Kryostaatti

Magneettikuvaus- ja tutkimusmagneettityypit Muokkaa

MRI-laitteissa käytettävät kryostaatit on suunniteltu pitämään kryogeeni, tyypillisesti helium, nestemäisessä tilassa mahdollisimman vähäisellä haihtumisella (boil-off). Nestemäinen heliumkylpy on suunniteltu pitämään suprajohtavan magneetin suprajohtavasta langasta koostuva kela suprajohtavassa tilassa. Tässä tilassa langalla ei ole sähköistä vastusta, ja hyvin suuret virrat pysyvät yllä pienellä virransyötöllä. Suprajohtavuuden säilyttämiseksi kelaa on pidettävä sen siirtymälämpötilan alapuolella upottamalla se nestemäiseen heliumiin. Jos lanka jostain syystä muuttuu resistiiviseksi eli menettää suprajohtavuutensa, mitä kutsutaan ”sammutukseksi”, nestemäinen helium haihtuu, jolloin paine säiliössä nousee välittömästi. Savupiippuun tai tuuletusputkeen sijoitetaan yleensä hiilestä valmistettu murtolevy, jotta kaasumainen helium voidaan painehäviön aikana turvallisesti poistaa magneettikuvaussalista. Nykyaikaisissa MRI-kryostaateissa käytetään mekaanista jääkaappia (kryojäähdytintä) heliumkaasun uudelleenkondensoimiseksi ja sen palauttamiseksi kylpyyn, kryogeenisten olosuhteiden ylläpitämiseksi ja heliumin säästämiseksi.

Tyypillisesti kryostaatteja valmistetaan kahdesta säiliöstä, joista toinen on toisen sisällä. Ulompi astia on tyhjennetty, ja tyhjiö toimii lämpöeristeenä. Sisempi astia sisältää kryogeenin ja se on tuettu ulomman astian sisällä rakenteilla, jotka on valmistettu heikosti johtavista materiaaleista. Ulomman ja sisemmän astian välissä oleva välisuojus pysäyttää ulommasta astiasta säteilevän lämmön. Tämä lämpö poistetaan kryojäähdyttimellä. Vanhemmissa heliumkryostaateissa käytettiin säteilysuojana nestemäistä typpisäiliötä, ja nestemäinen helium oli sisäisessä, kolmannessa säiliössä. Nykyään valmistetaan vain harvoja laitteita, joissa käytetään useita kryogeenejä, ja suuntaus on kohti ”kryogeenittömiä” kryostaatteja, joissa kaikki lämpökuorma poistetaan kryojäähdyttimillä.

Biologinen mikrotomityyppiMuutos

Kryostaatti-mikrotomi

Lääketieteellisessä tutkimuksessa kryostaattia käytetään histologisten objektiolevyjen leikkuuseen. Niitä käytetään yleensä prosessissa, jota kutsutaan pakastepoistohistologiaksi (ks. Pakastepoistomenetelmä). Kryostaatti on pohjimmiltaan pakastimeen sijoitettu ultrahieno ”deli-leikkuri”, jota kutsutaan mikrotomiksi. Kryostaatti on yleensä paikallaan oleva pystypakastin, jossa on ulkoinen pyörä mikrotomin pyörittämistä varten. Lämpötilaa voidaan vaihdella leikattavasta kudoksesta riippuen yleensä miinus 20 ja miinus 30 celsiusasteen välillä. Pakastin toimii joko sähköllä tai kylmäaineella, kuten nestemäisellä typellä. Saatavilla on pieniä kannettavia kryostaatteja, jotka voivat toimia generaattoreilla tai ajoneuvojen inverttereillä. Tarpeettoman lämpenemisen minimoimiseksi kaikki mikrotomin tarvittavat mekaaniset liikkeet voidaan suorittaa käsin kammion ulkopuolelle asennetun pyörän avulla. Uudemmissa mikrotomeissa on sähköinen painonappi, jolla kudosta liikutetaan. Leikkaustarkkuus on mikrometreinä. Kudoksia leikataan niinkin ohuiksi kuin 1 mikrometri. Tavalliset histologiset objektilasit on kiinnitetty noin 7 mikrometrin paksuisiksi. Huoneenlämmössä pehmeät näytteet kiinnitetään leikkuualustaan (usein kananmunan valkuaista) metalliselle ”jakkaralle” ja jäädytetään leikkauslämpötilaan (esimerkiksi -20 asteeseen). Kun näyte on pakastettu, se kiinnitetään mikrotomiin. Kampi pyörii ja näyte etenee kohti leikkuuterää. Kun näyte on leikattu tyydyttävään laatuun, se kiinnitetään lämpimälle (huoneenlämpöiselle) kirkkaalle lasilevylle, jossa se sulaa välittömästi ja tarttuu kiinni. Lasilevy ja näyte kuivataan kuivausrummulla tai ilmakuivataan ja värjätään. Koko prosessi kiinnittämisestä näytteen lukemiseen kestää 10-20 minuuttia, mikä mahdollistaa nopean diagnoosin leikkaussalissa syövän kirurgista poistoa varten. Kryostaatilla voidaan leikata histologiaa ja kudosdiabeja (esim. entsyymien lokalisointia varten) lääketieteen ulkopuolella, mutta leikkausjäljen laatu on huono verrattuna tavanomaiseen vahaan kiinnitettyyn histologiaan. Uudempi teknologia, kuten Compresstome, joka on eräänlainen värähtelevä mikrotomi, käyttää optimaalisen leikkauslämpötilayhdisteen sijasta agaroosikudoksen upottamista, jolloin perinteinen kryostaatin jäädytys ei ole tarpeen, ja sitä voidaan käyttää parempilaatuiseen leikekappaleiden leikkaamiseen.

Jätä kommentti