Nowoczesne laboratoria prowadzą rozmaite prace badawczo-rozwojowe, szczególnie w zakresie fizyki, chemii czy biotechnologii. Aby móc realizować nawet zaawansowane projekty naukowe, coraz częściej wykorzystuje się kriogenikę. Kluczem do bezpiecznej i efektywnej pracy z substancjami o skrajnie niskich temperaturach, jest wyposażenie laboratorium w nowoczesny sprzęt kriogeniczny. Jakie elementy są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania takiego miejsca? Czym muszą się wyróżniać? Odpowiadamy na te pytania w poniższym wpisie.
Czym jest kriogenika i jakie ma zastosowanie?
Kriogenika to dziedzina nauki zajmująca się wytwarzaniem, mierzeniem i utrzymaniem bardzo niskich temperatur przekraczających −150 °C. Stosuje się do tego głównie gazy w ciekłej formie, takie jak ciekły azot (-196°C), ciekły hel (-269°C) czy ciekły wodór. Bardzo niskie temperatury sprawiają, że materiały zachowują się inaczej niż w temperaturze pokojowej. Badaniem tych zjawisk i poszukiwaniem ich nowych zastosowań zajmuje się właśnie kriogenika.
Kriogenika to dziedzina znajdująca szereg zastosowań w takich dziedzinach jak:
-
medycyna,
-
metalurgia,
-
badania przestrzeni kosmicznej,
-
biologia, fizyka, chemia,
-
przemysł spożywczy,
-
przemysł farmaceutyczny,
-
elektronika,
-
energetyka.
Jakie funkcje pełni kriogenika w laboratorium?
Kriogenika jest dziedziną nauki, która pełni kluczowe funkcje w nowoczesnych laboratoriach. Naukowcy korzystają z niej m.in. do:
-
przechowywania materiałów biologicznych i chemicznych - kriogenika ułatwia przechowywanie materiałów biologicznych, tkanek czy komórek bez ryzyka utraty ich funkcji. To możliwe za pomocą ciekłego azotu i jego ekstremalnie niskiej temperatury. W substancji tej zachodzi spowolnienie procesów biologicznych, co pozwala na przechowywanie próbek;
-
eksperymentów - kriogenika umożliwia symulowanie warunków panujących np. w przestrzeni kosmicznej. Tym samym naukowcy mogą testować m.in. materiały w ekstremalnych warunkach. Kriogenika pozwala też na badanie procesów i reakcji zachodzących w niskich temperaturach;
-
opracowywania nowych technologii - kriogenika w dużym stopniu odpowiada za rozwój innowacyjnych urządzeń, które muszą działać w skrajnych temperaturach;
-
chłodzenia sprzętu laboratoryjnego - wiele urządzeń badawczych należy utrzymywać w niskiej temperaturze, aby zachować czułość pomiarów. Wykorzystuje się do tego kriogenikę, która powoduje skutecznie chłodzenie;
-
poprawy bezpieczeństwa pracy - niektóre badania w laboratoriach wymagają użycia niebezpiecznych substancji chemicznych lub biologicznych. Należy je przechowywać i transportować w zamrożonej formie, aby nie doszło do niekontrolowanych reakcji.
Jakie wyposażenie kriogeniczne powinno znaleźć się w nowoczesnym laboratorium?
Niezależnie od tego, z jakich technologii korzysta laboratorium, czy też, na jakich badaniach się koncentruje, niezwykle ważne jest jego wyposażenie. Mowa tu przede wszystkim o sprzętach, akcesoriach i środkach ochrony. Duże znaczenie ma też ich odpowiednie rozmieszczenie adekwatne do powierzchni, na której znajduje się pracownia.
Sprzęty
Nowoczesne laboratoria korzystające z technologii kriogenicznych muszą być wyposażone w specjalistyczne urządzenia, które umożliwiają pracę z ekstremalnie niską temperaturą. Do najważniejszych elementów wyposażenia zaliczyć możemy:
-
ciekły azot - to jedna z najczęściej wykorzystywanych cieczy kriogenicznych w laboratoriach. Umożliwia przechowywanie i transportowanie materiałów biologicznych, czyli tkanek, komórek czy nawet próbek DNA (zarówno ludzi, jak i zwierząt). Jest też stosowany w różnego rodzaju aparaturach analitycznych;
-
naczynia kriogeniczne - inaczej znane jako dewary. To specjalne zbiorniki zaprojektowane z myślą o przechowywaniu i transportowaniu ciekłego azotu. Wyróżnić możemy zbiorniki transportowe i biologiczne. Pojemnik biologiczny jest wyposażony w specjalne kanistry ułatwiające bankowanie materiału biologicznego;
-
kriostaty - laboratoria zainteresowanie wykorzystaniem technologii kriogenicznej często korzystają z kriostatów. To urządzenia, które umożliwiają kontrolowanie i utrzymywanie temperatury ciekłego azotu;
-
młyny kulowe - to urządzenia stworzone do mielenia kriogenicznego. Proces ten polega na tym, że wrażliwe na temperatury substancje są przetwarzane poprzez chłodzenie ciekłym azotem. Sprzęt jest zaprojektowany do zastosowania w warunkach kriogenicznych, a także na mokro i na sucho w temperaturze pokojowej. Co ważne, praca z nim jest bezpieczna - użytkownik nie ma bezpośredniego kontaktu z substancją, ponieważ ciekły azot przepływa przez zamknięty system;
-
pompy próżniowe - służą do wytwarzania próżni w systemach kriogenicznych. Dzięki temu możliwe jest ograniczenie przewodzenia ciepła i utrzymanie pożądanej temperatury w komorach podczas badań;
-
rurki kriogeniczne - to systemy wykorzystywane do transportu ciekłych gazów w laboratorium. Wyróżnia je znakomita izolacja i wysoka odporność na działanie szkodliwych czynników;
-
termometry i regulatory ciśnienia - termometry to niezbędny osprzęt do kontrolowania i pomiaru temperatur. Z kolei regulatory ciśnienia odpowiadają za regulację przepływu z naczynia do elementów systemu kriogenicznego.
Akcesoria
W zależności od tego, jakie badania przeprowadza laboratorium, może się okazać, że poza wspomnianymi przez nas urządzeniami, niezbędne będą także odpowiednie akcesoria. W niemal każdej pracowni dostępne są różnego rodzaju pudełka kriogeniczne, krioprobówki czy stelaże.
Warto pamiętać też o akcesoriach, które pomogą w obsłudze naczyń kriogenicznych. Bardzo przydatnym gadżetem jest platforma jezdna pod dewar. Pozwoli na bezpieczne przewożenie zbiornika z miejsca na miejsce. Równie ciekawym akcesorium jest lewar. Ułatwia obsługę dewarów i sprawia, że praca z ciekłym azotem jest bezpieczniejsza.
Środki bezpieczeństwa
W laboratorium, w którym przeprowadzane są badania z wykorzystaniem ciekłego azotu czy innej cieczy kriogenicznej, muszą znaleźć się środki ochrony osobistej dla pracowników. Zaliczyć do nich możemy przede wszystkim specjalistyczne rękawice ochronne, które ochronią wrażliwe tkanki przed wpływem skrajnie niskich temperatur. Niezbędne są też okulary i fartuch ochronny. Należy pamiętać o tym, że bezpośredni kontakt z ciekłymi gazami może prowadzić do poważnych uszkodzeń tkanek.
Wyposażenie laboratorium kriogenicznego - o czym należy pamiętać?
Każdy element wyposażenia laboratorium musi spełniać określone wymogi. Urządzenia i akcesoria powinny być wykonane z solidnych, odpornych na uszkodzenia materiałów. Dzięki temu z pewnością posłużą przez długie lata i ułatwią wykonywanie rozmaitych badań. Sprzęt powinien być dostosowany do wymagań laboratorium i realizowanych w nich prac badawczych.
Warto też pamiętać o tym, że urządzenia i naczynia kriogeniczne muszą mieć stosowne certyfikaty i atesty, które stanowią potwierdzenie ich najwyższej jakości. Takie produkty są dostępne w naszym e-sklepie. W naszej ofercie znaleźć można dewary w różnych pojemnościach, dzięki czemu dopasowanie idealnego rozwiązanie nie będzie wyzwaniem.