Dalam blog ini, kami membincangkan bagaimana teknologi vakum adalah asas untuk analisis perubatan melalui MRI, Spektrometer Jisim dan Mikroskop Elektron.
Teknologi vakum untuk MRI
Sejak tahun 1980-an, MRI (pengimejan resonans magnetik) telah menjadi alat yang berkuasa dalam diagnostik yang melengkapi CT (tomografi berkomputer).
Walaupun imbasan CT menggunakan sinar-X untuk pengimejan, MRI menggunakan gema putaran dari molekul H2O dalam tisu yang tidak mendedahkan badan kepada radiasi.
Pesakit mesti dibawa ke dalam medan magnet luaran. Hampir semua magnet ini adalah superkonduktor, disejukkan pada 4,2 K (-269 C). Suhu ultra rendah ini hanya dapat dikekalkan dengan penebat vakum. Ini bermakna setiap magnet MRI dikosongkan di bawah 10-05 mbar sebelum disejukkan ke suhu kriogenik.
Ini dilakukan oleh TMP stesen pam. Disebabkan oleh medan magnet yang mengganggu, pam tidak dapat beroperasi semasa medan magnet dihidupkan, tetapi permukaan sejuk yang besar bertindak sebagai cryopump dan mengekalkan vakum jika tiada kebocoran. Penyelenggaraan magnet MRI dan cryocooler dilakukan di bawah medan magnet penuh dengan alat bukan magnet tanpa perlu mengepam semula.
Teknologi vakum untuk spektrometer jisim
Spektrometer jisim adalah alat biasa yang digunakan dalam penyelidikan dan analisis proteomik dan genomik, forensik, pembangunan ubat, keselamatan makanan dan air serta keselamatan dalam negeri.
Keluarga instrumen yang berbeza ini semakin mendapat perhatian dengan permintaan yang semakin meningkat terhadap penyelidikan perubatan dalam proteomik di bidang virologi. Instrumen ini terdapat di makmal penyelidikan, makmal analitik dan hospital.
Pelbagai jenis spektrometer jisim mengionkan sampel dan menganalisis sebatian dalam satu atau beberapa kuadrupol secara bersiri. Prinsip fungsional kuadrupol adalah sama seperti dalam analisis gas residu ('RGA').
Ionisasi molekul berasal dari sampel. Pengionan semburan berlaku dalam kebanyakan kes di kawasan 1 - 5 mbar. Pam sudut putar satu peringkat sudah cukup untuk saluran gas dan pam kering berdasarkan prinsip gulungan atau akar pelbagai peringkat sering digunakan. Ion-ion dipercepat ke dalam satu atau beberapa ruang analisis.
Bilik-bilik ini memerlukan vakum tinggi dan, dalam beberapa kes, bahkan vakum ultra tinggi untuk mencapai sistem pengesan. Dalam kebanyakan kes, pam turbomolekul aliran berpecah atau multi-inlet yang dipanggil digunakan. Daripada beberapa TMP yang berasingan, varian ini mempunyai beberapa port pam untuk ruang vakum yang berbeza dalam instrumen yang menjimatkan kos dan ruang. Reka bentuk instrumen ini sangat padat untuk menjimatkan ruang, seperti yang anda boleh lihat dalam pandangan dalam pada Gambar 2.
Skema untuk spektrometer jisim kuadrupol
- Perlindungan
- Katod
- Anod
- Piring fokus (diaphragm pengekstrak)
- Diafragma keluar sumber ion (pengukuran tekanan total)
- Diaphragma keluar kuadrupol
Teknologi vakum untuk mikroskop elektron
Satu lagi alat yang digunakan untuk analisis perubatan dan penyelidikan adalah Mikroskop Elektron.
Oleh kerana panjang gelombang cahaya yang relatif panjang (380 - 780 nm), resolusi mikroskop cahaya terhad kepada kira-kira 500 nm. Kebanyakan bakteria berukuran 1 - 10 um tetapi saiz purata virus adalah 100 - 200 nm (Virus Corona: 160 nm), jadi ia tidak dapat dilihat dengan mikroskop cahaya. Resolusi mikroskop elektron boleh serendah 0,5 nm! Mikroskop elektron menggunakan panjang gelombang elektron berenergi tinggi iaitu 1 - 100 nm.
Untuk memastikan elektron melalui pistol elektron, lensa, dan spesimen tanpa tersebar oleh molekul udara, keseluruhan instrumen mesti berada di bawah vakum.
Untuk memastikan laluan bebas purata beberapa meter, vakum yang lebih baik daripada 10-04 mbar diperlukan, meningkat kepada 10-06 mbar dalam instrumen yang lebih besar. Penebat getaran adalah penting untuk mengelakkan struktur kecil dalam spesimen menjadi kabur.
Mikroskop elektron pertama (1932, Ernst Ruska, Hadiah Nobel Fizik 1986) menggunakan pam penyebaran minyak. Hari ini, sistem vakum klasik adalah pam turbomolekul (galas mekanikal atau magnetik), penebat getaran ditambah dengan pam sudu putar 2-peringkat atau pam gulung kering. Untuk penjimatan kos dalam kebanyakan instrumen, tiada injap pintu di atas TMP - spesimen dimasukkan dengan melepaskan keseluruhan sistem vakum. Ini memerlukan pecutan dan perlambatan TMP yang cepat.
Dalam blog ini, kami telah menunjukkan bahawa teknologi vakum terdapat dalam banyak bidang penyelidikan perubatan, rawatan dan diagnostik.
Teknologi vakum di sini menjadi asas kepada standard keselamatan dan peraturan yang tinggi serta jadual penyelenggaraan. Dalam banyak kes, pengendali tidak menyedari bahawa mereka menggunakan vakum dan mungkin kini memahami bunyi yang datang dari dalam instrumen.
