过去实验室通常配备普通家用冰箱,上部用于4 ~ 8 ℃冷藏,下部用于-20 ℃冷冻。如果实验室工作量小,仅供不超过5人使用,这是不错的紧凑方案。但是,家用冰箱内部空间普遍狭小,空间利用率低,冷冻室的操作和维护相对麻烦,不适合具有一定专业性和人数规模的实验室。按照低温保存条件的不同,常用的冷藏、冷冻设备有冷藏柜、卧式冰柜、超低温冰箱和液氮罐等类型。
常用冷藏和冷冻设备(A)冷藏柜;(B)卧式冰柜及一旁的保存架;(C)立式超低温冰箱及其中的保存架;(D)液氮罐外形及开口后内部的空间。
(1)冷藏柜。
冷藏柜用于4 ~ 8 ℃冷藏试剂或标本,为立式,内部分隔为上下多层,配备单开或双开的透明玻璃门。冷藏柜内的物品务必写清名称、使用人姓名、日期等信息,并按分配好的固定位置存放,避免放置混乱或妨碍取用。由于柜内温度低于室温,即使设备自带除水功能,玻璃门上还是难免带有水雾或水滴。需要用普通粘合剂长期张贴纸质标签或警示标志时,不要贴在玻璃门的正面。有的机型在内部靠近背板的位置,温度容易降到冰点,不能冻存的物品注意适当远离背板。冷藏柜通电状态下四周均应至少留出8 ~ 10 cm的空间散热。冷藏柜是长寿命设备,只要使用得当,通常十余年时间可无故障运行。
(2)卧式冰柜。
卧式冰柜用于-20 ℃冻存物品。当使用人数较多时,必须借助上提式样品保存架归纳物品,才能有效利用冰柜的空间,避免物品堆砌、冻结后无法找寻。保存架顶部要清晰标明信息。卧式冰柜的使用寿命与冷藏柜相当。需注意的是,频繁开闭顶部柜门,或经常长时间开门翻找物品,可使柜门附近堆积较厚的冰层,有时甚至导致门关不严。出现这种情况,应将内部物品临时转移到别的冰柜中,关机彻底化霜、清洁后在回纳物品。严禁用坚硬或锐利的工具直接刮除冰层。显微形态学实验室还应单独留一个小型卧式冰柜,专用于冷冻制片和体外培养相关的低温操作。
(3)超低温冰箱。
立式超低温冰箱一般用于提供-85 ~ -70 ℃的低温保存环境;还有提供-150 ℃冷冻条件的卧式机型,但不如立式搭配液氮罐灵活实用,且故障率较高。超低温冰箱有二级制冷装置,耗电量较大,需要专门占用墙上的大功率电插孔,实验室改装或安排设备位置的时候应予注意。人员较多的实验室,立式超低温冰箱须配备抽屉式样本保存架,避免物品堆积后难以及时找出。低温冰箱开门的时间不能太长,否则结霜严重,故应在每个冻存盒表面和保存架端头做好显眼、准确的标记,做到开门后即可立即正确定位。箱门关闭后通常会有较长时间(数分钟)不能顺利打开,不得使蛮劲开门,必须等一会儿再操作。如果箱门附近结霜严重,也需要及时断电化霜,严禁用锐器或硬物暴力除霜。
超低温冰箱在夏季温度升至28 ℃以上时,蜂鸣器和指示灯常发出高温警报。如果环境温度持续过高,将缩短制冷压缩机的寿命。因此,放置超低温冰箱的空间,夏季必须保持空调持续运行。如果温度并未达到日常报警的水平,仪表提示环境超温,应检查周围留出的间距是否足够;仍然报警的,可清洗冰箱通风口的防尘网。有条件的实验室应专门隔出小间放置冰箱,既减轻空调负担,又避免压缩机工作带来持续的噪音干扰。
维护良好的条件下,超低温冰箱的使用寿命通常为10年左右。最早的故障一般来自第二级制冷压缩机,表现为箱内温度读数维持在-40 ~ -55 ℃,箱体发热加剧。及时更换二级压缩机,冰箱一般还能继续服役至少5 ~ 8年。
(4)液氮罐。
液氮罐外壳为金属或塑料,内面有厚实的隔热保冷材料,罐口有挂金属样品勺/提篮的把手的设计,平时加盖密封。容积较大的液氮罐一定要选择带轮子的型号,或者配备专用轮架,否则装满液氮后质量增大,难以移动。液氮罐加一次能维持多久,与本身的容积、密封性能和开盖频率有关。完全不开盖的情况下,小型液氮罐有时也只能维持2周。因此,添加液氮是一项经常性的工作,相关服务条件必须方便、有持续性,联系渠道要通畅。实验室还应准备隔热良好的金属保温杯、泡沫冻存盒若干,以便盛装少量液氮用于临时操作。