Kriostat

Obrazowanie rezonansu magnetycznego i typy magnesów badawczychEdit

Kriostaty używane w maszynach MRI są zaprojektowane do utrzymywania kriogenu, zwykle helu, w stanie ciekłym z minimalnym odparowaniem (boil-off). Kąpiel w ciekłym helu jest zaprojektowana tak, aby utrzymać szpulkę drutu nadprzewodzącego magnesu w stanie nadprzewodzącym. W tym stanie drut nie ma oporu elektrycznego i przy niskim poborze mocy utrzymywane są bardzo duże prądy. Aby utrzymać nadprzewodnictwo, szpulka musi być utrzymywana poniżej temperatury przemiany poprzez zanurzenie w ciekłym helu. Jeśli z jakiegoś powodu drut stanie się rezystywny, tzn. straci nadprzewodnictwo, co jest stanem znanym jako „wygaszenie”, ciekły hel wyparuje, natychmiast podnosząc ciśnienie w naczyniu. W kominie lub rurze odpowietrzającej umieszcza się płytę pękającą, zwykle wykonaną z węgla, dzięki czemu podczas wzrostu ciśnienia gazowy hel może być bezpiecznie usunięty z komory rezonansu magnetycznego. Nowoczesne kriostaty MRI używają mechanicznej chłodziarki (kriokomora) do ponownego zagęszczania helu i zawracania go do kąpieli, w celu utrzymania warunków kriogenicznych i zachowania helu.

Typowo kriostaty są produkowane z dwoma naczyniami, jedno wewnątrz drugiego. Naczynie zewnętrzne jest próżniowe, a próżnia działa jak izolator termiczny. Zbiornik wewnętrzny zawiera kriogen i jest podtrzymywany w zbiorniku zewnętrznym przez struktury wykonane z materiałów o niskiej przewodności. Osłona pośrednia pomiędzy zbiornikiem zewnętrznym i wewnętrznym przechwytuje ciepło wypromieniowywane ze zbiornika zewnętrznego. Ciepło to jest usuwane przez kriokomórkę. W starszych kriostatach helowych jako osłonę przed promieniowaniem stosowano naczynie z ciekłym azotem, a ciekły hel znajdował się w trzecim, wewnętrznym naczyniu. Obecnie produkuje się niewiele urządzeń wykorzystujących wiele kriogenów, z tendencją w kierunku kriostatów „bezkriogenicznych”, w których wszystkie obciążenia cieplne są usuwane przez kriokoolery.

Biologiczny typ mikrotomuEdit

Kriostat-mikrotom

Kriostaty są używane w medycynie do cięcia szkiełek histologicznych. Zazwyczaj są one używane w procesie zwanym histologią mrożonych przekrojów (patrz procedura mrożonych przekrojów). Kriostat jest zasadniczo ultracienką „krajalnicą”, zwaną mikrotomem, umieszczoną w zamrażarce. Kriostat jest zwykle stacjonarną, pionową zamrażarką, z zewnętrznym kołem do obracania mikrotomu. Temperatura może być zmienna, w zależności od ciętej tkanki, zazwyczaj od minus 20 do minus 30 stopni Celsjusza. Zamrażarka jest albo zasilana elektrycznie, albo za pomocą czynnika chłodniczego, takiego jak ciekły azot. Dostępne są małe przenośne kriostaty, które mogą być zasilane z generatorów lub inwerterów samochodowych. Aby zminimalizować niepotrzebne nagrzewanie, wszystkie niezbędne ruchy mechaniczne mikrotomu mogą być wykonywane ręcznie za pomocą koła zamontowanego na zewnątrz komory. Nowsze mikrotomy posiadają elektryczny przycisk przesuwu tkanki do przodu. Precyzja cięcia jest wyrażona w mikrometrach. Tkanki mogą być cięte nawet do grubości 1 mikrometra. Zwykłe szkiełka histologiczne są montowane z grubością około 7 mikrometrów. Okazy, które są miękkie w temperaturze pokojowej, są mocowane na podłożu tnącym (często wykonanym z białka jaja kurzego) na metalowym „uchwycie” i zamrażane do temperatury cięcia (na przykład w temperaturze -20 stopni C). Po zamrożeniu, próbka na uchwycie jest mocowana na mikrotomie. Obracając korbą, próbka przesuwa się w kierunku ostrza tnącego. Po osiągnięciu zadowalającej jakości cięcia, próbka jest umieszczana na ciepłym szkiełku mikroskopowym, gdzie natychmiast się rozpływa i przylega. Szkiełko i próbka są suszone za pomocą suszarki lub suszone powietrzem, a następnie barwione. Cały proces od zamocowania do odczytania szkiełka trwa od 10 do 20 minut, co pozwala na szybką diagnozę na sali operacyjnej w celu chirurgicznego wycięcia nowotworu. Kriostat może być używany do wycinania histologii i slajdów tkankowych (np. do lokalizacji enzymów) poza medycyną, ale jakość wycinka jest niska w porównaniu ze standardowym wycinkiem histologicznym montowanym w wosku. Nowsze technologie, takie jak Compresstome, rodzaj mikrotomu wibracyjnego, wykorzystują agarozowe osadzanie tkanek zamiast związku o optymalnej temperaturze cięcia, aby wyeliminować potrzebę tradycyjnego zamrażania w kriostacie i mogą być stosowane do sekcji o lepszej jakości.

.

Dodaj komentarz