp máy chắc chắn, khi nghe thấy tiếng “tách” là dấu hiệu nắp đã khóa an toàn.
Bước 3: Thiết lập chế độ làm việc phù hợp. Quá trình ly tâm có hai thông số quan trọng nhất là tốc độ và thời gian. Những thông số này cần được cài đặt ngay từ đầu và có thể điều chỉnh trong quá trình hoạt động nếu cần.
Bước 4: Khởi động máy, tăng tốc động cơ dần dần đến giá trị mong muốn và theo dõi quá trình vận hành để đảm bảo máy hoạt động ổn định.
Dừng máy ly tâm đúng cách
Để đảm bảo an toàn và giữ cho thiết bị hoạt động bền bỉ, việc dừng máy ly tâm cũng cần thực hiện đúng quy trình.
Bước 1: Khi máy kết thúc thời gian vận hành, đồng hồ sẽ tự động ngắt điện. Lúc này, động cơ vẫn còn quay theo quán tính, nên cần sử dụng phanh để dừng hoàn toàn.
Bước 2: Nhấn công tắc mở nắp máy, đợi đèn báo hiệu sáng rồi mới dùng tay mở nắp một cách cẩn thận.
Bước 3: Tắt nguồn điện, kiểm tra lại toàn bộ công tắc trước khi lấy mẫu ra khỏi máy. Sau khi thu mẫu, đậy nắp máy lại để bảo vệ thiết bị và đảm bảo môi trường làm việc luôn gọn gàng, an toàn
Tiêu chí quan trọng của máy ly tâm trong phòng thí nghiệm
Máy ly tâm phòng thí nghiệm và cơ sở nghiên cứu, phục vụ nhiều mục đích như phân tích tế bào, tách huyết tương, tách DNA… Để đảm bảo hoạt động ổn định và chính xác, máy cần đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng quan trọng sau:
Tốc độ cao và có thể điều chỉnh linh hoạt theo từng loại xét nghiệm hoặc quá trình ly tâm khác nhau.
Kiểm soát thời gian làm việc, giúp người vận hành cài đặt phù hợp với từng yêu cầu cụ thể.
Trang bị hệ thống đo lường và chỉ thị, giúp theo dõi trạng thái hoạt động của máy trong suốt quá trình vận hành.
Hoạt động êm ái, không rung lắc, đảm bảo độ chính xác của mẫu và có khả năng dừng động cơ tức thời khi cần thiết.
RPM và RCF: thông số nào quyết định khả năng tách ?
Khi vận hành máy ly tâm, RPM là thông số thường được cài đặt trực tiếp trên máy. Khi chuyển một quy trình từ máy này sang máy khác, nên đối chiếu RCF thay vì giữ nguyên RPM. Cách này giúp điều kiện ly tâm giữa hai thiết bị gần tương đương hơn.
RPM cho biết tốc độ quay của rotor
Còn RCF (×g) cho biết lực ly tâm tác động lên mẫu. RCF phụ thuộc vào cả tốc độ quay và bán kính rotor.
Vì vậy, hai máy cùng chạy 5.000 rpm nhưng dùng rotor có kích thước khác nhau sẽ tạo ra lực ly tâm khác nhau.
Công thức tính:
RCF = 1,118 × 10⁻⁵ × r × RPM²
Trong đó r là bán kính rotor, tính bằng cm.
Rotor ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả tách
Cùng một máy nhưng thay rotor khác, khả năng ly tâm cũng thay đổi. Rotor góc cố định, rotor văng và các loại rotor chuyên dụng tạo ra điều kiện tách khác nhau.
Rotor còn có giới hạn RPM và RCF riêng. Không thể lấy tốc độ tối đa của máy làm tốc độ áp dụng cho mọi rotor. Loại ống, adapter và dung tích ống cũng phải phù hợp với rotor đang sử dụng.
Bán kính rotor càng lớn thì tại cùng một RPM, RCF càng cao. Đây là lý do khi thay rotor, thông số của quy trình cần được kiểm tra lại.
Câu hỏi thường gặp về máy ly tâm
RPM càng cao thì khả năng tách càng tốt ?
Không phải lúc nào cũng vậy. Hiệu quả tách phụ thuộc vào RCF, thời gian ly tâm, đặc tính mẫu và loại rotor. Tăng RPM quá mức có thể làm tăng tải lên rotor và ống mẫu nhưng không mang lại kết quả tương ứng
Có thể dùng cùng một RPM khi đổi rotor không ?
Không. Lực ly tâm tạo ra có thể thay đổi. Khi đổi rotor, nên tính lại RCF và kiểm tra giới hạn RPM của rotor mới.
Có thể dùng bất kỳ loại ống nào cho máy ly tâm ?
Không. Ống phải phù hợp với rotor và có khả năng chịu được RCF của chương trình ly tâm. Một số loại ống còn có giới hạn sử dụng khác nhau tùy nhiệt độ, dung môi và thời gian quay.
Vì sao phải cân bằng các ống trước khi ly tâm ?
Rotor quay ở tốc độ cao nên chênh lệch khối lượng nhỏ cũng có thể tạo ra lực mất cân bằng đáng kể. Cân bằng đúng giúp giảm rung, hạn chế tải lên trục quay và bảo vệ rotor.
Khi thay rotor có cần thay đổi chương trình ly tâm ?
Nên kiểm tra lại. Rotor mới có thể có bán kính, giới hạn RPM và RCF khác rotor đang sử dụng. Nếu quy trình được xây dựng theo RCF, chỉ cần quy đổi lại RPM theo rotor mới để đạt đúng lực ly tâm yêu cầu.
Máy ly tâm có cần kiểm soát nhiệt độ không ?
Tùy mẫu và quy trình. Nếu mẫu nhạy nhiệt như protein, tế bào hoặc một số mẫu sinh học hoặc quy trình yêu cầu nhiệt độ ổn định, nên sử dụng máy ly tâm lạnh. Với các mẫu thông thường, máy ly tâm không làm lạnh có thể đáp ứng đủ.
