مقدمه:
انکوباتور ابزاریست جهت استفاده در آزمایشگاه های بیولوژی، زیست شناسی سلولی و… که برای کشت و رشد دادن نمونه های زنده مانند سلول ها یا میکروب ها مورد استفاده قرار میگیرد. کشت سلولی و میکروارگانیسم ها باید در محیط کنترل شده انکوباسیون شوند. در انکوباتور استاندارد و انکوباتور خنک، درجه حرارت کنترل می شود و در انکوباتورCO2 علاوه بر این موارد، مقدار دی اکسید کربن، رطوبت و در برخی موارد نیز محتوای اکسیژن و نیتروژن کنترل می شود. این وسیله با کنترل دما، شرایطی مناسب برای رشد ارگانیس های زنده فراهم میکند. ارگانیسم های زنده به شدت نسبت به نوسانات دمایی حساس می باشند. به منظور تضمین دقت نتایج، عمل تکرارپذیری، پایداری دما و همگن بودن دما، معیارهای کیفی مهم برای یک انکوباتور حتی بدون استفاده از فن است. محدوده دمایي انکوباتورهای معمولی 5 درجه سانتیگراد بالاتر از دمای محیط تا 80 درجه سانتیگراد می باشد. این وسیله توسط پزشک کودکان فیلیپینی فیدل موندو اختراع شده است.
انکوباتور چیست ؟
انکوباتور که با نام اینکوباتور یا آتو آزمایشگاهی نیز شناخته می شود، در دسته تجهیزات آزمایشگاهی مهم قرار دارد. این دستگاه با داشتن یک محفظه عایق امکان کشت و رشد، جوجه کشی، یا بطور کلی ایجاد محیطی مناسب از نظر رطوبت، دما و گازهای مطلوب و مناسب جوی جهت رشد و یا کشت و نگهداری میکروارگانیسم های زنده است. محفظه درونی دستگاه یا اتاقک از جنس عایق دما می باشد که میتواند دمایی مانند دمای محیط تا 80 درجه سانتیگراد را تامین نماید.
سه دسته اینکوباتور وجود دارد: صنعتی، پزشکی و آزمایشگاهی، در آزمایشگاه ها از انواع مختلفی از انکوباتور ها در رنج دمایی مختلف مانند: انکوباتورهای معمولی یا حرارتی با محدوده دمای ۳۰ تا ۷۰ درجه سانتیگراد، انکوباتور یخچالداربا محدوده دما با میانگین ۵ - تا ۷۰+ درجه سانتیگراد، انکوباتور شیکردار و انکوباتورCO2 مورد استفاده قرار میگیرد.
از کاربرد های مهم این دستگاه در صنایع مختلف میتوان به آزمایشگاه صنایع دارویی، تشخیص طبی و کنترل کیفی، تست لوازم صنعتی، آزمایشگاه های زیست شناسی سلولی و مولکولی، کشت سلول های باکتریایی و یوکاریوتی، میکروبیولوژی، مواد غذایی و لوازم آرایشی و بیوتکنولوژی، زمینه های دامپزشکی و آزمایش های بیوشیمیایی و ژنتیک اشاره کرد. وجود این دستگاه جهت اطمینان از اینکه نمونه های شما در محیط با ثبات باقی می ماند، ضروری است.
بسیاری از انکوباتورها دارای یک تایمرمی باشند که قابلیت برنامه ریزی و ایجاد چرخه تکرار بین رطوبت، فشار هوا و دما را ایجاد می نمایند. این دستگاه ها در اندازه های مختلف رومیزی تا سیستم هایی بزرگ در اندازه یک کمد ارائه می شود. شما بر اساس نیاز صنعت خود میتوانید از انواع مدل های متنوع این دستگاه استفاده نمایید.
زمان استفاده از انکوباتور، بالاترین اولویت رعایت بهداشت است. بنابراین، باید شکل محفظه به صورت مسطح و عاری از هر گونه گوشه و یا اتصالات تیز طراحی شود. جنس داخلی معمولا از فولاد ضد زنگ ساخته شده و همین امر باعث سهولت در تمیز کردن دستگاه شده است. درب های اینکوباتور از جنس شیشه ساخته شده است که این امر جهت مشاهده داخل اتاقک بدون نیاز به باز کردن درب اجرا شده است.
به طور معمول همراه اینکوباتور، اتوکلاو و هود لامینار و بن ماری در آزمایشگاه میکروبیولوژی موجود است.
تاریخچه ساخت انکوباتور:
از کمک کردن به جوجه کشی تخم مرغ ها تا قادر ساختن دانشمندان و محققان جهت درک و توسعه واکسن برای ویروس های خطرناک و کشنده و همچنین نجات جان بسیاری از نوزادان ضعیف و دارای مشکل، انکوباتور سال هاست که مورد استفاده قرار می گیرد و کاربردان متعددی در زمینه های مختلف داشته است. همچنین، اینکوباتور پایه ای جهت تسریع ساختن در پیشرفت های پزشکی و کارهای تجربی در زمینه هایی نظیر زیست شناسی سلولی و مولکولی را فراهم کرده است.
با وجود پیشرفت تکنولوژی هدف اصلی اینکوباتور که ایجاد محیطی کنترل شده و با ثبات جهت کشت و مطالعه و تحقیق است، همچنان بدون تغییر مانده است.
انکوباتورها در ابتدا برای گرم نگه داشتن تخم مرغ جهت تبدیل آن به یک جوجه در زمان چین و مصر باستان ساخته شد که این دستگاه تحول بزرگی را در تولید غذا ایجاد نمود. این دستگاه اتاق هایی بزرگ جهت نگهداری تخم مرغ ها بودند که با آتش گرم میشدند تا تبدیل به جوجه شوند.
در قرن هفدهم دماسنج به این اتاقک جهت کنترل دما توسط رئومور(Reaumur) اضافه شد.
در اوایل قرن نوزدهم دانشمندان متوجه شدند که میتوانند کشت سلولی را نیز در این دستگاه ذخیره کنند. با آزمایشات فراوان توانستند انکوباتورهایی از شیشه که یک شمع روشن در آن قرار داشت، نمونه ها را در نزدیکی شعله بر روی یک درب شیشه قرار داده و کل شیشه را در کوره ای گرم قرار می دادند، درست کنند.
در اواخر قرن توانستند بفهمند که انکوباتور قابلیت زنده نگه داشتن نوزادانی که ضعیف یا نارس هستند را دارد. اولین دستگاه در پاریس قرار داشت که با شعله هایی از سوخت نفت سفید گرمایشش تامین میشد. بعدها یک دستگاه الکتریکی اینکوباتور نوزاد توسط جولیوس اچ هس )پدر علم نوزادان( طراحی شد. در سال 1960 دستگاه های انکوباتورCO2 وارد بازار شد که قابلیت مطالعه و شناسایی پاتوژن در مایعات بدن بیماران را داشت. در این دستگاه دما بر روی 37 درجه سانتیگراد و سطح گاز هایی نظیر نیتروژن اتمسفر و کربن دی اکسید جهت رشد سلول ثابت ماند. این سیستم اولین انکوباتورCO2 با پوشش هوا نامیده شد.
رفته رفته از انکوباتور در مهندسی ژنتیک نیز مورد استفاده قرار گرفت. دانشمندان توانستند انسولین را بسازند، با اصلاح ژنتیکی کمک شایانی به بهبود محتوای غذایی و ایجاد مقاومت در برابر انواع آفت و بیماری میوه ها و سبزیجات نمایند.
امروزه شاهد عملکردهای مختلف انکوباتورها در آزمایشگاهای علمی میباشیم. دستگاه ها علاوه بر حفظ ثبات دما، ویژگی هایی اضافی در اغلب آنها تعبیه شده است.
مثلا:
▪ ویژگی تکان دادن جهت مخلوط کردن و حرکت دادن نمونه ها
▪ کنترل رطوبت
▪ تنظیم گازهای داخلی
▪ وسایل گردش هوا جهت حصول اطمینان از توزیع یکنواخت دا
▪ اضافه کردن منبع برق اضافی جهت جلوگیری از مختل نمودن آزمایشات با قطع برق آزمایشگاه
▪ ساخت دستگاه در ابعاد مختلف مورد استفاده در مکان های مختلف.
کاربرد های انکوباتور آزمایشگاهی چیست ؟
دستگاه اینکوباتور به صورت گسترده در آزمایشگاه ها مورد استفاده قرار میگیرد. این دستگاه جزء تجهیزات ثابت آزمایشگاه ها بوده و در آزمایشگاه های مختلف از جمله آزمایشگاه کارخانه های داروسازی، بیمارستان ها، آزمایشگاه های تشخیص طبی، دانشگاه ها و صنایع مختلف از جمله صنایع غذایی، معادن، آرایشی بهداشتی، نفت و گاز، علوم دامی و مراکز تحقیقاتی استفاده می شوند.
که شامل:
• جهت کشت و رشد میکروبی در آزمایشگاه
• جهت رشد طولانی مدت و یا رشد سریع موجودات زنده
• جهت حفظ موجودات زنده که بعدا مورد استفاده قرار خواهند گرفت
• در زمینه حیوان شناسی : جهت پرورش حشرات و طیور و جوجه ریزی آنها
• فراهم نمودن شرایط قابل کنترل جهت ذخیره نمونه
• تولید کلنی های میکروبی
• در زمینه صنایع غذایی: اینکوباتور یخچالدار برای رشد کپک
انکوباتور در صنایع مختلف:
در کل سه نوع انکوباتور آزمایشگاهی وجود دارد:
1- دستگاه جوجه کشی پرندگان (طیور): این دستگاه جهت گرم نگه داشتن تخم های بارور شده طیور تا زمانی که آماده جوجه ریزی شوند، تعبیه شده است. اینکوباتورهای تجاری بزرگ قابلیت نگهداری همزمان 75000 تخم را دارند.
2- دستگاه اینکوباتور بایولوژیک: این دستگاه جهت ترویج رشد میکروارگانیسم های مختلف مانند باکتری ها و... در محیط کشت مختلف استفاده می شود.از دیگر کاربردهای این دستگاه میتوان به شناسایی انواع میکروارگانیسم در نمونه های خون، مخاط یا سایر ترشحات بیمار، میکروبیولوژی، بیوشیمی، لبنی و سایر صنایع فرآوری غذایی و همچنین طرح های تصفیه آب و فاضلاب اشاره کرد.
3- دستگاه اینکوباتور نوزاد: این دستگاه جهت ایجاد محیطی گرم برای نوزادان نارس و یا با سیستم دفاعی ضعیف مورد استفاده قرار میگیرد. با این دستگاه میتوان از نوزادان در مقابل انواع آلرژنها ،عفونت ها، سر و صدای زیاد یا حتی سطوح نوری که میتواند باعث آسیب به آنها شود، محافظت نمود. اگر نوزادی دچار کمبود اکسیژن، اسیدوز متابولیک، هیپوگلیسمی و تخلیه سریع ذخایر گلیکوژن باشد، میتوان با کنترل غلظت اکسیژن شرایط متناسب با نیاز آنها را تامین نمود. همچنین میتوان برای نوزادانی که مکونیوم یا مایع در ریه های خود دارند اکسیژن اضافی را تامین و بر مقدار آن نظارت نمود. همچنین میتوان نورهای مخصوص برای کمک به کاهش زردی در نوزادان را تامین کرد.
انواع انکوباتور آزمایشگاهی:
• ژرمیناتور: به انکوباتورهایی گفته می شود که قابلیت کنترل دما و رطوبت را دارند. رطوبت در این دستگاه از طریق یک ظرف مسی که دارای آب تصفیه شده است، تامین میگردد. ژرمیناتور نسبت به دستگاه انکوباتور بسیار حرفه ای تر و گران قیمت تر بوده و اغلب این دستگاه را انکوباتور رطوبت دار می نامند.
• اینکوباتور نوزاد: دستگاهی است که جهت مراقبت های ویژه پس از تولد نوزادان استفاده می شود. این دستگاه با ایجاد یک محیط ایزوله، دما، رطوبت و اکسیژن مورد نیاز نوزاد را تامین کرده و امکان نگهداری و ارائه خدمات درمانی را آسان می نماید.
• اینکوباتور استاندارد: دستگاهی است که شروع دمای داخلی آنها دمای محیط بوده و قابلیت گرم نمودن را تا 80 درجه سانتیگراد بیشتر از دمای محیط دارند و به انکوباتور 37 درجه معروف است. این دستگاه به علت قابلیت دمای محیط) 37 درجه سانتیگراد(، بسیار مناسب برای شبیه سازی محیطی برای کشت است. ساختار دستگاه تنها همراه المنت است و فاقد بخش سردکن است.
• انکوباتور CO2 (کربن دی اکسید): دستگاهی است که جهت آزمایشات بیولوژیک شرایط دمایی مورد نیاز جهت رشد سلو ل های جانوری را بیرون از بدن را فراهم می کند. این دستگاه قابلیت کنترل دما و تامین درصد خاص از کربن د ی اکسید داخل اتاقک اینکوباتور را دارد. گاز دستگاه از سیلندر گازی خارج از دستگاه تامین م یشود. رابطه ی بین مقدارCO2 در اینکوباتورهای کشت سلولی با مقدار رطوبت به صورت معکوس م یباشد. برای سنجش غلظت CO2 از سنسورهای مادون قرمز و یا گرمایشی استفاده میکنیم.
• انکوباتور یخچالدار: دستگاهی است که جهت رشد و نگهداری میکروارگانیسم ها در محیطی دارای دمای یکنواخت و مناسب طراحی شده است. این دستگاه دارای سیستم های گرمایشی و سرمایشی بوده و میتواند دما را بین منفی 5 تا 70 درجه سانتیگراد ایجاد و کنترل نماید. از کاربردهای آن میتوان به تشخیصات طبی، آزمایشگاهای محیط کشت باکتری، ویروسی، میکروبی و قارچی است.
• انکوباتور شِیکردار: این دستگاه قابلیت شیکر محفظه را به صورت دایره ای و یا اوربیتالی به همراه دارد. در انواع مختلف مانند دیواری یا ایستاده موجود است. اینکوباتور تکان دهنده دستگاهی دو کاره در آزمایشگاه می باشد.
اجزای تشکیل دهنده انکوباتور:
لازمه ی کار با هر دستگاه این است که بدانیم از چه قطعاتی تشکیل شده است. این علم به ما کمک میکند تا در هنگام بروز هر گونه ایراد در هر بخش بتوانیم مشکل آنرا برطرف سازیم.
نکته! این قطعات ممکن است در همه انکوباتورها موجود نباشند و فقط مختص یک نوع از انکوباتور باشند.
❖ محفظه نگهدارنده: از یک محیط عایق و بسته ساخته شده است تا از تعامل کنترل نشده هرگونهدما و رطوبت و گاز با محیط جلوگیری شود. جنس بدنه معمولا از ورقه های فلزی استیل ضدزنگ یا آلومینیوم با ضخامت بالا (نیم تا یک سانتی متر) ساخته می شود. این امر باعث کاهش احتمال خوردگی و زنگ زدگی محفظه که در مجاورت دو عامل گرما و رطوبت و احتمال ریزش مایعات مورد آزمایش می شود. برای دانستن تفاوت محفظه آلومینیوم با استیل اینجا کلیک کنید.
❖ صفحه کنترل سیستم: در بخش بیرونی دستگاه و بر روی دیواره صفحه کنترل که متشکل از دکمه ها و نشانگرها است، قرار دارد که میتوان به وسیله آنها کنترل دستگاه را انجام داد. با داشتن هر آیتم دکمه ای مخصوص کنترل آن بخش بر روی دیواره قرار می گیرد. در اینجا میتوان بر دما (سیستم های کنترلی ساده مانند ترموستات و یا توسط مدارهای میکروکنترلی)، رطوبت و گاز (سیستم های مبتنی بر pls و میکروکنترلرها) نظارت کرد.
❖ منبع تغذیه: منبع تغذیه این سیستم عموماً برق 220 الی 260 ولت و به صورت تک فاز است. این منبع جهت تغذیه المنت ها و بردهای دیجیتال و کنترل کننده ها می باشد. قدرت این پنل ها در انواع مدل ها با یکدیگر متفاوت است.
❖ درب: جزو اجزای مهم انکوباتور م یباشد که یک عایق بوده و همچنین کار نگهداری از نمونه های درون محفظه را برعهده دارد. جنس درب از شیشه است تا هنگام روشن بودن دستگاه قابلیت دید از بیرون نمونه ها و بررسی آنها بدون باز نمودن درب انکوباتور میسر باشد.
همچنین دارای یک دستگیره است که باز و بسته شدن درب به آسانی انجام شود.
❖ صفحات مشبک: قفسه های مشبک که به دیواره دستگاه متصل شده، محل قرارگیری صفحات کشت در اینکوباتور است. وجود مشبک در این قفسه ها امکان جابجایی دما جهت رسیدن به دمای یکنواخت به نمونه ها را به همراه دارد. در بعضی از مدلهای اینکوباتور قفسه ها قابلیت جابجایی را دارند که عملیات تمیز نمودن قفسه ها را آسان نموده است.
❖ واشر درب: مابین درب و بدنه اینکوباتور واشر قرار گرفته است. واشر از ورود و خروج هوا جلوگیری کرده و حفظ دمای داخل محفظه را برای مدت طولانی به ارمغان می آورد.
❖ فیلترهای HEPA: در برخی مدل های جدید اینکوباتور، فیلترهایی تعبیه شده تا از ورود آلودگی های ی که در اثر جریان هوا وارد محفظه داخلی می شود، جلوگیری کند. برای کاهش آلودگی از پمپ هوا و فیلترها با ایجاد سیستم حلقه استفاده میشود.
❖ سیستم آلارم و هشدار: اتوکلاوها به سیستم آلارم مجهز شد هاند. اگر هر یک از مقدارهای تعریف شده آیتم ها از حد مجاز بیشتر شود به سیستم گزارش داده شده و این اعلان توسط آلارم به کاربر اعلام می شود. زمینه هشدار آلارم شامل: قطع اتصال گردش هوا، نقص سیستم حس کننده دمای داخلی محفظه، نقص بخش حسگر دمای منبع تغذیه، افزایش دما به بیش از 38 یا 40 درجه سانتیگراد و همچنین عملکرد ایرادات بخش های مختلف سیستم که ممکن است به وجود بیاید، می شود.
❖ ترمولاگر (سیستم ثبات): این سیستم امکان کنترل و ثبت تغییرات بخش های مختلف دستگاه را به شکل مداوم به اپراتو ر دستگاه میدهد. این سیستم قابلیت اتصال به کامپیوتر و نمایش گراف ها را به اپراتور می دهد.
❖ از نظر ظاهری انکوباتور نوزاد متفاوت است. این دستگاه تشکیل شده از یک جعبه شیشه ایبا دریچه های مجهز به دستکش لاستیکی بلند است که از این طریق مراقبت و کنترل نوزاد برای پرستاران را امکان پذیر میسازد. دستگاه های خاصی نیز هستند که کنترل غلظت اکسیژن را بر عهده دارند و همچنین رطوبت درون اتاقک را تنظیم می کنند.
نکات لازم نصب و راه اندازي
جهت نصب و راه اندازی انكوباتور رعایت شرایط زیر الزامیست:
- در اتصال الكتریکی مطابق با استانداردها فاصله بین پریز برق و دستگاه نباید بیش از 1.5 متر باشد.
- منبع برق باید ولتاژی بین 220 تا 240 ولت و فرکانسی در حدود 50 تا 60 هرتز را فراهم نموده و و داراي ارت (سیم زمین) باشد. لازم است که برق مصرفی این شبکه مطابق مندرجات در پلاک شناسایی باشد.
- یک کلید اضطراری خارج از اتاق انکوباتور در سی مکشی ساختمان جهت قطع برق در زمان بروز مشکل تعیبه شود.
- محل قرارگیری دستگاه در قسمتی که کمترین میزان تغییر دمایی را دارد، باشد. این مکان باید سطحی صاف، خشک و دارای تهویه مناسب و محکم جهت تحمل وزن انکوباتور با قفسه هایش (بین 40 تا 60 کیلوگر) باشد.
- جهت به دست آوردن نتایج دقیق، دمای محیط محل قرارگیری دستگاه باید با دمای محیط استاندارد(C˚ ء۲۵+( برابر باشد. هر چه دما بالاتر باشد قدرت سرمایش دستگاه کمتر می شود.
- همواره اطمینان حاصل نمایید که چیزی سد راه سیستم تهویه که در پشت دستگاه قرار دارد نباشد.
- از قرارگیری صحیح سینی ها قبل از استفاده دستگاه اطمینان حاصل فرمایید.
- فضایی آزاد بین 10 تا 15 سانتیمتر در اطراف اینکوباتور جهت سهولت در عبور کابل ها و تهویه مورد نیاز برای عملکرد طبیعی انکوباتور تعبیه شود.
- انکوباتورهای CO2 نیازمند رگلاتورهای فشار، مهاركننده، شیلنگ ها و اتصالات برای تامین امنیت تانک هستند.
نکات ضروری هنگام تمیز نمودن دستگاه:
مهمترین نکته قبل از شروع تمیزکاری، اطمینان حاصل کردن از خاموش بودن دستگاه است.
حتما قبل از روشن نمودن دستگاه از خشک بودن کامل آن مطمئن شوید.
برای جلوگیری از خوردگی دستگاه و قطعات آن حتما از مواد شوینده مندرج در دفترچه راهنما استفاده نمایید.PH این مواد باید بین 5 تا 8 باشد.
درصورت آلودگی بیولوژیکی محفظه داخلی اینکوباتور:
-1اگر هوای داخلی محفظه برای قبل از شروع عملیات باشد میتوان با اسپری های ضدعفونیمناسب آلودگی های داخل دستگاه را از بین برد. به علت وجود گازهای مشتعل در اتاقک وخطر اشتعال، باید حتما قبل از اقدام هوای داخل را تهویه نمایید.
-2اگر آلودگی در حین عملیات و بسیار شدید باشد این عملیات ضدعفونی باید توسط افراد متخصص سپرده شود. آنها با جداسازی تمام اجزا و تمیز نمودن، آنها را توسط دستگاه اتوکلاو استریل می نمایند.
در صورت مشاهده آلودگی در فلاسک های کشت به سرعت کشت را خارج نموده و محفظه را ضدعفونی نمایید.
نکات ایمنی لازمه در زمان استفاده انکوباتور:
- عدم استفاده از مواد قابل اشتعال مانند الکل، اتر، بنزین و پروپان
- استفاده از تجهیزات و لوازم جانبی مورد تایید کمپانی تولید کننده
- استفاده از سینی و ظروف و لوازم جانبی سالم و بدون آثار آسیب و خوردگ ی
- استفاده ازدستکش لاتکس هنگام برداشت یا جابجایی ظروف کشت
- استفاده از آب مقطر در مخزن آب دستگاه
- تعویض به موقع ظروف آب
- رعایت فاصله مناسب محیط کشت جهت همگن سازی جریان هوا
- قرارگیری دستگاه در مکان هایی با تهویه مناسب، به دور از درب اصلی و هواکش ها و جریانات هوایی زیاد
- خشک نمودن دیواره و دستگاه جهت جلوگیری از رشد آلودگی
سخن پایانی:
لازم به ذکر است که در نظر داشته باشیم دستگاه انکوباتور و آون با یکدیگر تفاوت دارند و کاربرد هریک در آزمایشگاه جداگانه است. اما به علت شباهت ظاهری ممکن است گاهی برای مشتریان اشتباه در نظر گرفته شده و مشکلاتی رابرای مصرف کنندگان در پی داشته باشند. از بارزترین تفاوت های بین این دو دستگاه میتوان به کاربرد آنها، دقت و محدوده دمایی اشاره نمود. جهت درک بهتر تفاوت این دو دستگاه میتوان به مقاله تفاوت آون و انکوباتور مراجعه نمود.
در نظر گرفتن نکاتی همانند انتخاب دستگاهی متناسب با فعالیت در آزمایشگاه، ویژگی های کاربردی مانند مقدار دما، نوع گردش هوا، ویژگی های قابل تنظیم و... در انتخاب بهتر مورد مناسب تر کمک شایانی می نماید.
با مطالعات مشخصات فنی هر دستگاه میتوانیم خریدی موفق که مطابق با نیازهای واقعی آزمایشگاه داشته باشیم.برای خرید و مشاهده اطلاعات بیشتر در مورد هر مدل از دستگاه اینکوباتور اینجا را کلیک کنید.
از همراهی شما متشکریم.