کاربرد انکوباتور 

بدیهی است که یکی از مهم‌ترین مواردی که آزمایشگاه‌های بیولوژی، میکروبیولوژی و پزشکی انجام می‌دهند، کشت جانداران مختلف است. به همین دلیل است که نیاز به وجود محیط کشت مناسب احساس می‌شود. در گذشته برای انجام این کار، ظرفی را به صورت دستی برای کشت مهیا می‌کردند. اما امروز انکوباتور دستگاهی است که می‌تواند به سادگی این عمل را به انجام برساند. این دستگاه مدل‌های خاص خود را دارد و در اماکن مخصوصی، برای فرآیندهای ویژه مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ادامه این مطلب از وب سایت کیمیا طب گستر آن را معرفی خواهیم نمود.

گفتیم که مدل‌های مختلفی از دستگاه انکوباتور آزمایشگاهی (Incubator) وجود دارد که هر یک کاربرد خاص خود را دارد. مدل ساده، رایج‌ترین دستگاه در آزمایشگاه‌ها، کلینیک‌ها و مراکز آموزشی است. وظیفه آن به وجود آوردن شرایط به نحوی است که جانداران بتوانند با موفقیت در آن زندگی کنند. در واقع هدف استفاده آن، مهیا کردن بهترین موقعیت برای زندگی میکروارگانیسم‌ها درون محیط کشت است. بعد از اینکه این رشد شکل گرفت، آن‌ها را به منظور تحقیقات و آزمایش‌های مختلف از دستگاه خارج می‌کنند.

همانطور که گفته شد، کاربرد انکوباتور در آزمایشگاه و کلینیک است. خصوصا ذیل رشته‌های پزشکی، داروسازی و میکروبیولوژی. البته می‌توان از آن در یک محیط آموزشی مانند آزمایشگاه دانشگاه نیز استفاده کرد. یکی از استفاده‌های رایج آن، به وجود آوردن شرایطی برای نمایش نحوه عملکرد انتخاب طبیعی در مقیاسی کوچک است. به این صورت که دو ظرف کشت باکتری، یکی دارای آمپی سیلین و دیگری فاقد این آنتی بیوتیک تهیه می‌شود تا بقای میکروب بررسی شود.

انواع انکوباتور (Incubator) 

انکوباتور که در انگلیسی به آن Incubator گفته می‌شود دستگاهی است که قادر است شرایط مورد نیاز برای یک محیط کشت ایده آل را به وجود بیاورد. ایجاد شرایط لازم برای کشت و رشد دادن انواع موجودات، یکی از هدف‌هایی است که در آزمایشگاه‌های مختلف باید به آن دست پیدا کرد. این امر همواره در حال انجام است. کشت و پرورش موجوداتی مانند باکتری‌ها، قارچ‌ها و حتی ویروس‌ها، به منظور انجام آزمایش و پژوهش روی آن‌ها ضروری است. با استفاده از انکوباتور محققان می‌توانند شرایط را طوری تنظیم کنند تا جانداران به طوری که مورد نیاز است رشد کنند و پرورش یابند.

با توجه به استفاده گسترده و رایج این دستگاه در رشته‌های مختلف، انواع متعددی از آن تولید شده است. به همین دلیل، در دو قسمت برخی از نمونه‌های عرضه شده توسط شرکت کیمیا طب گستر را بررسی خواهیم کرد. شرکت کیمیا طب گستر، وارد کننده و عرضه کننده انواع انکوباتورهای ایرانی و خارجی، با بهترین کیفیت است که سابقه طولانی و درخشانی در این زمینه دارد.

انکوباتور ساده

دما به همراه وجود غذای مناسب و کافی، مهم‌ترین عوامل در رشد جانداران هستند. نوع ساده این دستگاه که به آن میکروبیولوژیک هم گفته می‌شود، می‌تواند به علاوه وجود محیط برای کشت، دما را به شکل دقیقی تنظیم و پایش کند. ویژگی مهم آن، ثابت نگاه داشتن دمای مخزن در یک رنج خاص است. در واقع مدل معمولی را می‌توان یک دماپا در نظر گرفت که دما را تنظیم و پایش می‌کند. محدوده دمای ارائه شده توسط آن از دمای محیط تا حدود 90 تا 100 درجه سلسیوس می‌باشد.

انکوباتور یخچالدار

گاهی اوقات لازم است تا دما پایین آورده شود. همچنین شوک دمایی و نیز افزایش و کاهش تدریجی دما نیاز برخی موجودات برای رشد است. یا حتی ممکن است یک محیط کشت در صورتی که در معرض گرما باشد به مرحله فساد برسد و یا از بین برود. انکوباتور یخچالدار به منظور مرتفع کردن این مسئله ارائه شده است. گستره دمایی این دستگاه در رنج صفر تا 100 درجه سانتی گراد است. گرچه این مقدار می‌تواند تا حدی در مدل‌های مختلف تفاوت داشته باشد.

انکوباتور یخچال دار، یک وسیله مخصوص در حوزه علم زیست‌شناسی و پزشکی است که برای نگهداری و کشت سلول‌ها یا باکتری‌ها به منظور تولید انواع مواد زیستی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این دستگاه دارای یک بخش یخچال برای کنترل دما و یک بخش انکوباتور برای تأمین دمای مطلوب برای رشد و نگهداری سلول‌ها یا باکتری‌ها است. استفاده از این دستگاه در تحقیقات علمی، تولید داروها، تحقیقات پزشکی و دیگر صنایع مرتبط بسیار رایج است.

انکوباتور شیکردار

همه محیط‌های کشت در یک پتری دیش (پلیت) و به صورت جامد نیستند! در برخی مواقع لازم است تا یک محیط مایع تکان داده شود تا مواد غذایی درون آن مخلوط شود. نوع شیکردار این دستگاه آزمایشگاهی توانایی شیک کردن (تکان دادن) محتویات را داراست. این عمل بدون خروج ظروف انجام می‌گردد.

انکوباتور شیکردار یک وسیله مهم در آزمایشگاه‌ها و صنایع مختلف است که برای کشت سلول‌ها، باکتری‌ها، یا سایر میکروارگانیسم‌ها با استفاده از شیکرها برای ایجاد تکانه و مخلوط کردن محلول‌ها به کار می‌رود. این دستگاه دارای یک بخش انکوباتور برای تأمین دمای مطلوب برای رشد و نگهداری سلول‌ها و یا باکتری‌ها است. همچنین دارای شیکری است که به وسیله آن، محلول‌ها به صورت مداوم تکان داده شده و همگن شده و از ایجاد ترسیب و رسوب در محیط جلوگیری می‌شود. استفاده از این دستگاه در تحقیقات علمی، تولید داروها، تحقیقات پزشکی و دیگر صنایع مرتبط بسیار رایج است.

انکوباتور CO2 آزمایشگاهی

از نام آن پیداست که عملکرد این نوع چیست. این دستگاه توانایی این را دارد که کربن دی اکسید محفظه را نیز به دقت پایش و آن را با توجه به تنظیمات اعمال شده ثابت نگه دارد. البته قابلیت تنظیم CO2 در کنار پایش دمای مخزن وجود دارد.

انکوباتور CO2 یک وسیله مهم در آزمایشگاه‌ها و صنایع مختلف است که برای کشت و نگهداری سلول‌ها، باکتری‌ها و سایر میکروارگانیسم‌ها با استفاده از محیطی حاوی دی اکسید کربن (CO2) به کار می‌رود. این دستگاه دارای یک بخش انکوباتور برای تأمین دما، رطوبت و غلظت CO2 مطلوب برای رشد و نگهداری سلول‌ها است. معمولاً انکوباتورهای CO2 برای کشت سلول‌ها و باکتری‌ها که به طور طبیعی در محیط حاوی CO2 رشد می‌کنند، استفاده می‌شوند. استفاده از این دستگاه در تحقیقات علمی، تولید داروها، تحقیقات پزشکی و دیگر صنایع مرتبط بسیار رایج است.

انکوباتور BOD یخچالدار

عبارت BOD در واقع مخفف Biological Oxygen Demand است. معنی آن، «نیاز بیولوژیک اکسیژن» می‌باشد. این دستگاه با توجه به عنوان معرفی شده، قادر است تا اکسیژن محیط را تنظیم کند. پیش‌تر دیدیم که یک نوع خاص با عنوان انکوباتور CO2 آزمایشگاهی وجود دارد که دی اکسید کربن را تنظیم می‌کند. انکوباتور BOD نیز به همین منوال و با مکانیسم خاص خود، نیاز موجودات درون خود به اکسیژن را تامین می‌نماید.  یخچالدار بودن این نمونه نیز همان‌طور که گفته شد قابلیت تنظیم دما به میزانی پایین تر از دمای استاندارد اتاق را به وجود آورده است.

چه مواردی باید هنگام کار با انکوباتو رعایت شود؟

قطعا آغازگر هر عملی در محیط آزمایشگاهی باید رعایت موارد ایمنی باشد. البته دستگاه‌های ارائه شده توسط شرکت کیمیا طب گستر، همگی دارای بالاترین سطح کیفیت و ایمنی هستند و بهترین نتیجه را به ارمغان می‌آورد. اما در هر صورت نباید از رعایت نکات ایمنی غافل شد.

با توجه به وجود منبع حرارت و خروج و ورود هوا، همواره باید مطمئن شد که منافذ و دودکش‌ها به شکل صحیحی باز هستند. همچنین هیچ شی ای نباید در مسیر آن قرار گرفته باشد. همانند اتوکلاو و سانتریفیوژ، انکوباتور هم دارای یک محفظه است. باید قبل از شروع کار، از قرار نداشتن وسیله خارجی و جا نماندن آن درون این محل اطمینان حاصل کرد. همواره آبی که درون آن قرار دارد باید تعویض شود. همچنین تمیز و استریل کردن فضای درونی آن نیز موضوع مهمی است که می‌تواند در نتایج حاصله تاثیر بگذارد. در نهایت، مانند هر نوع دستگاه و ابزار آزمایشگاهی دیگری، انکوباتور نیز باید در نهایت آرامش و تسلط مورد استفاده قرار گیرد.

نحوه عملکرد انکوباتور چگونه است؟

عملکرد یک انکوباتور بستگی به نوع آن دارد، اما در کل، انکوباتورها برای ایجاد شرایط محیطی مناسب برای رشد و نگهداری سلول‌ها، باکتری‌ها و دیگر میکروارگانیسم‌ها استفاده می‌شوند. در زیر، نحوه عملکرد یک انکوباتور را شرح می‌دهم:

تأمین دما: انکوباتورها دارای سیستمی هستند که دما را در محدوده مشخصی نگه می‌دارند. برای این منظور، از سنسورها و ترموستات‌ها استفاده می‌شود که دمای داخل انکوباتور را مداوم کنترل و تنظیم می‌کنند.

تأمین رطوبت: برخی انکوباتورها قابلیت تأمین رطوبت محیط را نیز دارند، که این امر برای حفظ رطوبت مناسب برای رشد سلول‌ها بسیار حیاتی است.

تهویه: برخی انکوباتورها دارای سیستم تهویه هوا هستند که اجازه می‌دهند که هوای داخل انکوباتور تازه و تمیز باشد و آلودگی را کاهش دهند.

تأمین گازها: انکوباتورهای خاصی وجود دارند که می‌توانند غلظت دقیق گازهای خاص مانند دی اکسید کربن (CO2) را در محیط کنترل کنند. این گازها معمولاً برای تقویت رشد و نگهداری سلول‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

تکان دادن نمونه: برخی انکوباتورها دارای سیستم‌های شیکر هستند که برای تکان دادن محیط کشت استفاده می‌شوند، که این عمل به تسریع رشد و بهبود ایجاد شرایط همگنی در محیط کشت کمک می‌کند.

به طور کلی، انکوباتورها این وظایف را انجام می‌دهند تا شرایط محیطی مطلوب برای رشد و نگهداری سلول‌ها و میکروارگانیسم‌ها را ایجاد کنند و از تغییرات خارجی مانند دما، رطوبت، و غلظت گازها محافظت کنند.

اجزای اصلی انکوباتور

انکوباتورها incubator از چندین قسمت اصلی تشکیل شده‌اند که هر یک از این اجزا نقش مهمی در عملکرد کلی دستگاه دارند. اجزای اصلی یک انکوباتور عبارتند از:

1.بدنه یا قاب: بدنه یا قاب انکوباتور که اغلب از فلز یا پلاستیک مقاوم ساخته شده است، وظیفه حمایت از سایر اجزا و ایجاد محیط محافظ برای کشت سلول‌ها و میکروارگانیسم‌ها را دارد.

2. سیستم تأمین دما: این سیستم شامل ترموستات، سنسورها، و عناصر گرمایشی است که برای کنترل و تنظیم دمای داخل انکوباتور استفاده می‌شود.

3. سیستم تأمین رطوبت (در برخی مدل‌ها): برخی انکوباتورها دارای سیستم‌های تولید بخار یا تهویه خاصی هستند که برای حفظ رطوبت محیطی مناسب برای رشد سلول‌ها لازم است.

4.سیستم تهویه: این سیستم شامل فن‌ها و فیلترهای هوا است که هوای داخل انکوباتور را تهویه کرده و از آلودگی باکتریایی و غیره جلوگیری می‌کند.

5. سیستم کنترل CO2 (در برخی مدل‌ها): برخی انکوباتورها دارای سیستم کنترل دقیق غلظت CO2 در محیط هستند که برای شبیه‌سازی شرایط محیط زنده و مناسب برای رشد سلول‌ها استفاده می‌شود.

6. سیستم شیکر (در برخی مدل‌ها): برخی انکوباتورها دارای شیکرهایی هستند که برای تکان دادن محیط کشت برای تسریع در رشد و همگن کردن محیط کشت استفاده می‌شود.

7. صفحات رشد: این صفحات، معمولاً از شیشه یا پلاستیک شفاف ساخته شده‌اند و در داخل انکوباتور قرار می‌گیرند تا نمونه‌های کشت شده بر روی آنها قرار بگیرند.

همچنین باید یادآوری شود که برخی انکوباتورها ممکن است دارای اجزای دیگری مانند سیستم‌های اتوماسیون، نمایشگرهای دیجیتال و سایر تجهیزات جانبی باشند که برای افزایش کارایی و کنترل بهتر محیط کشت استفاده می‌شوند.

سیستم کنترل دما انکوباتور

در انکوباتورها به منظور گرم‌کردن محفظه‌ی داخل آن، از هیترهای الکتریکی استفاده می‌شود. در اکثر آنها سیستم سیرکولاسیونی با قابلیت تنظیم سرعت نیز تعبیه شده است تا از همگن شدن دما در تمام نقاط آن اطمینان حاصل شود.

کنترل دمای داخل انکوباتور یا توسط سیستم‌های کنترلی ساده مانند ترموستات و یا توسط مدارهای میکروکنترلی صورت می‌گیرد. انکوباتورهای مجهز به مدارهای میکروکنترلی نسبت به مدل‌های دارای ترموستات از دقت بیشتری در کنترل دما بهره می‌برند.

روش‌های گرم کردن در انکوباتور

گرمای ایجاد شده توسط واحد گرمایی با یکی از روش‌های زیر به اتاقک انکوباتور منتقل می‌شود:

1- Conduction (انتقال گرما از طریق جسم جامد)

2-Convection (انتقال گرما توسط حرکت یک مایع)

مرسوم ترین روش گرمایی در انکوباتور‌هایی با اهداف عمومی انتقال گرما توسط هوا می‌باشد. المنت‌های گرمایشی در پایین اتاقک قرار گرفته و هوا توسط جاذبه یا فن در طول اتاقک جریان می‌یابد. قفسه‌های درون اتاقک برای تسهیل جریان هوا سوراخ شده‌اند.

کنترل و نگه داری دمای انکوباتور

دما و اجزا گرمازا با روش‌های مختلف کنترل می‌شود. قدیمی‌ترین و آسان‌ترین روش، ترموستاتیک دو فلزی است. این روش شامل نواری تشکیل شده از دو فلز است که جریان را عبور می‌دهند و ضرایب انبساط متفاوتی دارند. هنگامی که گرم می‌شوند یک فلز بیشتر از دیگری منبسط می‌شود و باعث خم شدن نوار شده و منجر به ارتباط یا قطع ارتباط واحد گرم کننده می‌شود. کنترل کننده‌های جدید دما از نوار‌های دو فلزی با یک کلید کوچک استفاده می‌کنند و هنگامی که نوار کج می‌شود، فشار اعمال شده بروی کلید باعث باز و بسته شدن آن می‌شود. المنت‌های انبساط، شامل دو حلقه فلزی بسته شده به هم هستند که حلقه خارجی توسط حلقه داخلی سنگین تر احاطه شده است.

هنگامی که گرما داده می‌شود فلزات منبسط می‌شوند و خمیدگی ایجاد شده، یک کلید کوچک را فشار می‌دهد و مدار کنترل کننده المنت گرمایی را باز می‌کند یا می‌بندد. روش رایج دیگر که برای کنترل دما استفاده می‌شود ترموستات هیدرولیک است که بر اساس انبساط گرمایی مایعات کار می‌کند. اجزاء آن شامل یک حباب حساس، لوله موئینه، دیافراگم و یکسری اتصالات الکتریکی است. با افزاش دمای حباب، مایع در سیستم انبساط می‌یابد و دیافراگم را به بیرون می‌راند. حرکت دیافراگم، اتصالات الکتریکی را باز یا بسته می‌کند و باعث کنترل نیروی تولید شده می‌شود.

سیستم کنترل رطوبت انکوباتور:

این سیستم، رطوبت موجود در داخل انکوباتور را در سطح تنظیم شده نگه‌می‌دارد. انکوباتورهای دارای سیستم کنترل رطوبت، از یک سری سنسور جهت نمونه‌برداری از رطوبت داخل محفظه استفاده می‌کنند. رطوبت مورد نیاز نیز توسط یک مخزن کوچک که حاوی آب تصفیه شده است، تامین می‌شود. بدین صورت که سیستم گرمایش انکوباتور آب را به بخار تبدیل کرده و از دریچه‌ی مخصوصی وارد محفظه‌ی انکوباتور می‌شود.

سیستم کنترل گازها: 

بعضی از انکوباتور ها، توانایی تنظیم ترکیب گازهای داخل محفظه انکوباتور را دارند. در این انکوباتور ها سنسورهایی تعبیه شده است که میزان سطح گازهای مختلف را اندازه‌گیری کرده و در صورت نیاز گاز مورد نظر را از طریق مخازنی که در خارج از انکوباتور قرار دارد، تامین می‌کنند.