اسپری فریز چیست؟ + کاربردهای صنعتی و پزشکی

Freeze Spray یکی از ابزارهای صنعتی و پزشکی است که با ایجاد سرمایش فوری و موضعی، به عنوان یک راه حل سریع و کاربردی برای خنک سازی سطحی شناخته می شود. این اسپری در قالب یک آئروسل حاوی گازهای مایع شده (مثل دی متیل اتر یا هیدروفلوئوروکربن ها) عرضه می شود که موقع خروج از نازل، به سرعت تبخیر شده و دمای سطح را به شدت کاهش می دهد. در واقع این محصول قادر است در یک نقطه محدود سرمای شدید ایجاد کند. به همین دلیل از این اسپری در پزشکی و در صنایعی که نیاز به خنک کردن دقیق و فوری دارند، استفاده می شود. این اسپری در پزشکی برای کاربردهای مختلفی مثل کرایوتراپی و بی حسی موضعی مورد استفاده قرار می گیرد.

همانطور که پیش تر نیز اشاره کردیم، این اسپری باعث کاهش دمای سطوح مختلف (با توجه به کاربرد آن) می شود. در رابطه با چگونگی این فرایند، لازم به ذکر است که اسپری با استفاده از گازهای فشرده ای که به حالت مایع درآمده اند، هنگام  خروج از نازل به سرعت تبخیر می شود. این تبخیر سریع، باعث جذب حرارت از سطح مورد تماس شده و به میزان قابل توجهی دمای آن را کاهش می دهد. به بیان ساده تر، وقتی اسپری روی یک نقطه پاشیده می شود، گاز مایع داخل قوطی به گاز تبدیل شده و این تغییر فاز، گرمای محیط را می گیرد و در نتیجه، سطحی که اسپری به آن برخورد می کند، به سرعت سرد می شود. 

به عنوان مثال در تعمیر برد گوشی تلفن همراه، این اسپری دمای برد گوشی را تا 50- درجه و حتی دماهای پایین تر کاهش می دهد و باعث یخ زدگی موقت برد و آی سی های گوشی می شود. پس از یخ زدن برد، با اتصال برد گوشی به کابل مخصوص و منبع تغذیه، قسمت فریز شده آب می شود و به راحتی می توان محل اتصالی و ایراد روی برد را شناسایی کرد.

گازهایی که اغلب در این اسپری مورد استفاده قرار می گیرد، عبارتنداز:

• دی متیل اتر (Dimethyl ether)
• هیدروفلوئوروکربن ها (HFCs) مانند HFC-134a و تترافلوئورواتان (Tetrafluoroethane)

هر کدام از گازهای مذکور، دارای ویژگی های خاصی هستند که با توجه به نیازهای صنعتی یا پزشکی انتخاب می شوند.

این اسپری به دلیل عملکرد سریع و موضعی خود به یکی از مهم ترین ابزار کار در صنایع مختلف تبدیل شده است. در این بخش به ذکر کاربردهای صنعتی این محصول خواهیم پرداخت:

• تعمیرات الکترونیکی و عیب یابی بردها

تعمیرات الکترونیکی و عیب یابی بردها یکی از کاربردهای رایج این محصول در صنعت الکترونیک است. تکنسین ها از آن برای شناسایی قطعات معیوب روی بردهای الکترونیکی استفاده می کنند. برای این کار، کمی از محصول را روی قطعه مورد نظر اسپری می کنند، اگر قطعه مورد نظر دچار مشکل حرارتی و یا ناپایداری عملکرد باشد، رفتار مدار بلافاصله تغییر می کند و به این شکل عیب قطعه مشخص می شود. برای عیب یابی بردها، این روش بسیار سریع تر و دقیق تر از تست های سنتی عمل می کند.
یکی از رایج ترین استفاده های این اسپری درصنعت الکترونیک، تشخیص نقطه ی معیوب در مدارهای چاپی (PCB) است. به این منظور، اسپری روی برد روشن پاشش می شود تا لایه ای از یخ سطحی ایجاد شود. اگر در قسمتی از برد، سرما سریع تر از بقیه قسمت ها ناپدید شود، احتمال وجود مقاومت بالا یا اتصال کوتاه در آن ناحیه بالاست. این روش ساده ولی بسیار موثر به تکنسین ها کمک می کند تا بدون نیاز به ابزارها و تکنیک های گران قیمت (مثل میکروسکوپ های دیجیتال و آزمون های مقاومت) عیب را سریع تر تشخیص دهند.

لازم به ذکر است برای پاک کردن بردها و قطعات الکترونیکی حساس می توانید از اسپری کف تمیز کننده استفاده نمایید.

• جلوگیری از آسیب حرارتی در لحیم کاری

در لحیم کاری قطعات حساس، همیشه خطر دمای بالا وجود دارد. این اسپری با کاهش سریع دما در نقاط حساس، از آسیب دیدن مدار یا قطعات اطراف جلوگیری می کند. این تکنیک مخصوصا در تعمیر تجهیزات حساس صنعتی یا ابزارهای پزشکی دقیق کاربرد دارد.
برخی اسپری ها دارای فرمول ضد استاتیک هستند (افزودنی الکلی) تا مناسب قطعات حساس به استاتیک باشند. بنابراین توصیه می شود برای اجزای SMD از فرمول های pin-point یا antistatic استفاده شود. 
ضمنا اگر می خواهید اطلاعات بیشتری درمورد خطرات لحیم کاری کسب نمایید، روی لینک مربوطه کلیک کنید.

• خنک کردن فوری قطعات مکانیکی

در صنایعی مثل خودروسازی، ابزارسازی و تعمیرات مکانیکی از این اسپری برای خنک کردن سریع قطعات داغ یا متورم شده و همچنین برای انقباض قطعات فلزی برای جا زدن یا جداسازی آسان تر استفاده می شود.

• تشخیص نویز حرارتی در تجهیزات

برخی ماشین آلات صنعتی ممکن است در دماهای بالا دچار نویز یا اشکال در عملکرد شوند. در این صورت این اسپری با خنک کردن موضعی، به تشخیص منبع دقیق نویز یا اشکال عملکردی کمک می کند

این اسپری علاوه بر صنعت در پزشکی نیز کاربردهای فراوانی دارد. البته باید توجه داشت که فرمولاسیون، خلوص و استانداردهای اسپری مورد استفاده در پزشکی نسبت به نمونه های صنعتی متفاوت است.

از جمله کاربردهای اسپری فریز در پزشکی عبارتنداز :

• کرایوتراپی (Cryotherapy)

در درمان مشکلات پوستی مخصوصا برای برداشتن زگیل، لکه های خورشیدی (Solar Lentigines یا Sun Spots)، کراتوز آکتینیک و ضایعات خوش خیم از این اسپری ها استفاده می شود. در رابطه با نحوه عملکرد این اسپری در درمان ضایعات پوستی لازم به توضیح است که در این روش با عمل انجماد، سلول های غیرطبیعی مرده و به بدن کمک می کند تا به صورت طبیعی آن ها را حذف کند. اسپری هایی که برای کرایوتراپی مورد استفاده قرار می گیرند، معمولا حاوی نیتروژن مایع یا گازهای خالص پزشکی هستند.

یکی از کاربردهای رایج کرایوتراپی، فریز کردن زگیل تناسلی است که با استفاده از این محصول انجام می شود. در این روش، سرمای شدید باعث تخریب سلول های آلوده به ویروس HPV و حذف زگیل می شود.

• بی حسی موضعی

گاهی قبل از تزریق یا عمل های جراحی کوچک و پانسمان های دردناک از این اسپری برای ایجاد بی حسی موضعی استفاده می شود. این اسپری ها با کاهش ناگهانی دمای پوست، پایانه های عصبی را برای مدت کوتاهی غیر فعال کرده و احساس درد را کاهش می دهند.

• کنترل التهاب و تورم

در برخی از روش های توانبخشی یا آسیب دیدگی های ورزشی، از این اسپری می توان برای کاهش فوری التهاب، درد و تورم استفاده کرد. البته امروزه برای این موارد بیشتر از کمپرس سرد یا ژل های سرمایشی استفاده می شود ولی به دلیل سرعت بالای این اسپری در خنک سازی، همچنان در شرایط اورژانسی ورزشی مورد استفاده قرار می گیرد.

این اسپری از گاز مایع آیروسل برخوردار است و این ماده حلال در عیب یابی قطعات الکترونیکی و الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد. این محصول کاربردی در صنعت الکترونیک، کاملا خالص و غیر قابل اشتعال است و در زمان بسیار کوتاهی موجب فریز و انجماد برد می شود. علاوه بر این، پس از آب شدن ردی از آن روی برد باقی نمی ماند. استشمام این اسپری هیچ خطری برای سلامتی انسان ندارد و با محیط زیست نیز سازگار می باشد.

در این قسمت به مزایایی خواهیم پرداخت که باعث شده این محصول در بسیاری از موقعیت ها به عنوان یک راه حل سریع و ایمن مورد استفاده قرار گیرد. مزایای اسپری فریز عبارتنداز:

• سرمایش سریع و موضعی

این اسپری قادر است تنها در چند ثانیه، دمای نقطه مورد نظر را (بدون تاثیر روی قسمت های اطراف) به میزان قابل توجهی کاهش دهد. این ویژگی برای مواقعی که زمان و دقت اهمیت زیادی دارد (مثل تست مدار یا کرایوتراپی)، بسیار مناسب است.

• عدم باقی ماندن رطوبت یا اثر چربی

برخلاف برخی خنک کننده ها یا اسپری های دیگر، این محصول پس از استفاده اثری از خود به جا نمی گذارد. این ویژگی مخصوصا برای تجهیزات الکترونیکی بسیار مهم است، زیرا باقی ماندن رطوبت یا چربی می تواند باعث آسیب به این تجهیزات شود.

• کاربری آسان و بدون نیاز به تجهیزات خاص

استفاده از اسپری بسیار آسان است و نیازی به برق، سیستم سرمایشی یا تجهیزات خاصی ندارد. همین ویژگی، این محصول را به یکی از کاربردی ترین ابزارها برای تعمیرکاران، پزشکان و حتی تکنسین های اورژانسی تبدیل کرده است.

• ایمنی بالا

این محصول در صورتی که طبق دستورالعمل تولید کننده استفاده شود، از ایمنی بسیار بالایی برخوردار است. احتمال آتش سوزی یا آسیب های جدی در شرایط عادی بسیار پایین است، مخصوصا اگر از محصولات استاندارد و با کیفیت استفاده شود.

• مقرون به صرفه بودن

برای تست، خنک سازی یا رفع عیوب در مقیاس کوچک، استفاده از این اسپری یک جایگزین اقتصادی به جای تجهیزات خنک کننده گران قیمت و پیچیده است. هزینه کم در کنار سرعت بالا، این محصول را برای کاربردهای روزمره به یک محصول بسیار کاربردی و مقرون به صرفه تبدیل کرده است.

طرز استفاده اسپری فریز را می بایست تعمیرکاران موبایل و یا تعمیرکاران قطعات الکتریکی بدانند. ابتدا قسمتی که احتمال می دهید برد معیوب است را مشخص کنید و اسپری را بر روی آن قسمت پاشش نمایید. پس از پاشش اسپری، گاز به شکل مایع در می آید و با جذب رطوبت دمای سطح تا -50 درجه سانتی گراد کاهش می یابد. محلی که زودتر از همه در حال ذوب شدن بود را مشخص نمایید، چرا که دلیل ذوب شدن یخ وجود گرما در آن ناحیه می باشد که پس از تشخیص، نیاز به تعمیر و یا تعویض آن قطعه خواهد بود.

با وجود مزایای فراوانی که در قسمت قبلی اشاره کردیم، استفاده نادرست از این اسپری می تواند خطراتی به همراه داشته باشد. رعایت نکات ایمنی در هنگام استفاده از این محصول، مخصوصا در محیط های صنعتی و پزشکی بسیار ضروری و حائز اهمیت است.

• نکات ایمنی استفاده از اسپری فریز در کاربردهای صنعتی

ممنوعیت تماس مستقیم با پوست
محتویات این اسپری در دمای بسیار پایین خارج می شود و اگر به طور مستقیم با پوست تماس داشته باشد، می تواند باعث سوختگی سرد (Frostbite)، بی حسی یا حتی آسیب بافتی شود. همیشه هنگام استفاده، قوطی را در فاصله ای ایمن نگه دارید و از پاشیدن مستقیم روی پوست خوددداری کنید.
استفاده در محیط دارای تهویه مناسب
اگر برخی از گازهای مورد استفاده در اسپری های صنعتی (مثل HFCها یا CO2) در فضای بسته آزاد شوند، می توانند موجب کاهش اکسیژن محیط گردند. بنابراین همیشه در محیط هایی با تهویه مناسب از این اسپری ها استفاده کنید.
استفاده دور از منابع حرارتی
برخی اسپری ها ممکن است حاوی ترکیبات نیمه قابل اشتعال باشند. بنابراین استفاده از آن ها در نزدیکی شعله، تجهیزات داغ یا جرقه الکتریکی ممنوع است.
قوطی را در دمای بین 10 الی 40 درجه سانتی گراد نگهداری کنید. دمای خیلی بالا می تواند باعث افزایش فشار داخلی قوطی و خطر ترکیدگی شود.

• نکات ایمنی استفاده از اسپری فریز در کاربردهای پزشکی

استفاده از اسپری های دارای استاندارد پزشکی
اسپری فریزهای صنعتی برای تماس با بدن یا پوست انسان مناسب نیستند. برای کاربردهای پزشکی مثل کرایوتراپی یا بی حسی موضعی باید از فرمولاسیون های اختصاصی پزشکی استفاده شود مه دارای خلوص بالا، کنترل دما و تاییدیه های بهداشتی هستند.
اجتناب از استفاده طولانی یا بیش از حد
تماس بیش از حد یا طولانی مدت در کاربردهای پزشکی نیز می تواند منجر به آسیب های بافتی شود. پزشک یا اپراتور می بایست براساس دستورالعمل دقیق و مدت زمان تعیین شده از اسپری استفاده نماید.
گرفتن تست حساسیت در موارد خاص
در بیماران دارای پوست حساس یا بیماری های پوستی، قبل از استفاده بهتر است تست حساسیت موضعی گرفته شود تا از بروز واکنش های التهابی یا آلرژیک جلوگیری گردد.
استفاده توسط افراد آموزش دیده
درمان هایی مثل کرایوتراپی (مثل فریز زگیل تناسلی، از بین بردن ضایعات پیش سرطانی یا سرطان سطحی پوست و ...) یا استفاده برای بی حسی های موضعی می بایست فقط توسط پزشکان یا کادر درمانی آموزش دیده انجام شود. استفاده غیرتخصصی می تواند باعث آسیب دائمی به بافت ها یا حتی ایجاد زخم شود.

از آن جا که امروزه استفاده از این اسپری برای فریز زگیل تناسلی افزایش یافته است، ذکر چند نکته بسیار ضروری است. این نکات عبارتنداز:

1. ماده اصلی مورد استفاده معمولا نیتروژن مایع است و دمای آن حدودا 196- درجه سانتی گراد می باشد.
2. این روش ممکن است چندین جلسه تکرار شود تا زگیل ها به طور کامل از بین بروند.
3. کمی درد، سوزش یا تاول بعد از درمان طبیعی است.
4. درمان به روش فریز، حتما باید توسط پزشک یا کادر درمانی آموزش دیده انجام شود.

پیش تر نیز اشاره کردیم که در بسیاری از صنایع، نیاز به خنک سازی سریع و موضعی امری حیاتی است. روش های مختلفی برای این کار وجود دارد از جمله:

• استفاده از خنک کننده های مایع
• سیستم های سرمایشی مکانیکی
• خنک کننده های ترموالکتریک (Peltier)
• روش های سنتی تر مثل یخ خشک
• اسپری فریز

در این بخش می خواهیم تفاوت های اسپری فریز با سایر روش های خنک کننده را مورد بررسی قرار دهیم:

1- زمان واکنش و سرعت خنک ساز

این اسپری با استفاده از گازهای فشرده مایع شده، دمای سطح مورد نظر را در عرض چند ثانیه کاهش می دهد. این ویژگی برای تست های ترمال شاک، خنک سازی سریع قطعات الکترونیکی یا جداسازی اجزای چسب خورده بسیار مهم است.

در روش هایی مثل فن خنک کننده یا خنک کننده های مایع (مثل آب یا روغن) معمولا کاهش دما چندین دقیقه طول می کشد و اغلب به زمان تثبیت نیاز دارند.

2- هدف گیری دقیق

در اسپری به دلیل وجود نازل ها و سرعت تبخیر بالا، امکان خنک سازی نقطه ای وجود دارد، در حالی که در روش هایی مثل استفاده از یخ خشک یا حمام های مایع خنک کننده، امکان کنترل دقیق منطقه اثر وجود ندارد و این روش ها بیشتر مناسب سطوح وسیع و یا اجسام غوطه ور هستند.
3- عدم نیاز به منبع انرژی خارجی

بسیاری از سیستم های سرمایشی مثل خنک کننده های مکانیکی یا ترموالکتریک به برق یا تجهیزات خاصی نیاز دارند، در حالی که استفاده از اسپری ها نیازی به منبع خارجی ندارند و تنها با فشار درون کپسول عمل می کنند.

4- پاکیزگی و عدم آلودگی

از آن جا که اسپری ها از گازهای فرار با تبخیر سریع استفاده می کنند، هیچ اثری از خود به جا نمی گذارند. این در حالی است که خنک کننده های مایع یا روغنی ممکن است نیاز به شست و شو، خشک کردن یا حذف پسماند داشته باشند، به این ترتیب نیز احتمال آلودگی سطح قطعه را بالا می برند.

5- خطرات و محدودیت ها

اسپری ها با وجود دقت و سرعت عملکرد بالا، محدودیت هایی نیز دارند.  برخلاف سیستم های مکانیکی که دما را برای مدت طولانی ثابت نگه می دارند، اسپری ها فقط برای خنک سازی لحظه ای طراحی شده اند و در صورت استفاده نادرست، ممکن است باعث آسیب فیزیکی یا تنفسی شوند.