انکوباتور (Incubator)

انکوباتور چیست؟

انکوباتور دستگاهی با محفظه عایق بندی شده است که شرایط خاص محیطی از نظر دما، رطوبت و ترکیب های گازی خاص ایجاد می کند. این شرایط معمولا برای رشد میکروارگانیسم های زنده به کار می روند.

انکوباتور آزمایشگاهی که با نام اتو آزمایشگاهی نیز شناخته می شود، یکی از ابزارهای بسیار کاربردی در حوزه بیولوژی است که برای کشت و رشد انواع سلول، میکروب و دیگر نمونه های زنده استفاده می شود. این دستگاه تا حد امکان از ورود و خروج حرارت و هر گونه گاز جلوگیری می کند.

انکوباتورها دارای هیترهایی (حرارت دهنده) قابل تنظیم هستند. این هیترها از طریق المنت های مخصوص، دما را بین ۶۰ تا ۱۰۰ درجه سلسیوس تغییر می دهند. این ابزار دارای انواع و سایزهای مختلفی است که با توجه به موارد مصرف نوع آن انتخاب می شود.

اختراع انکوباتور را به یک یک پزشک فیلیپینی به نام «فیدل موندو» نسبت می دهند. او نمونه ابتدایی این دستگاه را برای کارهای انسان دوستانه در سازمان صلیب سرخ اختراع کرد. هدف او از اختراع این دستگاه، ایجاد محیطی با دمای مشخص بود که بتواند آزمایشات میکروبی خود را اجرا کند.

پس از این اختراع، فرانسویان آن را در کشور خود گسترش دادند. در اواخر قرن بیستم، انگلیسی ها به دلیل شباهت این دستگاه به رحم، آن را Incubator نامیدند. در حال حاضر این دستگاه با نام انکوباتور (ریشه فارسی) و یا اتو (با ریشه فرانسوی) نام گذاری می شود.

با معروف ترین انکوباتورهای بازار آشنا شوید …

انکوباتور آزمایشگاهی معمولی (استاندارد)

دمای داخلی این دستگاه ها از دمای محیط شروع شده و قابلیت افزایش تا 80 درجه بالاتر از دمای محیط را دارند. این نوع اتو آزمایشگاهی، ساده ترین نوع این وسیله در آزمایشگاه است که عموما برای تامین دمای بالاتر از محیط از آن استفاده می شود.

با این حال این دستگاه نیز از تجهیزات لازم برای رشد و نگه ‌داری محیط های کشت سلولی و باکتریایی برخوردار است که در اندازه‌ ها و انواع مختلفی به فروش می رسد. به این دستگاه ها بعضا انکوباتور میکروبیولوژیکی نیز گفته می شود.

انکوباتور یخچالدار یا خنک کننده

انکوباتور یخچال دار، دارای سیستم سرمایشی و گرمایشی است. این دستگاه قابلیت ایجاد دمای قابل کنترل از 5 درجه سانتیگراد تا 65 درجه سلسیوس را دارد و معمولا برای کشت باکتری هایی خاص در درجه حرارت های پایین استفاده می شود.

اتو یخچال دار که با نام درجه حرارت پایین نیز شناخته می‌ شود، داروها، سلول ‌ها، گیاهان، بافت‌ ها، کشت‌ های قارچی و سایر نمونه‌ها را در دمای ثابت نگه می دارد و یا از رشد آن‌ها جلوگیری می‌کنند.

این دستگاه برای انواع کاربردها از جمله مطالعات گیاهان و حشرات، مطالعات تخمیری، کشت باکتری ‌ها، آزمایش آلودگی آب و مطالعات هضم آنزیمی ایده ‌آل است. سیستم گردش هوا در این دستگاه توسط فن هایی قدرتمند اجرا می شود.

انکوباتور یخچال دار بزرگ (BOD)

بازه دمایی انکوباتورهای یخچال دار BOD از صفر تا 60 درجۀ سلسیوس است. همچنین این دستگاه ها دارای یک صفحه بزرگ LCD هستند. اساس کار این دستگاه ها همانند مدل قبلی است که ذکر کردیم. تنها تفاوت آن، در این است که BOD ها دماهای پایین تری را فراهم می آورند.

انکوباتور آزمایشگاهی CO₂

این انکوباتورها علاوه بر کنترل دما، قابلیت تامین دی اکسید کربن مورد نیاز درون را محفظه دارند. این گاز از سیلندر گازی که در خارج از دستگاه قرار گرفته است، تامین می شود. همچنین اگر محفظه نیاز به رطوبت بالایی داشته باشد، می توان آن را با استفاده از حمام های آبی و تبخیر مداوم آب تامین کرد.

میزان CO₂ در انکوباتورهای کشت سلولی با میزان رطوبت میزان عکس دارد. یعنی کاهش رطوبت سبب افزایش میزان گاز CO₂ در محفظه می شود. غلظت CO₂ به وسیله سنسورهای گرمایشی و یا سنسورهای مادون قرمز سنجیده می شود.

انکوباتور شیکردار (ارتعاشی)

انکوباتور ارتعاشی «Shaker Incubator» علاوه بر کنترل دمای درون محفظه، امکان هم خوردن و اختلاط محلول را در صورت لزوم مهیا می کند. این نوع دستگاه ها در اندازه‌های مختلف و در طیف های وسیع دمایی، از دمای محیط تا دماهای پایین تر وجود دارد.

آنکوباتور مرطوب کننده

این انکوباتورها علاوه بر کنترل دما، امکان کنترل رطوبت را فراهم می ‌کنند. معمولا رطوبت مورد نیاز توسط مخزن آب موجود در دستگاه تامین می‌ شود. این مخزن نیز غالبا یک ظرف مسی کوچک است که حاوی مقداری آب تصفیه شده است. در این دستگاه ها بخار آب توسط سیستم گرمایش تولید شده و از طریق یک دریچه کنترلی وارد محفظه دستگاه می شود.

انکوباتورهای هیبریدی

اتوهای هیبریدی مجهز به میله هایی گردان برای قرارگیری شیشه های هیبریدیزاسیون با سایزهای مختلف هستند. این میله ها برای چرخاندن شیشه ها با سرعت معین فعال می شوند تا هیبریدیزاسیون محتویات آن ها آغاز شود. اغلب این دستگاه ها دارای شیکرهای متحرک و طبقات متعدد هستند.

انکوباتورهای واکنشی

این انکوباتورها معمولا در علم بافت شناسی کاربرد دارند. حداکثر دمای تولید شده در محفظه این دستگاه ها حدود ۱۰۰ درجه سلسیوس اسـت. محفظه این دستگاه ها همیشه پوششی از فولاد زنگ نزن دارد و اکثرا دارای محفظه ای دو جداره هستند.

انکوباتور چگونه کار می کند؟

انکوباتور از فرایندهای مختلفی برای انتقال گرما و کنترل محیطی برای رسیدن به شرایط لازم استفاده می کند. معمولاً این دستگاه ها دارای یک سیستم دارای مقاومت های الکتریکی (المنت) هستند که با ترموستات و یا میکروپروسسور کنترل می شود و برای سیستم های انتقال گرما، از هدایت و یا همرفت طبیعی استفاده می کند.

انکوباتور با سیستم هدایت گرمایی

در دستگاه هایی که با هدایت گرما کار می کنند، یک سری مقاومت های الکتریکی، حرارت را به شکل مستقیم به جداره محفظه دستگاه انتقال می دهند. انتقال انرژی حرارتی همیشه از ناحیه ای با دمای بالاتر (جایی که مقاومت دستگاه حضور دارد) به ناحیه ای با دمای پایین تر (محفظه دستگاه) صورت می گیرد.

آنکوباتور با سیستم همرفت گرمایی

حرارت تولیدی توسط مقاومت ها در این نوع دستگاه، به وسیله هوایی که در اتاقک انکوباسیون جریان دارد به نمونه ها منتقل می شود. مفید واقع شدن این روند به الگوهای جریان هوا بستگی دارد.

در اکثر موارد هوا از کف انکوباتور وارد اتاقک شده و گرم می شود و به شکل یکنواختی جریان پیدا می کند. در نهایت از طریق لوله ای که در قسمت بالایی انکوباتور قراردارد، بیرون می رود. بعضی از اتوها دارای هواکش هایی هستند که هوا را با همرفت اجباری به جریان در می آورند.

لزوم تعبیه سیستم سردکننده در محفظه

وقتی در اتاقک انکوباتور نیاز به دمایی کمتر از دمای اتاق باشد، باید سیستم سردکننده قرار داده شود. این سیستم حرارت را خارج و محفظه را خنک نگه می دارد. سیستم سرمایش نیز با سیستم کنترل کننده دما کار می کند.

آب در حالت مایع ظرفیت بالایی در جذب و حفظ گرما دارد. بعضی از تولید کنندگان در طراحی های خود اتاقک های آبی را در اطراف اتاقک انکوباسیون تعبیه می کنند. این اتاقک ها برای تضمین حفظ شرایط دمایی ثابت درون انکوباتور بسیار مفید است.

اجزای دستگاه اتو آزمایشگاهی

1) منبع تغذیه

منبع تغذیه این دستگاه عموماً یک منبع عادی 220 ولتی و شهری با آمپر بالا است. کاربرد این منبع، تغذیه المنت های دستگاه و همچنین تغذیه بردهای دیجیتال و کنترلر سیستم است.

2) محفظه نگهداری نمونه ها

این محفظه که در اصطلاح چمبر «Chamber» نامیده می شود، یک محیط ایزوله دو جداره است که با عایق بندی مناسب کاملا از محیط بیرون جدا شده است. جنس بدنۀ این چمبر معمولا از ورقه های فلزی با جنس آلومینیوم یا فولاد زنگ نزن با ضخامتی در حدود نیم تا یک سانتیمتر است. البته استفاده از فولاد نسبت به آلومینیوم ترجیح دارد. است. علت استفاده از این مواد، مقاومت بالای آن ها در برابر خوردگی و اکسیداسیون در فضای درون محفظه است.

3) المنت های حرارتی

به منظور گرمایش محفظه داخلی، معمولاً از هیترهای الکتریکی استفاده می شود که با استفاده از فن گرما را درون محفظه منتشر می کنند. در اکثر این دستگاه ها، محفظه داخلی مجهز به هیترهای الکتریکی یا همان المنت های حرارتی است.

این المنت ها روی دیواره داخلی محفظه نصب شده و با صفحه مشبک محافظی پوشش داده می شوند. اما در بعضی مدل های قدیمی تر، برای گرمایش محفظه، فاصله بین دیواره دو جداره را از آب داغ پر می کنند. البته استفاده از هیترهای خشک مزایای زیادی نسبت به این روش دارد. به عنوان مثال می توان دمای داخل اتاقک را به سرعت تغییر داد.

4) سیستم کنترل دما

کنترل دمای درون دستگاه، به وسیله سیستم های کنترلی ساده مانند ترموستات و یا مدارات میکروکنترلی پیچیده اجرا می شود. پیشنهاد بهتر برای کنترل دما این است که سنسورهایی مانند ترموکوپل های معمولی یا سیستم های مبتنی بر میکروکنترلرها برای نمونه برداری از دمای داخلی محفظه استفاده شود. برای تنظیم صحیح دمای درون محفظه، باید حداقل 5 درجه سانتیگراد تفاوت بین دمای اتاقک و دمای اتاق وجود داشته باشد.

5) سیستم کنترل رطوبت

این سیستم، رطوبت داخل انکوباتور را در میزان مورد نیاز ثابت نگه می دارد. برای این منظور از یک سری سنسور برای نمونه برداری از رطوبت محفظه استفاده می شود. رطوبت مورد نیاز توسط سیستم گرمایشی دستگاه و یک مخزن کوچک که دارای مقداری آب تصفیه شده است، تامین می گردد.

6) سیستم کنترل گازها

این سیستم ترکیب گازهای داخل انکوباتور را با توجه به شرایط پژوهش ثابت نگه می دارد. این هدف به وسیله سنسورهایی برای نمونه برداری از ترکیب گاز داخل محفظه اجرا می شود. معمولا گاز مورد نیاز دستگاه از مخازن خارجی تامین می شود. کنترل ترکیب گازها نیز با استفاده از سیستم های مبتنی بر میکروکنترلرها و پی ال سی صورت می گیرد.

11

دقیــقه مطالعه

پیش از خرید ابزار دقیق ؛ آن ها را بشناسید!

بی شک نمی توان سرعت پیشرفت بالای تکنولوژی را بدون ابزارهای اندازه گیری دقیق تصور...

7) سیستم آلارم

در ابتدای کار با دستگاه، برای هر کدام از عوامل موثر در آزمایش، باید یک حد استاندارد تعریف شود. در صورت تجاوز از هر یک از این مقادیر، دستگاه آلارم (هشدار) می دهد. تعدادی از مهم ترین آلارم های دستگاه عبارتند از:

• هشدارهای استاندارد که مربوط به عملکرد یا خرابی بخش های مختلف سیستم است
• هشدار مربوط به افزایش دما بیش از 38 درجه یا در حالت ویژه بیش از 40 درجه سیلسیوس
• هشدار مربوط به قطع گردش هوا
• هشدار مربوط به نقص در سیستم حس کننده دمای درون محفظه
• هشدار مربوط به نقص در سیستم حسگر دمای قطع کننده منبع تغذیه

8) سیستم ثبات

این سیستم به اپراتور این امکان را می دهد که فاکتور مورد نظر را به شکل مداوم ثبت کند و تغییرات آن را کنترل کند.

9) درب شیشه ای داخلی

اگر دستگاه دارای درب شیشه ای باشد، کاربر قادر به دیدن نمونه بدون باز کردن درب است. همچنین این درب سبب ایزوله شدن بهتر و کنترل دقیق تر دمای داخل دستگاه می‌ شود‌.

انکوباتور با آون آزمایشگاهی چه تفاوتی دارد؟

از انکوباتور در چه مواردی استفاده می شود؟

امروزه از انکوباتور آزمایشگاهی در موارد زیادی نظیر خون شناسی، انجام تحقیقات ژنتیکی، فرآورده های مواد غذایی و دارویی، صنایع طیور و برای رشد نوزادان نارس استفاده می‌ شود. این دستگاه ها با تنظيم شرايطی مانند دما، رطوبت و گاز، محيطی كنترل شده، تمیز و قابل اعتماد برای كشت سلول و بافت فراهم می كنند.

اتمسفر انکوباتور با حداقل 3 تا 5 درصد CO₂، رشد تعداد زیادی از میکروارگانیسم ‌ها را تسهیل می‌کند. همچنین بعضی اتوها قادرند غلظت O₂ را برای تامین نیاز‌های رشد ارگانیسم‌ها یا سلول‌ های معین تنظیم کنند. به طور کلی می توان گفت بدون این دستگاه، اکثر قریب به اتفاق پژوهش های زیستی قابلیت اجرا ندارند.

هشدار: در هنگام استفاده از دستگاه نکات ایمنی را رعایت کنید!

برای راه اندازی این دستگاه یک اتصال الكتريكی مطابق با استانداردهای مورد استفاده در کشور نیاز است. توجه شود پریز برق نباید بیش از 1.5 متر متر از دستگاه فاصله داشته باشد. این اتصال باید ولتاژ 220 تا 240 ولت و فرکانس 50 تا 60 هرتز را فراهم کند و و دارای سيم اتصال زمين نیز باشد.

قبل از شروع به کار با دستگاه، فضای آزادی در اطراف و پشت دستگاه برای عبور کابل ها و تهویه مورد نیاز برای عملکرد طبیعی انکوباتور فراهم کنید. این فضا می تواند بین 5 تا 10 سانتیمتر باشد.

برای این دستگاه فضايی در آزمایشگاه با حداقل تغییرات دمایی در نظر بگیرید. این دستگاه را روی یک میز تراز و محكم که قادر به تحمل وزن دستگاه باشد، قرار دهید. وزن انکوباتور معمولی با سه قفسه، معمولا بین 60 تا 80 کیلوگرم است.

دیگر نکات مهمی که باید در استفاده از این دستگاه در نظر بگیرید عبارتند از:

• کنترل کیفیت و کالیبراسیون ماهانه تمام سنسورها و دیگر اجزای حیاتی دستگاه
• انجام آزمایش استقامت دی الکتریک به صورت ماهانه (آزمونی برای تست عدم نشتی)
• جلوگیری از رسیدن نور خورشید به دستگاه (این نور باعث نوسانات دمایی می شود).
• خودداری از قرار دادن دستگاه در محیط های مرطوب برای جلوگیری از رشد قارچ ها
• خودداری از قرار دادن انکوباتور در کنار منابع لرزشی مانند سانتریفیوژ، انواع همزن یا یخچال ‌ها، برای جلوگیری از تاثیر لرزش ‌ها بروی رشد سلول ها
• جلوگیری از باز و بسته کردن غیر ضروری درب دستگاه
• ضد عفونی کردن مرتب دستگاه (ترجیحا با آمونیوم کواترنر)
• خاموش کردن دستگاه قبل از تمیز کردن
• بسته شدن تمام سوپاپ ها، سرپوش ها و سیلندرهای دستگاه در هنگام عدم استفاده

راهنمای خرید اتو آزمایشگاهی

برای خرید مطمئن تر به این نکته توجه کنید که انکوباتور در انواع، حجم ها و کاربردهای مختلفی به فروش می رسند. به این منظور، به مشخصات هر کدام از دستگاه ها که در ابتدای این مقاله ذکر کردیم، توجه کنید. این دستگاه ها به علت کار در رنج حرارتی محدودتر، دقت دمایی بالایی دارند. بنابراین اگر نیاز به دستگاهی برای ضدعفونی و یا گرمایش ابزار دارید، بهتر است فور آزمایشگاهی را تهیه کنید.

اگر قصد خرید اتو آزمایشگاهی دست دوم را دارید، حتما از فروشنده بپرسید آیا الزامات فوق در آن رعایت شده است؟ اگر این دستگاه بدون این الزامات استفاده شده باشد، امکان آسیب دیدگی و خرابی بخشی از آن بالاست. با این حال، بهتر است در همان محل خرید، یک کنترل دقیق روی این دستگاه داشته باشید.

سوالی که بسیاری از خریداران دارند، این است که با توجه به قیمت بالای انکوباتورهای یخچالدار نسبت به نوع عادی، آیا می توان از انواع معمولی به جای یخچالدار استفاده کرد؟

در پاسخ به این سوال باید گفت که علت استفاده صنعتی از انکوباتورهای یخچالدار در کشور ما، به دلیل رشد کپک در صنایع غذایی در محدوده دمایی بین 25 تا 30 درجه است. از آن جا که دمای آزمایشگاه معمولا در محدوده 25 درجه است و امکان افزایش دمای محیط آزمایشگاه در فصول مختلف سال وجود دارد، برای تامین دمای 25 درجه باید از سیستم سرد کننده استفاده شود. در غیر این صورت دستگاه عملکرد مناسبی برای شما نخواهد داشت.

بسیاری از شرکت های فروشنده انکوباتور، تعمیرات و سرویس دهی این دستگاه را از طریق تیم فنی خود اجرا می کنند. طبیعتا این شرکت ها برای خرید این دستگاه پیشنهاد می شوند. در پایان باید بگوییم که اگر قصد تهیه این دستگاه را دارید، در تمامی نقاط کشور می ‌توانید از طریق فروشگاه‌ های مجازی اقدام به خرید اینترنتی آن نمایید.