انکوباتور

• انکوباتور هیبریدی یا فر هیبریداسیون (hybridization incubators/hybridization ovens)

در این انکوباتورها محل هایی برای قرار دادن لوله های هیبریداسیون در سایز های گوناگون تعبیه شده که آنها را با سرعت به گردش در می آورد و ترکیب و ایجاد پیوند مواد اولیه فعال موجود در این لوله ها را در دمای معین امکان پذیر می سازد. در آزمایشگاه شیمیایی و بیوشیمیایی و همچنین در زیست شناسی مولکولی برای ایجاد پیوند های مورد نظر در شرایط خاص از این انکوباتورها استفاده می شود.

• انکوباتور حساس به اکسیژن (Hypoxia Incubator / Hyperoxia Incubators)

در بعضی کشت های سلولی و بافت ها میزان اکسیژن مشخصی برای زنده ماندن سلول ها لازم و حیاتی است. در انکوباتورهای استاندارد میزان اکسیژن تا حدی کنترل می شود اما در انکوباتورهای حساس به اکسیژن این میزان بسیار دقیق تعیین شده و می توان تا کمتر از 1 درصد میزان اکسیژن را کاهش داد، این امر برای کشت باکتری های بی هوازی یا بافت بضی تومور ها کمک کننده است. در بعضی انواع این انکوباتور امکان اضافه کردن سایر گاز ها برای ساختن محیط ایده ال تر برای کشت مورد نظر وجود دارد.

• انکوباتور گیاهی ( Plant Incubator)

از این انکوباتورها در علوم گیاهی و کشاورزی برای رشد و جوانه زنی گیاهان و دانه ها استفاده می شود. در این انکوباتورها با کنترل نور، گرما و رطوبت می توان شرایط متناسب برای رشد انواع گیاهان را ایجاد کرد.

• انکوباتور دارای بطری چرخشی (Roller Bottle Incubator)

این انکوباتور دارای جایگاه مخصوصی برای قرار گرفتن بطری های حاوی نمونه است و با چرخندان مداوم آنها در دمای مشخص شرایط را برای کشت هایی مثل کشت های سلولی تک لایه فراهم می کند. در این انکوباتورها چرخش بطری های حاوی محیط کشت به اکسیژن رسانی متوازن و ایجاد سطح تماس تمامی سلولها با محیط کشت کمک می کند.

• انکوباتور موش های آزمایشگاهی ( rodent incubators)

این مدل از انکوباتورها علاوه برقابلیت کنترل دما، نور و رطوبت دارای سیستم تعویض هوا نیز هستند.در این دستگاه می توان محیط مناسب برای بررسی روند آزمایشات در موش های آزمایشگاهی را در کنار مانیتور کردن فعالیت آنها ایجاد کرد.این انکوباتورها تا 15 بار تعویض هوا در ساعت و بازه دمایی بین 6.5 تا 50 درجه شرایط زندگی برای گونه های متفاوت جونده های آزمایشگاهی و بسیاری حیوانات کوچک آزمایشگاهی دیگر را فراهم میکنند.

• انکوباتور دی اکسید کربن یا انکوباتور کشت سلولی (CO2 incubators/cell culture incubators)

در کنار انکوباتورهای معمولی این دسته از انکوباتورها از تنوع و اهمیت بیشتری برخوردارند. انکوباتورهای CO2  دار که عموما برای کشت سلولی به کار می روند گاها به نام انکوباتور کشت سلولی نیز خوانده می شوند. علاوه بر کشت سلول و بافت، این انکوباتورها برای کشت بعضی باکتری ها نیز قابل استفاده هستند.

• بازه دمایی این دستگاه ها معمولا بین 4 تا 50 درجه سلسیوس است.
• سیستم های ضد عفونی کننده مثل اشعه ماورای بنفش ( UV) و حرارت بالا نیز در بعضی موارد قابل استفاده است.
• این دستگاه ها با حفظ میزان CO2 ، ph را در محیط کشت سلول پایدار نگه می دارند. در کشت سلولی عموما به CO2 حدود 5% برای حفظ ph تا حدودی اسیدی نیاز است.
• در این انکوباتورها نیز مانند بسیاری دیگر علاوه بر دما میزان رطوبت هم قابل کنترل است.رطوبت مورد نیاز دستگاه نیز همچون نمونه های دیگر انکوباتور از طریق محفظه حاوی آب تعبیه شده در آن تامین می گردد. کشت های سلولی به رطوبت بالای 80% برای جلوگیری از تبخیر نیاز دارند.
• منبع گاز دی اکسید کربن این انکوباتورها از خارج دستگاه تامین می شود،لذا بایستی محل قرار گیری آن در نزدیکی محل کپسول گاز CO2 باشد.
• یک سنسورگرمایشی یا مادون قرمز که دارای سیستم هوشمند حساس به تراکم CO2 است در قسمت داخلی و یا خارج از اتاقک دستگاه تعبیه شده است تا از پایداری جو درونی در طولانی مدت اطمینان حاصل شود. از مزایای قراگیری این سنسور درون اتاقک دستگاه این است که هم واکنش سریع تری نسبت به تغییرات تراکم گاز خواهد داشت و هم از ایجاد محل اضافی برای به وجود آمدن آلودگی های احتمالی جلوگیری خواهد شد. پس بهتر است سنسور درون اتاقک نسب شود اما بایستی توجه داشت که در برابر افزایش دما محافظت گردد.
• برای جلوگیری از ورود آلودگی های احتمالی داشتن یک درب شیشه ای در این نوع انکوباتورها ضروری است زیرا امکان بررسی نمونه را بدون ایجاد تغییر در محیط داخلی دستگاه برای کاربران ایجاد می کند.
• فضای داخلی انکوباتور CO2 دار بایستی از مواد ضد زنگ و فاقد گوشه های تیز و شیار های غیر قابل دسترس باشد تا از وجود گرد و غبار جلوگیری شود. در آزمایشات حساس مثل کشت سلول حتی یک ذره بسیار کوچک گرد و خاک می تواند نتایج هفته ها تلاش را مختل کند.
• جریان هوای ورودی به فضای داخلی انکوباتور CO2 دار بایستی از فیلتر استریل عبود کرده و به صورت یکنواخت درون اتاقک دستگاه پخش شود.
• انکوباتور CO2 دار در بسیاری از شاخه های علوم زیستی از جمله موارد زیر کاربرد دارند:
• میکروبیولوژی برای کشت برخی باکتری ها
• مهندسی بافت برای کشت سلول ها و بافت ها
• در ژنتیک برای انجام لقاح آزمایشگاهی IVF
• تولید بایو سنسور ها
• تحقیقات سرطانی

اجزای سازنده انکوباتور

با توجه به نوع انکوباتور اجزای تشکیل دهنده آن متفاوت است و ممکن است برخی از این اجزاء را نداشته باشد و یا علاوه بر آنها امکانات دیگری مثل لامپ UV یا فلورسنت نیز داشته باشد.از جمله این اجزا می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• اتاقک نگهداری نمونه ها(chamber)
• یک محفظه بسته احاطه شده با پوسته خارجی دستگاه است
• از جنس استیل ضد زنگ ساخته می شود ( در مدل های جدید تر برای جلوگیری از ایجاد آلودگی جنس فضای درونی برخی انکوباتورها را از مس ضد میکروب می سازند). دلیل استفاده از استیل ضد زنگ در ساخت اتاقک نمونه، مقاومت بالای آن در برابر حرارت و رطوبت است، زیرا در طولانی مدت دچار زنگ زدگی، خوردگی و تغییر شکل نمی شود.
• کاملا عایق بندی شده تا از ورود و خروج گاز ها، دما، آلودگی ها و رطوبت از محیط بیرون و داخل اتاقک جلوگیری شود
• دارای یک درب عایق فلزی یا شیشه ای که توسط این در کاربران نمونه ها را وارد و یا از اتاقک خارج  می کنند. در بعضی انواع یک درب شیشه ای عایق بعد ازیک در فلزی برای ایجاد امکان مشاده نمونه ها بدون تغییر در جو داخلی اتاقک برای کاربران قرار داده شده است.
• حجم این اتاقک در نمونه های رو میزی بین 1.5 تا 3 متر مکعب و در نمونه های اتاقکی ایستاده حدود 5.5 تا 10 متر مکعب است. قطر دیواره داخلی معمولا بین 0.5 تا 1 سانتی متر است.
• منبع انرژی الکتریکی

معمولا از برق220 ولت شهری برای تغذیه المنت ها، برد کنترل و قسمت های الکتریکی مثل فن ها استفاده می شود. ولتاژ مصرفی دستگاه با توجه به عملکرد و قسمت های تشکیل دهنده متغیر است.

• سیستم کنترل دما

برای تولید گرما در اتاقک انکوباتورها از دو سیستم الکتریکی و گردش آب استفاده می شود و کنترل دما توسط ترموستات یا میکروسنسورهای حساس به حرارت انجام می شود.

• سیستم الکتریکی: در این سیستم هیتر ها ( المنت ها) در دیواره اتاقک تعبیه شده اند و با یک پوشش مشبک محافظت می شوند.
  در این روش گرما با استفاده ازفن های موجود در سراسر اتاقک پخش می شود. معمولا استفاده از المنت های الکتریکی مناسب تر است زیرا عمر مصرفی دستگاه را می دهد ( استفاده از سیستم گرمایشی به وسیله آب در طولانی مدت ممکن است دچار رسوب و نشتی شود) علاوه بر این دمای دستگاه در سیستم گرمایشی الکتریکی تا حد اکثر دمای بیشتری بالا می رود و با دقت بیشتری قابل کنترل است.
• سیستم گردش آب: فضای بین دو لایه ی دیواره دو جداره از آب پر می شود و با به گردش در آمدن آن گرما در سراسر محفظه حاوی نمونه پخش می شود.
• سیستم کنترل رطوبت

این سیستم توسط سنسورهای اندازه گیری تعبیه شده در اتاقک کنترل می شود و شامل یک مخزن حاوی مقدار مشخصی آب مقطر است که معمولا از جنس مس ساخته شده و با استفاده از حرارت سیستم گرمایشی رطوبت اتاقک را تامین می کند.

• سیستم کنترل گاز

برای کنترل تراکم گاز موجود در فضای داخلی انکوباتور از میکرو کنترل های حساس به شدت گاز یا سیستم کنترلی قابل برنامه ریزی( programmable logic controller or PLC) استفاده می شود. مخزن گاز خارج از دستگاه قرار گرفته است.

• سیستم هشدار

برای هر یک از المان های قابل کنترل در دستگاه یک هشدار نیز برنامه ریزی شده تا در صورت خارج شدن شرایط از بازه های تعیین شده به کاربر اطلاع رسانی شود.
این هشدار می تواند در قالب چراغ هشدار یا الارم های صوتی انجام شود. از جمله این هشدار ها می توان به هشدار های مربوت به عملکرد یا خرابی اجزای سازنده دستگاه، افزایش یا کاهش غیر مجاز دما، خطا در سیستم حسگر های دما، قطع گردش هوای داخلی و سیستم کنترل رطوبت و… باشد.

• سیستم پایدار کننده

این سیستم به کاربران اجازه می دهد تا مشخصه های متفاوت را ثابت نگه داشته و شرایط آزمایش را بنا بر شرایط مورد نیاز خود تغییر دهند. علاوه بر آن این سیستم برای ثبت عملکرد دستگاه و کنترل تغییرات آن کاربرد دارد.

روش کار با انکوباتور

در اکثر انکوباتورها صفحه کنترل بر بدنه بیرونی قرار گرفته و توسط آن می توان بازه دمایی، میزان رطوبت و تراکم گاز را تعیین کرد و هشدار هایی که لازم است توسط دستگاه به کاربران اطلاع داده شود تنظیم نمود. این صفحه بسته به نوع انکوباتور می تواند آنالوگ یا دیجیتال باشد و معمولا دارای نشانه های نوری و صوتی برای هر یک از پارامتر های قابل کنترل است .

نگهداری و ایمنی انکوباتور

در حفظ و نگهداری انکوباتور بایستی موارد زیادی رعایت شود زیرا این دستگاه برای ایجاد یک محیط کاملا استریل و برای کار های حساس مثل کشت سلول به کار می رود، لذا باید مواردی همچون بهداشت و صحت عملکرد تمامی اجزای آن مطمئن بود. در ادامه به اختصار به برخی موارد اشاره شده:

• محل قرار گیری انکوباتور نباید با پریز برق بیشتر از 1.5 متر فاصله داشته باشد تا از کشیدگی سیم دستگاه جلوگیری شود.
• در اطراف و پشت دستگاه فضای خالی برای عبور کابل ها و عملکرد طبیعی دستگاه وجود داشته باشد( بین 5 تا 10 سانتی متر). همچنین بایستی فضایی برای باز و بسته شدن در ها بدون برخورد با سایر اشیاء فراهم شود.
• انکوباتور وزنی حدود 60 تا 80 کیلوگرم دارد، باید در نظر داشت که در نمونه های رو میزی محل قرارگیری تحمل وزن دستگاه را داشته باشد.
• انکوباتور نباید در محلی با تغییرات دمایی زیاد( مثل نور مستقیم خورشید) یا جریان هوای شدید ( مثل درب ورود و خروج یا هواکش) نسب شود و باید در فاصله ای نزدیک به هود بیولوژیک موجود در آزمایشگاه قرار بگیرد تا به هنگام حمل، نمونه ها برای مدت زیاد در تماس با هوای غیر استریل آزمایشگاه قرار نگیرند.
• انکوباتورهای ایستاده را نباید مستقیما روز زمین قرار داد زیرا این کار باعث ایجاد آلودگی می شود. بنابراین برای این نوع انکوباتورها از پایه هایی که تحمل وزن آن را دارند استفاده کنید.
• لنکوباتور نباید در نزدیکی دستگاه هایی که باعث لرزش آن می شوند ( مثل شِیکر، سانترفیوژ و…) قرار داده شود.
• انکوباتور نباید در نزدیکی مکان های مرطوب و خیس ( برای مثال کنار سینک یا سینی رنگ آمیزی و…) قرار داده شود زیرا امکان عفونت قارچی و آسیب های اتصالات الکتریکی به وجود خواهد آمد.
• برای انکوباتورهای CO2 دار بایستی تاسیسات گاز از جمله کپسول، رگلاتور، تنظیم کننده های فشار و شلنگ گاز تهیه و در فاصله مناسب از دستگاه قرار بگیرد.در انکوباتورهای CO2 دار از یک مهار کننده برای برای تامین ایمنی کپسول پر فشار گاز CO2 نیز تعبیه شده است.
• جهــت ايجاد پايداری در عملکــرد، انکوباتور را در جايي که نصب است کاليبر کنيد.
• فضای اتاقک، ظرف کنترل رطوبت، دستگیره و بدنه خارجی دستگاه، تمامی طبقات و نگهدارنده ها و سایر اجزا بایستی به صورت منظم و توسط مواد ضد عفونی کننده که خاصیت خورندگی نداشته باشند تمیز شوند تا از به وجود آمدن آلودگی احتمالی جلوگیری شود.
  از ریختن محلول های اسیدی داخل انکوباتور جلوگيری کنید. این محلول ها سبب تخريب اتاقك انکوباسیون می شوند، هر زمان که امکان داشــته باشد از موادی که pH خنثی دارند استفاده کنید.
• در هنگام قرار دادن نمونه داخل انکوباتور و یا خارج کردن آنها از از لوازم حفاظتی شخصی مانند عینک ایمنی، دســتکش و پنس استفاده شود.
• ظرف ایجاد رطوبت هرگز نباید خالی از آب بماند و باید از آب مقطر استریل یا اتوکلاو شده پر شود.
• برای تمیز کردن انکوباتورهای CO2 دار می توان موارد زیر را رعایت نمود
• تمامی دیواره ها و شیار ها را با اسپری ضد قارچ مخصوص که فاقد خاصیت خورندگی باشد اسپری کنید
• قسمت های متحرک و قابل جابجایی مثل طبقات و جایگاه های لوله و… را قبل از جاگذاری مجدد برای چند ساعت در آون خشک استریل کننده یا اتوکلاو قرار دهید.
• در آب موجود در ظرف ایجاد رطوبت می توان از ضد جرم هایی مثل مس سولفات، یا محلول ترکیبی اتانول،گلیسرول و سوربیک اسید استفاده کرد.
• اگر یک لامپ UV در دسترس دارید می توان بعد از تمیز کردن ظرف ایجاد رطوبت آن را و پر کردن آن از آب ، برای پاکسازی قوی ترظرف را زیر نور این لامپ قرار داد.
• برای پاکسازی محفظه داخلی می توان درون دستگاه خاموش و سرد شده یک لامپ UV را برای چند ساعت و یا یک ظرف حاوی اتانول 70% را برای یک شب تا صبح (Over night) درون آن قرار داد.
• در حضور مواد قابل احتراق از انکوباتور استفاده نکنید، چون اجزای داخلی این دستگاه می توانند در زمان کاربری به عنوان منبع احتراق عمل کنند.
• از انکوبه کردن موادی که بخار خورنده تولید می کنند، خودداری کنید.
• از ایسـتادن جلوی انکوباتور باز خودداری کنید زیرا بعضی از مواد، بخارهایی ساطع می کنند که نباید استشمام شوند.
• دمای انکو باتور را در صبح و عصر با دماسنج های کالیبره کنترل کنید. برای این کار می توان از نصب یک دماسنج کالیبره تمیز در قسمت داخلی درب شیشه ای استفاده کرد (از تمیز بودن دماسنج مطمئن باشید). در این مورد اگر دمای خوانده شده توط دماسنج با دمای نشان داده یر روی صفحه نمایش دستگاه ( که توسط سنسور های دستگاه اندازه گیری می شود) همخوانی نداشته باشد بایستی عملکرد سنسور ها چک و دوباره کالیبره شوند.همچنین برای این کار نیاز به باز و بسته کردن در وجود ندارد و فضای داخلی برای آزمایش در حال انجام بدون تغییر باقی می ماند.
• در صورتی که نمونه یا محیط کشت در فضای داخلی انکوباتور ریخته شود باید سریعا  انکوباتور از برق جدا شده و سایر نمونه ها را از دستگاه خارج کنید. سپس با الکل 70 % فضای داخلی و دستگیره ها را تمیز کنید.

کنترل کیفی و مراقبت های دوره ای انکوباتور

برای اطمینان از عملکرد دستگاه تست های کنترل کیفی بسیاری وجود دارد که در اکثر موارد برای انجام آنها بایستی به تکنسین آموزش دیده از طرف شرکت خریداری شده اطلاع داده شده و دستگاه برای کالیبراسیون های فنی و حرفه ای ( مثل  کنترل سنسور حرارت ، کنترل منبع حرارتی، آزمایش استقامت دی الکتریک و…) ارسال شود. اما در سایر موارد برای کنترل های دوره ای می توان از روش هایی به شرح زیر استفاده کرد:

مراقبت های روزانه

• ثبت دمای قبل و پس از ساعت کاری در جدول مربوط به کنترل کیفیت.
• پاکسازی دستگیره و در خارجی انکوباتور.

مراقبت های هفتگی

• تعویض آب درون ظرف ایجاد کننده رطوبت.
• پاک کردن فضای اتاقک و طبقه بندی ها.
• ثبت صحت عملکرد دستگاه و یا خطا های به وجود آمده در جدول مربوط به کنترل کیفیت

مراقبت های ماهیانه

• کنترل فنی ترمومتر و سیستم تهویه توسط تکنسین مربوطه ( بسته به نوع استفاده از دستگاه این زمان می تواند کوتاه تر یا طولانی تر باشد)
• کنترل تراکم CO2 توسط سیستم اندازه گیری گاز خارج از دستگاه و مقایسه آن با عدد نشان داده توسط صفحه نمایش انکوباتور مربوطه برای اطمینان از صحت عملکرد سنسور های گازی.در صورت در دسترس نبودن این نوع دستگاه با احتیاط در آلوده نکردن محیط داخلی انکوباتور یک کشت از نایسریا گونوره آ را در انکوباتورقرار دهید.هر روز آن را پاساژ داده و رشدش را بررسی نمایید. این ارگانیسم برای رشد کاملا به CO2  نیاز دارد.
• پاکسازی فن موجود در دستگاه و پره های آن

مراقبت های سالیانه

• در بعضی مدل های انکوباتور از فیلتر های HEPA استفاده می شود که ذرات ریز گرد و غبار را در خود نگه می دارند. برای جلوگیری از ورود این ذرات به اتاقک انکوباسیون بایستی این فیلتر هر 6 ماه تا یک سال بسته به میزان استفاده از دستگاه تعویض گردد.