Что такое лабораторное оборудование: Виды, применение и задачи

Лабораторное оборудование - это совокупность технических и технологических устройств, приборов и систем, применяемых для проведения научных исследований, экспериментов, анализа веществ, испытаний, контроля качества, разработки новых материалов и продуктов. Такое оборудование является неотъемлемой частью любой лаборатории, независимо от ее направления - будь то химия, биология, медицина, фармацевтика, экология, пищевая промышленность или нефтехимия. При этом лабораторное оборудование - это не только приборы, это также различная специализированная посуда и принадлежности.

Аналитические лаборатории функционируют при промышленных предприятиях, учреждениях санитарно-эпидемиологического контроля, научных и экологических организациях, а также центрах стандартизации.

Классификация лабораторного оборудования

Вследствие многообразия видов приборов и оснащения для лабораторий разработать единую систему классификации не представляется возможным. Лабораторное оборудование делится на несколько категорий в зависимости от функций, отрасли применения, конструкции, степени автоматизации и других параметров. Самая распространенная, можно сказать общепринятая, классификация предполагает деление на общелабораторное, специализированное, аналитическое и измерительное оборудование. Условность классификации объясняется тем, что в зависимости от проводимых работ одно и то же оборудование может иметь разные назначения. Данная система классификации также не является всеобъемлющей, но может применяться при аккредитации и управлении лабораторным оборудованием (например, формировании списка закупаемой техники). Рассмотрим их подробнее ниже.

Общее лабораторное оборудование

Общее лабораторное оборудование - это универсальные устройства и приборы, которые используются в лабораториях всех типов, вне зависимости от специфики работы. Это - один из наиболее распространённых и востребованных видов оснащения для лабораторий. К общему оборудованию относят лабораторные приборы и устройства, применяющихся 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.

К общему лабораторному оборудованию относят:

• Фильтры и дистилляторы;
• Стерилизаторы;
• Измельчители;
• Лоджеры;
• Миксеры, гомогенизаторы, диспергаторы;
• Реакторы;
• Весы;
• Центрифуги и другие приборы, задача которых провести подготовительные операции перед началом исследований.

Автоматические дозаторы, пипетки, посуда и так далее также относятся к общему оборудованию.

Специализированное (отраслевое) 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.

Аналитическое оборудование

Аналитическое оборудование для лаборатории - это оборудование, используемое для проведения количественного анализа состава веществ. 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. Такие приборы наиболее широко востребованы в химических, медицинских, биохимических лабораториях.

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, тираторы и другие виды анализаторов.

Например, анализаторами являются хроматографы и фотометры, а в некоторых случаях - ещё и спектрометры.

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. Некоторые модели и разновидности также нуждаются в обязательной поверке.

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. Ознакомиться с реестром, в котором отражены реестровый номер, наименование СИ, информация об изготовителе, статусе действия и другая полезная информация, можно на официальном сайте перейдя по ссылке.

К измерительным приборам относятся, например, спектрометры.

Обзор основных типов лабораторного оборудования и их применение

Испытательное 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. Предназначение в данной сфере определяется типом и результатом проведённого испытания. 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.

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 аттестовывать 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.

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

Примеры общелабораторного оборудования

Рассмотрим некоторые примеры общелабораторного оборудования более подробно:

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.

Лабораторная посуда и расходные материалы

Отдельную, немаловажную роль в оснащении химической лаборатории играет лабораторная посуда и расходники, поскольку это такой же незаменимый инструмент для решения лабораторных задач, как и специализированное оборудование. К расходным материалам относятся изделия, которые регулярно заменяются и не являются оборудованием в прямом смысле.

Требования к химическим лабораториям и оборудованию

Любая химическая лаборатория должна соответствовать ряду требований, обеспечивающих безопасность, точность измерений и соответствие результатам установленным стандартам. 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 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.

Компания «Тирит» работает на российском рынке лабораторного и промышленного оборудования с 2008 года. Для получения консультации, оформления заказа или любым другим вопросам обращайтесь к нам по телефонам, электронной почте или оставьте заявку в формате онлайн.