اینکوباتور
اینکوباتورها (Incubator) اینکوباتور آزمایشگاهی یک محفظه با دمای کنترل‌شده است که کشت‌های میکروبی را رشد و نگهداری می‌کند. این محفظه معمولاً از جنس استیل ضد زنگ یا شیشه ساخته شده و دارای یک المنت گرمایشی و ترموستات داخلی برای تنظیم دما، سطح CO2 و رطوبت است. این محفظه همچنین دارای یک فن برای گردش هوا و جلوگیری از ایجاد نقاط داغ است.
هدف از اینکوباتور آزمایشگاهی
استفاده رایج از اینکوباتور در آزمایشگاه، فراهم کردن شرایط رشد بهینه برای سلول‌ها یا کشت‌ها است. همچنین برای حفظ زنده ماندن رده‌های سلولی و سویه‌های باکتری استفاده می‌شود. اینکوباتورها علاوه بر حفظ سطح دما و رطوبت، سطح CO2 را نیز تنظیم می‌کنند.
اینکوباتورها چندین عملکرد مانند تکان دادن، استریل کردن و ذخیره‌سازی را انجام می‌دهند. اینکوباتورهای تکان دادن برای رشد میکروارگانیسم‌هایی که نیاز به هم زدن مداوم دارند استفاده می‌شوند. استریل کردن برای جلوگیری از آلودگی کشت‌ها ضروری است. و اینکوباتورهای ذخیره‌سازی، کشت‌ها را در دمای خاصی تا زمان نیاز ذخیره می‌کنند.
از دیگر کاربردهای رایج اینکوباتور می‌توان به جوجه‌کشی و پرورش حشرات اشاره کرد. پروانه‌ها و بیدها دو نمونه از حشراتی هستند که معمولاً در اینکوباتورها پرورش داده می‌شوند. نیاز دما و رطوبت برای این حشرات بسته به گونه متفاوت است.
عملکرد اینکوباتور
استفاده رایج از اینکوباتور در آزمایشگاه، فراهم کردن شرایط رشد بهینه برای سلول‌ها یا کشت‌ها است. همچنین از آن برای حفظ زیست‌پذیری رده‌های سلولی و سویه‌های باکتریایی استفاده می‌شود. اینکوباتورها علاوه بر حفظ سطح دما و رطوبت، سطح CO2 را نیز تنظیم می‌کنند.
رشد سلول‌های پستانداران و باکتری‌های اشریشیا کلی رایج‌ترین کاربردهای اینکوباتور هستند. برای رشد و تقسیم مناسب این سلول‌ها، باید در محیطی مرطوب و گرم با سطح کافی CO2 قرار گیرند. برای رشد سلول‌های پستانداران به دمای ۳۷ درجه سانتیگراد با ۵ تا ۱۰ درصد CO2 نیاز دارد، در حالی که اشریشیا کلی به محدوده دمایی ۲۵ تا ۳۷ درجه سانتیگراد با ۱۰ درصد CO2 نیاز دارد.
از سوی دیگر، اینکوباتورهای میکروبیولوژیکی در محدوده دمایی ۲۰ تا ۸۰ درجه سانتیگراد کار می‌کنند. این طیف وسیع دما برای پشتیبانی از رشد میکروب‌های مختلف با نیازهای دمایی بهینه متفاوت ضروری است.
اینکوباتورهای BOD (نیاز بیولوژیکی به اکسیژن) میزان اکسیژن مصرف شده توسط میکروارگانیسم‌های موجود در یک نمونه را در طول تجزیه مواد آلی تعیین می‌کنند. محدوده دمایی برای اینکوباتور BOD، ۲۰ تا ۴۵ درجه سانتیگراد است.
در نتیجه، اینکوباتورهای آزمایشگاهی برای رشد و نگهداری کشت‌های سلولی، سویه‌های باکتریایی و سایر میکروارگانیسم‌ها ضروری هستند. آنها دما، رطوبت و سطح CO2 بهینه را برای رشد این ارگانیسم‌ها فراهم می‌کنند. انواع مختلفی از اینکوباتورها در بازار موجود است، بنابراین انتخاب اینکوباتوری که نیازهای خاص شما را برآورده کند، مهم است.
اجزای اینکوباتور
کابینت:
کابینت بدنه اصلی اینکوباتور است که از یک محفظه مکعبی دو جداره با ظرفیتی از 20 تا 800 لیتر تشکیل شده است.
دیواره بیرونی از ورق‌های استیل ضد زنگ و دیواره داخلی از آلومینیوم ساخته شده است.
فضای بین دو دیواره با پشم شیشه پر شده است تا عایق اینکوباتور باشد.
عایق از اتلاف گرما جلوگیری کرده و مصرف برق را کاهش می‌دهد و در نتیجه عملکرد روان دستگاه را تضمین می‌کند.
دیواره داخلی اینکوباتور دارای برآمدگی‌هایی به سمت داخل است که قفسه‌های موجود در داخل اینکوباتور را نگه می‌دارند.
درب:
در همه اینکوباتورها یک در برای بستن کابینت عایق‌بندی شده وجود دارد.
درب نیز عایق مخصوص به خود را دارد. همچنین دارای یک شیشه است که امکان مشاهده فضای داخلی اینکوباتور را در طول انکوباسیون بدون ایجاد اختلال در محیط داخلی فراهم می‌کند.
کنترل پنل:
روی دیواره بیرونی دستگاه اینکوباتور یک پنل کنترل با تمام سوئیچ‌ها و نشانگرها وجود دارد که امکان کنترل پارامترهای دستگاه جوجه کشی را فراهم می‌کند.
این کنترل پنل همچنین دارای یک دکمه برای کنترل ترموستات دستگاه است.
ترموستات:
از یک ترموستات برای تنظیم دمای مورد نظر دستگاه اینکوباتور استفاده می‌شود.
پس از رسیدن به دمای مورد نظر، ترموستات به طور خودکار دستگاه اینکوباتور را در آن دما نگه می‌دارد تا زمانی که دما دوباره تغییر کند.
قفسه‌های سوراخ‌دار:
به دیواره داخلی، تعدادی قفسه سوراخ‌دار متصل هستند که صفحات حاوی محیط کشت روی آنها قرار می‌گیرند.
سوراخ‌های روی قفسه‌ها امکان حرکت هوای گرم را در داخل دستگاه اینکوباتور فراهم می‌کنند.
در برخی از دستگاه های اینکوباتور، قفسه‌ها قابل جابجایی هستند که امکان تمیز کردن صحیح قفسه‌ها را فراهم می‌کند.
درزگیر درب از جنس پنبه نسوز:
درزگیر درب از جنس پنبه نسوز، یک آب‌بندی تقریباً هوابند بین درب و کابینت ایجاد می‌کند.
این آب‌بندی مانع از ورود هوای بیرون به داخل کابینت شده و به این ترتیب، محیط گرم و ایزوله‌ای در داخل کابینت بدون اختلال از محیط خارجی ایجاد می‌شود.
دماسنج L شکل:
یک دماسنج در بخش بالایی دیواره بیرونی اینکوباتور نصب شده است.
یک انتهای دماسنج که دارای درجه‌بندی است در بیرون اینکوباتور باقی می‌ماند تا دما به‌راحتی قابل خواندن باشد.
انتهای دیگر که حاوی لامپ جیوه‌ای است، کمی درون محفظه اینکوباتور قرار دارد.
فیلتر:
برخی از اینکوباتورهای پیشرفته به فیلترهای HEPA مجهز شده‌اند تا آلودگی‌های احتمالی ناشی از جریان هوا را کاهش دهند.
یک پمپ هوا به‌همراه فیلترها، یک سیستم حلقه بسته (closed-loop) ایجاد می‌کند تا هوای در حال گردش در داخل اینکوباتور، آلودگی کمتری ایجاد کند.
کنترل رطوبت و گاز:
اینکوباتورهای CO₂ دارای یک مخزن در زیر محفظه هستند که حاوی آب است.
آب موجود تبخیر می‌شود تا رطوبت نسبی داخل محفظه حفظ گردد.
به‌طور مشابه، اینکوباتورها دارای مخازن گاز نیز هستند تا غلظت مورد نظر CO₂ در داخل اینکوباتور تأمین شود.
کاربرد اینکوباتور
کاربردهای پزشکی اینکوباتور:
• مراقبت از نوزادان: ارائه محیطی تنظیم‌شده برای مراقبت از نوزادان نارس یا به شدت بیمار.
• درمان باروری: اینکوباسیون جنین‌ها پس از لقاح آزمایشگاهی (IVF) برای بهبود درمان‌های باروری.
• مهندسی بافت: رشد و بلوغ بافت‌ها برای پیوند و پیشرفت در پزشکی ترمیمی.
• آزمایش دارو: ارزیابی ایمنی و اثربخشی داروهای جدید از طریق آزمایش بر روی کشت‌های سلولی یا میکروارگانیسم‌ها.
کاربردهای صنعتی اینکوباتور:
• تولید مواد غذایی: کشت میکروارگانیسم‌ها برای فرآیند تخمیر در تولید مواد غذایی، مانند تولید ماست.
• بیوتکنولوژی: تولید سوخت‌های زیستی، آنزیم‌ها و محصولات زیستی مختلف با استفاده از میکروارگانیسم‌ها.
• نظارت بر محیط زیست: بررسی رشد و فعالیت میکروارگانیسم‌ها در نمونه‌های محیطی برای نظارت مؤثر بر محیط زیست.
• لوازم آرایشی و دارویی: ارزیابی پایداری و اثربخشی محصولات آرایشی و دارویی از طریق فرآیندهای اینکوباسیون کنترل‌شده.
تحقیقات علمی اینکوباتور:
• کشت سلولی: رشد و نگهداری رده‌های سلولی برای پیشرفت در تحقیقات پزشکی، بیوتکنولوژی و کشف دارو.
• میکروبیولوژی: پرورش باکتری‌ها، قارچ‌ها و سایر میکروارگانیسم‌ها برای انجام تحقیقات در مورد بیماری‌های عفونی، بررسی کاربردها در علوم غذایی و بررسی مطالعات زیست‌محیطی.
• مطالعات آنزیمی: ایجاد شرایط بهینه برای فعالیت آنزیم در آزمایش‌های بیوشیمیایی متنوع با حفظ دمای خاص.
• ژنتیک: بررسی بیان ژن و تولید پروتئین در سلول‌ها تحت شرایط دقیقاً کنترل‌شده.
• کشت بافت گیاهی: تکثیر گیاهان برای اهداف تحقیقاتی و کاربردهای کشاورزی
مشخصات فنی دستگاه اینکوباتور
• بدنه ساخته شده با ورق فولادی و رنگ الکترواستاتیک اپوکسی
• محفظه داخلی از جنس استینلس استیل
• دارای طبقات (سینی‌های) متحرک
• درب شیشه‌ای داخلی
• مجهز به سیستم گردش هوا جهت یکنواختی دما در تمام زوایای داخلی محفظه
• دارای سیستم محافظ ایمنی که در صورت بروز اشکال در کنترلر، دستگاه را خاموش کرده تا از آسیب به نمونه یا دستگاه جلوگیری کند
• شیکر چرخشی، خطی یا الاکلنگی (طبق سفارش مشتری)
• دارای سیستم هشدار دیداری و شنیداری در صورت توقف حرکت
• سیستم ضد برفک
• استفاده از کمپرسور دانفوس آلمان در مدل‌های یخچالدار
• راه‌اندازی خودکار دستگاه پس از قطع و وصل برق
• دقت دمایی ±0.1 درجه سانتیگراد
• دارای تایمر قابل تنظیم
• کنترلر دما و زمان تک‌حافظه‌ای قابل تنظیم برای دستگاه‌های معمولی
• کنترلر برنامه‌پذیر با شیب و ۱۲ حافظه قابل تنظیم برای تنظیم دما و زمان‌های متفاوت
مراحل زیر باید هنگام کار با اینکوباتور رعایت شود
• قبل از استفاده از اینکوباتور، باید مطمئن شوید که هیچ مورد باقی مانده‌ای از چرخه‌های قبلی در اینکوباتور وجود ندارد. با این حال، در برخی موارد، اگر از یک اینکوباتور برای چندین ارگانیسم استفاده می‌شود و آنها به پارامترهای یکسانی نیاز دارند، می‌توان آنها را با هم در یک اینکوباتور قرار داد.
• سپس درب اینکوباتور بسته نگه داشته می‌شود و اینکوباتور روشن می‌شود. اینکوباتور باید تا دمای مطلوب رشد ارگانیسم خاص گرم شود. می‌توان از دماسنج برای بررسی رسیدن دما استفاده کرد.
• در عین حال، اگر ارگانیسم به غلظت خاصی از CO2 یا رطوبت خاصی نیاز دارد، آن پارامترها نیز باید در اینکوباتور تنظیم شوند. پس از رعایت تمام پارامترها، کشت‌های پتری دیش به صورت وارونه، یعنی در بالاترین قسمت محیط کشت، روی قفسه‌های سوراخ‌دار قرار می‌گیرند. این کار ضروری است زیرا اگر پلیت‌ها به طور معمول اینکوبه شوند، میعان روی سطح محیط کشت جمع می‌شود و از تشکیل کلنی‌های جدا شده جلوگیری می‌کند.
• اگر لازم باشد کشت‌های پتری دیش را برای چند روز اینکوبه کنید، پلیت‌ها با نوارهای چسبی بسته می‌شوند یا در کیسه‌های پلاستیکی یا ظروف غذای پلاستیکی قرار می‌گیرند.
• اکنون، درب قفل شده است و پلیت‌ها برای مدت زمان لازم قبل از بیرون آوردن، در داخل نگه داشته می‌شوند.
نکات مهم قبل از خرید اینکوباتور آزمایشگاهی
نوع اینکوباتور مورد نیاز شما به کاری که برای آن نیاز دارید بستگی دارد. انواع مختلفی از اینکوباتورها در بازار موجود است، بنابراین مهم است که قبل از خرید تحقیق کنید. برخی از عواملی که هنگام انتخاب اینکوباتور باید در نظر بگیرید عبارتند از:
• حذف مناطق سرد، توزیع گرما و "نقاط داغ" برای عملکرد اینکوباتور بسیار مهم است. اینکوباتورها در اندازه‌ها و شکل‌های مختلفی عرضه می‌شوند، بنابراین انتخاب اندازه مناسب برای نیازهای شما مهم است.
• محدوده دما یکی دیگر از عوامل مهم برای بررسی است. برخی از اینکوباتورها فقط می‌توانند یک محدوده دمایی خاص را حفظ کنند، بنابراین مهم است که مطمئن شوید واحدی که انتخاب می‌کنید می‌تواند به دمای مورد نیاز شما برسد.
• رطوبت و سطح CO2 نیز از عوامل مهمی هستند که باید در نظر گرفته شوند. برخی از اینکوباتورها دارای رطوبت‌ساز داخلی و/یا تنظیم‌کننده CO2 هستند، در حالی که برخی دیگر این ویژگی‌ها را ندارند. اگر به این ویژگی‌ها نیاز دارید، حتماً اینکوباتوری را انتخاب کنید که این ویژگی‌ها را داشته باشد.
• اگر قصد دارید میکروارگانیسم‌هایی را پرورش دهید که نیاز به هم زدن مداوم دارند، به اینکوباتوری با قابلیت تکان دادن نیاز خواهید داشت. همه اینکوباتورها این ویژگی را ندارند، بنابراین قبل از خرید خود بررسی کنید. الزامات اعتباربخشی برای ویژگی‌هایی که باید مطابق با قوانین باشند، در آزمایشگاه‌های مجاز اعمال می‌شود.