Что входит в лабораторное оборудование: подробный список

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. При этом лабораторное оборудование - это не только приборы, но и различная специализированная посуда и принадлежности.

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).

Основные категории лабораторного оборудования:

• Общее
• Специальное
• Измерительное
• Аналитическое
• Испытательное

Обзор основных видов лабораторного оборудования

Общее лабораторное оборудование

Общее лабораторное оборудование используется при проведении подготовительных или промежуточных работ с веществами до начала исследования или в процессе испытаний. С помощью такой техники выполняются процессы смешивания, дробления, измельчения, изменения агрегатного состояния и иных физико-химических свойств.

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 лабораторного оборудования:

• Фильтры и дистилляторы
• Стерилизаторы
• Измельчители
• Миксеры
• Гомогенизаторы
• Диспергаторы
• Реакторы
• Весы
• Центрифуги
• Автоматические дозаторы, пипетки, посуда

Некоторые модели и разновидности также нуждаются в обязательной поверке.

Специальное лабораторное оборудование

Специальное лабораторное оборудование - устройства, которые необходимы для решения определенных «узких» задач, которые являются типичными для конкретной лаборатории. Например, это может быть техника, предназначенная для создания стерильных условий.

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 - устройства, которые применяются для оценки количественных физических параметрах испытуемого образца. 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.

Аналитическое лабораторное оборудование

Аналитическое лабораторное оборудование - устройства, которые применяются для высокоточного определения состава образцов: изотропного, элементного и проч. 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.

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.

Для получения такой статической или динамической информации применяют фотометры, хроматографы, титраторы и другие виды анализаторов. Такие приборы наиболее широко востребованы в химических, медицинских, биохимических лабораториях.

Испытательное лабораторное оборудование

Испытательное лабораторное оборудование - техника, с помощью которой можно выполнять разнообразные физические и химические манипуляции с исследуемыми образцами. Как правило, они представляют собой компьютеризованные или роботизированные устройства.

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.

Предназначение в данной сфере определяется типом и результатом проведённого испытания.

Примеры оборудования 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.
• 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.
• 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 нагревательные плиты специальным лотком для песка.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.

Оборудование для перемешивания, встряхивания и разделения на фракции

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.

Лабораторная посуда

Стеклянная посуда для лабораторных целей - это емкость, изготовленная из такого материала, который не вступает в реакцию с различными агрессивными веществами. В зависимости от того, для каких целей она используется, меняется ее формы и вместимость. Лабораторную посуду производят из специального высокопрочного стекла следующих типов: боросиликатного, нитрокальциевосиликатного и алюмосиликатная без использования бора.

Лабораторные изделия выпускаются в виде:

• Стаканов, в том числе и для взвешивания
• Колб, колб Фаворского и с тубусом
• Пробирок
• Чашек

В данное время имеется множество принятых нормативов для лабораторных изделий из стекла, но ГОСТ является основополагающим. Мерная посуда должна быть допущена к применению на территории РФ.

Подготовка сырья заключается в обогащении кварцевого песка и очистки его от различных примесей, особенно от содержащих металл оксидов. Такой компонент как сода не требует очистки, так как ее упаковывают на заводах. Наличие стекла без примесей и вкраплений очень важно для лабораторной тары, так как инородное тело может вступить в нежелательную реакцию. После взвешивания происходит перемешивание всех составляющих. Затем происходит оформление шихты в лабораторную посуду. Процесс такой же, как и при выпуске обыкновенной посуды. Шихта плавится в индукционной печи. Единственное, что отличает простую посуду от лабораторной - снятие внутреннего напряжения.

Под стерилизацией подразумевается полное удаление микроорганизмов с лабораторной тары. Доступную стерилизацию путем кипячения производят в стерилизаторах. В них инструмент кипятят в течение получаса.

Поставщиками лабораторной стеклянной посуды являются сами заводы-изготовители, а также компании, специализирующиеся на поставках всего ассортимента необходимой продукции.

Стеклянные пробирки, стаканы и колбы необходимы для самых разных лабораторных исследований и измерений. За счет прозрачности изделий лаборант способен беспрепятственно следить за ходом процессов за стенками посуды. Пипетка - это мерно-дозирующий сосуд в виде просто трубки или трубки с емкостью.

Одним из ключевых элементов, которыми оснащаются лаборатории, аптеки, медучреждения, является прибор под названием дистиллятор. Он предназначается для очистки воды от всевозможных примесей. Дистиллированная вода не имеет цвета, запаха и вкуса. С помощью стеклянных трубок производится соединение сосудов. Например, вилкообразная трубка ТС-В-10 используется при сборке химических приборов и установок. Представляет собой цилиндрическую полость с тремя параллельными отводами. Диаметры основной трубки и отводов полностью совпадают - 10 мм. Данная продукция производится из промышленного стекла сверхвысокой прочности.

Аттестация лабораторного оборудования

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.

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.