Magnetische resonantiebeeldvorming en typen onderzoeksmagnetenEdit
Cryostaten die in MRI-machines worden gebruikt, zijn ontworpen om een cryogeen, meestal helium, in vloeibare toestand te houden met minimale verdamping (boil-off). Het bad van vloeibaar helium is ontworpen om de supergeleidende magneetklos van supergeleidende draad in zijn supergeleidende toestand te houden. In deze toestand heeft de draad geen elektrische weerstand en worden zeer grote stromen gehandhaafd met een laag opgenomen vermogen. Om de supergeleiding in stand te houden, moet de spoel onder zijn overgangstemperatuur worden gehouden door onderdompeling in vloeibaar helium. Indien, om welke reden dan ook, de draad weerstand gaat bieden, d.w.z. supergeleiding verliest, een toestand die bekend staat als “quench”, verdampt het vloeibare helium, waardoor onmiddellijk de druk in het vat wordt verhoogd. In de schoorsteen of ontluchtingspijp wordt een scheurplaat, gewoonlijk van koolstof, geplaatst zodat bij een drukuitval het gasvormige helium veilig uit de MRI-suite kan worden afgevoerd. Moderne MRI-cryostaten gebruiken een mechanische koelkast (cryokoeler) om het heliumgas opnieuw te condenseren en naar het bad terug te voeren, om de cryogene omstandigheden te handhaven en het helium te bewaren.
Typisch worden cryostaten vervaardigd met twee vaten, het ene binnen het andere. Het buitenste vat is geëvacueerd, waarbij het vacuüm als thermische isolator fungeert. Het binnenste vat bevat het cryogeen en wordt binnen het buitenste vat ondersteund door structuren van materialen met een lage geleidbaarheid. Een tussenschild tussen het buitenste en het binnenste vat vangt de warmte op die door het buitenste vat wordt uitgestraald. Deze warmte wordt afgevoerd door een cryokoeler. Oudere heliumcryostaten gebruikten een vloeibaar stikstofvat als dit stralingsscherm en hadden het vloeibare helium in een binnenste, derde, vat. Tegenwoordig worden er weinig apparaten gemaakt die meerdere cryogenen gebruiken, waarbij de trend gaat in de richting van “cryogeenvrije” cryostaten waarin alle warmte wordt afgevoerd door cryokoelers.
Biologische microtoom typeEdit
Cryostaten worden in de geneeskunde gebruikt om histologische objectglaasjes te snijden. Zij worden gewoonlijk gebruikt in een proces dat vriescoupe-histologie wordt genoemd (zie procedure vriescoupe). De cryostaat is in wezen een ultrafijne “deli-snijmachine”, een microtoom genoemd, die in een vriezer wordt geplaatst. De cryostaat is gewoonlijk een stilstaande, rechtopstaande vriezer, met een extern wiel voor het roteren van de microtoom. De temperatuur kan worden gevarieerd, afhankelijk van het te snijden weefsel, gewoonlijk van min 20 tot min 30 graden Celsius. De vriezer wordt gevoed door elektriciteit of door een koelmiddel zoals vloeibare stikstof. Er zijn kleine draagbare cryostaten beschikbaar die op generatoren of omvormers in voertuigen kunnen werken. Om onnodige opwarming tot een minimum te beperken, kunnen alle noodzakelijke mechanische bewegingen van het microtoom met de hand worden uitgevoerd via een wiel dat buiten de kamer is gemonteerd. Nieuwere microtooms hebben elektrische drukknopbewegingen van het weefsel. De precisie van het snijden is in micrometers. Weefsels worden tot op 1 micrometer nauwkeurig doorgesneden. Gebruikelijke histologische objectglaasjes hebben een dikte van ongeveer 7 micrometer. Preparaten die zacht zijn bij kamertemperatuur worden op een snijmedium (vaak gemaakt van eiwit) op een metalen “klauwplaat” gemonteerd, en bevroren tot snijtemperatuur (bijvoorbeeld bij -20 graden C). Eenmaal bevroren, wordt het preparaat op de klauwplaat op het microtoom geplaatst. De zwengel wordt rondgedraaid en het preparaat wordt in de richting van het snijmes bewogen. Zodra het preparaat van bevredigende kwaliteit is gesneden, wordt het op een warm (kamertemperatuur) doorzichtig glasglaasje geplaatst, waar het onmiddellijk smelt en vastkleeft. Het glasplaatje en het preparaat worden gedroogd met een droger of aan de lucht gedroogd, en gekleurd. Het hele proces, van het inbedden tot het aflezen van het objectglaasje, neemt 10 tot 20 minuten in beslag, waardoor een snelle diagnose in de operatiekamer mogelijk is, voor de chirurgische uitsnijding van kanker. De cryostaat kan worden gebruikt voor het snijden van histologie en weefselglaasjes (b.v. voor het lokaliseren van enzymen) buiten de geneeskunde, maar de kwaliteit van de doorsnede is slecht in vergelijking met standaard histologie met vaste doorsnede en in was gevat. Nieuwere technologie zoals de Compresstome, een type vibrerend microtoom, maakt gebruik van agarose weefselinbedding in plaats van een optimale snijtemperatuur samenstelling om de noodzaak voor de traditionele cryostat bevriezing te elimineren en kan worden gebruikt voor een betere kwaliteit sectioning.