Лабораторное оборудование: виды и применение

Уровень развития современной медицины позволяет избавлять людей от многих заболеваний, ранее считавшихся неизлечимыми. Ключевую роль в этом играет инновационное медицинское оборудование. Наряду с профессионализмом врачей, от него во многом зависит качество предоставляемых медицинских услуг. Среди разнообразных диагностических медицинских служб важное место занимает лабораторная клиническая диагностика.

Лабораторное оборудование, используемое для медицинских исследований и анализов, представляет собой целый комплекс приборов и приспособлений. К ним предъявляется целый ряд требований. Немаловажную роль играет скорость обработки данных - этот параметр особенно важен при лечении заболеваний, протекающих в острой форме. При этом лабораторное оборудование - это не только приборы, но и различная специализированная посуда и принадлежности, например: лабораторная посуда - пробирки, чашки, мензурки, предметные стекла и т. д.

На современном этапе развития промышленного производства лабораторные анализы перестали быть прерогативой медицины, прикладной химии и пищевой промышленности, и теперь используются практически на всех предприятиях. Особое значение эта работа приобрела в связи с быстрым увеличением объемов товарного и сырьевого обмена различных государств, а также продолжающимся ужесточением стандартов и требований к составу и показателям выпускаемой продукции. Установить соответствие любых видов выпускаемой продукции существующим стандартам качества и экологической безопасности можно только на основании тщательно проведенных лабораторных анализов.

Лабораторное оборудование отличного качества, а также все необходимые инструменты и расходные материалы отечественных и зарубежных производителей вы можете приобрести онлайн. В каталогах компаний представлен большой выбор лабораторной посуды, реагентов для исследований, центрифуг и вортексов, микроскопов, анализаторов и т. д.

Классификация лабораторного оборудования по назначению

Вследствие многообразия видов приборов и оснащения для лабораторий разработать единую систему классификации не представляется возможным. Условность классификации объясняется тем, что в зависимости от проводимых работ одно и то же оборудование может иметь разные назначения. Например, сушильный шкаф. Если в нём размещается образец, который нужно обезводить - то это испытательное оборудование, а если лабораторная посуда после мойки - то тот же шкаф превращается в общее оборудование.

Данная система классификации также не является всеобъемлющей, но может применяться при аккредитации и управлении лабораторным оборудованием (например, формировании списка закупаемой техники).

Виды лабораторного оборудования по назначению:

• Общее
• Специальное
• Измерительное
• Аналитическое
• Испытательное
• Контрольно-измерительное

Рассмотрим их подробнее.

Общее лабораторное оборудование

К общему оборудованию относят лабораторные приборы и устройства, применяющиеся при предварительных (подготовительных) работах с образцом, результат которых не является результатом анализа. Проще говоря, такие приборы и устройства позволяют подготовить образец к дальнейшим испытаниям. Но при этом сама работа на этом оборудовании испытанием не является, поскольку не имеет количественного результата, только качественный. Это - один из наиболее распространённых и востребованных видов оснащения для лабораторий.

Примеры общего оборудования:

• Автоматические дозаторы, пипетки, посуда
• Фильтры и дистилляторы, стерилизаторы
• Измельчители, лоджеры, миксеры, гомогенизаторы, диспергаторы, реакторы
• Весы, центрифуги и другие приборы, задача которых провести подготовительные операции перед началом исследований.

Некоторые модели и разновидности общего оборудования также нуждаются в обязательной поверке.

Специальное лабораторное оборудование

Как понятно из названия, это оснащение, отвечающее специфике лаборатории. По выполняемым задачам оно может быть как общим, так и аналитическим, испытательным или измерительным. Таким оборудованием является, например, техника для очистки и стерилизации атмосферы в лабораторном помещении. К данному оборудованию, как правило, предъявляются особые требования по эксплуатации, хранению или поверке точности измерительных работ.

Измерительные приборы

Измерительные приборы - это лабораторные устройства и принадлежности, предназначенные для определения количественных физических характеристик исследуемого образца. Проще говоря, на этом оборудовании можно определить массу, объём, габариты и другие параметры какого-либо объекта.

К такому оборудованию всегда предъявляются жёсткие требования. Дело в том, что результаты испытаний могут варьироваться в зависимости от качества и точности оснащения. Поэтому лабораторные приборы и принадлежности, относящиеся к измерительному оборудованию, всегда имеют класс точности и должны регулярно проходить поверки.

Стоит отметить, что к средствам измерения относится не только оборудование (механизм), но и любое другое техническое средство, с помощью которого физическая величина может быть не только обнаружена, но и измерена. Например, к средствам измерения относится мерная лабораторная посуда, такая как пипетки, мерные колбы или цилиндры. Любое средство измерения обладает нормированными метрологическими характеристиками и внесено в специальный реестр СИ.

Аналитические приборы

Аналитические приборы, по сути, являются разновидностью измерительного оснащения. Однако предназначены они для других целей. Приборы, относящиеся к лабораторному аналитическому оборудованию, используются для выявления состава проб. Например, анализаторами являются хроматографы и фотометры, а в некоторых случаях - ещё и спектрометры. Предназначение в данной сфере определяется типом и результатом проведённого испытания. Такие приборы наиболее широко востребованы в химических, медицинских, биохимических лабораториях.

Лабораторное оснащение, задача которого качественно или количественно охарактеризовать параметры образца. На сегодняшний день при помощи таких устройств определяют состав исследуемого вещества: элементный, изотопный, фазовый и функциональный. Для получения такой статической или динамической информации применяют фотометры, хроматографы, титраторы и другие виды анализаторов.

Испытательное лабораторное оборудование

Испытательные лабораторные приборы предназначены для исследования проб, образцов и веществ, а также их химических и физических изменений под воздействием внешних факторов. Они отличаются от средств измерения и общих принадлежностей тем, что конечная цель проводимого анализа - это финальный результат. На результаты испытаний влияют не только характеристики лабораторных приборов, но и квалификация оператора. Поэтому всё чаще среди такого оборудования появляются роботизированные, автоматизированные и компьютеризированные принадлежности.

Производственные компьютеризированные инструменты для проверки эксплуатационных характеристик материала или изделия. Основные виды испытаний - растяжение, адгезия, температурное воздействие, ударная прочность, вязкость, твердость и т.д.

К испытательному оборудованию можно отнести такие приборы, как сушильные шкафы, климатические камеры, воздушные и жидкостные термостаты, высокотемпературные печи, и т.д.

Основные положения и порядок проведения аттестации испытательного оборудования отражены в ГОСТ Р 8.568-2017 Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Аттестация испытательного оборудования. Основные положения.

Контрольно-измерительное оборудование

Это оборудование, которое позволяет определить количественные и качественные характеристики исследуемых объектов. К контрольно-измерительным лабораторным приборам относятся, к примеру, различные датчики, тестеры, фильтры, газоаналитическое оборудование, сканеры, ваттметры, амплитудные усилители, виброметры, дальномеры, вольтметры и т. д.

Примеры лабораторного оборудования и их применение

В любой лаборатории, независимо от ее назначения, необходимо наличие специального оборудования, без которого невозможно проведение большинства исследований. При этом на каждом этапе работы применяются разные устройства. На этом этапе взятый для анализа или испытания образец необходимо так или иначе обработать для дальнейшего исследования. Это основной этап. Чтобы получить в результате максимально достоверную информацию, во время работы необходимо использовать высокоточные приборы.

Разумеется, в статье перечислено далеко не все оборудование, а только то, которое можно увидеть практически в каждой лаборатории.

Примеры оборудования:

• Лабораторные весы
• Микроскопы (электронные, цифровые и бинокулярные)
• Спектрофотометры
• Тиграторы
• Термостаты
• Очистители воздуха, бактерицидные лампы (для сохранения стерильности)

Необходимо заметить, что некоторые виды оборудования используются на разных этапах исследований.

Этапы работы с лабораторным оборудованием

На всех этапах проведения испытаний, исследований и измерений в лаборатории применятся специальное оборудование. При этом на каждом этапе работы применяются разные устройства.

I. Оборудование для пробоподготовки:

Это огромный пласт оборудования применяемого в процессе подготовки и анализа проб для термической обработки, измельчения, смешивания, фильтрации, поддержания температуры, разделения фаз, рассева и других действий.

I.I. Приборы для термической обработки:

Многообразие приборов для нагрева, охлаждения и поддержания температуры, сушки, озоления, термостатирования и подогрева в процессе лабораторного анализа.

- Сушильные шкафы. Это прибор, который присутствует в любой лаборатории, независимо от характера ее деятельности. Шкафы отличаются размерами и материалом камеры, температурным диапазоном, типом контроллера, формой и комплектацией. Некоторые модели оснащаются вентилятором и смотровым окном, имеют возможность вакуумирования. Выпускаются специализированные шкафы, например для сушки зерна и зернопродуктов при определении влажности.

- Высокотемпературные муфельные печи. В отличии от сушильных шкафов, которые рассчитаны для нагрева до 200-350 гр, муфельные печи поддерживают температуру до 900-1300 гр. Есть модели с более широким диапазоном. Модели различаются температурным диапазоном, точностью поддержания температуры, размером, типом и материалом камеры, возможностями контроллера (например наличие программированного режима). Некоторые модели могут быть снабжены специальным вытяжным устройством для удаления продуктов горения. Основные производители марки: компания ЛОИП (марка LF), Смоленское СКТБ СПУ (марка ЭКПС), SNOL.

- Лабораторные бани (водяные). Устройства для нагрева и поддержания температуры в определенного объема жидкости (теплоносителя). В качестве теплоносителя, как правило, выступает дистиллированная вода, собственно отсюда и название - водяная баня. Максимальная температуры нагрева жидкости в водяной бане ограничено температурой кипения, т.е. 100 гр. Однако, существуют модели, предназначенные для работы с более высокой температурой, например до 200 гр. В таких случаях, в качестве теплоносителя в диапазоне от 100 гр выступает специальная силиконовая жидкость. Модели лабораторных бань различаются объемом и глубиной ванны, количеством рабочих мест (бани комплектуются крышкой с кольцами, которые позволяют устанавливать колбы и стаканы), температурным диапазоном и точностью поддержания температуры. Выпускаются модели со сплошной крышкой без колец, специальные серологические бани для размещения штативов с пробирками флоринского, бани для термостатирования бутирометров (так называемы редуктазники), модели оснащенные шейкерами для одновременного встряхивания и нагрева и др. Среди основных производителей и моделей можно выделить следующие: ТЕРМЭКС (марка ЛБ), Экросхим (ПЭ), ЛОИП (LOIP LB), STEGLER (WB и ТБ), ULAB (UT), GFL.

- Нагревательные плиты. Помимо небольших маломощных электроплиток, в лабораториях часто используются более современные, мощные и вместительные нагревательные плиты. Температура нагрева поверхности, как правило, 350-400 гр, материал платформы обычно изготавливается из алюминиевого сплава или стеклокерамики. Модели разных производителей различаются температурным диапазоном, материалом и размером нагревательной поверхности, мощность, возможностями контроллера. Некоторые производителе комплектуют нагервательные плиты специальным лотком для песка. Можно выделить несколько основных производителей нагревательных плит: Томьаналит (плиты ПЛ, ПЛП и ПЛС), ЛОИП (LH), Экросхим (ES), Таглер (ПН), ULAB (UH), DAIHAN.

- Песчаные бани. В качестве теплоносителя в данном приборе используется песок, что позволяет равномерно прогреть образцы в процессе пробоподготовки и анализа. Максимальная температура нагрева в песчаной бане варьируется в пределах 300-400 гр. Песок в комплекте с банями не поставляется. Ряд производителей выпускает песчаные бани, которые представляют собой нагревательную плиту с лотком для песка. В некоторых моделях лоток является съемным, а в некоторых представляет собой часть конструкции. Самый простой вариант песчаной бани - это обычная электроплитка и лоток, который размещается сверху. Модели песчаных бань различаются температурных диапазоном, размером лотка, возможностью съема лотка, функциями контроллера. Можно выделить основных производителей и модели: Томьаналит (плита ПЛ + лоток), Таглер (БП), ЛОИП (LH-403), Миус (МИМП-БП).

- Термостаты и криостаты жидкостные. Устройства чем то похожи на водяные бани, в качестве теплоносителя выступает жидкость - вода или специальный жидкий теплоноситель, устойчивый к высоким и низким температурам. Выпускаются жидкостные термостаты, позволяющие не только нагревать теплоноситель, но и обеспечивать охлаждение даже до очень низких температур (минус 80 гр). Такие приборы принято называть криостатами. Зачастую конструкция термостата состоит из погружного блока регулирования температуры и ванны. Жидкость в ванне постоянно перемешивается, также у некоторых моделей есть возможность направить жидкость из ванны на внешний контур, например для термостатирования проточного кюветного отделения спектрофотометра, или для охлаждения атомизатора в ААС. В отличии от водяных бань термостаты обладают расширенными функциями, поддерживают температуру с большей точностью. Выпускаются специализированные жидкостные термостаты и криостаты для применения в нефтехимических лабораториях, например для определения плотности, вязкости, давления насыщенных паров, температуры застывания и др. Модели разных производителей различаются температурным диапазоном, точностью поддержания и градиентом температуры, объемом и конструкцией ванны, функциями контроллера. Об основных различиях термостатов двух основных российских производителей было описано ранее. Производители: ЛОИП, Термэкс, LAUDA, DAIHAN и др.

- Термостаты воздушные (инкубаторы). Внешне устройства похожи на сушильные шкаф, но имеют более высокую точность поддержания температуры в камере и меньший диапазон (максимальная температура 60-100 гр, в отличии от 200-350 в сушильных шкафах). Термостаты снабжаются дополнительной стеклянной дверцей, позволяющей проводить наблюдение без нарушения температурного режима. Некоторые модели имеют функцию охлаждения - по сути это холодильник соединенный с термостатом. Модели разных производителей различаются объемом камеры, температурным диапазоном, точностью поддержания температуры, наличием или отсутствием вентилятора для принудительной конвекции, функциями блока управления, дополнительными возможностями. Среди российских производителей можно выделить Смоленское СКТБ СПУ (ТС, ТСО), Касимовский приборный завод (ТВ, ТСвЛ).

- Стерилизаторы (автоклавы) паровые. Стерилизация лабораторной посуды, инструментов, питательных сред, оборудования и материалов в данных приборах выполняется насыщенным паром под давлением. В паровых стерилизаторах предусмотрены определенные режимы, например в популярной модели ВК-75 стерилизация проходит при температуре 132°С в течение 20 минут и при 120°С в течение 45 минут. Автоклавы выпускаются в настольном и стационарном (напольном) исполнении. Загрузка может быть вертикальной и горизонтальной. Также модели различаются по объему камеры, режимам стерилизации, функциям управления, конструкцией. Среди производителей можно выделить: ТЗМОИ (модели ГК и ВК), Касимовский приборный завод (ГКа, ГПа, ВКа). Ранее популярная модель ВК-30 на данный момент снята с производства.

- Стерилизаторы воздушные (сухожары). Предназначены для стерилизации лабораторной посуды, инструментов, оборудования и принадлежностей с помощью горячего воздуха. По принципу работы и назначению приборы схожи с сушильными шкафами, но имеют предустановленные режимы стерилизации. Максимальная температура в стерилизаторах, как правило, меньше чем в сушильных шкафах, и составляет 180-200 гр. Если в приборе предусмотрен доп. режим, в котором произвольно устанавливается время и температура, то его можно использовать в качестве сушильного шкафа. Стерилизаторы в основном изготавливаются в настольном исполнении, к некоторым моделям можно дополнительно приобрести напольную подставку. Модели отличаются объемом камеры, наличием принудительной вентиляцией, количеством режимов, возможностями контроллера, материалом корпуса. Основные производители: Смоленское СКТБ СПУ (ГП), Касимовский приборный завод (ГП МО, ГП ПЗ), Витязь.

- Колбонагреватели. Выпускаются модели для размещения одной или нескольких круглодонных колб определенного объема. Существуют модели снабженные магнитной мешалкой для одновременного нагрева и перемешивания, а также с погружным термодатчиком для контроля температуры. Колбонагреватели могут иметь аналоговое или цифровое управление, отличаться диапазоном устанавливаемых температур, материалом нагревательного элемента, функциями управления, наличием штатива. Некоторые модели выполнены в мягком тканевом корпусе из армированного волокна. Основные производители: ЛОИП (LH), Экохим (ПЭ, ES, ESF), STEGLER (JKI, КН), ULAB (UT), DAIHAN.

- Твердотельные термостаты (термоблоки, термореакторы). Данные устройства имеют отверстия (гнезда) в нагревательной платформе, куда помещаются пробирки или виалы. Приборы разливаются типом и материалом платформы, количеством и объемом устанавливаемых сосудов, температурным диапазоном и точностью поддержания температуры. В некоторых моделях помимо нагрева осуществляется и охлаждение пробирок. Термоблоки часто применяются при определении ХПК спектрофотометрическим методом. Модели твердотельных термостатов с гнездами под пробирки Эппендорфа применяются в микробиологических и генетических лабораториях, для биологических исследований. Некоторые производители выпускают твердотельные термостаты со сменными блоками, что позволяет использовать один и тот же прибор для термостатирования емкостей разного объема.

I.II. Оборудование для перемешивания, встряхивания и разделения:

К данной категории относится лабораторное оборудование применяемое для перемешивания, встряхивания и разделения на фракции. В процессе перемешивания и разделения образцы могут также подвергаться нагреву или охлаждению.

- Шейкеры лабораторные. Модели отличаются типом движения платформы (орбитальный, возвратно-поступательный, качающий), амплитудой движения, размером платформы, наличием функции подогрева. Шейкеры могут быть снабжены различными приспособлениями для закрепления лабораторной посулы на платформе. Специализированные шейкеры-термостаты (инкубаторы) предназначены для работы с иммунологическими планшетами (при проведении ИФА). Как правило выпускаются модели для установки 2-х или 4-х планшет.

- Магнитные мешалки. К примеру мешалки Стеглер.

Аккредитация лаборатории

Любой из видов лабораторной техники обязательно проходит квалификацию. Для того чтобы получить сертификат соответствия международному стандарту GMP (российский аналог ГОСТ Р 52249), требуется соблюдать правила, регламентирующие не только конечное качество продукции, но и непосредственно процесс выпуска. GLP в свою очередь содержит требования к методике проведения исследований в лаборатории.

Основные этапы квалификации оборудования:

• проектирование (DQ) - документальное подтверждение соответствия заложенных в проект требований нормативным документам.
• монтаж (IQ) - проверка соответствия установки прибора требованиям производителя и нормам безопасности.
• функционирование (OQ) - оценка соответствия работы оборудования заявленным производителем характеристикам.
• эксплуатационный контроль (PQ) - создание гранично-допустимых экстремальных условий для оценки качества работы при критических нагрузках, в сложных устройствах проводится поэтапно для каждого узла.

Итог испытаний - предоставление документации о факте соответствия оборудования всем требованиям и нормам, обусловленным его назначением.

Хотите аккредитовать лабораторию для проведения испытаний вышеперечисленных типов? Лабораторное оборудование - это широкий перечень инструментов, приборов и аппаратов, используемых в лабораторной практике для проведения исследований и испытаний, качественных и количественных анализов, в процессе отбора образцов и пробоподготовки. Это общее название для многих тысяч инструментов ежедневно применяемых в различных видах лабораторий.

Для того чтобы трансформировать взятую пробу в состояние, пригодное для исследования тем или иным прибором, используется специальное оборудование для пробоподготовки.

Очень часто, даже работники лабораторий, путают испытательное и вспомогательное оборудование. На самом деле, деление довольно простое: к испытательному оборудованию относятся приборы и устройства для воспроизведения тех или иных условиях испытаний: например, температуры, влажности, давления, механических нагрузок.

К вспомогательному оборудования, в принципе, относится все остальное оборудование, задействованное на различных стадиях проведения лабораторного анализа, но чьи технические параметры не так существенны в плане влияния на метрологическую составляющую методики в целом. Немного запутанно, но если сократить, то испытательное - устройства, от которых зависит результат эксперимента; вспомогательное - от которого не зависит.

В аккредитованной лаборатории все испытательное оборудование, задействованное в реализации методик, должно быть аттестовано. Вспомогательное оборудование аттетовывать не нужно. В состав испытательного оборудования могут включаться средства контроля параметров испытываемой продукции и программное обеспечение.

Одно и то же оборудование при проведении разных методик, может быть и испытательным, и вспомогательным оборудованием. Например, если от установленной температуры в сушильном шкафу зависит результат анализа, то он будет являться испытательным оборудованием, если же, сушильный шкаф применяется, например, для высушивания лабораторной посуды, и в методике не указана температура, при которой должно происходить высушивание, то он будет вспомогательным оборудованием.

Но для исключения возможных спорных ситуаций, лучше, сушильный шкаф все таки аттестовать.

Одной из ключевых отраслей экономики, в которой производится большое количество лабораторных исследований, является промышленность.

Важность правильного выбора и использования лабораторного оборудования трудно переоценить, поскольку от этого зависит точность и достоверность результатов исследований, а значит, и качество принимаемых решений в различных сферах деятельности.

В заключение, лабораторное оборудование играет незаменимую роль в современной науке, медицине и промышленности. Его разнообразие и функциональность позволяют проводить широкий спектр исследований и анализов, обеспечивая прогресс и развитие в различных областях знаний.

Обзор современного лабораторного оборудования