انکوباتور آزمایشگاهی چیست و انواع آن

انکوباتور آزمایشگاهی یکی از تجهیزات آزمایشگاهی به شمار می‌رود. این دستگاه محیطی ایزوله ،خالی از باکتری و کنترل شده برای کشت سلول و بافت ایجاد می‌کند. انکوباتور جز تجهیزاتی است که به کاربر امکان می‌دهد دما، رطوبت، میزان اکسیژن و کربن دی‌اکسید را در اجرای یک فرآیند برای ایجاد شرایط خاص تنظیم نماید. این تجهیزات کاربردها و اندازه‌های متفاوتی دارند و همچنین امکانات زیادی در اختیار کاربر قرار می‌دهند. در ادامه این مقاله با کاربردها و انواع این دستگاه آشنا خواهیم شد.

انکوباتور آزمایشگاهی چیست؟

انکوباتور برای اولین بار در اسپانیا توسط یک پزشک فیلیپینی که در سازمان صلیب سرخ مشغول به کار بود اختراع شد. این پزشک در اصل محیطی با دمای 37 درجه برای انجام آزمایشات میکروبی خود ایجاد کرد. یک پزشک فرانسوی با مشاهده این اختراع، آن را در کشور خود گسترش داد.

سال‌ها بعد انگلیسی به دلیل شباهت این دستگاه به رحم زنان آن را Incubator نامیدند. در حال حاضر نیز این دستگاه با نام انکوباتور یا اتو (کلمه فرانوی) شناخته می‌شود.

همانطور که در مقدمه نیز اشاره شد انکوباتور آزمایشگاهی در مراکز پژوهشی جهت رشد و نگهداری از کشت‌های سلولی و کشت‌های میکروبی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این دستگاه تمام شرایط لازم برای ارگانسم‌های زنده نظیر دما، رطوبت و … را در حالت بهینه نگه می‌دارد.

کاربرد انکوباتور

انکوباتور آزمایشگاهی برای بسیاری از زمینه‌های تحقیقاتی نظیر

  • زیست‌شناسی سلولی، میکروبیولوژی، زیست‌شناسی مولکولی جهت کشت باکتری و کشت سلول‌های یوکاریوتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
  • کاربرد دیگر این دستگاه در طیف وسیعی از برنامه‌های پژوهشی همچون تحقیقات بیوشیمیایی، تحقیقات خون شناسی، مطالعات ژينتیکی، تولید دارو و مواد غذایی می‌باشد.
  • انکوباتور در صنایع طیور نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.
  • این دستگاه برای رشد نوزادان نارس در موارد پزشکی نیز کاربرد دارد.

اما بیشترین کاربرد انکوباتور آزمایشگاهی در آزمایشگاه‌های میکروبی می‌باشد که در کنار هود میکروبی بازدهی بالایی داشته و در چنین مراکز تحقیقاتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

نحوه  انتخاب انکوباتور عموما به ظرفیت و اندازه این دستگاه بستگی دارد اما اگر این دستگاه برای کاربرد خاصی تهیه می‌شود امکانات جانبی آن نیز باید مورد بررسی قرار گیرد.

انواع انکوباتور آزمایشگاهی

انکوباتورها از نظر اندازه در سه دسته‌بندی زیر جای می‎‌گیرند:

  • مدل ایستاده در کف
  • مدل اتاق
  • مدل رومیزی (Benchtop)

اما از نظر عملکرد دارای دسته‌بندی متفاوتی هستند که در ادامه به معرفی آنها می‌پردازیم:

انکوباتور معمولی

انکوباتورهای معمولی ساده‌ترین نوع این دستگاه در دو مدل دیجیتال و آنالوگ می‌باشند و دمایی بالاتر از دمای محیط را تامین می‌کنند. این نوع انکوباتور آزمایشگاهی دارای یک محفظه ایزوله و عایق مجهز به یک هیتر با قابلیت تنظیم می‌باشد. نوع معمولی این دستگاه قادر است دمای محفظه را تا 60 الی 35 درجه سانتی‌گراد افزایش دهد. لازم به ذکر است برخی از انواع خاص مدل معمولی قادر به افزایش دما تا 100 درجه سانتی‌گراد می‌باشند.

انکوباتور آزمایشگاهی یخچال‌درا

از پراستفاده‌ترین و خاص‌ترین انکوباتور نوع یخچال‌دار یا خنک کننده (Cooling) می‌باشد. این نوع قادر به تامین دمایی چند درجه کم‌تر از دمای محیط و بالاتر از دمای محیط می‌باشد. همچنین این نوع توانایی کنترل میزان رطوبت و کنترل سطح دی اکسید کربن را نیز دارا می‌باشد. این نوع جهت کشت سلول‌های پستانداران بسیار کاربردی است زیرا برای جلوگیری از تبخیر مفید بوده و میزان رطوبت نسبی را بیشتر از 80 درصد نمی‌برد. همچنین سطح دی‌اکسید کربن را نیز در حد 5 درصد نگه می‌دارد زیرا PH کشت اندکی اسیدی می‌باشد.

انکوباتور CO2

این انکورباتور آزمایشگاهی به دلیل آنکه با گاز CO2 کار می‌کند با این نام شناخته می‌شود و قادر به کنترل رطوبت و PH محیط توسط انتشار گاز CO2 می باشد. عموما این دستگاه برای حفظ شرایط رطوبت را روی 95 درصد و سطح CO2 را روی 5 درصد نگه می‌دارد.

انکوباتور شیکردار آزمیشگاه

نوع دیگری از انکوباتور آزمایشگاهی، انکوباتور شیکردار می‌باشد. این دستگاه قادر به کنترل دمای درون محفظه می‌باشد و امکان بهم خوردن محلول به صورت اوربیتالی یا دورانی را نیز فراهم می‌کند.

اجزای تشکیل دهنده انکوباتور آزمایشگاهی

همانطور که اشاره شد انکوباتورها در انواع گوناگونی موجود می‌باشند. از این رو بسته به نوع آنها ممکن است برخی از اجزای تشکیل دهنده آنها متفاوت باشد. در ادامه به معرفی اجزای اصلی این دستگاه در می‌پدازیم:

محفظه نگهدارنده جهت کشت

این محفظه، فضایی دو جداره با عایق مناسب می‌باشد و به گونه‌ای طراحی شده است که تا حد امکان از محیط بیرون جدا می‌باشد و گازها خارج از کنترل، قادر به ورود و خروج از محفظه نمی‌باشند.

جنس این محفظه از استیل ضد زنگ می‌باشد، از این رو در برابر زنگ‌زدگی و خوردگی حاصل از گرما، رطوبت و ریزش احتمالی مایعات و محلول‌های آزمایشگاهی مصون می‌باشد.

سیستم کنترل دما انکوباتور آزمایشگاهی

انکوباتور آزمایشگاهی برای گرم کردن محفظه داخلی مجهز به هیتر الکتریکی می‌باشد. اکثر انکوباتورها مجهز به سیستم سیرکولاسیونی با قابلیت تنظیم سرعت نیز می‌باشند. به این ترتیب دمای تمام نقاط انکوباتور به صورت یکنواخت همگن خواهد شد.

دمای درون محفظه با استفاده از سیستم‌های کنترلی ساده همچون ترموستات یا مدارهای میکروکنترلی کنترل می‌شود. انکوباتورهایی که به مدارهای میکروکنترلی مجهز هستند دارای دقت بیشتری در کنترل دما نسبت به مدل‌های دارای ترموستات هستند.

سیستم کنترل رطوبت انکوباتور آزمایشگاهی

این سیستم رطوبت درون دستگاه را در حد متعادل نگه می‌دارد. انکوباتورهایی که مجهز به سیستم کنترل رطوبت هستند، رطوبت درون محفظه را با استفاده از تعدادی سنسور انجام می‌دهند. رطوبت مورد نیاز دستگاه نیز توسط مخزن کوچک حاوی آب تصفیه شده تامین می‌شود. به این ترتیب آب توسط سیستم گرمایش انکوباتور تبدیل به بخار شده و از دیریچه مخصوص وارد محفظه می‌شود.

سیستم کنترل گاز

برخی از انکوباتورهای آزمایشگاهی قادرند ترکیب گازهای درون محفظه را تنظیم نمایند. در این انکوباتور آزمایشگاهی سنسورهایی تعبیه شده است که سطح مختلف گاز را اندازه‌گیری کرده و در صورت نیاز گاز را از طریق مخازن خارج از انکوباتور تامین می‌نماید.