История создания микроклимата в лабораториях начинается с довольно давних времен, когда работы в области биохимии, медицинской химии, биотехнологии требовали расстановки оборудования в холодных комнатах. Поскольку ученые исследовали или выделяли вещества, способные разрушаться под действием температуры, стеклянные колонки для жидкостной хроматографии, коллекторы фракций, перистальтические насосы, простейшие спектрофотометрические (фотометрические) детекторы устанавливались в помещениях, температура в которых была существенно ниже комнатной. Такая обстановка давала возможность обходиться без громоздких холодильников.
Объекты исследований до сих пор не изменились. Приходится работать со столь же нестабильными молекулами. Но появились низкотемпературные термостаты, шкафы. Стеклянные колонки, оснащенные перистальтическими насосами (или колонки, в которых проток обеспечивается за счет действия сил тяжести), теперь уже почти не используются. И легче заключить колонку в охлаждающую водяную рубашку, чем вымораживать все помещение лаборатории!
Но более серьезно на требования к микроклимату лаборатории повлияло появление более совершенного аналитического оборудования.
Как правило, современный жидкостный хроматограф, за исключением очень малого числа иностранных моделей, уже не сможет работать при низких температурах. Требования к микроклимату теперь определяются эксплуатационными характеристиками приборов. Более того, специалисты, работающие в области жидкостной хроматографии, уже несколько десятилетий назад понимали, что практически ни одна хроматографическая система (сколь бы эффективной и длинной ни была колонка) не способна разделить даже не очень сложные образцы на чистые вещества. В регистрируемых фракциях обнаруживаются примеси, изомеры и много того, что хотелось бы не увидеть.
В качестве детекторов начали использовать масс-спектрометры. Но ни один такой спектрометр на сегодняшний день не способен работать в помещениях, в которых наблюдаются колебания температуры. И не способен работать при низких температурах. Таким образом, оснащение новой техникой (не только масс-спектрометрами) заставило пересмотреть и требования к микроклимату в лабораториях.
Температура и влажность в лаборатории
Большинством инструкций сложных приборов предусматриваются полное отсутствие сквозняков и очень низкие колебания температуры в помещении лаборатории (не более 2°С за весь рабочий день). Таким образом, и персоналу лаборатории, и дорогостоящему оборудованию теперь приходится работать при обычной нормированной комнатной температуре в районе 20 – 25°С. Такая ситуация типична не только для лабораторий, оснащенных жидкостными хроматографами. Характерна для любого сложного оборудования. Не выносят больших колебаний температуры газовые хроматографы. Абсолютно нетерпимы к низкой температуре и большой влажности лаборатории ИК-спектрометры. Хотя такие спектрометры и оснащены влагопоглотителями, ни одна фирма-изготовитель не разрешит и не будет гарантировать работу приборов в плохих условиях.
Необходимо обратить внимание на то, что оснащение лаборатории обычными кондиционерами часто тоже приводит к затруднениям. Современные чувствительные регистраторы (детекторы аналитических приборов) реагируют на включение и выключение кондиционеров, на изменение потоков воздуха. По этой причине, некоторые фирмы вынуждены были устанавливать в приборы датчики температуры, например, фирма Agilent Technologies. В термостатах для колонок жидкостного хроматографа, выпускаемых этой фирмой, обязательно имеется датчик комнатной температуры.
Для того, чтобы современные чувствительные приборы могли работать при обычной комнатной температуре, такое оборудование обязательно оснащено встроенными вентиляторами.
Так и поток воздуха, организуемый вентиляторами, тоже пришлось (фирме Agilent Technologies) в ряде детекторов термостатировать. Иначе не удавалось справиться с откликом прибора на периодические колебания температуры, создаваемые кондиционерами.
Не менее «капризными» оказались и газовые хроматографы. Такой прибор, даже не оснащенный очень сложными масс-спектрометрическими детекторами, настолько чувствителен к микроклимату лаборатории, что результаты анализов, получаемых в разных лабораториях, в разных зданиях, в разных городах, получаемых с использованием одной и той же модели прибора, оказались несопоставимыми. Пришлось оснащать газовые хроматографы датчиками комнатной температуры и давления в помещении лаборатории. Такое решение дало, например, той же фирме Agilent Technologies, возможность гарантировать, что результаты, получаемые в разных местах (городах, странах) окажутся одинаковыми. Было найдено оригинальное техническое решение: электронное регулирование скорости потока или давления. Но пользование им не осуществимо без уже упомянутых температуры и давления, измеряемых внешними датчиками, т.е. в лабораторном помещении.
Особые требования к температуре и влажности в лаборатории оказались наложенными и повсеместно используемыми работами по квалификации (аттестации) аналитического оборудования. Ни одна лаборатория не получит аккредитации, если аналитические приборы (и не только они) не будут аттестованы.
Но методиками проведения таких испытаний обязательно устанавливаются жесткие требования к температуре и влажности в лабораторных помещениях. Для проведения ряда аттестационных проверок спектрофотометров с помощью жидких стандартов, требуется, чтобы квалификацию проводили при температуре в помещении лаборатории 20°С ± 1°С.
Таким образом, приходится констатировать, что требования к микроклимату еще более ожесточены методиками проведения квалификационных испытаний.
Метрологи всех стран мира не упустят возможности ввести такие ограничения. Это оправдано: результаты испытаний должны быть всюду одинаковыми. Но даже и без этого: одинаковыми должны быть и результаты исследований, как и итоги всех выполняемых работ в лаборатории.
Чистота воздуха в лаборатории
Еще один параметр микроклимата в лаборатории — это чистота воздуха в помещении. Современные помещения, как правило, оснащены вытяжными системами и тягами (шкафами, включая ламинарные шкафы). При проверках достаточной степени чистоты растворов для инъекций приходится пользоваться очень чувствительными счетчиками частиц. Эти работы должны производиться в ламинарном шкафу. К сожалению, многие лаборатории, занимающиеся контролем лекарств, такого шкафа не имеют. Плохие результаты, полученные в ходе таких проверок, никогда не смогут быть арбитражно оправданными. Атмосфера лаборатории вносит свои искажения (в рассматриваемом нами случае из воздуха в анализируемые растворы попадают пыль и прочие частицы).
О том, что в лаборатории не должно быть пыли предупреждают и все инструкции по эксплуатации современных аналитических приборов.
Здесь необходимо упомянуть и еще один из вариантов анализа, выполняемого с помощью газовых хроматографов, оснащенных парофазными пробоотборниками. Например, лаборатория контроля лекарственных средств вынуждена анализировать наличие в таблетках или в жидкостях микропримесей органических растворителей. Образец помещают во флакон, после чего флакон герметично запечатывают. К сожалению, не все владельцы таких приборов понимают, что закупоривание флаконов должно производиться в чистой атмосфере.
Если в воздухе лабораторного помещения (или даже комнат на этом же или соседних этажах) будут присутствовать пары анализируемых растворителей, результаты анализа никогда не окажутся правильными.
Парофазными пробоотборниками пользуются самые разные лаборатории: исследующие качество воды, качество косметических средств, качество лекарств, качество обуви и детских игрушек, лаборатории нефтехимических предприятий. Автору этих строк при выполнении работ на нефтезаводе приходилось узнавать, в какую сторону дует ветер, после чего вызывать диспетчерскую машину и выезжать для запечатывания флаконов в лес (туда, куда ветер не дует). Аналогичная неблагоприятная ситуация наблюдалась на заводе, выдувающем пластиковые бутылки из заготовок. Лабораторию разместили таким образом, что не обеспечивалась изоляция от воздуха производственного цеха. В результате, в исследуемых образцах неизбежно обнаруживались запрещенные примеси.
В атмосфере лабораторного помещения не должно быть никаких паров тех летучих веществ, анализом которых специалисты занимаются. Поэтому практически всегда помещение, в котором производится подготовка образцов или в котором образцы и реактивы хранятся, должно быть полностью изолировано, и, по возможности, находиться подальше от лаборатории.
Конечно, в инструкциях по эксплуатации всех аналитических приборов указано, что в воздухе лабораторного помещения не должно быть паров щелочей и кислот, реактивов, способных вызвать коррозию. В одной из лабораторий, занимающихся контролем лекарств, в общую комнату попали жидкостные хроматографы и оборудование для тонкослойной хроматографии. Специалистам известно, что очень часто тонкослойные пластинки необходимы для обнаружения проявлять (прокрашивать или проводить какую-то реакцию, создающую условия, нужные для обнаружения интересующих веществ). Очень скоро обнаружилось, что оказались поврежденными спектрофотометрические детекторы жидкостных хроматографов.
Вернемся к случаю работ с веществами (химическими соединениями), разрушающимися под действием комнатной температуры. Холодных комнат в конкретной лаборатории нет, а места в термостатируемых шкафах не достаточно. Эта проблема тоже решена, но требует существенных затрат средств.
Например, фирма Hamilton, которая занималась выпуском шприцев, была вынуждена (в свое время) изобретать способы закрыть шприцы оболочками, дающими возможность работ с радиоактивными материалами. Впоследствии эта фирма приступила к производству и поставкам модулей герметично закрытых (изолированных) помещений, в которых размещено нужное аналитическое или технологическое оборудование. Всю работу внутри таких модулей выполняют роботы. Например, производятся фильтрация, очистка, центрифугирование, культивирование; выполняются биотехнологические процессы. Человек в такой модуль не заходит. Управление всем происходящим обеспечивается с помощью внешнего компьютера. Специальная техника (включая и перемещающиеся регистраторы изображений) информирует о состоянии объектов. Например, при выращивании клеток, такой обследующий все микроучастки регистратор, может обнаружить ряд погибших клеток. Брак удаляется автоматически.
На сегодняшний день, практически все операции (включая взвешивание, титрование и т.д.) удается автоматизировать. В таких модулях, имеющие разные размеры и площадь, удается создать любой требуемый микроклимат. Благодаря объединению нескольких модулей, можно создавать производственные участки или целые комплексы. В Россию такое оборудование уже поставлялось.
Добавить комментарий