เครื่องมือวิทยาศาสตร์

อุปกรณ์ห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์หรือเครื่องมือวิทยาศาสตร์ (Scientific tools) หมายถึงเครื่องมือและอุปกรณ์ต่างๆ ที่ใช้โดยผู้เชี่ยวชาญหรือนักศึกษาที่ทำงานในห้องปฏิบัติการ อุปกรณ์ห้องปฏิบัติการต่างๆ ที่ใช้ได้แก่กล้องจุลทรรศน์ เครื่องวัดความร้อน ขวดรีเอเจนต์ บีกเกอร์และอีกมากมาย

เครื่องมือเหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้เพื่อทำการทดลองหรือทำการวัดและรวบรวมข้อมูลประเภทของอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ที่ใช้ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับประเภทของการทดลองที่ทำโดยนักศึกษาหรือนักวิจัย นอกจากนี้ยังขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของห้องปฏิบัติการและไม่ว่าจะตั้งอยู่ในโรงเรียน โรงพยาบาล ในศูนย์วิจัย

เครื่องมือห้องปฏิบัติการต่างๆหนึ่งในอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐานที่ใช้สำหรับวัตถุประสงค์ในการวัดได้แก่เครื่องวัดปริมาตร เครื่องชั่งดิจิตอล เครื่องวัดค่า pH Meter ก็เป็นเครื่องมือวัดที่สำคัญในการวัดความเป็นกรดของสารละลายต่างๆการจัดหาอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ทั้งหมดสำหรับห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์นั้นไม่ใช่เรื่องยากอีกต่อไป

สเปกโตรโฟโตมิเตอร์ (Spectrophotometer)

สเปกโตรโฟโตมิเตอร์ (Spectrophotometer) เป็นเครื่องมือที่ใช้วัดปริมาณโฟตอน (ความเข้มของแสง) ที่ดูดกลืนหลังจากผ่านสารละลายตัวอย่าง ใช้วิธีการวัดปริมาณสารเคมีที่ดูดซับแสง โดยการวัดความเข้มของแสงเมื่อลำแสงลอดผ่านสารละลายตัวอย่าง หลักการพื้นฐานคือสารประกอบแต่ละชนิดดูดซับหรือส่งผ่านแสงในช่วงความยาวคลื่นที่กำหนด การวัดนี้ยังสามารถใช้เพื่อวัดปริมาณของสารเคมีที่รู้จัก

ด้วยเครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ สามารถกำหนดปริมาณของสารเคมีที่ทราบ (ความเข้มข้น) ได้ด้วยการวัดความเข้มของแสงที่ตรวจพบ ขึ้นอยู่กับช่วงความยาวคลื่นของแหล่งกำเนิดแสง เป็นหนึ่งในเครื่องมือที่มีประโยชน์ที่สุดในการวิเคราะห์เชิงปริมาณในสาขาต่างๆ เช่นเคมี ฟิสิกส์ ชีวเคมี วิศวกรรมวัสดุและเคมี และการประยุกต์ใช้ทางคลินิก

เครื่องทำน้ำบริสุทธิ์ (Water Purification)

เครื่องทำน้ำบริสุทธิ์เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการกำจัดสารเคมีที่ไม่พึงประสงค์ สิ่งปนเปื้อนทางชีวภาพ สารแขวนลอย และก๊าซออกจากน้ำ เป้าหมายคือการผลิตน้ำให้เหมาะสมกับวัตถุประสงค์เฉพาะ การทำน้ำให้บริสุทธิ์ดำเนินการเพื่อวัตถุประสงค์อื่นๆ ที่หลากหลายรวมถึงการใช้งานทางการแพทย์ เภสัชวิทยา เคมี และอุตสาหกรรม

การทำน้ำให้บริสุทธิ์อาจลดความเข้มข้นของอนุภาครวมถึงอนุภาคแขวนลอย ปรสิต แบคทีเรีย สาหร่าย ไวรัส และเชื้อรา รวมทั้งลดความเข้มข้นของสารที่ละลายน้ำและอนุภาคต่างๆ น้ำบริสุทธิ์ในที่นี้หมายถึงน้ำที่บริสุทธิ์จริงๆ Pure H2O ที่ใช้ในทางวิทยาศาสตร์ซึ่งมีความนำไฟฟ้าต่ำมากๆ

อย่างไรก็ตามน้ำบริสุทธิ์มีหลายประเภทได้แก่: Type I, Type II และ Type III

• น้ำ Type 1 (Ultrapure Water) ที่เรียกว่าน้ำบริสุทธิ์พิเศษเป็นน้ำบริสุทธิ์ที่สุดที่ผลิตได้ ใช้สำหรับขั้นตอนการวิเคราะห์ขั้นสูง ซึ่งรวมถึงการเพาะเลี้ยงเซลล์และเนื้อเยื่อ แก๊สโครมาโตกราฟี อณูชีววิทยา
• น้ำ Type II ไม่มีความบริสุทธิ์เหมือนกันกับ Type I แต่ยังคงรักษาระดับความบริสุทธิ์ไว้ในระดับสูง เป็นน้ำที่ดีสำหรับเครื่องวิเคราะห์ทางคลินิก เนื่องจากการสะสมแคลเซียมจะลดลงเมื่อใช้น้ำประเภทนี้ ใช้ในห้องปฏิบัติการทั่วไป การวิเคราะห์และการเตรียมทางจุลชีววิทยา ใช้สำหรับเครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์
• Type 3 น้ำ (RO Water) น้ำเกรด 3 หรือที่เรียกว่าน้ำ RO เป็นน้ำที่ผลิตด้วยเทคโนโลยีการกรองแบบรีเวิร์สออสโมซิส มีระดับความบริสุทธิ์ต่ำที่สุด แต่โดยทั่วไปจะเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการใช้งานในห้องปฏิบัติการขั้นพื้นฐานเช่น การทำความสะอาดเครื่องแก้ว หรือการเตรียมสาร นอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็นน้ำป้อนสำหรับการผลิตน้ำประเภทที่ 2

เครื่องไตเตรท (Titrator)

การไทเทรตเป็นการวิเคราะห์ทางเคมีเชิงปริมาณ ใช้เพื่อกำหนดความเข้มข้นที่ไม่รู้จักของสารที่รู้จักในตัวอย่าง หลักการพื้นฐานของการไทเทรตมีดังต่อไปนี้ เติมสารละลายที่เรียกว่าไทแทรนต์หรือสารละลายมาตรฐาน ลงในตัวอย่างที่จะวิเคราะห์ ไทแทรนต์ประกอบด้วยความเข้มข้นของสารเคมีที่ทราบซึ่งทำปฏิกิริยากับสารที่จะหาค่า ไทแทรนต์ถูกเติมโดยใช้บิวเรตต์ บิวเรตต์เป็นอุปกรณ์ที่ช่วยให้วัดปริมาณ (ปริมาตร) ของไทแทรนต์ที่เติมได้อย่างแม่นยำ เนื่องจากปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นในตัวอย่างที่จะวิเคราะห์ คุณลักษณะของตัวอย่างจึงเปลี่ยนไป

การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัตินี้สามารถตรวจพบได้โดยตัวบ่งชี้สีหรือเซ็นเซอร์ที่เรียกว่า ตัวบ่งชี้สีจะเปลี่ยนสีทันทีที่สารทั้งหมดที่มีอยู่ในตัวอย่างทำปฏิกิริยากับไทแทรนต์ที่เติม เซ็นเซอร์แสดงการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในสัญญาณที่วัดได้ ทันทีที่สารทั้งหมดที่อยู่ในตัวอย่างทำปฏิกิริยากับไทแทรนต์ที่เติม

เครื่องไตเตรทวัดความเข้มข้นของสารที่มีอยู่ในตัวอย่างสามารถคำนวณได้จากปริมาตรของไทแทรนต์ที่ต้องเติมจนกว่าสารทั้งหมดจะทำปฏิกิริยา

เครื่องวัดค่า AW (Water Activity Meter)

Water Activity หรือเรียกย่อว่า aW คือปริมาณน้ำที่รวมกับตัวอย่างหรือน้ำที่ไม่เกาะติดกับส่วนผสมสามารถถูกใช้โดยจุลินทรีย์ที่ไม่พึงประสงค์ซึ่งอาจนำไปสู่ปัจจัยหนึ่งที่ทำให้เกิดการเน่าเสียของอาหารได้ สูตรการคำนวณอัตราส่วนของความดันไอของน้ำในวัสดุหรือสารต่อความดันไอของน้ำบริสุทธิ์

การวัด Water Activity พิจารณาจากการคำนวณความชื้นสัมพัทธ์ ความชื้นสัมพัทธ์คือเปอร์เซ็นต์ของน้ำในอากาศ (ความดันไอ) เทียบกับปริมาณน้ำทั้งหมดที่อากาศสามารถกักเก็บได้ (ความดันไออิ่มตัว) ที่อุณหภูมิที่กำหนด

จากสมการค่า aW อยู่ระหว่าง 0 ถึง 1 น้ำกลั่นบริสุทธิ์จะมี aW เท่ากับ 1 เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น โดยทั่วไป aw จะเพิ่มขึ้นยกเว้นในผลิตภัณฑ์บางอย่างที่มีเกลือหรือน้ำตาลเป็นผลึก

อาหารที่มีค่า aW สูง (เข้าใกล้ 1) มีโอกาสเกิดเชื้อราและมี shelf life ที่สั้น

เครื่องกวนสาร (Magnetic stirrer)

เครื่องกวนสารแม่เหล็กหรือ (Magnetic stirrer) เป็นอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการที่ใช้สนามแม่เหล็กหมุนเพื่อทำให้แท่งกวน ที่แช่อยู่ในของเหลวหมุนเร็วมากจึงกวนสารละลายให้เข้ากัน สนามหมุนอาจถูกสร้างขึ้นโดยแม่เหล็กหมุนหรือชุดของแม่เหล็กไฟฟ้าที่อยู่กับที่ซึ่งอยู่ใต้ภาชนะที่มีของเหลว

โดยทั่วไปจะใช้เครื่องกวนแม่เหล็กในห้องปฏิบัติการเพื่อให้แน่ใจว่าตัวอย่างของเหลวมีความสม่ำเสมอและเป็นเนื้อเดียวกัน เครื่องกวนแม่เหล็กสามารถใช้แท่งเครื่องกวนแบบแม่เหล็กหรือเครื่องกวนแบบเหนี่ยวนำเพื่อทำให้กระบวนการผสมเสร็จสมบูรณ์

เครื่องมือนี้ช่วยรับประกันการผสมที่เหมาะสม ซึ่งจะช่วยเพิ่มเวลาตอบสนองของเซ็นเซอร์ ทำให้เครื่องมือวัดสามารถอ่านค่าได้รวดเร็วยิ่งขึ้น ดังนั้นเครื่องกวนแม่เหล็กจึงเป็นเครื่องมือที่เหมาะสำหรับใช้ในห้องปฏิบัติการเพื่อการวิจัยและการควบคุมคุณภาพ

เครื่องวัดความหนืด (Viscometer)

เครื่องวัดความหนืด (เรียกอีก Viscometer) เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการวัดความหนืดของของเหลว โดยทั่วไปของไหลยังคงนิ่งและวัตถุเคลื่อนที่ผ่าน หรือวัตถุอยู่กับที่และของไหลเคลื่อนผ่าน การลากที่เกิดจากการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของของไหลและพื้นผิวเป็นตัววัดความหนืด

ความหนืดเป็นการวัดสมบัติทางอ้อมของวัสดุที่มีประโยชน์มาก ซึ่งรวมถึงน้ำหนักโมเลกุลและความหนาแน่น ซึ่งทั้งสองอย่างนี้ส่งผลต่อพฤติกรรมการไหล ดังนั้นจึงสามารถใช้เครื่องวัดความหนืดเพื่อตรวจสอบความสม่ำเสมอของแบทช์และการควบคุมคุณภาพ
ตัวอย่างการใช้งานได้แก่

• การวัดการไหลของน้ำมันเครื่องภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่างๆ
• วิเคราะห์คุณสมบัติการไหลของน้ำนมเพื่อออกแบบระบบท่อที่เหมาะสม
• ตรวจสอบความหนืดของแยมและน้ำเชื่อมเพื่อให้แน่ใจว่ามีความสม่ำเสมอของสินค้าแต่ละ lot

เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของความหนืดสะท้อนถึงการเปลี่ยนแปลงของน้ำหนักโมเลกุล เครื่องวัดความหนืดจึงถูกใช้เพื่อกำหนดลักษณะเฉพาะของพลาสติก มีประโยชน์อย่างยิ่งในการสังเคราะห์พอลิเมอร์เนื่องจากอัตราการไหลสามารถใช้เพื่อกำหนดการเปลี่ยนแปลงของความยาวของพอลิเมอร์ผ่านกระบวนการต่างๆ

ในหลายกรณีที่ความหนืดเป็นประโยชน์ทางอุตสาหกรรม ความหนืดจะลดลงเมื่อกิจกรรมของเอนไซม์เพิ่มขึ้น เครื่องวัดความหนืดใช้เพื่อกำหนดกิจกรรมของเอนไซม์เช่น เซลลูเลส โปรตีเอส อะไมเลส และเพคติเนส

เครื่องวัดความหวาน (Brix Refractometer)

เครื่องวัดความหวาน (Brix Refractometer) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในอุตสาหกรรมและวิชาชีพที่หลากหลาย หนึ่งในการใช้งานที่พบบ่อยที่สุดของเครื่องวัดนี้อยู่ในอุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม

ความหมายขององศา Brix (สัญลักษณ์ °Bx) คือปริมาณน้ำตาลของสารละลายที่เป็นน้ำ Brix หนึ่งองศาคือซูโครส 1 กรัมในสารละลาย 100 กรัมและแสดงถึงปริมาณสารละลายเป็นเปอร์เซ็นต์โดยมวล หากสารละลายมีของแข็งที่ละลายน้ำได้นอกเหนือจากซูโครสบริสุทธิ์ °Bx จะประมาณปริมาณของแข็งที่ละลายได้เท่านั้น

เครื่องวัดความเค็ม (Salinity meter)

เครื่องวัดความเค็มเป็นเครื่องมือบ่งชี้คุณภาพน้ำที่ใช้งานง่าย และเป็นวิธีที่ยอดเยี่ยมในการประมาณค่าเกลือที่ละลายในน้ำอย่างรวดเร็วในตัวอย่างน้ำที่หลากหลาย มีประโยชน์ในการใช้งานที่หลากหลายตั้งแต่การทดสอบระดับความเค็มในน้ำที่ใช้สำหรับการเกษตร น้ำดื่ม น้ำเสีย และสำหรับการทดสอบน้ำในสระในบ้านและสปา

เครื่องวัดความเค็มจะอ่านค่าการนำไฟฟ้าหน่วยการวัดความเค็มโดยประมาณ ซึ่งจะแสดงเป็นส่วนต่อพัน (ppt) ส่วนในล้านส่วน (ppm) กรัมต่อลิตร (g/L) หรือมิลลิกรัมต่อลิตร (มก.) /ลิตร).

เครื่องวัดวิเคราะห์ความชื้น (Moisture Analyzer)

เครื่องวิเคราะห์ความชื้น (Moisture Analyzer) ใช้เพื่อวัดปริมาณความชื้นในตัวอย่างประเภทต่างๆ รวมทั้งของแข็ง ของเหลว และก๊าซ ต้องมีการควบคุมความชื้นในของแข็งสำหรับพลาสติก ยา การแปรรูปด้วยไฮโดรคาร์บอน

เนื่องจากวิธีการทดสอบความชื้นในห้องปฏิบัติการแบบดั้งเดิมดำเนินไปอย่างเชื่องช้า เครื่องวัดความชื้นแบบอัตโนมัติจึงได้รับการพัฒนาและสามารถลดเวลาที่จำเป็นสำหรับการทดสอบจากชั่วโมงเหลือเพียงไม่กี่นาที

เครื่องวิเคราะห์ความชื้นถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เพื่อวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกันมากมาย สามารถใช้ในอุตสาหกรรมอาหารเพื่อควบคุมความชื้น ปริมาณความชื้นในอาหารมากเกินไปอาจนำไปสู่ความเหม็นอับหรือการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย ความชื้นเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อความสม่ำเสมอ รสชาติ ลักษณะที่ปรากฏของชั้นวาง และปัจจัยอื่นๆ มากมายในอาหาร

เครื่องวัดความชื้นยังมักใช้ในการควบคุมคุณภาพและห้องปฏิบัติการอื่นๆ การวิเคราะห์ความชื้นใช้ในหลายสาขาเพื่อกำหนดปริมาณน้ำในน้ำมันดิบ เชื้อเพลิง กากตะกอนน้ำเสีย และสารเคมี ของแข็ง และของเหลวอื่นๆ อีกมากมาย