Công nghệ chân không trong phân tích y tế

Kể từ những năm 1980, MRI (chụp cộng hưởng từ) đã trở thành một công cụ chẩn đoán mạnh mẽ bổ sung cho CT (chụp cắt lớp vi tính).

Trong khi chụp cắt lớp vi tính sử dụng tia X để chụp hình, chụp cộng hưởng từ (MRI) sử dụng phản xạ quay từ các phân tử H2O trong mô không để cơ thể tiếp xúc với bức xạ.

Bệnh nhân phải được đưa vào từ trường bên ngoài. Hầu như tất cả các nam châm này đều siêu dẫn điện, được làm mát ở 4,2 K (- 269 C). Nhiệt độ cực thấp này chỉ có thể được duy trì bằng cách điện chân không. Điều này có nghĩa là mỗi nam châm MRI được hút chân không dưới 10 ^-05 mbar trước khi nguội xuống nhiệt độ đông lạnh.

Điều này được thực hiện bởi các trạm bơm TMP. Do từ trường rò rỉ, các bơm không thể vận hành trong khi từ trường đang hoạt động, nhưng các bề mặt lạnh lớn hoạt động như một bơm lạnh và duy trì chân không nếu không có rò rỉ. Bảo dưỡng nam châm MRI và bộ làm mát lạnh thậm chí còn được thực hiện dưới từ trường đầy đủ với các công cụ không từ tính mà không cần hút chân không lại.

Máy đo quang phổ khối lượng là các công cụ phổ biến được sử dụng trong nghiên cứu và phân tích protein học và gen học, pháp y, phát triển thuốc, an toàn thực phẩm và nước và an ninh quê hương.

Gia đình các dụng cụ khác nhau này đang trở nên nổi bật với nhu cầu ngày càng tăng về nghiên cứu y tế trong lĩnh vực protein học trong lĩnh vực virút-học. Những thiết bị này được tìm thấy trong phòng thí nghiệm nghiên cứu, phòng thí nghiệm phân tích và bệnh viện.

Các loại máy đo quang phổ khối khác nhau ion hóa mẫu và phân tích các hợp chất trong một hoặc nhiều tứ cực theo chuỗi. Nguyên tắc hoạt động của tứ cực giống như trong máy phân tích khí dư ("RGA"). 

Ion hóa của các phân tử xuất phát từ mẫu. Trong hầu hết các trường hợp, quá trình ion hóa phun xảy ra trong vùng 1 - 5 mbar. Một bơm cánh quạt xoay một tầng là đủ cho đầu vào khí và thường sử dụng bơm khô theo nguyên tắc xoắn ốc hoặc roots nhiều tầng. Các ion được tăng tốc vào một hoặc nhiều khoang phân tích.

Các buồng này yêu cầu chân không cao và trong một số trường hợp thậm chí là siêu cao để tiếp cận hệ thống máy dò. Trong hầu hết các trường hợp, bơm phân tử turbo được gọi là bơm nhiều đầu vào hoặc bơm phân tán dòng chảy được sử dụng. Thay vì một số TMP rời rạc, các biến thể này có một số cổng bơm cho các buồng chân không khác nhau của thiết bị, giúp tiết kiệm chi phí và không gian. Thiết kế của các dụng cụ này rất nhỏ gọn để tiết kiệm không gian, như bạn có thể thấy trong hình bên trong trong Hình 2. 

Một dụng cụ khác được sử dụng để phân tích và nghiên cứu y tế là Kính hiển vi điện tử.

Do bước sóng ánh sáng tương đối dài (380 - 780 nm), độ phân giải của kính hiển vi ánh sáng bị giới hạn ở khoảng 500 nm. Hầu hết vi khuẩn có kích thước 1 - 10 um nhưng kích thước trung bình của vi rút là 100 - 200 nm (vi rút Corona: 160 nm), do đó chúng không thể nhìn thấy bằng kính hiển vi ánh sáng. Độ phân giải của kính hiển vi điện tử có thể thấp đến 0,5 nm! Kính hiển vi điện tử sử dụng bước sóng của các electron năng lượng cao là 1 - 100 nm.

Để đảm bảo các electron đi từ súng điện tử qua thấu kính và mẫu mà không bị phân tán bởi các phân tử không khí, toàn bộ thiết bị phải ở trong chân không.

Để đảm bảo đường dẫn tự do trung bình vài mét, cần có chân không tốt hơn 10-04 mbar, tăng lên 10-06 mbar trong các thiết bị lớn hơn. Việc cách ly rung động rất quan trọng để tránh làm mờ các cấu trúc nhỏ trong mẫu.

Kính hiển vi điện tử đầu tiên (1932, Ernst Ruska, Giải Nobel Vật lý 1986) sử dụng bơm khuếch tán dầu. Ngày nay, hệ thống chân không cổ điển là một bơm turbo phân tử (ổ trục cơ hoặc từ), một bộ cách ly rung cộng với một bơm cánh quạt xoay 2 cấp hoặc bơm xoắn ốc khô. Để tiết kiệm chi phí trong hầu hết các thiết bị, không có van cổng trên đầu TMP - các mẫu được đưa vào bằng cách thông khí toàn bộ hệ thống chân không. Điều này đòi hỏi tăng tốc và giảm tốc nhanh của TMP.

Trong blog này, chúng tôi đã cho thấy rằng công nghệ chân không hiện diện trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu, điều trị và chẩn đoán y tế.

Công nghệ chân không ở đây dựa trên các tiêu chuẩn an toàn và quy định cao cũng như lịch trình bảo trì. Trong nhiều trường hợp, người vận hành không biết rằng họ đang sử dụng chân không và giờ đây có thể hiểu được âm thanh đến từ bên trong thiết bị.