هر آنچه در مورد انکوباتور های آزمایشگاهی (incubator lab) میبایست بدانید

تعریف انکوباتور آزمایشگاهی :

انکوباتور(Incubator) یک ابزار آزمایشگاهی است که در آزمایشگاه های بیولوژی برای کشت و رشد دادن نمونه های زنده مانند سلول ها یا میکروب ها به کار می رود.این وسیله با کنترل رطوبت، دما، میزان اکسیژن و دی اکسید کربن شرایطی مناسب برای رشد اورگانیسم های زنده فراهم می کند.انکوباتور یکی از از ابزار های مهم در آزمایش های میکروبیولوژی، زیست‌شناسی سلولی و... به حساب می آید.این وسیله توسط پزشک کودکان فیلیپینی فیدل موندو ( Fe del Mundo) اختراع شده است.
دیگر کاربرد انکوباتورها کشت بافت است، که مـحـقـقـان بـخـشی از بافت حیوان یا گیاهی را جدا می‌کنند و در انکوباتور قرار داده و متعاقبا رشد آن را مانیتور می کنند. دمای داخلی انکوباتور متناسب بـا دمـای مـوجـودی کـه ایـن بـافـت از آن جدا شده، تـنـظـیــم مــی شــود. مـشــاهــده رفـتــار ایــن بــافــت در انـکـوبـاتـور، بـیـنـش وسـیـعـی از عـملکرد و واکنش سلول های خاص در اختیار محققان قرار می دهد. به طور مثال با کمک همین روش رفتار سلول های ســـرطــانــی را مـطــالـعــه کــردنــد و هـمـچـنـیــن بــرای بیماری‌هایی چون فلج اطفال، آنفولانزا و سرخک واکـســن درســت کــردنـد. در کـل کـشـت بـافـت بـه پژوهشگران امکان ریشه یابی اختلالات ناشی از کمبود آنزیم خاصی را فراهم کرد.
انـکـوبـاتـورهـا در مـهـنـدسـی ژنـتـیـک نـیـز کاربرد گسترده ای دارند. با مطالعه کشت بافت ها و تکثیر آن ها، دانشمندان به مواد ژنتیکی زیادی که اغلب از منابع DNA گسسته به دست آمده بود برای ساخت ارگانیسم های مختلف دست پیدا کردند. از جمله کاربرد های آن می توان به استفاده در بانک اسپرم، هـمـزاد سـازی و اصـلاح مـشـکـلات نـژادی اشـاره کرد. امروزه پیشرفت های زیادی در علم ژنتیک با اسـتـفـاده از هـمـیـن دسـتگاه مشاهده شده است که بـرای مـثـال مـی تـوان بـه سـاخـت انـسـولـین و دیگر پــروتـئـیــن هــای حـیــاتــی بـیــولــوژیــک اشــاره کــرد. مـهـندسی ژنتیک مواد مغذی بسیاری از میوه ها و سـبـزیـجـات را بـهـبـود بخشیده و مقاومت در برابر بـسـیـاری بـیـماری ها را نیز افزایش داده است. این مــوارد هـمــه در زمـیـنــه بـیــوتـکـنــولــوژی اســت کــه انکوباتور زمینه ساز تمامی آن ها بوده است.

انواع انکوباتورهای آزمایشگاهی :

• انکوباتورهای استاندارد

انـکـوباتورهایی که دمای داخلی آن ها از دمای محیط شروع شده و قابلیت گرم کردن تا ۸۰ درجه بالاتر از دمای محیط را دارند.

• انکوباتورهای خنک کننده

انکوباتورهایی که برای تامین دمایی پایین تر از دمای محیط به کار می روند.

• انکوباتورهای مرطوب ‌

انـکـوباتورهایی که علاوه بر کنترل دما قابلیت کنترل رطوبت محفظه داخلی را نیز دارند. رطوبت مـورد نـیـاز تـوسـط مـخـزن آب و سـیـسـتم گرمایش انـکـوبـاتور تامین می شود. کنترل دقیق رطوبت با واحـدهـایی انجام می شوند که به جای استفاده از گـرمـایـش مستقیم، توسط سیستم خنک کننده ای رطوبت اضافی را کاهش می دهند.

• انکوباتورهای دی اکسید کربن

کـاربـرد ایـن انـکـوبـاتـورهـا در مـوارد بـیولوژیک اسـت و عـلاوه بـر کـنـتـرل دمـا بـرای تـامـین درصد خاصی از دی اکسید کربن (مثلا ۵)% داخل محفظه انـکـوبـاتـور بـه کـار گـرفـتـه مـی شـونـد. گـاز CO2 از سـیـلـنــدر گــازی کــه حــاوی ایــن گـاز اسـت تـامـیـن مـی‌شـود. غـلـطـت CO2 یـا با سنسورهای رسانای گــرمــایــی(TCD‌) یـا بـا سـنـسـور هـای مـادون قـرمـز (infra-red) مـانـیـتـور مـی شود. سنسورهای مادون قـرمـز از سـنـسـورهای TCD گرانقیمت تر هستند. برخی کاربران به رطوبت بسیار بالا درون محفظه نیاز دارند، که آن را با استفاده از حمام های آبی و تبخیر مداوم آب فراهم می سازند.
در برخی از این انکوباتورها امکانات اضافی نیز گذاشته شده است. به عنوان نمونه : فیلترهایی به نام فیلتر HEPA هوا یا فیلتر HEPA ورودی گاز، سطح داخـلـی پـوشـیـده شـده از مـس جـهت کاهش رشد باگ، کنترل گازهای دیگر مانند نیتروژن و اکسیژن، در داخلی شیشه ای، امکان استریلیزاسیون مثلا با لامـپ فـرابـنـفـش(ultra-violet)، اسـتـریـلـیـزاسـیون هوای مرطوب ۹۰ درجه یا استریلیزاسیون با دمای بالای ۱۸۰درجه، تعویض خودکار شیشه CO2 و …
بهترین انواع انکوباتورهای CO2 آن ها هستند کــه مـحـفـظــه داخـلــی انـکـوبـاتـور بـه قـسـمـت هـای کوچک تر با درب های مجزا تقسیم شده اند که در صـورت وجـود آلـودگـی در یـک قـسـمـت بـه سـایر قسمت ها انتقال داده نمی شود. همچنین بهتر است ایـــن نـــوع دســتــگــاه مـجـهــز بــه سـیـسـتــم خــودکــار استریلیزاسیون باشد. ضمنا دو ورودی گاز CO2 از دو سیلندر داشته باشد تا در هنگام تمام شدن یک سـیـلندر از دیگری استفاده شود. سنسور CO2 در انـکـوبـاتـورهـای کـشـت سـلـولـی بـا مـیـزان رطوبت رابـطــه عـکــس دارد، پــایـیـن آمـدن رطـوبـت بـاعـث بالارفتن میزان گاز CO2 در دستگاه می شود. باید ایـن سنسور مرتبا با الکل ۷۰ درصد یا ایزوپروپیل الکل تمیز شود.

• انکوباتورهای ارتعاشی

علاوه بر کنترل دمای محفظه، قابلیت تکان دادن فلاسک ها به صورت اوربیتالی یا دایره ای را دارد. ایـن انـکـوباتورها در انواع دیواری یا ایستاده روی زمین موجود هستند و اکثرا قابلیت خنک‌کنندگی در دمایی پایین تر از دمای محیط را دارند. ‌

• انکوباتورهای Hybridization

انـکـوبـاتـورهـایـی کـه مـجـهز به میله های گردان هـسـتند تا شیشه های هیبریدیزاسیون با سایزهای مختلف را نگه داشته و آن ها را با سرعت تعیین شده بچرخاند تا هیبریدیزاسیون محتویات آن ها فعال شــــود. انـــواع مــخــتــلـــف ایـــن دســتــگـــاه هـــا دارای شیکرهای متحرک و طبقات متعدد هستند.

• انکوباتورهای واکنشی

ایـن انـکـوبـاتـورها در علم بافت شناسی کاربرد دارد و ماکزیمم دمای تولید شده در داخل آن ها ۱۰۰ درجـــه ســـانــتـیـگــراد اســت. مـحـفـظــه داخـلــی ایــن دستگاه ها پوششی از استیل ضد زنگ دارد و اکثرا دارای محفظه ای دو جداره هستند.

• انکوباتورهای استریل کننده

امـکـــان اســتــفـــاده بـــه عــنـــوان انــکــوبــاتــورهــای اسـتـانـدارد را دارنـد یـا مـی توان در دمای بالا برای استریل کردن ابزارها و وسایل از آن ها استفاده کرد.

مراحل ساخت انکوباتورها :

سه گروه اصلی از مواد مورد نیاز برای ساخت یک انکوباتور عبارتند از: ورق فلزی از استیل ضد زنگ با ضخامتی در حدود ۰۵/۰ تا ۱ سانتیمتر. از این جـهــت اسـتـیــل ضــد زنــگ پـیـشـنـهـاد داده شـده کـه احـتـمـال خوردگی و زنگ زدگی در مجاورت دو عامل موثر گرما و رطوبت، در این ماده بسیار پایین اسـت. دومـیـن گروه از مواد مورد نیاز عبارتند از : اقلامی چون پیچ، مهره، عایق بندی، فن ها و موارد گـونـاگـونـی کـه بـرای مـونـتـاژ انـکـوباتورنیاز است. سومین گروه از مواد لازم، پکیج های الکترونیک اسـت، کـه پـیچیدگی آن ها بستگی به نوع کارکرد مورد انتظار دارد. برخی پکیج ها ممکن است تنها یک سوییچ روشن و خاموش ساده با کنترل دمای آنالوگ باشد و در برخی دیگر ممکن است مجهز به جدیدترین تکنولوژی میکرو پروسسوری باشند تا بتوان آن ها را برنامه ریزی کرد. ‌
انـکـوبـاتـورهـا نـیز همانند یخچال ها، بر حسب حجم محفظه طبق بندی می شوند. که حجم آن ها ممکن است از ۵/۱تا ۳ سانتی متر مکعب شروع شود یا به بزرگی ۵/۵ تا ۱۰ مترمکعب باشد. از ورقه‌های فلزی برای ساخت دو باکس استفاده می شود. یک محفظه داخلی و یک محفظه دیگری که آن را در بر مـــی‌‌گـیــرد. در صــورتــی کــه مـحـفـظــه بــه صــورت الـکـتـریـکـی گـرم مـی شـود آن را ایـزولـه کـرده و در صورتی که با گرمای آب گرم می شود، دور چمبر را آبـدان مـنـاسـبـی مـی پـوشـانـنـد. بـرای جـلـوگیری از آلـودگـی و اجـتـنـاب از رشـد قـارچ یـا باکتری، باید مـحـفـظـه را کـامـلا سـربـسـتـه و مـحـکم کرد تا حتی نسبت به هوا هم غیر قابل نفوذ باشند. برای اینکه دانـشـمـنـدان بـدون تـمـاس با مواد کشت داده شده بتوانند آن ها را مشاهده کنند، شیشه ای در جلوی آن قرار داده می شود. دور شیشه نیز دربی استیل و کاملا ایزوله قرار می‌گیرد.
بـرای گرم کردن محفظه داخل انکوباتور از دو منبع می توان استفاده کرد، هیترهای الکتریکی که از فن برای انتشار گرما استفاده می کنند یا از آبدان داغ. اکثرا در انکوباتورها محفظه داخلی مجهز به هیتر الکتریکی است که روی دیواره داخلی نصب شـده و بـا صـفـحـه مـشـبـک مـحافظی پوشانده شده است. دقیقا زیر هیتر دیواری، فنی نصب شده است که موتور آن به سمت دیواره و پره های آن به سمت داخـل چـمـبر است. اما در برخی مدل های دیگر، بـــرای گـــرم کــردن مـحـفـظــه، فــاصـلــه بـیــن دیــواره دوجداره را انباشته از آب داغ می کنند. هیترهای خشک دیواری مزایای زیادی نسبت به آبدان داغ دارنـد. اول ایـنـکـه دمای داخل چمبر را به سرعت مــی‌تــوان تـغـیـیــر داد. ضـمـنـا واحـدهـای گـرمـایـش الـکـتـریـکـی بـه صـورت گـرمایی گند زدایی نیز می شـوند. چرا که این هیترهای دیواری نه تنها درون مـحـفـظـه را بـا سـرعـت بالا گرم می کنند، بلکه می تـوانـنـد دمـای آن را نـیـز بـسیار بالاتر برند. از دیگر معایب آبدان ها نشتی بسیار بالاتر آن ها نسبت به هیتر های الکتریکی است.
رطوبت مورد نیاز در انکوباتور توسط یک جام مـسی کوچک که حاوی مقداری آب تصفیه شده است، تامین می شود. بخار تولید شده توسط یک دریـچـه کـنـتـرلـی وارد مـحـفـظـه می شود. همچنین مـمـکـن اسـت انـکـوبـاتور نیاز به نور داخلی داشته بــــاشــــد. بــــدیــــن مــنــظــــور مـــی تـــوان لامـــپ هـــای فـلـورسـانـسی یا UV درون محفظه نصب کرد. در انـکــوبــاتــورهــای پـیـشــرفـتــه تـر، بـرای تـنـظـیـم دمـا، رطـوبـت، نـور، تهویه، و دیگر امکانات انکوباتور، صـفـحـه کـنـتـرلـی بـر روی دیـواره خارجی دستگاه تعبیه شده است. اما در انکوباتورهای ساده به جای ایـن صـفـحـه تـنها یک کلید روشن و خاموش قرار دارد. درون محفظه یک ترموستات یا ترموکوپل نیز قرار می دهند تا بدون مشکل دما از خارج انکوباتور قابل رویت و تنظیم باشد.

تفاوت انکوباتور آزمایشگاهی با فور آزمایشگاهی :

1. دستگاه انکوباتور آزمایشگاهی (Incubator) یک ابزار آزمایشگاهی است که در آزمایشگاه های بیولوژی برای کشت و رشد دادن نمونه های زنده مانند سلول ها یا میکروب ها به کار می رود. فور آزمایشگاهی( Dry Heat ) (به فرانسوی Four) یا اجاق گرمای خشک در پزشکی نام دستگاهی برای ضدعفونی و استریلیزاسیون تجهیزات و وسایل فلزی می‌باشد.
2. محدوده دمایی انکوباتور آزمایشگاهی از 35+ درجه سانتیگراد ( در انکوباتور یخچالدار از 5- درجه سانتی گراد ) تا 65+ می باشد در حالی که در دستگاه فور آزمایشگاهی ( آون آزمایشگاهی ) محدوده دمایی قابل کنترل از تقریبا 70+ درجه سانتی گراد تا 250+ درجه سانتی گراد می باشد.
3. در انکوباتور آزمایشگاهی دقت دستگاه بسیار بالا بوده در حالیکه در فور آزمایشگاهی دقت چندان مهم نیست و دستگاه ، گاها تا 5 درحه سانتی گراد اختلاف دمایی ، گواهی استاندارد و کالیبراسیون دریافت می کند.
4. در دستگاه انکوباتور آزمایشگاهی داشتن تایمر چندان مهم نیست ولی در دستگاه فور آزمایشگاهی داشتن تایمر حتمی و قطعی می باشد.
5. انکوباتور آزمایشگاهی دارای درب شیشه ای یا پنجره شیشه ای می باشد تا بتوان داخل دستگاه را مشاهده کرد ولی فور آزمایشگاهی دارای چنین قابلیتی نیست و دارای درب فلزی می باشد.
6. قدرت المنت دستگاه فور آزمایشگاهی بسیار بالا بوده و مصرف برق آن نیز نسبت به انکوباتور بیشتر می باشد .

تفاوت انکوباتور آزمایشگاهی با انکوباتور یخچال دار :

• در دستگاه انکوباتور معمولی محدوده دمایی قابل کنترل از 35+ درجه سانتیگراد ( 5 درجه بالاتر از دمای محیط که دمای محیط را 30 درجه سانتیگراد در نظر گرفتیم ) تا 65+ درجه سانتی گراد میباشد در حالیکه دمای قابل کنترل در دستگاه انکوباتور یخچالدار  از -5 درجه سانتی گراد تا +65 درجه سانتی گراد می باشد بدون در نظر گرفتن دمای محیط ( دمای محیط در کار دستگاه هیچ تاثیری نمی گذارد.)
• دستگاه انکوباتور یخچالدار دارای فن می باشد ولی دستگاه انکوباتور معمولی در لیتراژ پایین فاقد فن می باشد.
• دستگاه انکوباتور یخچالدار در دمای 25+ درجه سانتی گراد قابل استفاده می باشد ولی انکوباتور معمولی در دمای 37+ قابل استفاده می باشد.
• انکوباتور یخچالدار قابلیت تنظیم دما از 5- درجه سانتی گراد تا 65+ درجه سانتی گراد را دارد ولی انکوباتور معمولی از 37+ تا 65+ درجه سانتی گراد را کنترل می کند.

تفاوت انکوباتور آزمایشگاهی یک درب با انکوباتور آزمایشگاهی دو درب :

• در انکوباتور آزمایشگاهی دودرب ، یک درب فلزی و یک درب شیشه ای وجود دارد در صورتیکه در انکوباتور آزمایشگاهی یکدرب ، تنها یک درب وجود دارد که وسط آن یک پنجره شیشه ای وجود دارد.
• در انکوباتور آزمایشگاهی یک درب ، نور به داخل انکوباتور از طریق پنجره روی درب به داخل دستگاه می رسد ولی در انکوباتور دودرب، نوری به داخل دستگاه انکوباتور نمی رسد.
• در دستگاه انکوباتور آزمایشگاهی یکدرب ، با باز کردن درب دستگاه مبادله هوایی انجام شده و دستگاه تغییر دما پیدا می کند لذا تا اتمام کار دستگاه نباید درب دستگاه را باز کرد و در انکوباتور آزمایشگاهی دودرب ، پس از باز کردن درب آهنی ، درب شیشه ای وجود دارد که از تبادل دمایی جلوگیری می کند.
• دستگاه آزمایشگاهی انکوباتور یکدرب  برای کشت محیط هایی که به نور احتیاج دارند و انکوباتور آزمایشگاهی دو درب برای کشت محیط هایی که باید در محیط تاریک رشد کنند استفاده می شود.

نکات ضروری هنگام کار با انکوباتور آزمایشگاهی :

• انکوباتور در نزدیک درهای اصلی یا جریانات هوائی و هواکش ها قرار نگیرند.
• انکوباتور بر روی سطحی صاف و در حالت تعادل قرار گیرد.
• از گذاشتن مواد فرار یا قابل اشتعال(اتر، بنزین، الکل ، پروپان) درانکوباتور خودداری شود.
• تعویض به موقع ظرف آب داخل دستگاه، در انکوباتور های کشت سلولی بسیار ضروری می باشد.
• برای جلوگیری از آلودگی در انکوباتور ها ؛ قفسه ها و دیواره دستگاه همواره باید خشک باشد.

نحوه نگه داری از انکوباتور آزمایشگاهی :

• تمامی انکوباتورها باید به طور ماهانه با محلول صابون تمیز و در صورت لزوم ضدعفونی شوند .
• زمانی که دمای انکوباتورهای بدون CO2 خارج از محدوده قابل قبول برای واحد مورد نظر باشد ، باید به کارشناس فنی اطلاع داده شده و سپس اقدامات اصلاحی مطابق موارد ذیل انجام گردد:
• منبع برق ، پریز برق و کلیدهای روشن یا خاموش بررسی شوند .
• دمای تنظیمی (Set point ).بررسی گردد.
• اگر دستگاه هنوز درست کار نمی کند ، باید به نماینده سرویس دهنده اطلاع داده شود.
• تمام عملیات نگه داری ، نظافت و تعویض سیلندر گازکربنیک باید در جداول مربوطه ثبت گردد.