Laboratori

Un laboratori (del llatí medieval laboratorium) és un espai que permet efectuar mesures i experiments en unes condicions controlades per a la recerca científica. Els laboratoris moderns utilitzen un gran nombre d'instruments i procediments per estudiar, sistematitzar o quantificar els objectes de la seva atenció.^[1][2] Normalment estan especialitzats en una disciplina en concret (física, química, bioquímica, ...).^[3][4] Però el nom de laboratori també s'usa per a altres disciplines on també s'usa material especialitzat, i inclou la indústria farmacèutica: Laboratori de fotografia, Laboratori d'anàlisis clíniques, Laboratori farmacèutic, Laboratori clandestí (per a la fabricació de drogues il·legals) etc.^[5] Es poden trobar laboratoris científics en escoles, universitats, indústries, organismes oficials i militars, fins i tot a bord d'avions, vaixells i naus espacials.^[5]

Laboratori de bioquímica

Thomas Edison al seu laboratori, 1901.

Visió general

L'organització i els continguts dels laboratoris estan determinats pels diferents requisits dels especialistes que hi treballen. Un laboratori de física podria contenir un accelerador de partícules o una cambra de buit, mentre que un laboratori de metal·lúrgia podria tenir aparells per a la fosa o refinat de metalls o per provar la seva resistència. Un químic o biòleg pot utilitzar un laboratori humit, mentre que el laboratori d'un psicòleg pot ser una habitació amb miralls unidireccionals i càmeres ocultes on observar el comportament. En alguns laboratoris, com els que utilitzen habitualment els informàtics, els ordinadors (de vegades superordinadors) s'utilitzen per a simulacions o per a l'anàlisi de dades. Els científics d'altres camps seguiran utilitzant altres tipus de laboratoris. Els enginyers també utilitzen laboratoris per dissenyar, construir i provar dispositius tecnològics.

Els laboratoris científics es poden trobar com a sala d'investigació i espais d'aprenentatge a escoles i universitats, indústria, instal·lacions governamentals o militars, i fins i tot a bord de vaixells i naus espacials.

Malgrat la noció subjacent del laboratori com un espai restringit per als experts,^[6] el terme "laboratori" també s'aplica cada cop més a espais de taller com Living Labs, Fab Labs o Hackerspaces, en els quals la gent es reuneix per treballar en problemes socials o fer prototips, treballant en col·laboració o compartint recursos.^[7][8][9] Aquest desenvolupament s'inspira en nous enfocaments participatius de la ciència i la innovació i es basa en mètodes de disseny centrats en l'usuari^[10] i conceptes com la innovació oberta o la innovació d'usuari.^[11][12] Una característica distintiva del treball en Open Labs és el fenomen de la traducció, impulsat pels diferents orígens i nivells d'expertesa de les persones implicades.^[12]

Història

Laboratori químic del segle XVIII, semblant al que feien servir Lavoisier i els seus contemporanis. Naturhistorisches Museum Wien.

Els primers casos de "laboratoris" registrats en anglès van implicar l'alquímia i la preparació de medicaments.^[13]

L'aparició de Big Science durant la Segona Guerra Mundial va augmentar la mida dels laboratoris i l'equip científic, introduint acceleradors de partícules i dispositius similars.

Els primers laboratoris

El primer laboratori segons les proves actuals és un laboratori domèstic de Pitàgores de Samos, el conegut filòsof i científic grec. Aquest laboratori es va crear quan Pitàgores va dur a terme un experiment sobre els tons del so i la vibració de la corda.^[14]

A la pintura de Louis Pasteur d'Albert Edelfelt l'any 1885, es mostra Louis Pasteur comparant una nota a la mà esquerra amb una ampolla plena d'un sòlid a la mà dreta, i sense portar cap equip de protecció individual.^[15]

La investigació en equips va començar al segle XIX i al segle XX es van desenvolupar molts tipus d'equips nous.^[16]

L'any 2002 es va descobrir accidentalment un laboratori alquímic subterrani del segle XVI. Es creia que el propietari era Rodolf II, emperador del Sacre Imperi Romanogermànic. El laboratori es diu Speculum Alchemiae i es conserva com a museu a Praga.^[17]

Condicions de laboratori normalitzades

Humitat

Usualment, convé que la humitat sigui la menor possible perquè accelera l'oxidació dels instruments (comunament d'acer); no obstant això, per a aconseguir la millor habitabilitat del laboratori no pot ser menor del 50% ni major del 75%. Si s'arriba a sobrepassar aquest últim valor, la humitat pot afectar el laboratori.

Pressió atmosfèrica

La pressió atmosfèrica normalitzada sol ser en laboratoris industrials lleugerament superior a l'externa (25 Pa) per a evitar l'entrada d'aire brut de les zones de producció en obrir les portes d'accés. En el cas de laboratoris amb risc biològic (manipulació d'agents infecciosos) la situació és la contrària, ja que ha d'evitar-se la sortida d'aire del laboratori que pugui estar contaminat, per la qual cosa la pressió serà lleugerament inferior a l'externa i la temperatura ha de ser de 16 °C.

Alimentació elèctrica

Tots els laboratoris han de tenir un sistema elèctric d'emergència, diferenciat dels altres de la xarxa elèctrica normal, on van endollats aparells com a congeladors, neveres, incubadores, etc., per a evitar problemes en cas d'apagades. Si bé molts de nosaltres coneixem, almenys pel seu nom, nombrosos laboratoris (com el que s'encarrega d'analitzar exàmens de sang i orina; el d'idiomes on s'aprenen diverses llengües i el laboratori de física present en diverses institucions educatives), hi ha en el món diverses classes de laboratoris, on els especialistes de cada rúbrica compten amb les eines, la higiene i les instal·lacions adequades, com per a concretar els seus plans professionals.

Se sol controlar la presència de pols, ja que modifica el comportament de la llum en travessar l'aire. En els laboratoris de metrologia dimensional, la pols afecta el mesurament de les dimensions en diferents peces.

Vibració i soroll

Al marge de la incomoditat que suposa la seva presència per a investigadors i tècnics de laboratori, poden falsejar mesuraments realitzats per procediments mecànics. És el cas, per exemple, de les màquines de mesurar per coordenades.

• Tenir en compte quin element s'utilitza.
• Saber escoltar les instruccions del preparador de l'àrea.
• Mai jugar amb els elements o utensilis del laboratori.
• Estar en silenci.
• No manipular instruments no indicats.
• Usar guardapols especials per al seu treball
• Usar sabates cobertes
• No emmagatzemar substàncies químiques
• Utilitzar lents de protecció

Tipus

Laboratori de metrologia

En aquest laboratori s'aplica la ciència que té per objecte l'estudi de les unitats i de les mesures de les magnituds; defineix també les exigències tècniques dels mètodes i instruments de mesura.

Els laboratoris de metrologia es classifiquen jeràrquicament d'acord amb la qualitat dels seus patrons. Encara que les estructures poden variar en cada país, per regla general existeixen tres nivells (les condicions seran tant més estrictes com més alt el nivell del laboratori):

1. Laboratori nacional: és el que posseeix el patró nacional primari i els patrons nacionals de transferència (els empleats realment per a evitar el desgast del primari).
2. Laboratori intermedi: usualment són laboratoris d'universitats, centres de recerca i similars.
3. Laboratori industrial: en les mateixes instal·lacions de l'empresa, per a la realització del control de qualitat o l'assaig de prototips.

En qualsevol dels nivells, els laboratoris es poden classificar en funció de la naturalesa dels mesuraments realitzats: metrologia dimensional, metrologia elèctrica, assaig de materials, etc.

Laboratori clínic

El laboratori clínic és el lloc on es realitzen determinacions "in vitro" de propietats biològiques humanes (o animals, en veterinària) que contribueixen a l'estudi, prevenció, diagnòstic i tractament de problemes de salut. Utilitzen les metodologies de diverses disciplines com la bioquímica, hematologia, immunologia i microbiologia. En el laboratori clínic s'obtenen i s'estudien mostres clíniques, com a sang, orina, femta, líquid sinovial (articulacions), líquid cefalorraquidi, exsudats faringis i vaginals, entre altres.

Serveis del laboratori clínic

1. Descobrir malalties en etapes subclíniques
2. Ratificar un diagnòstic sospitat clínicament.
3. Obtenir informació sobre el pronòstic d'una malaltia.
4. Establir un diagnòstic basat en una sospita ben definida.
5. Vigilar un tractament o conèixer una determinada resposta terapèutica.
6. Requerir factors de risc.

Un sistema de gestió d'informació de laboratori (LIMS), a vegades denominat sistema d'informació de laboratori (LIS) o sistema de gestió de laboratori (LMS), és una solució basada en programari amb característiques que recolzen les operacions d'un laboratori clínic modern. Les característiques clau inclouen, entre altres, suport de flux de treball i seguiment de dades, arquitectura flexible i interfícies d'intercanvi de dades, que "suporten completament el seu ús en entorns regulats". Les funcions i els usos d'un LIS han evolucionat al llarg dels anys des del simple seguiment de mostres fins a una eina de planificació de recursos empresarials que gestiona múltiples aspectes de la informàtica de laboratori.

Laboratori científic

Pràcticament totes les branques de les ciències naturals es desenvolupen i progressen gràcies als resultats que s'obtenen en els seus laboratoris.

Laboratoris de biologia

És el laboratori on es treballa amb material biològic, des de nivell cel·lular fins al nivell d'òrgans i sistemes, analitzant-los experimentalment. Es pretén distingir amb ajuda d'un cert material l'estructura dels éssers vius, identificar els compostos que els conformen. També es realitzen mesuraments i es fan observacions de les quals es treuen les conclusions d'aquests experiments. Consta de microscopi de llum o electrònic, caixes de Petri, termòmetres; tot això per a microbiologia, equip de cirurgia, taules per a disseccions per a zoologia, elements de bioseguretat com a guants i bata de laboratori i ulleres de seguretat.

Laboratori de química

És aquell que fa referència a la química i que estudia composts, mescles de substàncies o elements utilitzant assajos químics, ajuda a analitzar les teories que s'han proposat al llarg del desenvolupament d'aquesta ciència i a realitzar nous descobriments. Es poden classificar en laboratoris de química física, laboratoris d'anàlisi química, laboratoris de síntesi orgànica i laboratoris d'inorgànica.

Material d'un laboratori de química

En un laboratori de química s'utilitza una àmplia varietat d'instruments o eines que, en el seu conjunt, es denominen material de laboratori. Poden classificar-se segons el material:

Michael Faraday, físic i químic del segle xix al seu laboratori

• De metall: agarradora, cèrcol, anou, espàtula, gradeta, balança de platerets, encenedors, peu universal, pinces de laboratori, pinça de mohr, pinça metàl·lica, sacabocat, tela metàl·lica, trípode i cullereta
• De vidre: agitador, butllofa de decantació, pilota de destil·lació, pilota gibbson, bureta, cristal·litzador, embut, kitasato, matràs, erlenmeyer, matràs aforat, pipeta (que pot ser de dos tipus: graduada o volumètrica), placa de petri, proveta, retorta, serpentina, tub d'assaig, tub refrigerant, vareta de vidre, vas de precipitats, vidre de rellotge, etc.
• De plàstic: pinça de plàstic, piseta (o flascó rentador), proveta, propipeta
• De porcellana: gresol, morter amb pistil, càpsula de porcellana, triangle d'argila, Embut Büchner, etc.
• De fusta: gradetes, pinça de fusta
• De goma: mànegues, perilla
• Instruments electrònics: microscopi, cronòmetre

Laboratori de física

El laboratori de física és ideal per a fer experiments amb electricitat, electrònica, òptica i afins. Compta amb gran nombre d'endolls i cables on fan proves.

Laboratori de sòls

En els laboratoris de sòls s'analitzen les propietats d'aquests des del punt de vista de la seva utilització en agricultura i ramaderia, com també es determinen les característiques nutricionals que les plantes necessiten per al seu creixement, ja sigui també per a fer millorament de qualitat del sòl i aigua.

Laboratoris de qualitat d'aigua

En els laboratoris de qualitat d'aigua s'analitza l'aigua tant des del punt de vista químic, com també biològic, per a detectar contaminants perjudicials a la salut.

Existeixen una variada gamma de laboratoris especialitzats en l'anàlisi de l'aigua, des dels més simples que s'instal·len al costat de les plantes de potabilització i a les plantes de tractament de les aigües residuals.

Altres tipus de laboratori

Laboratori de producte

En aquest laboratori s'estudia el comportament dels usuaris davant aplicacions informàtiques, com per exemple una pàgina web. Per a això existeixen diferents sales perquè els experts observin als usuaris. En un laboratori de producte usualment s'analitza i estudia la usabilitat d'un producte de programari, aplicació o servei web.

Laboratori d'idiomes

Es troben en escoles i institucions dedicades a l'ensenyament d'idiomes i serveixen per a la pràctica de les regles gramaticals i de sintaxi apresa a l'aula teòrica, així com per a millorar l'expressió oral (fonologia) i l'auditiva de l'idioma en qüestió. Fan ús d'equips d'àudio (reproductors de cassets o CD i cascos), equips de vídeo (pantalles, videogravadores) i equips d'informàtica: ordinadors i diversos programes d'aprenentatge d'idiomes i llenguatges.

Laboratori escolar

Es troben en col·legis i instituts. Són característics de les àrees de ciències experimentals on els treballs pràctics cobren especial sentit didàctic i pedagògic. S'hi duen a terme diferents tipus de treballs pràctics com les experiències de càtedra, les pràctiques dirigides i de comprovació, les experiències de recerca o indagació per part dels alumnes, etc. Tradicionalment, els alumnes segueixen mitjançant un guió de pràctiques una experiència preparada pel docent, anotant el que realitzen en un quadern de laboratori i elaboren posteriorment un informe de pràctiques.

Útils per a pràctiques de química en un laboratori escolar

Un laboratori escolar és un entorn molt diferent d'una aula normal perquè requereix material, mitjans i instal·lacions adequades. La legislació espanyola regula àmpliament aquests espais; que han de ser més amplis que una aula ordinària, de fàcil circulació per dins, amb almenys dues portes i amb llum i ventilació natural. A més la seva arquitectura sol ser modular, amb taules de treball àmplies i subjectes al sòl així com amb poiates i safaretjos d'aigua corrent. En els de química es disposarà de vitrina per a gasos i extractors. Els reactius químics s'emmagatzemaran amb clau en armaris metàl·lics en sales annexes al laboratori. I les instal·lacions de gas i electricitat estaran en tot moment controlades pel que s'instal·larà un quadre elèctric independent per laboratori. A més de comptar amb l'equipament de qualsevol aula, comptaran amb material específic de les diferents matèries.