انکوباتور چیست؟

انکوباتور یا Incubator ، ابزاری آزمایشگاهی است که توسط پزشک کودکان فیلیپینی فه دل موندو اختراع شد و در آزمایش‌های میکروبیولوژی و زیست‌شناسی سلولی ، دستگاهی عایق و محصور است که با کنترل رطوبت، دما، میزان اکسیژن و دی‌اکسید کربن شرایط مورد نیاز برای رشد و پرورش نمونه‌های زنده مانند سلول‌ها یا میکروب‌ها و ارگانیسم های تک سلولی و چند سلولی را فراهم می کند.

دستگاه انکوباتور یکی از ابزارهای حیاتی در آزمایشگاه‌های میکروبیولوژی برای کشت و نگهداری میکروارگانیسم ها در شرایط مصنوعی است. این دستگاه با کنترل دقیق دما بین 25 تا 37 درجه سانتی‌گراد، رطوبت، و غلظت گازهایی مانند دی‌اکسید کربن ( CO₂) و اکسیژن (O₂) شرایط بهینه ای برای رشد میکروارگانیسم‌ها فراهم می‌کند. همچنین، انکوباتورهای میکروبیولوژی مجهز به فیلترهای هوای HEPA هستند که از آلوده شدن کشت‌ها جلوگیری می‌کنند. سیستم تهویه داخلی انکوباتور باعث می‌شود جریان هوای یکنواختی در داخل دستگاه برقرار باشد، که به ثابت ماندن شرایط محیطی کمک می‌کند. این ویژگی‌ها به محققان امکان می‌دهد تا میکروارگانیسم‌ها را در شرایط بهینه مطالعه کرده و نتایج دقیق‌تری از تحقیقات خود به دست آورند.

قطعات دستگاه انکوباتور

1. کابینت

کابینت یا cabinet بدنه اصلی دستگاه انکوباتور است که از یک محفظه مکعبی دو جداره با ظرفیت 20 تا 800 لیتر تشکیل شده است. دیوار بیرونی دستگاه از ورق های فولادی ضد زنگ و دیوار داخلی از آلومینیوم ساخته شده است و فضای بین دو دیوار با پشم شیشه پر می شود تا عایق انکوباتور باشد. این عایق از اتلاف حرارت جلوگیری می کند و مصرف برق را کاهش می دهد و در نتیجه کارکرد نرم دستگاه را تضمین می کند. دیواره داخلی دستگاه دارای برجستگی هایی به سمت داخل است که از قفسه های موجود در داخل انکوباتور پشتیبانی می کند.

2. درب

تمام انکوباتورها دارای یک درب هستند تا کابینت عایق بسته شود. درب نیز عایق مخصوص به خود دارد و همچنین دارای شیشه ای است که امکان مشاهده فضای داخلی دستگاه انکوباتور را بدون ایجاد مزاحمت برای محیط داخلی فراهم می کند. یک دستگیره در قسمت بیرونی در وجود دارد تا به مانور درب کمک کند.

3. صفحه کنترل

در دیواره بیرونی دستگاه یک صفحه کنترل با تمامی کلیدها و نشانگرها قرار دارد که امکان کنترل پارامترهای دستگاه را فراهم می کند. کنترل پنل می تواند برای کنترل ترموستات دستگاه نیز باشد.

4. ترموستات

برای تنظیم دمای مورد نظر انکوباتور از ترموستات استفاده می شود. پس از رسیدن به دمای مورد نظر، ترموستات به طور خودکار دما را نگه می دارد تا زمانی که دما دوباره تغییر کند.

5. قفسه های سوراخ دار

چند قفسه سوراخ دار به دیوار داخلی بسته شده است که صفحات با محیط کشت روی آنها قرار می گیرند. سوراخ های روی قفسه ها امکان حرکت هوای گرم را در سراسر داخل انکوباتور فراهم می کند. در برخی از این دستگاه‌ها، قفسه ها قابل جابجایی هستند که باعث می شود قفسه ها به درستی تمیز شوند.

6. واشر درب آزبست

واشر درب آزبست یک مهر و موم تقریباً بدون هوا بین در و کابینت ایجاد می کند. این واشر از ورود هوای بیرون به داخل کابینت و در نتیجه ایجاد یک محیط گرم ایزوله در داخل کابینت بدون قطع شدن توسط محیط خارجی می کند.

7. دماسنج L شکل

یک دماسنج در قسمت بالای دیواره بیرونی دستگاه قرار می گیرد. دماسنج L شکل دارای دو انتها است ، یک انتهای دماسنج ارائه شده با درجه بندی در خارج از انکوباتور باقی می ماند تا دما به راحتی قابل خواندن باشد. انتهای بعدی با لامپ جیوه ای کمی به داخل محفظه انکوباتور بیرون زده است.

8. فیلترهای هپا

برخی از انکوباتورهای پیشرفته نیز دارای فیلترهای HEPA برای کاهش آلودگی احتمالی ایجاد شده در اثر جریان هوا هستند. یک پمپ هوا با فیلترهای هپا یک سیستم حلقه بسته ایجاد می کند تا جریان هوا در داخل انکوباتور آلودگی کمتری ایجاد کند.

9. کنترل رطوبت و گاز

انکوباتورهای CO₂  دارای یک مخزن در زیر محفظه هستند که حاوی آب است. آب برای حفظ رطوبت نسبی داخل محفظه بخار می شود. به همین ترتیب، این انکوباتورها دارای اتاقک گاز نیز هستند تا غلظت مورد نظر CO₂  را در داخل انکوباتور به دست آورند.

انواع دستگاه های انکوباتور

برخی اوقات بخاطر یک پارامتر خاص یا یک هدف خاص دستگاه انکوباتور متفاوت می شود ، انکوباتورها به انواع زیر تقسیم می شوند:

1. دستگاه انکوباتور رومیزی

یکی از رایج ترین نوع‌های این دستگاه، انکوباتور رومیزی است که در اکثر آزمایشگاه ها استفاده می شود. انکوباتورهای رومیزی از انواع اولیه دستگاه انکوباتور بوده است ؛ انکوباتورهای رومیزی کنترل دما و عایق های منحصر بفردی هستند.

2. دستگاه انکوباتور CO₂

دستگاه انکوباتور CO₂ انواع خاصی از انکوباتورها هستند که با کنترل اتوماتیک CO₂  و رطوبت ارائه می شوند. این دستگاه برای رشد باکتری های مختلف که نیاز به غلظت 5 تا 10 درصد CO₂  دارند استفاده می شود.

3. دستگاه انکوباتور خنک شده

دستگاه انکوباتور خنک شده در دماهای کمتر از محیط مورد استفاده هستند ، انکوباتورها با سیستم های تبرید اصلاح شده یا modified refrigeration systems با کنترل های گرمایش و سرمایش تعبیه شده اند. در انکوباتور خنک شده یا cooled incubator ، کنترل های گرمایش و سرمایش باید به طور مناسب متعادل باشند.

4. دستگاه انکوباتور شیکر

دستگاه انکوباتور شیکر یا Shaker incubator با کنترل ترموستاتیک قطعه دیگری از دستگاه است که برای پرورش میکروارگانیسم ها استفاده می شود. مزیت آن این است که انتقال سریع و یکنواخت گرما به ظرف کشت را فراهم می کند و هم زدن آن باعث افزایش هوادهی و در نتیجه تسریع رشد می شود. با این حال، انکوباتور شیکر فقط برای محیط کشت مایع یا broth قابل استفاده است.

5. دستگاه جوجه کشی قابل حمل

انکوباتورهای قابل حمل یا Portable incubators از نظر اندازه کوچکتر هستند و در کارهای میدانی استفاده می شوند، به عنوان مثال میکروبیولوژی محیطی و بررسی آب استفاده می شود.

مراحل راه اندازی ایمن دستگاه انکوباتور

هنگامی که کشت ارگانیسم ها ایجاد شد، صفحات کشت باید در دمای دلخواه و مدت زمان مورد نیاز در داخل انکوباتور قرار داده شوند. در اکثر آزمایشگاه های بالینی، دمای معمولی برای باکتری ها 35-37 درجه سانتی گراد است.

مراحل زیر در حین راه اندازی دستگاه انکوباتور رعایت می شود:

1. قبل از استفاده از دستگاه انکوباتور باید اطمینان حاصل کرد که هیچ موردی از چرخه های قبلی در دستگاه وجود ندارد. با این حال، در برخی موارد، اگر از یک دستگاه انکوباتور برای چندین موجود زنده استفاده می شود، و آنها به مجموعه ای از پارامترهای یکسان نیاز دارند، می توان آنها را با هم در یک انکوباتور قرار داد.
2. سپس درب بسته نگه داشته می شود و دستگاه روشن می شود. انکوباتور باید تا دمای مطلوب رشد ارگانیسم خاص گرم شود. از دماسنج می توان برای مشاهده اینکه آیا دما رسیده است یا خیر استفاده کرد.
3. در ضمن، اگر ارگانیسم به غلظت خاصی از CO₂  یا رطوبت خاصی نیاز دارد، آن پارامترها نیز باید در انکوباتور تنظیم شوند.
4. هنگامی که تمام پارامترها برآورده شدند، کشت های petri dish روی قفسه های سوراخ دار به صورت وارونه قرار می گیرند، یعنی در بالاترین سطح قرار می گیرند. این امر ضروری است زیرا اگر صفحات به طور معمول انکوبه شوند، تراکم در سطح محیط جمع می شود و از تشکیل کلنی های جدا شده جلوگیری می کند.
5. در صورت نیاز به انکوباسیون کشت های petri dish برای چند روز، صفحات با نوار چسب بسته می شوند یا در کیسه های پلاستیکی یا ظروف پلاستیکی مواد غذایی قرار می گیرند.
6. اکنون در قفل است و plates قبل از بیرون آوردن مدت زمان لازم داخل آن نگه داشته می شوند.

موارد احتیاط دستگاه انکوباتور

هنگام کار با دستگاه انکوباتور باید اقدامات احتیاطی زیر را رعایت کرد:

• از آنجایی که میکروارگانیسم ها مستعد تغییر دما هستند، باید از نوسانات دمای کابینت با باز کردن مکرر در جلوگیری شود.
• پارامترهای مورد نیاز رشد ارگانیسم باید قبل از قرار دادن صفحات کشت در داخل کابینت برآورده شود.
• صفحات باید وارونه با درپوش در پایین قرار داده شوند تا از متراکم شدن آب روی رسانه جلوگیری شود.
• داخل دستگاه انکوباتور باید به طور مرتب تمیز شود تا از نشستن ارگانیسم ها در قفسه ها یا گوشه های دستگاه جلوگیری شود.
• در حین کارکردن انکوباتور برای مدت طولانی، آب استریل باید در زیر قفسه ها قرار داده شود تا از خشک شدن محیط کشت جلوگیری شود.

موارد استفاده از دستگاه انکوباتور

انکوباتورها کاربردهای گسترده ای در زمینه های مختلف از جمله کشت سلولی، مطالعات دارویی، مطالعات هماتولوژیک و مطالعات بیوشیمیایی دارند. برخی از کاربردهای دستگاه انکوباتور مانند:

• رشد کشت میکروبی یا کشت سلولی
• تست میکرو ارگانیسم ها
• حفظ ارگانیسم موجوداتی مانند میکروب ها و سلول ها
• افزایش سرعت رشد موجودات تک سلولی و چند سلولی که دارای سرعت رشد طولانی مدت در محیط طبیعی
• تولید مثل کلنی های میکروبی
• تعیین متعاقب آن نیاز به اکسیژن بیوشیمیایی
• پرورش حشرات و جوجه کشی تخم ها در جانور شناسی
• نگهداری نمونه ها قبل از پردازش در آزمایشگاه ها
• توسعه داروها و واکسن‌ها
• شناسایی عوامل بیماری‌زا