Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ / WHO) · Publications

Техническое обслуживание и ремонт лабораторных приборов, больничного оборудования и систем для диагностической визуализации.

31 декабря 1995 г. Всемирная организация здравоохранения

Полный текст размещён на сайте публикующей организации. lawenc.com индексирует метаданные и ведёт на официальный источник.

Полный текст

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ ЛАБОРАТОРНЫХ ПРИБОРОВ, БОЛЬНИЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ И СИСТЕМ ДЛЯ ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ

V66~

eA3U38 UO!leZ!ueflJO 1lI1e3H PIJOM

luawd~nba

lel~dsOll pUB '5u~5ew~ ~~lSou5e~p

'AJOleJoqel !O J~edaJ pue a~UeUalu~eV\l

Техническое обслуживание и ремонт лабораторных приборов, больничного оборудования и систем для диагностической визуализации Выпущено издательством "Медицина" по поручению Министерства здравоохранения и медицинской промышленности Российской Федерации, которому ВОЗ вверила выпуск данного издания на русском языке

Всемирная организация здравоохранения ЖенеВа 1995

Библиотечный каталог опубликованных данных ВОЗ Техническое обслуживание и ремонт лабораторных приборов, больничного оборудования и систем для диагностической визуализации. 1. Диагностическая визуализация. 2. Оборудование и расходные материалы. Больница. 3. Техническое обслуживание IЗВN 92 4 154463 5 (Классификация \Л/Х 147)

Всемирная организация здравоохранения охотно разрешает перепечатывать и переводить свои публикации частично или полностью. Заявление о разрешении на перепечатку или перевод следует направлять в отдел публикаций Всемирной организации здравоохранения, Женева, Швейцария, который будет рад предста вить новейшую информацию о любых изменениях, внесенных в текст, планах выпуска новых публикаций, а также об уже вышедших переизданиях и переводах. 18ВЫ 5-225-03584-1 13ВМ 92 4 154463 5 © \Nо^\6 НеаКЬ Огдап12а(юп, 1994 © Всемирная организация здравоохранения, 1995 На публикации Всемирной организации здравоохранения распространяются по ложения протокола № 2 Всемирной конвенции об охране авторских прав. Обозначения, используемые в настоящем издании, и приводимые в нем материа лы ни в коем случае не выражают мнение Секретариата Всемирной организации здравоохранения о юридическом статусе какой-либо страны, территории, города или района, их правительствах или их государственных границах. Упоминание некоторых компаний или продукции отдельных изготовителей не оз начает, что Всемирная организация здравоохранения отдает им предпочтение по сравнению с другими, не упомянутыми в тексте. Как правило, патентованные наименования выделяются начальными прописными буквами.

Т^^^^в^Безобъявл. 039(01 )-95

Содержание Предисловие Благодарность VII VIII

1. Введение 2. Лабораторное оборудование Автоклавы, сухожаровые шкафы, инкубаторы и водяные бани Весы Батареи Счетчики клеток Центрифуги Электроды Пламенные фотометры Газовые баллоны и газы Микроскопы Фотометры Пипетки, автоматические пипетки и диспенсеры Холодильники Системы водоочистки

1 4 4 9 15 22 25 29 33 37 43 47 54 59 64

3. Диагностическое оборудование Приборы для измерения давления крови (сфигмоманометры) Офтальмоскопы и отоскопы Ларингоскопы Стетоскопы Электрокардиографы и кардиомониторы

70 70 73 75 77 77

4. Наркозно-дыхательная аппаратура Аппараты для искусственной вентиляции легких Инкубаторы для новорожденных Системы для дозированной подачи кислорода Системы для ингаляционного наркоза непрерывным потоком газа Испарители Испытания наркозно-дыхательной аппаратуры и сопутствующего оборудования

80 80 82 84 85 90 106

5. Оборудование операционных комнат Антистатическое оборудование и аппараты Операционный стол Отсасыватели Хирургические аппараты для диатермии

116 116 118 118 121

6. Ультразвуковые приборы Физические принципы Сканер Сканирующие датчики Артефакты

124 124 127 127 129

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ

Эффект Допплера Регистрирующие устройства Техническое обслуживание и ремонт Спецификация сканера

129 130 130 137

7. Рентгеновское диагностическое оборудование Получение и применение рентгеновского излучения Компоненты рентгеновской системы Техническое обслуживание и ремонт в рентгенологических отделениях Что нужно сделать, прежде чем вызывать сервис-инженера Общие правила Питающие устройства, работающие от аккумуляторов

140 140 141 144 154 156 157

Список рекомендуемой литературы Приложение 1. Приложение 2. Простейшая рентгенологическая система (ПРС), рекомендуемая ВОЗ Инструменты, приспособления и приборы, необходимые для отдела технического обслуживания в районной больнице Основное лабораторное оборудование Единицы физических величин Некоторые широко распространенные дезинфицирующие средства, приготовление рабочих растворов, свойства и возможные применения Контрольная карта для проверки наркознодыхательных аппаратов

158 159

169 172 173

Приложение 3. Приложение 4. Приложение 5.

174 175 178

Приложение 6. Указатель

Предисловие в любых странах, развитых или развивающихся, большинство случаев пло хой работы лабораторного и больничного оборудования можно предотвра тить, если пользователи получат четкое представление о принципах работы этого оборудования. Недостаточное понимание принципов работы и незна ние конструкции оборудования приводят к неправильному обращению с ним, увеличивают риск поломки, а в некоторых случаях связаны с риском для пациента. Конечно, многие лабораторные приборы, системы для диагностической визуализации и больничное оборудование, находящиеся в эксплуатации, весьма сложны и в случае серьезных неисправностей должны обслуживаться специалистами. Однако во многих случаях неисправностей можно избежать, если соблюдать некоторые основные правила профилактики. К сожалению, отсутствует соответствующая техническая литература и на удивление мало печатной информации по техническому обслуживанию основного лабора торного, больничного оборудования и приборов для визуализации. Лабора тории и больницы в развиваюищхся странах страдают обычно от того, чтЪ большое количество оборудования является импортным, причем соответст вующая информация по его обслуживанию и ремонту редко предоставляется поставщиком. Данное руководство — попытка исправить ситуацию, дать практические ре комендации по обслуживанию и ремонту ряда лабораторных и больничных приборов. Информация, которая в нем содержится, будет полезна для персонала, ответственного за повседневную эксплуатацию такого оборудо вания, а также при осуществлении программ профессиональной подготов ки. Мнения, высказанные в данном руководстве, отражают взгляды отдельных авторов. Замечания по данному руководству и предложения по его улучше нию при последующих переизданиях будут приняты с благодарностью; их следует направлять по адресу: Неа11Ь ЬаЬога1огу ТесЬпо1оёу апд В1оод 8а&1у, \Уог]с1 Неа11Ь 0гёап12а1юп, 1211 Сепеуа 27, 8лу112ег1ап(1.

Благодарность Это руководство было создано в результате совместного труда следующих авторов: д-ра В.Вгеуег, Гинекологический онкологический центр, Загреб, Хорватия; д-ра О.Оотех-Сгезро, Сеньи, Франция; д-ра О.Р.Напзоп, секция радиационной медицины, ВОЗ, Женева, Швейца рия; д-ра С.-С.Неиск, секция лабораторной технологии и безопасности крови и препаратов ВОЗ, Женева, Швейцария; д-ра Р.Е.8.Ра1тег, Девис, шт. Калифорния, США; г-на А.Ке1сЬ, фирма 8о1епсо, Мангейм, Германия; г-на М.8поок, Центр клинических исследований, Харроу, Мидлсекс, Анг лия; г-на Р.Уоё1, Лейзин, Швейцария; д-ра В.Володин, секция радиационной медицины, ВОЗ, Женева, Швейца рия; д-ра А.Е.О.АУазиппа, секция клинической технологии, ВОЗ, Женева, Швей цария; д-ра Н.0.1.\Уог1Ь, Больница Юпе'з МШ, Сатгон-ин-Ашфилд, Ноттингем шир, Англия; г-на М.Уеа18, Плимутские больницы, Плимут, Девоншир, Англия. С благодарностью были приняты ценные предложения следующих лиц: г-на У.Оиепке!, Дар-эс-Салам, Объединенная Республика Танзания; г-на К.МШоп, Госпиталь св. Павла, Ванкувер, Канада; г-на К.0.81Г088, фирма 81ра Е1ес1гопю8, Швабштадт, Германия. Выражается также благодарность г-ну Т.Ниуз, Ренкюм, Нидерланды, за предоставление иллюстраций (рис. 2.1 и рис. 3.1).

1. Введение Техническое обслуживание медицинского оборудования необходимо для того, чтобы обеспечить его правильную и эффективную работу и в конечном счете гарантировать соответствующее клиническое ведение пациента. По этой причине важно, чтобы выполнялись соответствующие стандарты технического обслуживания оборудования. Д о сих пор в некоторых стра нах более 60 % оборудования, предназначенного для медико-биологичес ких целей, простаивает из-за того, что отсутствзоот возможности его обслуживания и ремонта. Эти проблемы не имеют простого решения и гораздо шире, чем те, которые связаны с обслуживанием отдельных приборов. Обслуживание оборудования может производиться персоналом лаборатории или больницы, который эксплуатирует это оборудование, работниками больничной сервисной службы, техниками, знакомыми с данными прибо рами, или инженерами, имеющими специальные знания. Данное руковод ство содержит общие указания для учреждений здравоохранения, в которых нет техников или инженеров со специальными знаниями. В нем не рас сматривается сложное оборудование, имеющееся в крупных больницах. Следует иметь в виду, что при поломке каждого из таких приборов придется обратиться за помощью к его изготовителю. Для того чтобы в больнице могли самостоятельно поддерживать оборудо вание в порядке, как операторам этого оборудования, так и обслуживаю щему персоналу необходима основная профессиональная подготовка. Пра вильная эксплуатация и техническое обслуживание могут бьггь достигнуты на основе партнерских отношений между больницей и изготовителем, од нако чем меньше участие в этой работе изготовителя, тем больше усилий придется на долю больницы. Во многих странах почти нет представителей изготавливающих оборудование фирм, поэтому помощь с их стороны ми нимальна. Уровень возможной помощи должен бьггь определен и принят во внимание в процессе выбора и покупки прибора. Техническое обслуживание должно обеспечивать поддержание стандартных характеристик используемого оборудования в соответствии с клиническими, медицинскими требованиями и спецификациями его изготовителя.Оно должно производиться главным образом в превентивном порядке, а не после возникновения поломок. Появление неисправностей свидетельствует о том, что программы профилактического обслуживания неудовлетвори тельны. Вопросы выбора и закупки оборудования не имеют прямого отношения к тематике данного руководства, однако о них следует коротко упомянуть. Очень важно правильно выбрать оборудование, чтобы оно эффективно выполняло ту работу, для которой предназначено. При выборе оборудова ния следует учесть не только текущую, но и планируемую загрузку прибо ров. Некоторые изготовители предлагают приборы в аренду, даже бесплатно, но при этом пользователей часто вьшуждают что-то приобретать, например реагенты у того же изготовителя. Очень часто стоимость этих реагентов через какое-то время значительно превосходит стоимость аналогичных при боров и реагентов, которые могли бы бьпъ приобретены у других поставищков. Однако затраты на реагенты по вьпиеуказанному контракту могут быть растянуты на длрггельный период. 1

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ

Принимая окончательное решение о приобретении оборудования, необхо димо рассмотреть проблемы, связанные с его установкой. Источник электропитания должен соответствовать требованиям, предъявляемым этим оборудованием, в частности по показателям стабильности. Должны быть доступны также и другие необходимые средства, например источники газа и воды в соответствующем количестве и должного качества. Подходящими должны бьггь также рабочие условия. В соответствии с требованиями сле дует создать возможность регуляпди температуры и влажности. Необходимо учесть требуемый уровень освещенности и наличие соответствующих рабо чих площадей. Если речь идет о громоздком оборудовании, например о рентгеновском аппарате или некоторых лабораторных анализаторах, нужно предусмотреть возможность его передвижения в пределах рабочей области. Имеет значение ширина лестницы, лифтов и дверных проемов, а также наличие соответствующих подъемных механизмов. Затраты на приобретение и эксплуатацию любого оборудования можно разделить на две категории: капрггальные затраты и эксплуатационные рас ходы. ВСапитальные затраты известны на момент покупки, но эксплуатаци онные расходы часто учитывают не полностью. Это может привести к нерациональному использованию оборудования, а порой и к полному отказу от его эксплуатации. Таким образом, нужно определить эксплуатационные расходы до приобретения того или иного изделия. Они делятся на четыре категории: — затраты на обслуживание; — затраты на рабочую силу; — затраты на энергообеспечение и коммунальные услуги; — затраты на расходные материалы. Расходы на обслуживание оборудования изготовителем в разных странах неодинаковы. Стоимость годового контракта на комплексное обслуживание может составлять до 15 % от стоимости этого оборудования в текущих ценах. Возможно, это не самая дешевая форма обслуживания, однако при доста точно твердых обязательствах изготовителя она является наиболее эффек тивной и легче всего поддается оценке в денежном выражении. Затраты на рабочую силу должны включать затраты на содержание опе ратора и персонала, выполняющего текущее обслуживание (исключая фирменное обслуживание, которое рассмотрено выше). Это не только заработная плата, но и все расходы по найму, такие как страховка, взносы работодателя в пенсионные фонды и другие общепринятые выплаты и налоги. Затраты на энергообеспечение и коммунальные услуги должны включать стоимость электроэнергии, водоснабжения, газоснабжения и всех других требуемых источников, которые обходятся в значительную сумму. Текущие затраты на повседневно расходуемые материалы для лабораторньж анализаторов, например, будут включать реагенты, изделия из пластмасс, калибровочные и контрольные материалы и т.п., а для рентгеновского оборудования — рентгеновскую пленку, контрастные вещества, химикаты для обработки и т.п. При планировании замены оборудования важно знать суммарные эксплуа тационные расходы для каждого изделия, но еще важнее иметь представле ние о том, будут ли в конечном счете затраты на новую аппаратуру больше или меньше, чем на прежнюю. За выбор, покупку и установку оборудования должен прежде всего отвечать 2

ВВЕДЕНИЕ

руководитель подразделения, отдела, лаборатории и сам персонал. Прини мая соответствующие решения, следует учитывать как капитальные затраты, так и эксплуатационные расходы. При выборе оборудования нужно пред усмотреть также доступность запасньж частей и готовность поставщика научить персонал больницы правильно обращаться с приобретенной аппа ратурой. К сожалению, слишком часто оборудование простаивает потому, что расходы на его эксплуатацию не были запланированы. Зачастую реше ния о покупке принимаются вне лабораторий по политическим или иным, не имеющим отношения к делу мотивам, что во многих странах увеличивает количество неэффективно используемой техники медицинского и парамедицинского назначения.

2. Лабораторное оборудование п р и выборе лабораторного оборудования должны бьггь приняты во внима ние существующие в стране правила и те специальные нормативы, которые определяют требования к его эксплуатации. Чем сложнее применяемый прибор, тем больше пользователь зависит при его обслуживании от помошл поставщика, поэтому целесообразно предусмотреть масштабы соответству ющих затрат. Очень часто затраты на эксплуатацию и обслуживание при бора превосходят стоимость его покупки. Так же важно предвидеть проблемы, которые могут появиться в случае поломки прибора. Иногда предпочтительнее купить прибор у фирмы, ко торая гарантирует обслуживание, чем другой, возможно, более дешевый прибор, который на месте некому будет обслуживать. Руководство по эксплуатации прибора с описанием его функций, установки и порядка работы должно быть бесплатно предоставлено поставщиком и прочитано пользователем раньше, чем будет произведена покупка. Это позволит предотвратить любые последующие недоразумения. Например, следует убедиться, что на месте применения есть источник питания, реко мендованный для данного прибора, иначе покупка может бьггь бесполезной или процесс приспособления прибора к местным условиям значительно увеличит итоговые затраты.

Автоклавы, сухожаровые шкафы, и водяные бани

инкубаторы

Автоклавы, сухожаровые шкафы, инкубаторы и водяные бани — это устрой ства для нагрева воздуха или воды. В большинстве случаев они имеют электрический нагреватель, однако в некоторых моделях используется пла менный нагрев, а иногда применяются теплосохраняюище элементы, в частности отдельные водные резервуары в системах с солнечным нагревом или термостатированные металлические блоки.

Автоклавы Автоклавы производят в закрытой камере пар в процессе нагревания воды до температуры вьппе 100 °С (рис. 2.1). При этих температурах пар имеет давление вьпле атмосферного и обеспечивает оптимальные условия для стерилизации лабораторного оборудования, медицинских инструментов и сред, используемых для работы с микробными культурами. Бактерии в этих условиях погибают, но вирусы инактивируются не всегда. Температура в автоклаве может быть на 30 — 40 °С ниже, чем в сухожаровом шкафу, поэтому в автоклаве можно стерилизовать температурно-чувствительные материалы. Однако автоклавы нуждаются в аккуратном обращении и регу лярной проверке; они могут создавать опасность и вызвать серьезные трав мы, если случайно произойдет выброс пара из оборудования. Имеется два типа автоклавов: безрубашечный и с паровой рубашкой. Без рубашечный автоклав существует в двух исполнениях — вертикальном и горизонтальном, отличается более простой конструкцией и имеет некоторые практические недостатки, но он дешевле, чем автоклав с паровой рубашкой и автоматическим сбросом воздуха и конденсата. 4

ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Рис. 2.1.

А — безрубашечный автоклав. Б — автоклав с паровой рубашкой.

клапан, регулирующий давле воздушный вентиль крышка

термометр предохранительный клапан нометр крыльчатая гайка (барашек)

уплотняющая прокладка

корпус автоклава

внешний кожух

опорная решетка уровень воды нагревательные элементы ^ кран для слива воды

крыльчатая гайка (барашек) манометр рубашка водоналивная чаша кран водонаполнителя вентиль — отсекатель уровнемера ^ \^ манометр для измерения давления паровоздушной смеси в камере - к л а п а н ы , регулирующие давление .вентиль выбора величины давления воздушный фильтр выпускной воздушный клапан паровой эжектор клапан для выпуска пара обратный клапан паровая ловушка сброс пара слив конденсата стрейнер кран для слива воды из трубки уровнемера вентиль для слива воды слив воды водосток керосиновая горелка или другой источник нагрева (используемый там, где нет электричества)

стеклянная трубка — уровнемер нагревательный элемент

Стерилизация пористых материалов, таких как белье и бинты, более сложна, поскольку воздух в порах этих материалов должен быть заменен паром. Для этого закрытую камеру автоклава, содержащую материалы, предназначенные для стеризации, эвакуируют. У современных автоклавов эвакуацию можно производить повторно, пока давление в камере не снизится до 5,5 кПа. Затем камеру нагревают для испарения воды и проведения стерилизации. Главными факторами, оказывающими влияние на паровую стерилизацию, являются: — насыщенность пара, — температура, — продолжительность. Материалы, подлежащие стерилизации, могут подвергаться воздействию пара в течение одного цикла нагрева. Однако этот метод стерилизации менее эффективен, чем трехдневное термоциклирование, предусматри5

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ

Рис. 2.2.

Соотношение между давлением водяного пара и его температурой (при постоянном объеме).

450 -

350 -

го 250 -

150 -

100

110

120

130

140

150

160

температура (°С)

Рис. 2.3. Изменение температуры в процессе стерилизации в автоклаве. таймер включен давление воды (кг/см^)

2.0

1.0

1 _ генерация пара окончание стерилизации — • * — начало стерилизации

время - д в а интервала вакуумирования : два интервала парообразования — включение стерилизатора период сушки

вающее прерывистую обработку во время трех циклов нагрева, при к о т о р о й у н и ч т о ж а ю т с я все в е г е т а т и в н ы е ф о р м ы спорообразующих м и к р о б о в 1. Продолжительность термоцикла может быть сокращена при увеличении давления и, следовательно, температуры пара (рис. 2.2). Так же как и в случае сухожаровой стерилизации, эффективная паровая стерилизация на чинается, когда температура в автоклаве достигнет соответствующей вели чины (рис. 2.3). Подходящие для работы автоклава режимы температуры и давления приве дены в табл. 2.1. 1 В госпитальной микробиологаи спорами называются выдерживают нагревание до 75 °С в течение 20 мин. 6

микроорганизмы,

которые

ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Таблица 2.1. Режимы работы автоклавов Температура стерилизации (°С) 115 122 128 136 Соответствующее давление (кПа) 75 115 150 225 Минимальное время выдержки (мин) 30 15 10 3 Общее время (мин) 50 40 30 20

Как пользоваться автоклавом 1. Приготовьте материалы, подлежащие автоклавированию, и индикатор ную бумагу. 2. Заполните нижнюю часть автоклава дистиллированной водой до соот ветствующей отметки. 3. Поместите материал,подлежащий стерилизации, в автоклав, закройте крышку и убедитесь, что уплотняющая резиновая прокладка попала в соответствующий паз. Плотно завинтите крепления крышки. 4. Откройте выпускной воздушный вентиль. 5. Включите нагреватель (электрический, газовую или керосиновую горел ку). Не оставляйте автоклав без присмотра. 6. Закройте выпускной вентиль, когда из него начнет выходить устойчивая струя пара. Несколько уменьшите нагрев. 7. Когда будет достигнута требуемая температура, уменьшите нагрев, чтобы только поддерживать эту температуру. V 8. Не трогайте кран для слива, предохранительный клапан, выпускной вентиль, так как в нагретом автоклаве они находятся под давлением. 9. Когда истечет необходимое время, полностью выключите нагреватель. 10. Когда температура упадет ниже 100 °С, медленно открывайте выпуск ной вентиль. Не оставляйте выпускной вентиль закрытым слишком долго. 11. Никогда не развинчивайте крепления крышки до тех пор, пока не прекратится шипящий звук. 12. Прежде чем извлекать из автоклава стерилизованный материал, подо ждите, пока последний остынет. 13. Проверьте, почернела ли вся автоклавная лента (используемая при упаковке материала для стерилизации) и стала ли коричневой (но не желтой и не черной) индикаторная бумага.

Периодическая проверка и чистка • Следует содержать в чистоте уплотнение люка (крышки) и регулярно проверять, нет ли трещин и вмятин, вызванных износом. • Следует проверять, как работают крепления и замки люка; их необходимо обрабатывать высокотемпературной смазкой. Следует убедиться в исправ ности пневматического затвора. • Прокладки и седла вентилей нужно проверять для выявления признаков износа или прорезания. • Следует периодически проверять, пользуясь известными стандартами, манометры и термометры. • Правильное функционирование автоклава нужно проверять ежедневно с использованием биологического (суспензия спор) или химического ин дикатора. Для биологического тестирования ВОЗ рекомендует использо вать культуру ВасШиз 81еаго1ЬегторЫ1и8 АТСС 1953. Для контроля температуры могут быть использованы имеющиеся в продаже химические 7

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ

испытательные полоски, с помощью которых проверяется время и тем пература выдержки. • Манометры следует проверять каждые три месяца.

Сухожаровые шкафы Сухожаровые шкафы используются главным образом для сушки лаборатор ного оборудования и хирургических инструментов в сухом воздухе. Имеется два типа сухожаровых шкафов: с внутренней принудительной циркуляцией сухого воздуха и без нее. Только сухожаровые шкафы малого размера могут функционировать без принудительной циркуляции воздуха. Стерилизация сухим воздухом менее эффективна, чем паровая, хотя для первой требуется более высокая температура (табл. 2.2). Таблица 2.2. Стерилизация в сухожаровом шкафу Температура (°С) 160 170 180 Время (мин) 180 120 30

Хотя бактерии уничтожаются при высоких температурах, некоторые споры могут" выжить, и бактериальные эндотоксины также инактивируются только частично. Температура должна контролироваться по меньшей мере в двух областях стерилизационной камеры — предпочтительно в тех местах, где наиболее сложно достигнуть требуемых условий стерилизации. Важно по мнить, что отсчет периода стерилизации следует начинать после того, как воздух в шкафу прогреется до требуемой температуры (рис. 2.4).

Как пользоваться сухожаровым шкафом 1. 2. 3. 4. Установите регулятор термостата на требуемую температуру. Если шкаф снабжен вентилятором, убедитесь, что он работает. Продолжайте непрерывный нагрев в течение необходимого времени после того, как температура достигнет установленного уровня. По окончании требуемого периода выключргге нагреватель.

Рис. 2.4. Изменение температуры в процессе сухожаровой стерилизации. таймер включен

начало стерилизации время включение стерилизатора

№ Н 0

94099

ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Прежде чем открыть дверцу шкафа, подождите пока температура сни зится до 40 "С.

Инкубаторы Инкубаторы используются главным образом при культивировании микро организмов, но также находят в лаборатории некоторое дополнительное применение. Инкубаторы должны поддерживать постоянную температуру (35±2 °С для культивирования микроорганизмов). Температуру в инкубаторе следует ежедневно регистрировать. Как и другие лабораторные приборы, инкубаторы следует регулярно очищать (по меньшей мере каждые 14 дней), а если произошло загрязнение инфицированным материалом, очистку сле дует произвести немедленно. Следует убедиться, что при работе инкубатора действительная температура в нем соответствует температуре, которая уста новлена на его органах управления. В инкубаторах, заполняемых двуокисью углерода, используемых для культивирования микроорганизмов, концент рация двуокиси углерода должна поддерживаться в пределах 5 — 10 %, а влажность составлять 50 — 100 %.

Водяные бани Водяные бани применяются для различньк исследований, проводимьк при температурах 25, 30, 37, 42 или 56 °С. Очень важно, чтобы при проведении исследования колебания температуры в водяной бане не превьппали ±0,1 °С. Неправильная настройка температуры или недостаточная ее стабильность оказывают значительное влияние на результаты исследований.

Как пользоваться водяными банями 1. 2. Уровень воды в водяной бане должен бьпъ выше уровня раствора, который подвергается инкубации. Если водяная баня имеет крышку и производится инкубация открьпък контейнеров или пробирок, то крьшда бани должна бьггь открьггой, чтобы предотвратить загрязнение или разведение инкубируемьгх материалов вод ным конденсатом, который образуется, если крьплка будет закрыта. Воду в бане следует регулярно менять, чтобы предотвратить возможный рост водорослей и бактерий.

Периодическая проверка и чистка • Циркулятор следует регулярно разбирать и очищать, чтобы удалить ми неральные отложения и водоросли. • Термометры должны быть проверены при их получении от поставщика, а в дальнейшем проверку следует производить каждые три месяца, поль зуясь известными стандартами (например, с помощью смеси льда с водой или кипящей воды). • Манометры необходимо проверять каждые три месяца.

Весы Весы применяются для измерения веса или массы вещества. Если на весах производится сравнение двух объектов — известного и неизвестного, то это измерение массы. Если на весах измеряется сила тяжести, то это измерение веса. 9

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ

Весы бывают двух видов: — механические; — электро^1агнитные. Весы, основанные на других принципах измерения (например, пьезоэлект рические, магнитоупругие, гидродинамические, струнные), используются редко и здесь рассматриваться не будут. На процесс взвешивания влияет ряд факторов, которые имеют тем большее значение, чем меньше измеряемая масса вещества. Поэтому при взвешива нии малого количества вещества возникает большая вероятность ошибок, чем при взвешивании больших масс. Следующие факторы могут обусловить появление ошибок при измерении: — температура; — влажность (атмосферная влажность); — электростатические эффекты; — магнитные поля; — гравитационные силы; — воздух; — вибрация. Многие аналитические весы (в частности, те, которые используются для измерений в микрограммовом диапазоне) конструируются так, чтобы свести к минимуму влияние как можно большего числа этих факторов. Собирательный термин "аналитические весы" подразумевает весы, подходяидае для химических анализов. Диапазон ювешивания аттестованных аналитических весов находится в пределах 10 мкг — 50 кг. Они могут быть как механическими, так и электронными. Оптические весы — это механи ческие весы, снабженные оптическим считывающим устройством.

Механические весы Механические весы подразделяют на: — пружинные; — рычажные весы со скользящей гирей; — весы с параллелограммным механизмом; — весы для взвешивания путем замещения массы: — с тремя призменньгми опорами, — с двумя призменными опорами. При взвешивании на пружинных весах сила, с которой взвешиваемый объект притягивается Землей, сравнивается с известной силой, создаваемой пружиной. Градуировка пружинных весов зависит от величины гравитаци онной силы, действующей на взвешиваемый объект, а эта сила изменя ется в зависимости от географического местоположения. Поэтому пру ж и н н ы е весы должны градуироваться непосредственно на месте их при менения (рис. 2.5). При взвешивании на рычажньк весах со скользящей гирей вес объекта определяется путем сравнения с известным весом гири, которая может перемещаться на специальном рычаге. При взвешивании добиваются рав новесия рычага путем перемещения вдоль него гири. Рычаг снабжен линей кой с маштабными делениями (бьгговые весы, итальянские рычажные весы) (рис. 2.6). 10

ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Рис. 2.5.

Пружинные весы.

тНО 94100

Рис. 2.6.

Весы со скользящей гирей.

Рис. 2.7. Весы с параллелограммным механизмом.

/1/НО 94102

В весах с параллелограммным механизмом величина отклонения рычага от положения равновесия является мерой определяемой массы. Параллелограммный механизм предохраняет грузовую платформу от опрокидывания (почтовые весы) (рис. 2.7). У весов для взвешивания путем замеп];ения массы чувствительность во время измерения не изменяется, поскольку коромысло всегда одинаково нагружено с обеих сторон, и не имеет значения, какова эта нагрузка. Весы для взвешивания путем замешения бывают с равноплечим коромыслом (с тремя призменными опорами) и с неравноплечим коромыслом (с двумя призменными опорами). 11

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ

Рис. 2.8. Равноплечие весы.

ШНО

94103

Рис. 2.9. Неравноплечие весы.

^НО

94104

Равноплечие коромысловые весы имеют симметричное коромысло и три призменные опоры: одну в центре коромысла и по одной у каждого из его концов. Разница между двумя противоположно направленными вра щ а ю щ и м и моментами, в ы з в а н н ы м и измеряемой и известной массами, приводит к о т к л о н е н и ю коромысла от п о л о ж е н и я равновесия, причем величина этого о т к л о н е н и я является в е л и ч и н о й измеряемой массы (рис. 2.8). Неравноплечие коромысловые весы имеют первую (основную) призменную опору и на одном из концов коромысла — вторую, на которой подвешива ется платформа для измеряемого объекта и разновесов (гирь), причем на противоположном конце коромысла закреплен противовес. Если объект, массу которого требуется определить, положить на платформу, коромысло отклонится в сторону от положения равновесия. Снимая соответствующее количество равновесов (гирь) с той стороны коромысла, на которой распо лагается измеряемый объект, добиваются возвращения указателя к нулю (положение равновесия) (рис. 2.9).

Электромагнитные весы в электромагнитньк весах вес объекта, массу которого необходимо опреде лить, передается на проводник, размещенный между двумя полюсами по стоянного магнита и включенный в электрическую цепь (рис. 2.10). Под 12

ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

воздействием нагрузки проводник механически перемещается. Для того чтобы возвратить проводник в первоначальное положение, следует увели чить силу протекающего через него тока. Разность в силе тока, необходи мого, чтобы удерживать механически нагруженный и ненагруженный про водник в нулевом положении, пропорциональна величине измеряемой массы и является ее мерой (рис. 2.11). Рис. 2.10. Электромагнитные весы без нагрузки. регулятор тока

батарея

Рис. 2.11. Электромагнитные весы под нагрузкой.

батарея - ± -

Рабочие правила для эксплуатации весов всех типов 1. 2. 3. Весы должны бьггь установлены на нуль перед каждым использованием. Всегда взвешивайте химикаты и порции исследуемых материалов в контейнере; НИКОГДА не кладите их непосредственно на чашки весов. Размеры контейнера для взвешивания должны быть как можно меньше. Избегайте применения контейнеров, изготовленных из пластика, по скольку на них могут накапливаться заряды статического электричества. По возможности используйте стеклянные сосуды или бумагу для взве шивания. Сосуды, в которых производится взвешивание, и взвешивае мые образцы должны иметь комнатную температуру. Никогда не вво дите руку в камеру весов, так как это может вызвать ее нагрев. Используйте чистые контейнеры для взвешивания. Определите массу сосуда для взвешивания раньше, чем наполните его. Поместите контейнер с образцом в середину чашки весов, чтобы избе жать ошибок, вызванньгх угловыми нагрузками.

4. 5.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ

Содержите рабочее место, камеру и чашки весов в чистоте. Любые загрязнения должны быть немедленно удалены. Иначе химикаты могут быстро привести к коррозии весов, а биологические материалы могут стать источником инфекции. Чашки весов можно дезинфицировать 70 % эта нолом (700 мл/л).

Распаковка, размещение и установка весов Тщательно прочтите инструкцию к весам, прилагаемую изготовителем. 1. 2. Новые или возвращенные весы извлеките из упаковки и освободите от всех имеющихся транспортных креплений. Сохраните упаковку и креп ления для будущего использования. Все весы должны быть установлены на твердой, свободной от вибраций поверхности, в месте, которое не подвергается действию сквозняков, подальше от источников тепла, в частности от солнечного света в условиях равномерной температуры. Атмосфера в месте установки весов должна быть свободна от пьши и паров химических веществ. Н И К О Г Д А не храните банки с реагентами в комнате, где установлены весы. Весы должны бьггь установлены строго горизонтально. Эту установку можно проверить, используя спиртовой уровень. Воздушный пузырек должен находиться в центре уровня. Если это не так, следует добиться правильной установки путем вращения ножек весов, предназначенных для установки горизонтального положения. Перед применением и ремонтом весы следует установить по уровню.

Техника безопасности Весы не являются источником какой-либо особой опасности, если соблю даются правила их эксплуатации. Если простые весы используются для взвешивания или уравновешивания биологических материалов, в качестве разумной предосторожности следует дезинфицировать чашки весов 70 % этанолом (700 мл/л).

Требуемые специальные инструменты и запасные части Кожзаменитель. Мини-пылесос. ВСисточка для смахиванрю пыли. Часовые отвертки. Стоматологическое зеркало. Увеличительное стекло (лупа). Набор гаечных ключей по спецификации изготовителя. Разновесы. Запасные лампочки для оптических весов.

Процедуры технического обслуживания Для весов всех типов 1. 14

Проверьте горизонтальную установку весов по уровню.

ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

2. 3. 4. 5.

Убедитесь, что все органы управления хорошо закреплены. Проверьте устройство для установки нуля. Проверьте положение коромысла. Произведите контрольные взвешивания разновесов с малой и большой массой.

Для оптических весов Выполните вышеупомянутые процедуры. Затем: • убедитесь, что все противовесы на месте; • проверьте (используя подходящий миллиграммовый разновес), что пока зания оптической шкалы соответствуют массе противовеса.

Для весов всех типов Техническое обслуживание

• если необходимо, затяните гайки и винты; • проверьте и очистите ножевые опоры; • проверьте оптические элементы, очисттгге, подстройте, сфокусируйте. Ремонт

• если имеется руководство по обслуживанию, издаваемое изготовителем весов, то тщательно прочтите его; • у оптических весов откройте корпус и проверьте, свободно ли перемеща ются коромысло и опоры; путем осторожного надавливания пальцами на чашку можно обнаружить остановки при перемещении. Проверка калибровки

Проверка калибровки должна производиться после любого обслуживания, ремонта, починки или перемещения.

Батареи Батареи — источник электрической энергии, получаемой путем химической реакции. Электрический ток — результат окислительно-восстановительного процесса, происходящего в металлических электродах, используемых в ба тарее. Способность к окислению (восстановлению) для различных металлов различна. Когда два металлических электрода помещаются в солевой рас твор и соединяются электрическим проводником (проводом) с вольтметром, в цепи возникает электрический ток, причем разность потенциалов (напря жение) образуется за счет потока электронов, освобождающихся на поверх ности металлических электродов. Количество электрической энергии, к о торое может быть получено, определяется электрохимическим потенциалом металлических электродов и концентрацией электролита. Потенциалы вос становления различных металлов приведены в табл. 2.3. Батареи разделяют на первичные и вторичные. Первичные — могут бьггь использованы только один раз, поскольку активные материалы, применяе мые в них для получения электрической энергии, не могут бьггь восстанов лены. Поэтому батареи после разрядки должны бьггь заменены. 15

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ

Таблица 2.3. Стандартные потенциалы восстановления некоторых металлов при 25 °С Металл Серебро (Ад/Ад*) Медь (Си/Си**) Железо (Ре/Ре+**) Свинец (РЬ/РЬ**) Цинк (2П/2П++) Алюминий (А1/А1***) Свинец (РЬ/РЬ*+) Никель (N^/N^**) Кадмий (са/са**) Литий (11/11*) Ртуть (2Нд/Нд2**) Потенциал восстановления (V) -0,22 -0,34 +0,0036 +0,13 +0,76 +1,66 -1,46 +0,23 +0,40 +3,05 -0,80

Первичные батареи используются главным образом в тех случаях, когда заряжаемые батареи использовать непрактично. Эти батареи не подходят для приборов, которые имеют относительно высокие требования по расходу электроэнергии. Сухие батареи являются первичными. Максимальное на пряжение, которое производит один элемент сухой батареи, равно 1,5 В. Это напряжение в процессе разрядки уменьшается до 0,7 В. Щелочная сухая батарея вырабатывает примерно в три раза больше электрической энергии, чем заряжаемая никель-кадмиевая батарея такого же размера (см. ниже). Сухие батареи используются в приборах с низким и прерывистым потреб лением электрической энергии. Сухие батареи должны сохраняться отдель но друг от друга, когда они не используются. Большинство первичных источников тока — это щелочно-марганцевые батареи либо углеродно-цин ковые батареи. Наиболее широко в качестве первичных источников тока используются углеродно-цинковые батареи. Они состоят из корпуса в виде стаканчика, изготовленного из металлического цинка (2п) и выполняющего роль одного из электродов, графитового стержня, покрытого слоем двуокиси марганца (МПО2), в ы п о л н я ю щ е г о роль другого электрода, а также электролита — сгущенного раствора хлористого аммония (КН4С1). В ба тарее этого типа электричество получается в результате следующих хими ческих реакций: на цинковом электроде: 2 п -* 2п+"'' + 2е~ на графитовом электроде: 2Мп^^02 + 2Н"'" + 2е~ 2Мп^^^О(ОН) Протоны (Н"*") обеспечиваются ионами аммония (КН4"'"). Во вторичных системах химические процессы, в результате которых выра батывается электрическая энергия, обратимы и батарея после разрядки может быть снова заряжена. Вторичные системы могут использоваться в приборах с более высоким энергопотреблением. Наиболее распространен ными типами этих систем являются свинцовые батереи и никель-кадмиевые (N1—Сд) батареи. Термин "батарея" удобно использовать для описания одиночного, сухого, электрохимического элемента или системы, состоящей из нескольких электрохимических элементов. В некоторых языках термин "аккумулятор" 16

ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

используется для характеристики систем из соединенных элементов (напри мер, автомобильную батарею часто назьшают свинцовым аккумулятором).

Свинцовые аккумуляторы (батареи) Свинцовый аккумулятор представляет собой жидкостную систему. В каче стве электродов в свинцовом аккумуляторе используются тонкие пласти ны, состоящие из тонко измельченного свинца (губчатый свинец), и п л а с т и н ы , покрытые слоем пористой д в у о к и с и с в и н ц а (РЬОг). Эти электроды разделены пористой мембраной — сепаратором. В качестве электролита используется 20 — 30 % раствор серной кислоты. Электро энергия в процессе разрядки аккумулятора производится за счет следую щей химической реакции. Окисление: РЬ + 8О4- " -* РЬ804 + 2^" Восстановление: РЬОг + 4Н+ + 804" " + 2е~ -•РЬ804 + 2Н2О Эти реакции при зарядке аккумулятора протекают в обратном направлении. Свинцовые аккумуляторы удобно использовать, когда требуется большая энергоемкость и отсутствует надежньгй постоянно работающий источник тока. Автомобильный 12-вольтовый аккумулятор щ ш два б-вольтовьк акку мулятора могут использоваться для питания всех тех больничных приборов, которые могут работать от 12 В постоянного тока. Многие приборы рабо тают от свинцовых аккумуляторов, например комнатные осветрггели, водя ные насосы, холодильники и электромеханические инструменты. Свинцо вые аккумуляторы могут быть заряжены от сети или от солнечных батарей.

Эксплуатация свинцовых аккумуляторов Следует предохранять свинцовые аккумуляторы от перезаряда, поскольку может произойти потеря воды в элементах. Их следует также предохранять от слишком глубокой разрядки, поскольку это резко сокращает срок службы аккумулятора. Аккумулятор можно проверить путем измерения напряжения с помощью мультиметра. Эта проверка дает также информацию о действи тельной емкости аккумулятора. Для 12-вольтового аккумулятора, заряд которого производится при темпе ратуре окружающей среды +30 °С, предельными значениями являются: — максимальное напряжение при зарядке: 13,9 В (дальнейший заряд вызы вает значительные потери воды); — минимальное напряжение при зарядке 11,2 В. Аккумулятор должен бьггь вновь заряжен, когда величина остаточной за рядки составит 30 % номинальной емкости, поскольку более глубокая раз рядка сильно сокращает срок службы аккумулятора. В табл. 2.4 приведена величина энергоотдачи 12-вольтового свинцового аккумулятора номинальной емкостью 100 ампер-часов при различньгх токах разрядки. Обычно разница в напряжении полностью заряженного (100 %) и заряжен ного на 50 % свинцового аккумулятора составляет только 0,3 В. Остаточная емкость определяется путем измерения плотности серной кислоты в эле ментах. В табл. 2.5 показана зависимость плотности электролита, использу емого в тропических странах, от остаточной емкости аккумулятора. 17

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ

Таблица 2.4. Соотношение между максимальной отдаваемой емкостью свинцового аккумулятора и током его разрядки время разрядки (часы) 100 50 20 10 5 2 Ток разрядки (амперы) 1,0 1,8 4,2 8,0 14,0 25,0

^—^У-„Тч^с:;" 100 90 84 80 70 50

Таблица 2.5. Плотность серной кислоты и сооответствующая остаточная емкость аккумулятора (для тропических стран) Плотность Н28О4 (кг/л) 1,23 1,16 1,10 Емкость аккумулятора (% ) 100 50 0

Степень разрядки свинцового аккумулятора может бьггь охарактеризована посредством измерения его напряжения в рабочих условиях, а именно в начале и конце эксплуатации. Чем выше разница в напряжении, тем мень шую нагрузку допускает аккумулятор. Когда приготавливают электролит для новых аккумуляторов (на основе дистиллированной воды и серной кислоты), важно, чтобы кислоту медленно вливали в воду. Никогда не следует вливать воду в кислоту, так как это вызовет сильный разогрев, может привести к разбрызгиванию кислотной смеси. Для применения в условиях тропических стран плотность разведен ной серной кислоты должна составлять 1,23 кг/л.

Зарядка свинцовых кислотных аккумуляторов 1. Стандартный свинцовый кислотный аккумулятор следует проверять каждый месяц, чтобы обеспечить нужный уровень электролита в каждой секции аккумуляторной батареи. Если уровень низок, следует добавить дистиллированной воды, а если ее нет, проконсультироваться с изгото вителем аккумулятора. Некоторые виды бутылированной воды подходят для разбавления электролита, кроме того, в случае крайней необходи мости можно использовать свежесобранную дождевую воду, свободную от осадка и примесей. Количество воды, доливаемое в каждый аккуму лятор или в каждую секцию аккумуляторной батереи, и дату, когда производится долив, следует записать. Если в один аккумулятор требу ется добавить больше воды, чем в другой, то об этом сейчас же следует сообщить в ремонтную службу. 2. Герметичные свинцовые кислотные аккумуляторы следует проверять каждый месяц. Все эти аккумуляторы имеют на крышке индикатор, часто в ввде голубого или красного пятна, которое изменяется, если аккумулятор вьгходит из строя. Как только какой-либо из индикаторов изменит цвет, нужно сразу же сообщить в ремонтную службу, не ожи дая, пока вся аккумуляторная батарея полностью выйдет из строя. 18

ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

3. Разреженный аккумулятор должен бьпъ заряжен как можно скорее; не следует оставлять его без зарядки дополнительное время. 4. Целесообразно взять себе за правило ограничивать ток при перезарядке примерно на уровне 7 А для аккумулятора емкостью 100 Ач и 3,5 А для аккумулятора емкостью 50 Ач. 5. Не следует допускать разогрев электролита при зарядке свыше 38 °С, если температура в помещении, где она производится, ниже 32 °С или разогрев превышает 40 °С при температуре в помещении около 32 °С. Если температура электролита возрастает вьппе указанньк значений, следует прервать зарядку и подождать, пока аккумулятор остынет, после чего процесс зарядки следует возобновить. 6. Зарядку нужно продолжать до тех пор, пока во всех секциях аккумуля тора не наступит активное "всипение" электролита, а плотность электро лита и напряжение на секциях не перестанут расти; измерения произ водят три раза за 3 ч. 7. Никогда не наливайте в аккумулятор юдопроводную воду, за исключе нием крайних случаев, когда нет другого выхода. Используйте дистил лированную воду. Нужно уметь самостоятельно приготовить дистиллят путем охлаждения водяного пара и сбора конденсата. 8. Вокруг аккумулятора следует поддерживать чистоту. Сырость и жировые загрязнения на его крышке могут вызвать электрическую утечку (до рожки) между выводами. 9. Не следует надолго оставлять аккумулятор в очень холодном помеще нии. Если он должен эксплуатироваться в неотапливаемом помещении, попьпайтесь его теплоизолировать, но в то же время следует обеспечить свободное движение вокруг крышки, чтобы могли рассеиваться газы, вьщеляющиеся при эксплуатации. 10. Не используйте, кроме крайних случаев, те зарядные устройства, кото рые производят слишком быструю зарядку, поскольку при этом могут бьпь повреждены электроды аккумулятора. 11. Проверяйте содержание серной кислоты в электролргге, по крайней мере каждые 6 мес. Если необходимо, доливайте дистиллированную воду. 12. Аккумуляторная батарея, используемая как источник питания в рент геновском оборудовании, имеет очень большую мощность и может бьггь причиной тяжелых, даже смертельных травм. — Никогда не прикасайтесь к аккумуляторной батарее (даже к наружной стороне ее ящика) влажными руками или когда на полу или побли зости разлита какая-либо жидкость. — Прежде чем вскрыть аккумуляторную батарею, снимите с себя все металлические ювелирные изделия, включая часы и кольца. Не но сите бусы, которые могут свисать, когда вы наклоняетесь. В ваших карманах не должно бьпь никаких металлических предметов (монет, ручек, ножей, расчесок), которые могут выпасть внутрь аккумулятор ной батареи. — Если вы используете какие-либо инструменты, то они должны бьпь полностью изолированными. — Не прикасайтесь к каким-либо проводам внутри батарейного ящика, если они не полностью изолированы или у вас влажные руки, если на полу имеется вода или какая-либо другая жидкость.

Никель-кадмиевые (N1—Сс1) аккумуляторы Никель-кадмиевые аккумуляторы, подобно свинцово-кислотным, работают на принципах, отличных от принципов, используемых в щелочньк или углеродно-цинковых батареях, и имеют перед последними некоторые пре имущества. 19

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ

• Никель-кадмиевые аккумуляторы легче, чем углеродно-цинковые бата реи, и при этом они более мощные. • Никель-кадмиевые аккумуляторы можно многократно повторно заря жать, и они требуют лишь минимального обслуживания. Никель-кадмиевый аккумулятор состоит из следующих компонентов: — отрицательного электрода (кадмий); — положительного электрода (никель); — электролита (КОН). Кроме того, в аккумуляторе имеется сепаратор, который удерживает электролит, и изоляторы, разделяющие электроды. Качество никель-кад миевого аккумулятора определяется главным образом качеством электро дов. Никель-кадмиевые аккумуляторы имеются в двух исполнениях: открытом и герметичном (газонепроницаемом). Никель-кадмиевый аккумулятор имеет напряжение 1,25 В. В действительности в процессе эксплуатации напряжение может колебаться от 1,4 до 1,2 В. При полном разряде напря жение падает до 1 В. Если требуются более высокие напряжения, несколько аккумуляторов можно соединрггь последовательно. Иногда аккумуляторы соединяют параллельно, чтобы достигнуть высоких значений токов разряда, однако для этой цели следует особенно тщательно проверить их газонепро ницаемость. Кроме того, параллельно соединенные аккумуляторы не могут бьпъ заряжены (для заряда их нужно разъединить или соединить последо вательно). Технические характеристики наиболее широко распространенных никелькадмиевых аккумуляторов приведены в табл. 2.6. Таблица 2.6. Технические характеристики никель-кадмиевых аккумуляторов Тип Мопо 0 ВаЬу С М1дпоп ДА Мюго АДА 1ас1у N Емкость (мАч) 4000 1800 500 180 50 Ток зарядки (мА) 400 180 50 18 15 Максимальная непрерывная нагрузка (А) 28 18 3 1 0,6 Импульсная нагрузка в течение 2 с (А) 90 72 10 3,6 2

Герметичные никель-кадмиевые аккумуляторы При неправильном обращении с герметичным никель-кадмиевым аккуму лятором внутри него может развиваться высокое давление из-за повышен ного газовьщеления. Такое высокое внутреннее давление может разрушить аккумулятор и представляет опасность для персонала. Поэтому большин ство герметичных никель-кадмиевых аккумуляторов снабжено предохра нительным клапаном, который автоматически открывается и выпускает избыток газа, выделяющегося при электрохимической реакции. Давле ние, при котором этот клапан открывается, составляет 900 — 1800 кПа. Некоторые клапаны автоматически закрываются при снижении внутрен него давления. 20

ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Эксплуатация никель-кадмиевых аккумуляторов при повышенной температуре окружающей среды При эксплуатации никель-кадмиевых аккумуляторов в жарком климате возникают некоторые проблемы. Аккумуляторы иногда становятся ненадеж ными, поскольку при высоких температурах увеличивается скорость разряда и снижается эффективность зарядки. Эти проблемы могут бьггь частично преодолены, если соблюдать нижеизложенные простые правила. Зарядка

Никель-кадмиевый аккумулятор следует заряжать: — незадолго до использования; — при низких температурах окружающей среды (например, если необходи мо, в холодильнике или в специально изготовленном ящике). Характеристики полностью заряженного никель-кадмиевого аккумулятора в условиях разных температур окружающей среды при зарядке показаны в табл. 2.7. Таблица 2.7. Энергетический выход для никель-кадмиевых аккумуляторов, заряженных при различных температурах Температура окружающей среды при зарядке (°С) 20 30 40 50 Энергетический выход ( % ) 87 77 62 35

Пример: никель-кадмиевый аккумулятор, заряженный при температуре 40 °С, может отдать 62 % энергии, полученной им при зарядке.

Хранение

Никель-кадмиевые аккумуляторы должны храниться при низкой темпера туре в изолированном, сухом контейнере. Остаточная емкость (% от имеющейся энергии) никель-кадмиевого аккуму лятора в зависимости от температуры и продолжительности хранения по казана в табл. 2.8. Таблица 2.8. Остаточная емкость никель-кадмиевых аккумуляторов в зависимости от температуры и продолжительности их хранения Продолжительность хранения 20 1 нед 2 нед 3 нед 83 72 60 Температура (°С) 30 77 60 38 40 60 32 60 45 7

Пример: После хранения в течение 2 нед в сухих условиях при температуре 40 °С у М1-Сс1 аккумулятора остается 32 % емкости. Высокая влажность ускоряет разрядку аккумулятора.

Никель-кадмиевый аккумулятор можно заряжать от сети с использованием подходящего зарядного устройства в течение 14 ч. Если нет электрической сети, можно использовать солнечные зарядные системы; аккумуляторы на именьшей емкости могут быть заряжены таким путем в течение одного солнечного дня. Разработаны специальные зарядные устройства, которые 21

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ

ПОЗВОЛЯЮТ

заряжать аккумуляторы от источников с напряжением 11 — 32 В. Они могут применяться для того, чтобы заряжать никель-кадмиевый акку мулятор от автомобильного аккумулятора^.

Контроль емкости аккумуляторов Измерить емкость никель-кацмиевого аккумулятора непросто, однако на практике могут использоваться следующие способы: • Измерение напряжения мультиметром. Однако результат трудно интер претировать, поскольку разница в напряжении полностью заряженного и полностью разряженного аккумулятора составляет всего 0,24 В. • Использование системы для испьгганий батарей. • Измерение напряжения без нагрузки и под нагрузкой, в 10 раз превы шающей номинальный ток зарядки аккумулятора. У полностью заряжен ного нового аккумулятора разница в этих напряжениях незначительна, в то время как у старого аккумулятора напряжение под нагрузкой будет не более 1 В.

Замечания по применению батарей Покупая или получая в дар оборудование, в котором используются расхо дуемые батареи, убедитесь, что впоследствии их можно будет заменить. Помните также, что приобретение батарей обходится недешево, а создать условия для их хранения бывает трудно. Иногда рациональнее воспользо ваться электрической сетью или низковольтным силовым оборудованием. Когда оборудование не используется, удалите из него батареи, чтобы пред отвратить возможную коррозию и повреждение приборов.

Счетчики

клеток

Счетчики клеток применяются для гематологических измерений. Полуавто матический и автоматический подсчет клеток значительно более надежен, чем подсчет клеток под микроскопом, поскольку с помощью анализирую щей системы можно быстро подсчитать гораздо большее количество клеток в пробе анализируемого материала, а это приводит к улучшению воспроиз водимости. Однако улучшение юспроизводимости не обязательно означает одновременное увеличение точности, и для изучения патологических типов клеток микроскопический анализ мазков крови опьггным исследователем гораздо более информативен и во многих случаях является методом выбора. В анализаторах клеток используется ряд различньк принципов; — измерение импеданса; — рассеяние света; — центрифугирование и количественный седиментационный анализ. Используя эти принципы, можно идентифицировать все основные классы клеток крови (эритроциты, тромбоциты, лейкоциты) и даже измерять под классы (гранулоциты и лимфоциты). Для субклассификации нужны более совершенные приборы, в которых производится комбинированное опреде ление размера клеток и их флюоресценции или размера клеток и их иммунофлюоресценции. 1 Поставщиком этих устройств является фирма 8о1епсо ОтЬН, РОВ 100219, 4019 Моп11е1т, Сегтапу.

ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

^^^ННННВИ^^^^^^^^^^^^^Н

Рис. 2.12. Измерение импеданса как метод для подсчета клеток.

В большинстве широко распространенных счетчиков клеток используется измерение импеданса. Этот принцип измерения основан на том факте, что клетки крови имеют меньшую электропроводность, чем электролит-разба витель. Основы этого метода изложены ниже. 1. Когда электрический потенциал прикладывается к двум электродам, погруженным в раствор электролита, в цепи наблюдается протекание электрического тока вследствие движения ионов от одного электрода к другому. Сила этого тока зависит от концентрации ионов в растворе. Она будет постоянной, если постоянным будет движение ионов (рис. 2.12,а). Если разделить электроды изолятором, электрический ток прекратится (рис. 2.12,6). Ток вновь появится, если в изоляторе сделать маленькое отверстие, но сила тока будет мадой, поскольку изоляция останется неполной (рис. 2.12,в). Небольшие частицы, такие как клетки крови, имеющие проводимость, меньшую, чем у электролита, проходя через отверстие одной камеры в другую, будут вызывать временное уменьшение тока, поскольку в то время, как частица проходит отверстие, только очень маленькое коли чество электролита может через него пройти. Ток снова усилится до первоначального значения после того, как частица пройдет отверстие (рис. 2.12,г).

2. 3. 4.

Когда жидкость, содержащая ютетки, просачивается через отверстие в изо ляторе, разделяющем две электродные -камеры, каждое изменение тока (регистрируемое как импульс) указьгоает на прохождение частицы через отверстие, что позволяет сосчитать клетки. Кроме того, величина каждого импульса пропорциональна размеру частицы. Простые счетчики клеток регистрируют только те импульсы, которые превьгшают определенную ве личину. Более совершенные счетчики регистрируют величину каждого им пульса и показывают распределение этих величин, которое отражает рас пределение размеров частиц в популяции клеток. Концентрация клеток в пробе крови измеряется путем подсчета количества импульсов при прохож дении известного объема жидкости. Принцип измерения предполагает, что каждый импульс вызван прохожде нием только одной частицы через отверстие в разделительной мембране. 23

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ

Поэтому П р о б а крови, имеющая концентрацию примерно 5 млн клеток в 1 мкл, должна быть соответствующим образом разбавлена (как правило, в 200 — 250 раз), чтобы были охвачены и отдельные клетки. Иногда при анализе проб с высокой концентрацией клеток возможны ошибвси, вызван ные одновременным прохождением через отверстие нескольких клеток. Эти ощибки можно предотвратить путем: — дальнейшего разбавления проб крови и повторных измерений; — применения корректирующего коэффициента, позволяющего учесть слу чаи совпадения. Этот коэффициент изменяется в зависимости от кон центрации клеток и может быть взят из таблицы, прилагаемой к прибору изготовителем. Современные приборы имеют встроенную программу, позволяющую учитывать совпадения. Большинство счетчиков клеток не могут бьггь откалиброваны пользовате лем, поэтому приготовленные стандартным способом или приобретенные суспензии клеток могут служить только для контроля воспроизводимости, но не для контроля точности. Данные о концентрации клеток в имеющихся в продаже контрольньгх материалах могут быть использованы для проведе ния измерений только на тех приборах, которые указаны для этих контроль ных материалов, при измерениях на приборах, рассчитанных на другие пороговые уровни, результаты будут также другими. Определение размера клеток путем измерения импеданса подвержено вли янию ряда технических факторов, которые могут отличаться у разных при боров, а также зависит от типа и формы измеряемых частиц. Например, величина сигнала от дископодобных клеток, таюта как эритроциты, отли чается от величины сигналов, вызванных сферическими клетками, такими как лейкоциты, даже если эти клетки имеют одинаковый объем. Счетчики клеток, использующие импендансный принцип, подсчитывают общее количество красных кровяньк клеток, объем каждой из которых составляет от 70 до 120 фл (фемтолитров), и лейкоцитов, имеющих объем от 100 до 350 фл. Результат относят к красным кровяным клеткам, игнори руя незначительную долю лейкоцрггов (обычно только 0,2 % — 10 О О О лей коцитов, в то время как красные клетки составляют 6 млн в 1 мкл крови). Однако могут произойти значительные ошибки, если процент лейкоцитов высок, например, в пробах у пациентов, страдающих анемией, и в пробах с высокой концентрацией лейкоцитов. Для того чтобы подсчитать лейкоциты, эритроциты лизируют раствором ионного или неионного детергента — лейкоциты в течение некоторого вре мени не разрушаются. Однако объемы лейкоцитов и особенно полиморфноядерных клеток, очень изменчивы. Их количество может оказаться зани женным при высокой концентрации лейкоцитов, когда, например, две клетки проходят через отверстие одновременно, в результате чего регистри руется лишь один импульс. Таких ошибок можно избежать посредством большего разбавления, как указано выше. При измерении концентрации тромбоцитов случается больше ошибок, по скольку объемы этих клеток малы (1 — 10 фл). Очень важно, чтобы буфер ный раствор, используемый для разбавления проб крови, был свободен от частиц пыли, эти растворы следует пропускать через фильтр с размером пор 1 мкм. Отсутствие пыли также важно для подсчета клеток красной и белой крови, хотя здесь наличием загрязняющих частиц размером менее 1 мкм можно пренебречь. Основными ошибками, которые оказывают влияние на измерения концент рации клеток, являются: 24

ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

— неправильные отбор и хранение проб крови; — неадекватное разбавление пробы; — осаждение фибрина или криопреципитаты в пробе; — недостаточный лизис красных клеток крови, когда производится анализ белой крови; — неоднородное распределение клеток крови в растворе. Технические ошибки в счетчиках клеток могут быть результатом: — флюктуации электрического тока; — неправильного установления порогового уровня частиц в приборе; — наличия пылевьи частиц в разбавителе; — утечек в системе прокачки жидкости; — частичного или полного засорения отверстия; — прохода нескольких клеток при большом их количестве; — контаминации между пробами при измерениях. Чтобы предотвратрггь эти ошибки, нужно систематически принимать сле дующие меры: — счетчики клеток должны подключаться к электрической сети через ста билизатор; — отверстие между электролитными камерами следует проверять после каж дой серии измерений и, если необходимо, очищать маленькой мягкой кисточкой; — проверять электроды в обеих камерах с целью убедиться, что они погру жены в раствор; — места присоединения съемных частей должны бьггь покрьггы силиконо вой смазкой, чтобы предотвратить воздушные утечки во всасьшающей системе; — бутылки с раствором разбавителя нужно ежедневно проверять, сливая отработанный раствор; — всасывающую систему следует очищать раствором разбавителя, чтобы предотвратить контаминацию; — в конце каждого рабочего дня всасьшающую систему следует очистить раствором детергента, а затем раствором разбавителя; — отверстие в стеклянной кювете должно всегда быть погружно в раствор разбавителя, чтобы предотвратить его засорение. Другие процедуры по техническому обслуживанию счетчиков клеток (такие как ртутная очистка и т.п.) должны выполняться в соответствии с инструк циями изготовителя.

Центрифуги Основные принципы Центрифуга — аппарат, вызывающий центробежную силу (т.е. силу, вызван ную вращением), принуждающую вещество двигаться от центра вращения. Этот принцип используется, чтобы разделить частицы в жидком носителе посредством седиментации. Физической основой разделения является дей ствие центробежной силы на вращающиеся частицы; эта сила увеличивается с увеличением радиуса вращения и скорости вращения. Скорость седимен тации определяется плотностью частиц. Тяжелые частицы оседают первы ми, раньше, чем более легкие частицы. В зависимости от условий очень легкие частицы могут даже остаться в суспензии. Относительная центробежная сила соотносится со скоростью вращения ротора в соответствии с формулой: 25

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ

Рис. 2.13. Номограмма для определения относительной центробежной силы. 2 5 000 20 000 15000 г 500 - 475 - 450 - 425 - 4О0 - 375 р^ 6000 30000 2 0 ООО 3000 52000 | г 1000 2000 175 150 140 130 120 110 100 350 325 275 250 225 200

10000

- ЭОО

Ь 10000 5 000

4000

^500 =-200

1000

= 100 =- 50

"""'^^^^ """--^^

- 90 - 80

500

=-20 Е § - 10

= 1— 3

- 60

200

А Скорость вращения шпинделя центрифуги (об/мин). В Относительная центробежная сила (х д). С Радиус (в мм) от центра шпинделя центрифуги до места расположения пробирки или колбы.

К С Р = 1,118 X 10-6 X А- X где КСР— относительная центробежная сила (^); г — радиус в миллиметрах от шпинделя центрифуги до места положения пробирки; й - скорость вращения ротора (об/мин). Относительную центробежную силу можно легко определить с помощью номограммы (рис. 2.13), где радиус определяется от центра ротора до сере дины пробирки, помещенной в плавающий ротор, т.е., если радиус равен 75 мм, скорость вращения должна быть 2500 об/мин, чтобы получить центробежную силу, равную 520 Важно, чтобы температура в центрифуге не превышала 37 °С, в противном случае возможна деградация некоторых веществ, которые могут присутствовать в пробе. Центрифуги бывают двух типов: препаративные и аналитические. Препаративные центрифуги применяются для вьвделения в биологических пробах твердой фазы из несущей жидкости. Это наиболе распространенный тип центрифуг, и они снабжаются плаваюищм ротором или ротором с фиксированным углом.

ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Препаративные центрифуги различаются по емкости (количеству одновре менно центрифугируемых проб) и по размерам ротора — от напольных до настольных аппаратов небольшой емкости. Некоторые центрифуги снабже ны внутренней аэрозашитой, которая позволяет предохранить оператора от воздействия образующихся при центрифугировании аэрозолей. Во многих странах это обязательное условие безопасности. В настоящее время применяют два типа препаративных центрифуг: с меха ническим или с электрическим двигателем, хотя в подавляющем большин стве случаев используется электрический привод. Аналитические центрифуги могут применяться для количественного опре деления одного или нескольких твердьж компонентов в суспензии. В меди цинских лабораториях устанавливают только один тип такой центрифуги — гематокритную центрифугу.

Распаковка, размещение, установка и требования к электроснабжению Следуйте указаниям инструкции изготовителя, если она имеется. Удалите упаковку и все транспортные фиксаторы. Проверьте соответствие напряжения питания центрифуги напряжению местной сети и правильность типономинала установленньгх предохраните лей. Соответствующее предохранители должны защитить оборудование от серьезных повреждений электрической части. Как настольные, так и напольные центрифуги должны быть установлены на твердой поверхности, вдали от лабораторньж весов. Настольные центри фуги должны быть установлены не менее чем в 20 см от края стола. Если во время центрифугирования разобьется контейнер с пробой, возможно возникновение дисбаланса, и центрифуга может начать самопроизвольно перемещаться.

Рабочие правила Препаративные центрифуги • Центрифуга должна бьггь установлена строго горизонтально во избежание ее перемещения в случае дисбаланса во время работы. • Чрезвычайно важно, чтобы нагрузка ротора была всегда сбалансирована, поэтому пробирки должны загружаться в подходящие стаканы, снабжен ные резиновыми подушками, причем они должны загружаться так, чтобы диаметрально противоположная нагрузка была одинаковой. Если цент рифугируют нечетное количество проб, следует установить "имитатор", т.е. пробирку, содержащую подходящее количество воды. Окончательную балансировку следует вьшолнять, помещая загруженные стаканы попарно на чашки весов, имеющих подходящую чувствительность, и добавляя воду из бутылки или с помогцью пастеровской пипетки с целью уравновеши вания. Если возможно, воду добавляют к пробе, которая легче, так чтобы балансировка увеличила нагрузку. Во время центрифугирования биоло гические пробы должны быть закрыты крьппками. Центрифугу следует немедленно остановить, если при работе раздается ненормальный шум, указывающий на нарушение баланса. • После центрифугирования стаканы следует перевернуть и таким образом высушить. 27

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ

• При возникновении л ю б ь к загрязнений немедленно произведите очистку стаканов и центрифуги, а также при необходимости дезинфекцию 70 % (700 мл/л) спиртом. • Достаточно часто очищайте и дезинфицируйте центрифугу, поскольку она является одним из наиболее щироко применяемых аппаратов. • Проверьте крепления и арматуру и при необходимости произведите за мену. • Проверьте щетки электродвигателя и при необходимости замените их. • Проверьте центрифугу на наличие коррозии и, если необходимо, произ ведите очистку. • Никогда не работайте с центрифугой при открьггой крышке. • Не задавайте скорость вращения большую, чем необходимо.

Гематокритные центрифуги Гематокритные центрифуги не требуют балансировки перед началом рабо ты.Так как пробами являются заполненные кровью маленькие капиллярные трубки и центробежные силы относительно невелики, необходимо только загрузить пробы симметрично. Никогда не включайте центрифугу с откры той крьгшкой. ВСапилляры с одного конца должны бьггь заполнены реко мендованным герметизирующим компаундом. Этот конец капилляра дол жен прижиматься к герметизирующей прокладке ротора. Но даже при таких предосторожностях не исключена утечка крови из капилляра. После любой утечки крови камера центрифуги должна бьггь немедленно очищена мою щим раствором и затем дезинфицирована 70 % спиртом (700 мл/л).

Техника безопасности Поскольку центрифуги регулярно используются для приготовления проб крови и мочи, рекомендуется перед осмотром выполнить дезинфекцию чаши, в которой вращается ротор, роторной головки, стаканов, цапф и т.д.

Инструменты Достаточно иметь набор инструментов общего применения.

Запасные части Сетевой фильтр. Угольные щетки. Резиновое уплотнение (ремень) (для настольных моделей). Резиновые подушки (для препаративных центрифуг). Уплотняющая прокладка (для гематокритных центрифуг).

Техническое обслуживание 1. 2. 3. 4. Проверьте замок крышки. Осмотрите цапфы и стаканы для выявления усталостных разрушений. Проверьте петли, органы управления, резиновые уплотнения. Проверьте вес стаканов и поместите их в соответствующие держатели. Резиновые подушки в стаканах могут бьпъ утеряны или вынуты для очистки и положены не на свое место, так что может произойти разбалансировка. Даже незначительная разница в весе стаканов может вызвать быстрый износ и разрушение подшипников дв^^гателя.

ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Проверьте работу тормоза. Настройте замок крышки и убедитесь в правильной работе его элект рической блокировки. 7. Проверьте крепления соединений. 8. Проверьте угольные щетки для выявления износа или ослабления при жимающих пружин. 9. Проверьте таймер (если он имеется). 10. Произведите смазку подшипников двигателя.

5. 6.

Калибровка Для препаративньгх центрифуг калибров!^ обычно не требуется. Гематокрит ные центрифуги можно проверить с помощью тахометра, если он имеется.

Электроды Электроды используются для измерения электрического потенциала, кото рый возникает, когда металлические полоски погружают в раствор газа или солей. Происходит перенос газов или ионов между металлом и раствором, при этом возникает электрический потенциал (см. раздел "Батареи"). Ве личина потенциала измеряется в зависимости от концентрации ионов в растворе. Если два электрода погружаются в раствор, можно измерить разницу в электрических потенциалах этих электродов (рис. 2.14). Если один из электродов имеет постоянный потенциал (т.е. является эталонным электродом), то, измерив разность потенциалов, можно определить кон центрацию газа или ионов в растворе. Физические основы возникновения электрического потенциала можно представить в виде линейного уравнения, которое впервые выведено П е ристом; Е=Е,+ где Е Ео К Т п Р а КГ X 1п а, й.Р —измеряемое напряжение; — исходный электродный потенциал (для раствора с концентра цией вещества 1 моль/л при комнатной температуре); —газовая постоянная (8,3144 Д ж / К - моль); —температура. К; —заряд иона, который находится в растворе; —постоянная Фарадея (96 485 Кулон/моль); — активность измеряемых ионов или газов (в разбавленных растворах " а " примерно соответствует концентрации ионов или газов).

Рис. 2.14. Потенциометрическая цепь. вольтметр

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ

Характеристики электродов Характеристики электрода могут бьггь представлены в виде графика, пока зывающего зависимость электрического напряжения на электроде относи тельно эталонного электрода от концентрации солевого раствора, в который эти электроды погружены. Если зависимость электрического потенциала отобразить на графике в функции логарифма концентрации, полученная кривая будет иметь линейный участок (рис. 2.15), наклон которого можно определить по следующему уравнению: (^1 - ^2)/(108 С1 - 10ё С2) = (^1 - ^ ) / 1 0 ё С1/С2,

где: ^ 5 " ^1 Е2 С) С2

— — — — —

наклон; электродный потенциал в солевом растворе 1; электродный потенциал в солевом растворе 2; концентрация ионов в солевом растворе 1; концентрация ионов в солевом растворе 2.

Величина наклона является мерой чувствительности электрода и имеет размерность напряжения. Наклоны кривых, полученных с помощью раз ных электродов, различаются в соответствии с ионной чувствительностью последних. В случае, когда концентрация ионов в солевом растворе 1 в 10 раз выше, чем в солевом растворе 2, получаем 1о8 ( С 1 / С 2 ) 10 = 1, и вышеуказанное уравнение для вычисления наклона принимает вид: 5= Е^- Е^. Наклон к р и ю й электродного потенциала будет изменяться при изменении температуры, при которой произюдятся измерения, а также в зависимости от заряда ионов в растворе. Температурная зависимость наклона для электрода с высокой чувствительностью, используемого для измерения концентрации иде альных одновалентных ионов, близка к значениям, показанным ниже: Температура О 10 20 25 30 40 (°С) Наклон (мВ) 54,19 56,18 58,16 59,15 60,14 6^13

Рис. 2.15. Соотношение между напряжением и концентрацией при измерении с помощью электрода. 600

ионов

концентрация (моль/л)

тНО 94109

ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

С использованием ионоселективньж мембран и других устройств стало возможно сконструировать электроды, которые являются селекгивньгми и предназначены для определения содержания только одного вещества в растворе, содержащем смесь различных веществ. В медицинских лаборато риях этот метод используется для измерения Н"*" (рН), Ка"*", К"*", Ы""", Са"*""*", СО2, О2, глюкозы, мочевины и ряда других веществ. Однако иногда исполь зование селективных электродов обходится слишком дорого и оборудование трудно поддерживать на уровне, который обеспечивает достаточную точ ность анализа. Вследствие этого рекомендуется применять электроды глав ным образом для измерения р Н и анализа газового состава крови (СО2, О2). В продаже имеется оборудование для измерения с помощью ион-селектив ных электродов содержания Ка"*" и К"*", но этот метод не имеет преимуществ перед пламенной фотометрией, которая до сих пор является образцовым методом (см. с. 33).

рН-метры Концентрацию ионов водорода в растворах, которую удобно выражать в виде отрицательного десятичного логарифма (рН), часто измеряют во время приготовления растворов реагентов или буферных систем, а также во время клинических анализов газового состава крови. Для измерения концентрации ионов водорода в больщинстве рН-метров используется стеклянный электрод. Стеклянные электроды изготавливаются из специальных сортов стекла, в которых ионы водорода сорбируются и проникают в глубинные слои. Другие небольшие ионы, такие как ионы лития и натрия, могут также до некоторой степени поглощаться и изменяют свойства электрода, вызьшая так называемую "щелочную" ошибку. Стек лянные электроды пригодны для измерения р Н в диапазоне 0 — 11. В растворах с р Н вьппе И "щелочная" ошибка становится значительной и результат измерения оказывается заниженным. В идеальном электроде раз ность потенциалов при температуре +25 °С составляет 59,1 мВ на единицу рН. Эта величина используется для калибровки шкалы рН-метров в едини цах рН. Поскольку разность потенциалов зависит от температуры, кали бровка прибора и измерение р Н должны производиться при одинаковой температуре, в противном случае следует использовать корректирующий коэффициент. Каломельные (хлористая ртуть) электроды используются в качестве эталон ных. Они устанавливают постоянный потенциал в водных растворах, кото рый не зависит от величины р Н раствора. Их потенциал незначительно изменяется только при очень низких рН (рН). Для калибровки рН-метров должны использоваться специальные буферные растворы; величина рН буфера должна быть близка к величине рН измеря емого раствора. Предпочтительно использовать фосфатные и ацетатные буферы. Проблемы могут возникнуть при использовании щелочньк буфе ров, поскольку величина их р Н может уменьшиться за счет поглощения СО2 из воздуха. Поэтому все калибровочные буферы следует хранить в плотно закрытой посуде.

Установка Анализаторы газов крови и рН-метры должны размещаться в чистом поме щении, свободном от опасньк и вызывающих коррозию химических ве ществ. Для калибровки анализаторов газов крови требуются источники 31

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ

кислорода и двуокиси углерода, которые должны быть соответствующим образом размещены. Электроды должны использоваться в соответствии с их назначением и согласно соответствующим рекомендациям. Когда к работе подготавлива ются новые электроды, следует выполнить процедуры, рекомендуемые для достижения электрохимического равновесия. Новые стеклянные электроды должны быть перед использованием выдержаны в буферном растворе (рН 4 — 8) по меньшей мере 24 ч, чтобы получить стабильный потенциал. Их следует калибровать при двух значениях рН с использованием заводских калибровочных материалов или растворов, приготовленньк из сухих таблетированных рН-буферов. Если вышеуказанные препараты отсутствуют, бу ферные растворы для калибровки необходимо приготовить самостоятельно. Однако эти растворы следует проверять время от времени, сравнивая их с калибровочными материалами заводского изготовления или растворами, приготавливаемыми из сухих таблетированных рН-буферов. Для калибровки анализаторов газов крови должны использоваться калибро вочные растворы промьпиленного приготовления, а для ежедневного мони торинга следует использовать обьганые процедуры контроля качества, при нятые в клинических и химических лабораториях.

Рабочие правила • Держите прибор чистым. • Закрывайте прибор после работы чехлом. • Промьшайте электрод после работы. Для кратковременного хранения электрод во избежание повреждения следует поместить в пластиковый сосуд, наполненный дистиллированной водой. • Проверьте электрический контакт между электродом, разъемом и прибо ром. • Электрод не должен касаться стеклянного сосуда. • Удалите резиновую пробку на время измерений, если она имеется, и вставьте ее обратно после работы. • Проследите, чтобы электрод был всегда наполнен электролитом в СОСУГветствии с инструкцией изготовителя. • Не прикасайтесь к мембране электрода, поскольку ее легко повредить. • При необходимости длительного хранения стеклянные электроды долж ны содержаться погруженньгми в стандартный солевой раствор. Эталон ные электроды в случае кратковременного хранения должны содержаться в стандартном солевом растворе, а в случае продолжительного хранения их следует держать сухими с надетым заищтным колпачком. Стеклянные электроды, которые хранились в сухом виде, перед применением должны бьггь вьщержаны в 0,1 моль/л растворе НС1 не менее 4 ч, после чего их нужно тщательно промыть дистиллированной водой. • Каломельные электроды после работы следует погружать в буферный раствор хлористого калия (КС1). Они должны всегда содержать некоторое количество кристаллов КС1. • Белковые осадки на электродах нужно осторожно удалить с помощью растворов пепсина при рН, равном 2, в течение нескольких часов, после чего электрод должен быть тщательно промыт дистиллированной водой. Стеклянные электроды обычно сохраняют свои свойства в течение многих лет, если их правильно использовать и хранить. Если постоянный потенциал не развивается через несколько секунд после введения электрода в ионный раствор, то это указьгвает на старение электрода. Каломельный электрод следует считать неудовлетворительным, если два 32

ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

электрода, заполненные одинаковым раствором КС1, показывают при вы полнении измерений на одном и том же рН-метре различие в потенциале больше чем 5 мВ. Для современных анализаторов газов крови со встроенными электродами некоторые из вышеуказанных рекомендаций неприменимы.

Ремонт Если электроды хранят неправильно, мембрана может высохнуть. Иногда удается восстановить характеристшси, удалив наружный слой мембраны путем ее осторожной полировки.

Техника безопасности Если электроды используются для работы с биологическими жидкостями, их надо очищать и дезинфицировать в соответствии с инструкциями изго товителя.

Упаковка Электроды очень хрупки, поэтому их следует тщательно упаковывать, со блюдая рекомендации изготовителя. Осторожность должна соблюдаться также при распаковке электродов.

Пламенные

фотометры

Пламенные фотометры обьмно применяются для определения уровней лития (Ы), натрия (Ка) и калия (К) в жидкостях организма. Более совер шенные приборы позволяют также производить измерения уровня кальция (Са). В пламенном фотометре водный солевой раствор диспергируется в воздухе. Соль в капельках дисперсии при нагревании в пламени переводится в газообразное состояние и затем быстро распадается на составляющие атомы. При нагреве выше критической температуры атомы поглощают энергию, что приводит к возбуждению электронов и их переходу на более высокий энергетический уровень. Когда возбужденные элевсгроды возвращаются в первоначальное состояние, они излучают поглощенную энергию в виде света. Каждый металл излучает световые волны определенной длины. И н тенсивность излучаемого света на данной длине волны пропорциональна количеству возбужденных атомов металла и может быть определена с по мощью подходящего оптического фильтра и фотодетектора. Этот принцип, также называемый пламенной эмиссионной фотометрией, может применяться для измерения уровня более 50 элементов. Однако он главным образом используется для определения содержания щелочньк ме таллов, для возбуждения которых требуется только низкий уровень энергии, получаемый при нагреве в низкотемпературном пламени (пропан/воздух или бутан/воздух). В идеальньк условиях имеется линейная взаимосвязь концентрации эле мента в дисперсии с интенсивностью света на определенной для данного элемента длине волны. Однако на практике имеется некоторая зависимость степени ионизации от концентрации элемента. Кроме того, наличие других

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ

Рис. 2.16. Схема пламенного фотометра. пламя фильтр оптическая фотодесистема тектор^ усилитель

к сборнику отходов

I исследуемая проба

элементов может подавлять ионизацию. В газообразном состоянии могут быть возбуждены как атомы, так и ионы элемента, однако эмиссионные спектры атомов и ионов различны. Поэтому необходимо выбирать условия измерения, при которых получаются только атомные эмиссионные спектры. Оптимальные условия должны быть определены для каждого элемента. Когда, например, в пробе измеряется содержание калия, добавление других элементов, таких как литий, с одной стороны, снижает ионизацию калия, но в то же самое время обеспечивает возможность внутренней калибровки, если концентрация лития определяется детектором сравнения. Поэтому пламенные фотометры с детектором сравнения для лития позволяют ком пенсировать колебания энергии, получаемой от пламени. Пламенный фотометр состоит из следующих элементов (рис. 2.16): — распылителя; — горелки; — оптического фильтра и оптической системы; — фотодетектора и усилителя; — воздушного компрессора; — газового источника. Раствор пробы смешивается с разбавителем, который может содержать соль лрггия в определенной концентрации. Многие пламенные фотометры снаб жены дилютором. Разбавленный раствор диспергируется сжатым воздухом в камере распылителя и нагревается пламенем газовой горелки. Излучаемый свет через оптическую систему поступает на фотодетектор. Для измерения различных элементов используются светофильтры на сле дующие длины волн: Ы — 671 им, К а — 589 нм, К - 768 нм. При измерениях с использованием правильно эксплуатируемого пламенно34

ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

ГО фотометра вариации не превышают 1,5 % для лития и 0,5 % для натрия и калия.

Дополнительные требования Помимо нацежного источника электропитания, для работы пламенного фотометра требуются: — сжатый воздух при давлении около 100 кПа, получаемый либо от элект рического воздушного компрессора, либо от баллона со сжатым воздухом (но последний обходится дороже); — газовый баллон или другой источник газа (городской газ, бутан, пропан), который соединяется с пламенным фотометром через воздушный фильтр, как указано изготовителем; — дистиллированная вода; — сборник отходов. «

Распаковка, размещение, установка 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Тщательно прочтите инструкцию изготовителя. Извлеките прибор из упаковки и протрите его внешние поверхности салфеткой. Сохраните упаковку для возможного дальнейшего исполь зования. Установите прибор на прочное устойчивое основание на месте, защи щенном от прямого солнечного света и сквозняков. Поместите воздушный компрессор на пол или на специально изготов ленную полку, поскольку компрессор вызывает вибрацию (и шумы). Убедитесь, что рабочее напряжение фотометра и компрессора соответ ствует напряжению местной электросети. В соответствии с инструкцией изготовителя подключите к пламенному фотометру источник газа, источник сжатого воздуха и дренажную трубку. Если прибор имеет сменные оптические фильтры, установите их на место. НИКОГДА не используйте пламенный фотометр без установлен ных фильтров. Некоторые приборы снабжены фиксирующим устройством. Освободите фиксатор перед началом работы.

Эксплуатация и техническое обслуживание Так как степень разведения пробы и давление газа имеют решающее зна чение, следует строго соблюдать инструкцию по эксплуатации, имеюи]уюся в комплекте прибора. Для большинства приборов измерения могут производиться на пробах сы воротки. Однако белки сыворотки могут оседать в трубопроводах и в камере разбавления. Аналогичным образом горелка, камера сгорания и фильтр могут загрязниться частицами, если газовоздушная смесь не обеспечивает полного сгорания. Следует соблюдать определенные предосторожности. • Следите за тем, чтобы пробы были гомогенными и не слишком вязкими. • Проверяйте характеристики прибора с использованием калибратора и сыворотки для контроля качества перед проведением каждой серии из мерений неизвестных проб. Калибраторы и исследуемый материал долж ны разбавляться одним и тем же разбавителем. • Ежедневно проверяйте газовые баллоны. 35

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ

• Настройте поток воздуха от компрессора в соответствии с указанрыми изготовителя. • Очищайте трубопроводы и распылитель дистиллированной водой после каждой серии измерений. Утечки в системе могут бьпъ выявлены с помощью мыльного раствора; им можно также пользоваться для удаления осадка в трубопроводах. Дилютор и насос, в которых применяются резиновые трубки, должны систематически и часто проверяться, поскольку при продолжительном использовании эти трубки становятся мягкими, что приводит к ошибкам измерения, вызван ным неправильным разбавлением проб. • Каждый раз после работы выключайте источник газа. • Ежедневно опорожняйте сборник отходов. • Еженедельно очищайте трубопроводы дилютора и распылителя и промы вайте их дистиллированной водой. • Каждые 6 мес очищайте с помощью безворсной салфетки, моющего раствора и метанола горелку, стеклянную камеру сгорания и фильтры. Помните: оптические фильтры следует держать только за края.

Рабочие правила Следуйте руководству по эксплуатации, поставляемому изготовителем при бора. • Убедитесь, что газовый баллон достаточно полный. • Убедитесь, что рабочее давление в газовом баллоне правильное. • Никогда не работайте с фотометром при снятом оптическом фильтре. Очищайте пламенный фотометр посредством аспирации дистиллированной воды через атомизатор после каждой серии измерений. При выключении прибора: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Выключите подачу газа. Подождите, пока исчезнет пламя. Выключите подачу воздуха. Удалите дистиллированную воду из аспиратора. Выключите прибор и компрессор. Подождите, пока прибор остьшет. Накройте прибор пластиковым чехлом для предохранения от пыли.

Техника безопасности Если соблюдаются правила эксплуатации, то обслуживающий персонал не подвергается никаким особым биологическим опасностям. При зажигании и выключении пламени следует тщательно вьшолнять указания изготовите ля прибора.

Инструменты Достаточно общего набора инструментов.

Запасные части Атомизатор. Капиллярные трубки (пластиковые). 36

ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Капиллярные трубки (металлические). Мандрены для прочистки капиллярных трубок. Газовый баллон. Фотоприемник. Лампы (если они используются в приборе). Стеклянная камера сгорания (если она используется в приборе).

Техническое обслуживание 1. 2. 3. Извлеките атомизатор из прибора и пропустите через него воду. Очистите металлический капилляр с помощью мандрена для удаления фибрина, высохшей сыворотки или плазмы. Снова промойте водой. Если в приборе имеется встроенный дилютор с насосом, проверьте состояние трубок насоса и, если необходимо, замените их. Убедитесь, что разбавление осуществляется приблизительно правильно. Для этого приготовьте калибровочный раствор, пользуясь для разбавления мерным стеклянным цилиндром, и сравните результат его измерения с результатом измерения раствора, приготовленного с помощью проверя емого дилютора. Если будет обнаружена разница, то калибратор, при готовленный с помощью мерного цилиндра, поможет определить ее источник: дифференцировать неправильно работающий насос дилю тора от нестабильно работающего распылителя или плохого горения. Очистите линзы, фильтры и зеркала (если они имеются в приборе) с помощью мягкой салфетки, чтобы удалить с них пыль или копоть. Протрите фотоприемник мягкой салфеткой. Очистите стеклянную камеру сгорания. Атомизатор, изготовленный из акрилового пластика, следует проверить на отсутствие трещин и при необходимости заменить его.

4. 5. 6. 7.

Ремонт Слабая чувствительность может указывать на дефектный фотоприемник. Если другие возможные причины (засорение атомизатора, поломка дилю тора, старые трубопроводы, плохие соединения с источником электропита ния) исключены, то следует заменить фотоприемник.

Калибровка Пламенная эмиссионная фотометрия основана на проведении сравнитель ных измерений, поэтому калибровочные пробы следует приготавливать и анализировать одновременно с исследуемыми пробами.

Г азовые баллоны и газы Предполагается, что больничные лаборатории, анатомические театры и дру гие учреждения, применяющие газовые баллоны, используют баллоны, при надлежащие поставщику газов. Поэтому проблемы заправки баллонов рас сматриваться не будут. Баллоны в сущности простые устройства (рис. 2.17), требуюпще минимального обслуживания или вообще его не требующие. Однако они являются потенциально высокоопасными, поскольку находятся под давлением заключенного в них газа. Давление внутри полностью за правленного баллона может регламентироваться местными требованиями, но при этом может достигать 20 МПа. По этой причине с баллонами следует обращаться осторожно, предохраняя от повреждений. 37

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ

Рис. 2.17. Устройство газового баллона. манометр для измерения давления после редуктора-^1 вентиль редуктора выходной штуцер ^ манометр для измерения давления в баллоне .вентиль баллона

Многие газы являются горючими, дополнительно увеличивая возможную опасность. Даже "безопасные" газы, такие как двуокись углерода и азот, становятся опасными, если в результате выброса происходит значительное увеличение их концентрации в атмосфере, поскольку в этом случае они могут вызвать удушье, снижая содержание кислорода в атмосферном воз духе. Газы, подобные бутану, которые находятся в баллонах в сжиженном виде, будут обеспечивать соответствующее давление их паров в баллоне до тех пор, пока они присутствуют там в виде жидкости.

Правила безопасной эксплуатации и обслуживания баллонов На баллоне должно быть нанесено наименование содержащегося в нем газа. Для идентификации используется также цветовое кодирование баллонов, но оно в разных странах неодинаково. Нанесение каких-либо меток на крышку баллона с целью идентификации газа недопустимо, поскольку крышки съемные и могут бьггь перепутаны. Баллоны следует хранить в специально построенном хранилище, и газ по трубопроводам подают к месту его использования. Газовые трубопроводы должны бьггь вьшолнены из соответствующих материалов для безопасного распределения газа. Латунные и стальные трубопроводы и фитгинги Н И КОГДА не следует соединять между собой, поскольку будет происходить ускоренное окисление, что может привести к утечкам газа. Трубопроводы должны иметь четкую маркировку. Баллоны не должны подвергаться действию высоких и низких температур. Особенно важно не подвергать действию высоких температур баллоны, содержащие горючие газы. Это следует учитывать при выборе места для хранения запасов газов. 38

ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Несовместимые газы не должны храниться вместе. Горючие газы (такие как водород, пропан, бутан) не должны храниться вместе с негорючими газами (двуокись углерода, азот, кислород). Если специального хранилища газов не имеется и баллоны хранят в рабочих помещениях, то они должны бьпъ прикреплены специальными фиксатора ми к стене или столам. Плоскодонные баллоны не следует использовать и хранить неприкрепленными к опоре, вышеупомянутые фиксаторы нельзя заменять какими-либо специально сделанными подставками. Баллоны сле дует сохранять в прохладном месте, защищенном от действия прямого солнечного света. Кислородные баллоны, используемые в больничных от делениях и других общественных местах, должны всегда находрггься в баллонодержателях. Баллоны никогда не следует опорожнять настолько, чтобы давление остав шегося газа падало ниже 170 кПа. Пустые баллоны должны иметь соответ ствующую четкую маркировку. Основной вентиль у пустых баллонов не следует оставлять открытым. В противном случае влага может проникнуть внутрь баллона, в конечном счете вызьгвая коррозию, а воздух, попавший внутрь, может создать взрьшоопасную смесь с некоторыми горючцми газами, когда баллон будут снова наполнять. Баллоны должны быть снабжены соответствующими вентилями-редуктора ми. Оператор должен быть ознакомлен с рекомендациями изготовителя и твердо придерживаться их. Редукторная головка должна легко навинчивать ся на баллон без каких-либо усилий. Если требуется приложить усилие, значит резьбы не подходят друг к другу, в результате вентиль и баллон могут бьпь повреждены. Когда газовый баллон подключают к регулятору или трубопроводу, клапан баллона должен быть быстро "со щелчком" открьп и вновь закрыт, при этом производится очистка (продувка) от возможных загрязнений, скопив шихся на выходе клапана. Если этого не сделать, то загрязнения могут засорить клапан редуктора либо вызвать другие неприятности. Прежде чем производить вышеуказанную продувку клапана, баллон следует прикрепить к стене или столу. Для горючих и негорючих газов требуются различные редукторы. Они специально сконструированы для соответствуюищх целей; обычно с правой резьбой для негорючих газов и с левой резьбой для горючих газов. Однако так бьшает не во всех случаях, и персоналу необходимо ознакомиться с заводскими указаниями и местными требованиями. Баллоны, которые в заполненном виде имеют давление более 700 кПа, должны всегда использоваться с редукторами. Особое внимание следует обратить на то, в каких единицах давления отградуирован манометр. С другой стороны, неправильный отсчет давления может бьпь вызван непра вильным обращением с баллоном. Основной вентиль баллона следует открывать медленно, чтобы предотвра тить повреждение редуктора. Никогда не следует без необходимости пол ностью открывать основной вентиль баллона, за исключением случаев, когда баллон предназначен для работы с полностью открьпым вентилем. Никогда не следует использовать масло для смазки редуктора или какихлибо других частей системы^. См. также рекомендации в отношении наркозной аппаратуры, с. 80—106.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ

Для открывания и закрывания основного вентиля баллона, а также для подключения и снятия редуктора должны использоваться только те приспо собления, которые поставляются или рекомендуются изготовителями бал лона и редуктора. Чрезмерные усилия не должны прилагаться, поскольку они могут повредить баллон или вентиль. Баллоны следует транспортировать с осторожностью, чтобы не образовались трещины. Их не следует бросать или катать, их необходимо перевозить в вертикальном положении на специальных тележках. Оператору следует убедиться, что баллон и газовая магистраль не имеют утечек. Утечка горючего газа потенциально взрывоопасна. Газы, такие как водород, которые имеют высокую проникающую способность, могут утекать через соединения, которые для более платных газов оказываются непроницаемыми. Соедашения нужно регулярно проверять. Для этого на фитгинги наносят мыльный раствор. Образование пузырей при этом указывает на утечку газа.

Особые требования к условиям применения опасных газов Общим требованием является запрет на курение вблизи газовых баллонов.

Кислород Кислород (О2) — естественная часть атмосферного воздуха, составляющая примерно 20 — 2 1 % его объема. Кислород не горит, но поддерживает горение, и при высокой концентрации кислорода горят почти все мате риалы. Клапаны, трубопроводы, фитгинги, через которые проходит кислород, и все элементы подключения кислородных баллонов должны бьггь тщательней шим образом очищены от любых следов органических материалов. Даже новые трубы перед началом эксплуатации должны быть полностью очище ны. Никакие элементы оборудования, используемого в контакте с кисло родом, ни в коем случае не следует трогать руками или перчатками, испач канными маслом. Системы, предназначенные для работы с кислородом, никогда не должны использоваться для работы с какими-либо другими газами. Кислородные баллоны следует хранить отдельно от любых горючих мате риалов.

Водород Водород (Н2) — наиболее легкий из известных газов и поэтому имеет вы сокую проникающую способность. Он горит в кислороде почти при любых соотношениях концентраций бесцветным пламенем, которое трудно уви деть. Горение протекает бурно и очень быстро распространяется. Водород уникален в том смысле, что его температура увеличивается при расширении, так что имеется риск самовозгорания, если водород выпускают из баллона слишком быстро. Основной вентиль и вентиль редуктора следует открывать медленно во избежание самовоспламенения газа. Все системы, используюпще водород, должны бьггь исключительно тща тельно проверены для того, чтобы любая утечка была вьювлена. 40

ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Двуокись углерода Двуокись углерода (СО2) — негорючий, растворимый в воде газ без цвета и запаха. Двуокись углерода бывает в виде сжиженного газа в баллонах и в виде "сухого льда". В лабораториях ее применяют при инкубации некоторых микроорганизмов, при измерении газов вфови и для научных целей. В медицине она используется как стимулятор дыхания. В жидкой форме двуокись углерода используется в огнетушителях. Твердая СО2 (сухой лед) применяется главным образом в лабораториях в качестве временного охла дителя. Двуокись углерода может накапливаться в высоких концентрациях в зам кнутых пространствах, в частности в закрьггых помешениях, необходимых для процессов ферментации, в колодцах, силосных ямах, шахтах, где оседает вниз, посколысу ее плотность выше, чем плотность воздуха. При 5 % кон центрации двуокиси углерода в воздухе у человека юзникает головная боль и одышка. При концентрации более 10 % может наступить потеря сознания и смерть из-за недостатка кислорода. Эти опасности легко исключить путем соответствующего проветривания помещения.

Азот Азот (N2) — основной к о м п о н е н т атмосферного воздуха, составляющий 78 — 79 % по объему. Он не поддерживает химические реакции, необходи мые для жизнеобеспечения. Вытесняя кислород, он может вызвать меди цинские проблемы, в частности удушье. Сжатый азот поставляется в баллонах и главным образом используется в смеси с кислородом для лучшего управления процессами горения. Для быстрого замораживания тканей и микроорганизмов с целью их хранения в м е д и ц и н е п р и м е н я е т с я ж и д к и й азот, к о т о р ы й имеет температуру -195 °С.

Смеси закиси азота с кислородом Смесь закиси азота с кислородом (N20/02) в соотношении 50/50 % часто используется для анестезии. Если баллон, содержащий смесь закиси азота и кислорода, хранится при температуре ниже 10 °С, то закись азота может выделиться из смеси. Поэтому перед использованием емкости со смесью нужно подогреть и взболтать, иначе кислород будет выходить первым, что приведет к выходу очень высоких концентраций закиси азота на более поздних стадиях и будет опасно для пациента.

Бутан/пропан Бутан (С4Н5) и пропан (СзНз) — горючие газы без цвета и запаха и обычно используются в смеси с дурно пахнущими добавками, чтобы всегда можно было распознать их наличие. Хотя никакие специальные предосторожности не требуются при обращении с этими газами, оператор должен бьггь осве домлен о возможности их воспламенения. Они часто поставляются в н е больших баллонах, сконструированных для установки на задних стенках аналитических приборов. Следует помнить, что даже в таком количестве эти газы являются взрывоопасными. Бутан и пропан под давлением сжижаются и находятся в баллонах в жидком виде. Поэтому баллоны следует держать вертикально, клапаном вверх. 41

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ

чтобы предотвратить выброс жидкого газа в трубопровод. В лаборатории бутан и пропан используются в пламенных фотометрах.

Ацетилен Ацетилен (С2Н2) — бесцветный газ со слабым запахом эфира. Он является самым нестабильным из всех соединений, с которыми сталкиваются работ ники больниц. Ацетилен используется в атомной абсорбционной спектро скопии, а также при пайке, сварке, резке и нагреве металлов. В смеси с воздухом в широком диапазоне концентраций он может вспыхнуть со взры вом. Ацетилен стабилизируется в присутствии некоторых других органичес ких соединений; приобрести его можно в виде раствора в ацетоне. Ацетилен вступает в реакции со многими металлами, включая медь и серебро, что приводит к образованию взрывоопасных соединений — ацетилидов. Металлические газовые трубопроводы не должны использоваться для аце тилена, за исключением тех, которые специально рекомендованы для этой цели поставщиком газа. Трубы из нержавеющей стали являются приемле мыми, в то время как использование медных труб и паяных соединений недопустимо. Следует использовать трубы с узким просветом, поскольку в широких трубах ацетилен менее стабилен. Рабочее давление газа не должно превышать 100 кПа. Необходимо исполь зовать редукторы, специально предназначенные для работы с ацетиленом. Специальные меры предосторожности должны бьггь приняты при хранении и транспортировке ацетиленовых баллонов. Ацетилен настолько опасен, что его можно использовать в больнице только в том случае, если его нечем заменить.

Газовые анестетики Для идентификации баллонов с газами для анестезии общепринятых стан дартов нет. Например, в Северной Америке кислородные баллоны обычно имеют зеленый цвет, в странах Британского содружества они черные с белыми полосами, а в Швейцарии и во Франции — синие. Газ не должен подаваться пациенту до тех пор, пока анестезиолог не будет абсолютно убежден в содержимом баллонов. Если пары анестетика присутствуют в операционной, то существует риск пожара или взрыва. Важно делать различие между газовыми смесями, ко торые являются горючими, и теми, которые взрываются; последние гораздо более опасны для персонала и пациентов. • Эфир при концентрациях, используемых в клинических целях, может бьггь огнеопасным либо взрывоопасным. • 10 % трихлорэтилен горит в кислороде. • Смеси эфира и воздуха являются огнеопасными. • Смеси эфира и кислорода (или эфира и закиси азота) являются взрыво опасными. • 1Сислород и смеси кислорода с атмосферным воздухом являются взрыво опасными. Если оборудование для диатермии или другое электрическое оборудование применяется в присутствии огнеопасньж газовых анестетиков, то существует риск взрыва. При наличии взрывоопасньк газовьк смесей статическое элект ричество также может спровоцировать взрьгв. Никакие потенциальные источ42

ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

воспламенения и электрических разрядов не должны располагаться ближе чем в 50 см от клапанов выдоха, через которые проходргг взрыво опасная газовая смесь (например, эфир и кислород). Необходимо всецело исключить проведение диатермии, когда используются огнеопасные газовые смеси, и отказаться от применения таких смесей, когда проводится диатер мия.

НИКИ

Меры предосторожности • Операционная и оборудование должны иметь антистатическое покрытие (полезно помнить, что высокая влажность обеспечивает антистатическую защиту). • Электрические розетки и выключатели должны либо иметь искробезопасное исполнение, либо располагаться не менее чем в 1 м над уровнем пола. • Вьщыхаемые пациентом газы должны отводиться от клапана выдоха по широкой трубке по меньшей мере к полу (эфир тяжелее воздуха) или выводиться за пределы операционной. Необходимо следить, чтобы трубка не перегибалась и вблизи места ее выхода не было источников огня.

Микроскопы Микроскопы используются в медицинских лабораториях для увеличения изображений исследуемых объектов, пропускающих или отражающих свет. Микроскопы бывают двух типов — световой и электронный. В световом микроскопе для получения изображения используется стеклян ная оптика, в то время как в электронном микроскопе — электронный луч и электронно-лучевая трубка. Для обьиных лабораторных работ достаточно световых микроскопов. Максимальное увеличение этих микроскопов обычно составляет 1000 раз (увеличение микроскопа = увеличению объ ектива X увеличение окуляра). В качестве источника освещения исследуе мого объекта используется встроенный электрический осветитель или зер кало, которые направляют искусственный или солнечный свет на объект или через него. Световой микроскоп, будучи одним из наиболее важных приборов в меди цинских лабораториях, требует для получения надежных результатов еже дневного ухода. Микроскоп состоит из следующих элементов (рис. 2.18): • штатива, включающего зрительную трубу, держатель трубы, основание (лапа) и предметный столик; • оптической системы, включающей объективы и окуляр; • осветителя, включающего источник света (зеркало или лампу), конденсор и ирисовую диафрагму.

Установка Микроскоп должен бьггь установлен в чистом помещении, свободном от реактивов. На рабочем месте следует обеспечить хорошую вентиляцию или непрерывно работающий воздушный кондиционер (перерывы в работе кон диционера приводят к конденсации влаги). Влажность и высокие темпера туры часто способствуют росту грибов, которые могут вызвать разрушение оптических поверхностей. Оптические приборы не следует оставлять на 43

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ

длительный срок в закрытых помещениях, поскольку в этих условиях сти мулируется рост грибов.

Очистка оптической системы Оптические поверхности (конденсор, объективы, окуляры) следует очищать от пыли с помощью мягкой кисточки из верблюжьей шерсти или путем обдува воздухом с помощью резиновой груши. Если пыль попала внутрь окуляра, следует отвинтить его верхнюю линзу и очистить изнутри путем обдува или с помощью мягкой кисточки. Следы масла на линзах должны бьпъ удалены бумагой для очистки линз, сорбирующей бумагой или медицинской ватой. Окончательно оптика может бьггь очищена специальным раствором, содержащим 40 % петролейного эфира, 40 % этанола и 20 % эфира. Этанол (96 %) не следует использовать для очистки линз, поскольку он растворяет оптический клей. Однако его можно использовать для очистки зеркал.

Очистка прибора Сильные загрязнения могут бьпь удалены мыльным раствором. Смазку и масло можно удалить петролейным эфиром. Затем прибор следует обрабо тать смесью (50/50) дистиллированной воды и 95 % этанола. Этот раствор Н Е П Р И Г О Д Е Н для очистки оптики. Механические части (винты грубой и точной фокусировки, фокусировки конденсора и механика предметного столика) следует периодически очи щать и смазывать каплей машинного масла, чтобы они свободно переме щались. Рис. 2.18. Световой микроскоп.

и фокусировки 1 Й фокусировки

ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Дополнительные рекомендации, которые следует выполнять в жарком климате Сухой климат в жарком сухом климате основные проблемы связаны с пылью. Мелкие частицы пыли попадают на резьбу винтов и под линзы. Это можно пред отвратить следующим образом: • Всегда накрывайте микроскоп после работы воздухонепроницаемым пластиковым чехлом. • В конце рабочего дня очистите весь микроскоп путем его обдува воздухом из резиновой груши. • Окончательно очистите линзы кисточкой для линз или тонкой кисточкой для живописи. Если частицы пыли остаются на поверхности объектива, очистите его с помощью бумаги для линз. • Если сезон с повышенной влажностью продолжается более одного меся ца, следуйте рекомендациям для жаркого влажного климата, изложенным ниже.

Влажный климат В жарком влажном климате на микроскопе иногда появляются грибы, обычно на поверхности линз, в резьбах винтов, под краской, и прибор, таким образом, становится непригодным к работе. Это можно предотвра тить, следуя нижеизложенным рекомендациям. Когда микроскоп не используется, его следует держать накрытым воздухо непроницаемым чехлом, а под чехлом поместить блюдце, наполненное силикагелем-индикатором (голубого цвета) для осушения воздуха под чех лом. Силикагель по мере насыщения его атмосферной влагой и потери им абсорбционной емкости станет красным. Его можно легко восстановить путем нагрева в сухожаровом шкафу или на огне. Микроскоп следует ежедневно очищать от пыли.

Эксплуатация и обслуживание^ • Никогда не погружайте объективы в ксилол или этанол (линзовый блок может расклеиться). • Никогда не используйте обьиную бумагу для очистки линз. • Никогда не прикасайтесь к линзам пальцами. • Никогда не очищайте препаратодержатели или предметный столик кси лолом или ацетоном. • Никогда не очищайте внутренние линзы окуляра и объективов салфеткой или бумагой (так можно удалить просветляющее покрытие на линзах); пользуйтесь только мягкой кисточкой для живописи. • Никогда не оставляйте микроскоп без окуляра, за исключением моментов смены окуляра. • В жарких странах с влажным климатом никогда не держите микроскоп в закрьггом деревянном ящике. Более детальные полезные советы содержатся в документе "Функционирование, эксплуатация и обслуживание обыкновенных микроскопов", который можно получить по адресу: НеаНН ЬаЬога1огу Тес1гпо1о8у апй В1оод 5аГе1;у, ^огМ НеаНЬ Огваштайоп, 1211 Оепеуа 27, 8\уЙ2ег1ап<1. (Этот документ подготовлен компанией Цейсе (2е185) и передан ВОЗ для бесплатного распространения.)

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ

• Никогда не нажимайте объективом на предметное стекло, так как можно разбить и предметное стекло, и объектив. Соблюдайте осторожность, когда производите фокусировку микроскопа. • Содержите механизм предметного столика в чистоте. • Не разбирайте оптические элементы, поскольку это может нарушить их регулировку. Оптику следует очишать, используя салфетку для очистки линз или мягкую туалетную бумагу. • Никогда не храните микроскоп с иммерсионным маслом на объективе. Удаляйте ежедневно все масло. В большинстве случаев для очистки подходит слабый мыльный раствор. • Органические растворители следует использовать только в соответствии с рекомендациями изготовителя микроскопа. • Когда производите замену лампы в осветителе, не прикасайтесь к баллону лампы пальцами, так как отпечатки пальцев снижают интенсивность света. • Срок службы лампы во многом зависит от напряжения питания, поэтому не следует задавать напряжение большим, чем требуется для нормального освещения исследуемого объекта. • Если сетевое напряжение подвержено существенным колебаниям, ис пользуйте стабилизатор напряжения.

Ремонт При всех процедурах ремонта и обслуживания следует соблюдать осторожность и не перепутать винты центровки конденсора и винты зажима конденсора. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Проверьте механизм предметного столика. Проверьте механизм фокусировки. Удалите колонии грибов. Проверьте работу диафрагмы. Очистите механические части. Проведите смазку в соответствии с указаниями изготовителя. Проверьте силу пружин препаратодержателя. Если пружины слишком сильные, то предметное стекло может разбиться или может бьггь сломан препаратодержател ь. Проверьте настройку оптической системы. Тусклое изображение объ екта часто вызвано нарушением регулировки оптической системы, а не слабым освещением.

Техника безопасности Поскольку микроскопы применяются для исследования биологических тканей и жидкостей, их следует систематически очищать от загрязнений. Механичес кие части следует очищать 70 % этанолом, а оттгическую систему — в соответ ствии с инструкциями изготовителя. Эти процедуры надо вьшолнять регулярно и сочетать с процедурами ремонта и технического обслуживания.

Инструменты Резиновая груша для обдувки. Кисточка для живописи (тонкая и мягкая).

Запасные части Лампы. Держатели. 46

ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Шестерни и подходящие шариковые и роликовые опоры. Окуляры (должны храниться в сухом, свободном от пыли месте). Объективы (должны храниться в сухом, свободном от пыли месте). Смазки, масла (согласно рекомендациям изготовителя). Растворы для очистки от грибов. Зеркало для осветителя.

Фотометры Фотометры — оптические приборы, предназначенные для измерения погло щения света. В соответствии с законом Ламберта — Бера, поглощение света раствором зависит от концентрации растворимого в нем вещества. Фото метр — один из основных приборов в лаборатории и может применяться для определения разнообразных веществ в жидкостях организма. Фотомет ры различаются в зависимости от используемого источника света и от того, каким путем производится монохроматический свет. Основными являются следующие типы фотометров: • с источником света (кадмиевой или ртутной лампой), спектр излучения которого состоит из дискретных линий; • с источником света (вольфрамо-галогенной лампой), излучающим непре рывный спектр (белый свет), который разлагается посредством призмы или интерференционной решетки на отдельные компоненты; • с источником света, излучающим непрерывный спектр (с вольфрамо-га логенной лампой), который фильтруется для вьщеления с требуемой длиной волны; • с источником в виде светодиода, излучающего монохроматический свет. Приборы могут быть однолучевые и двухлучевые. В однолучевом приборе свет от источника проходит через монохроматор или фильтр и затем через кювету, содержащую исследуемую пробу, попадает на фотодетектор. В двухлучевом приборе свет проходит через устройство, формирующее лучи, затем через отдельные кюветы для иследуемои пробы и для контрольного раствора и далее попадает на отдельные фотодетекторы. Приборы с вольфрамовым источником света и фильтрами обычно относятся к фотометрам или, в простейших вариантах, к колориметрам, а более сложные приборы с интерференционными фильтрами, призмами или д и ф ракционными решетками относятся к спектрофотометрам. Основные элементы фотометра или спектрофотометра показаны на рис. 2.19. В некоторых приборах имеется обратное взаиморасположение монохроматора и кюветы. Во всех этих элементах часто образуются дефекты. В фотометрах со светодиодным источником света не применяются ни фильтры, ни призмы, поскольку такой источник уже излучает монохроматический свет. Рис. 2.19. Схема фотометра.

ИСТОЧНИК

света

моно-кювета хроматор

детектор усилитель

регистратор .г г-

VVНО 94113

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ

Рис. 2.20. Спектры света, излучаемые лампами для спектрофотометров.

длина волны (нм) тЮ 94114

Источник света Источник света в фотометрах может производить свет либо с непрерывным спектром длин волн (вольфрамовая лампа), либо с дискретным спектром длин волн (ртутная лампа), либо монохроматический свет (светоизлучающий диод). Для того чтобы перекрьггь весь требуемый диапазон длин волн, спектрометры обычно снабжаются двумя лампами: одна излучает свет в ультрафиолетовой области (200 — 400 нм), а другая — в видимой области (400 - 800 нм) (рис. 2.20). Лампы подвержены медленному, но непрерывному старению и нуждаются в периодических проверках. Если лампа является источником нестабиль ности прибора, ее необходимо заменить. После того как будет установлена новая лампа, оптическая система должна бьггь вновь отрегулирована, чтобы максимальное количество света после прохода его через кювету попадало на фотоприемник. 1. 2. 3. 4. Установите на место кювету, наполненную дистиллированной водой, и светофильтр. Установите измеррпель на середину шкалы, обычно на оптическую плотность 0,3 (50 % пропускания). Передвигайте каждый оптический элемент по очереди, поворачивайте его понемногу и проверяйте, как эти перемешения отражаются на показаниях измерителя. Если необходимо, отрегулируйте узел осветителя так, чтобы добиться максимального светопропускания.

В некоторых приборах имеется возможность поместить белую бумажную карточку непосредственно на входе фотоприемника. На карточке должно наблюдаться ясное изображение нити накала лампы. Если изображение не сфокусировано или невертикально, ламподержатель следует отрегулировать так, чтобы получить оптимальное изображение.

Монохроматоры Монохроматоры используются для разложения белого света на различные цветовые составляющие, одна из которых выбирается для фотометрического измерения. Чаще всего используется два типа монохроматоров: призменные или с дифракционной решеткой (рис. 2.21). Монохроматор в спектрофотометрах должен быть правильно отрегулирован. Правильность регулировки можно проверить, наблюдая максимум погло48

ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Рис. 2.21. Дисперсия белого света: а — п р и з м о й ; б — дифракционной решеткой. синий зеленый желтый оранжевый красный красный оранжевый желтый . зеленый - синий .синий зеленый желтый оранжевый красный

щения у эталонных растворов или эталонных поглощающих материалов. В табл. 2.9 показаны величины удельного показателя поглощения примени тельно к раствору бихромата калия (60 мг на 1 л 0,005 моль/л водного раствора серной кислоты). Таблица 2.9. Величины специфического поглощения для стандартных растворов бихромата калия Длина волны (нм) 235 257 313 350 Специфическое поглощение (А^)^ 124.5 (±1,6) 144,0 (±1,6) 48,6 (±1,6) 106.6 (±1,6)

^ Специфическое поглощение определяется как поглощение 1 % (10 г/л) раствора вещества в ячейке с длиной оптического пути, равной 1 см.

В качестве эталонного поглощающего материала можно использовать стекло с окисью гольмия, оно имеет главные пики на следующих длинах волн: 241,5 нм; 279,4 нм; 287,5 нм; 333,7 нм; 360,9 нм; 418,4 нм; 453,2 нм; 536,2 нм и 637,5 нм.

Светофильтры Светофильтры пропускают свет только в узком диапазоне длин волн (в полосе пропускания) и поглощают свет с другими длинами волн. Свето фильтры для фотометров имеют ширину полосы пропускания около 2 нм, а фильтры для колориметров имеют худшие характеристики и большую ширину полосы пропускания (20 — 40 н м ) . По этой причине через фильтр колориметра проходит большее количество света и одна и та же проба будет давать больший отсчет, чем в фотометре. Разница в качестве фильтров объясняет, почему калориметр менее чувствителен, чем фотометр, и почему калибровочный коэффициент при измерениях на колориметре выше, чем при стандартизованных измерениях на фотометре. Калибровочный к о э ф фициент для тех или иных методов с применением тех или иных реагентов можно получить у изготовителя приборов или из литературы. Однако кали бровочный коэффициент обьгано имеет ценность, только когда измерения производятся на определенной длине волны с помощью фотометра с узкой полосой пропускания. Калибровочный коэффициент следует определять специально, если измерения производятся на колориметре или сравнива49

Основные сведения

Организация Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ / WHO)

Тип документа Publications

Дата принятия 31 декабря 1995 г.

Источник Всемирная организация здравоохранения