انکوباتور چیست؟

آزمایشگاه ژنیران دارای CO2 Incubator مدل ICO105med از Memmert و همچنین انکوباتور ساده از شرکت سنا و همچنین شیکر انکوباتور SHIN-SAENG می‌باشد.

انکوباتور (Incubator)- تعریف، بخش‌ها، نحوه کار، انواع، موارد استفاده، اقدامات احتیاطی

تعریف

انکوباتور (Incubator) در میکروبیولوژی، دستگاهی عایق و محصور است که شرایط بهینه دما، رطوبت و سایر شرایط محیطی مورد نیاز برای رشد موجودات را فراهم می‌کند.

انکوباتور جزئی از تجهیزات آزمایشگاهی حیاتی است که برای کشت میکروارگانیسم‌ها در شرایط مصنوعی لازم است.

از این دستگاه  می‌توان برای پرورش ارگانیسم‌های تک سلولی و چند سلولی استفاده کرد.

أجزاء یا قطعات این دستگاه 

انکوباتور میکروبی از واحدهای مختلفی تشکیل شده است که برخی از آن‌ها عبارتند از:

کابینت (Cabinet)

• کابینت بدنه اصلی دستگاه است که از محفظه مکعبی دو جداره با ظرفیت 20 تا 800 لیتر تشکیل شده است.
• دیوار بیرونی از ورق‌های فولادی ضد زنگ و دیوار داخلی از آلومینیوم ساخته شده است.
• فضای بین دو دیوار با پشم شیشه پر می‌شود تا عایق انکوباتور باشد.
• عایق از اتلاف حرارت جلوگیری می‌کند و به نوبه خود مصرف برق را کاهش می‌دهد و در نتیجه کارکرد روان دستگاه را تضمین می‌کند.
• دیواره داخلی دستگاه دارای برجستگی‌هایی به سمت داخل است که از قفسه‌های موجود در داخل انکوباتور پشتیبانی می‌کند.

در یا درب (Door)

• برای بستن کابینت عایق شده در تمامی انکوباتورها درب وجود دارد.
• درب نیز دارای عایق مخصوص به خود است. همچنین دارای شیشه ای است که امکان دیدن فضای داخلی دستگاه را در حین کار دستگاه بدون ایجاد مزاحمت برای محیط داخلی فراهم می‌کند.
• یک دستگیره در قسمت بیرونی درب وجود دارد تا به حرکت درب کمک کند.

پنل کنترل (Control Panel)

• در دیواره بیرونی دستگاه یک صفحه کنترل با تمامی کلیدها و نشانگرها قرار دارد که امکان کنترل پارامترهای دستگاه را فراهم می‌کند.
• کنترل پنل دارای یک کلید برای کنترل ترموستات دستگاه نیز می‌باشد.

ترموستات

• برای تنظیم دمای مورد نظر دستگاه از ترموستات استفاده می‌شود.
• پس از رسیدن به دمای مورد نظر، ترموستات به طور خودکار دستگاه را در آن دما نگه می‌دارد تا زمانی که دما دوباره تغییر کند.

قفسه‌های سوراخ دار (Perforated shelves)

• چند قفسه سوراخ دار به دیوار داخلی بسته شده است که صفحات با محیط کشت روی آن‌ها قرار می‌گیرند.
• سوراخ‌های روی قفسه‌ها امکان حرکت هوای گرم را در سراسر محیط داخلی دستگاه فراهم می‌کند.
• در برخی از دستگاه‌ها، قفسه‌ها قابل جابجایی هستند که این امر باعث می‌شود تا بتوان قفسه‌ها را به درستی تمیز کرد.

واشر درب آزبست (Asbestos door gasket)

• واشر درب آزبست یک کمربند تقریباً هوا بند بین در و کابینت ایجاد می‌کند.
• این قطعه از ورود هوای بیرون به داخل کابینت و در نتیجه ایجاد یک محیط گرم ایزوله در داخل کابینت بدون قطع شدن توسط هوای محیط خارجی جلوگیری می‌کند.

دماسنج L شکل (L-shaped thermometer)

• یک دماسنج در قسمت بالای دیواره بیرونی دستگاه قرار می‌گیرد.
• یک انتهای دماسنج مجهز به درجه بندی در خارج از انکوباتور باقی می‌ماند تا بتوان دما را به راحتی خواند.
• انتهای دیگر همراه با لامپ جیوه ای کمی به داخل محفظه انکوباتور بیرون زده است.

فیلترهای هپا (HEPA filters)

• برخی از انکوباتورهای پیشرفته نیز دارای فیلترهای HEPA برای کاهش آلودگی احتمالی ایجاد شده در اثر جریان هوا هستند.
• یک پمپ هوا همراه با فیلترها یک سیستم حلقه بسته ایجاد می‌کند تا جریان هوا موجود در داخل دستگاه آلودگی کمتری ایجاد کند.

کنترل رطوبت و گاز

• انکوباتورهای CO2 دارای یک مخزن در زیر محفظه خود هستند که حاوی آب است.
• آب برای حفظ رطوبت نسبی در داخل محفظه بخار می‌شود.
• به همین ترتیب، این انکوباتورها دارای اتاقک گاز نیز هستند تا غلظت مورد نظر CO2 را در داخل دستگاه انکوباتور ایجاد کنند.

اصل/ کارکرد این دستگاه

• انکوباتور بر این اصل استوار است که میکروارگانیسم‌ها برای رشد و نمو خود به مجموعه خاصی از پارامترها نیاز دارند.
• همه انکوباتورها بر این مفهوم بنا شده اند که وقتی شرایط بهینه دما، رطوبت، سطح اکسیژن و دی اکسید کربن برای موجودات فراهم می‌شوند، آن‌ها می‌توانند رشد کرده و تقسیم ‌شوند تا ارگانیسم‌های بیشتری را تشکیل دهند.
• در این دستگاه، ترموستات دمای ثابتی را حفظ می‌کند که از بیرون و از طریق دماسنج قابل خواندن است.
• دما با استفاده از چرخه‌های گرمایشی و عدم گرمایشی حفظ می‌شود.
• در طول چرخه گرمایش، ترموستات انکوباتور را گرم می‌کند و در دوره عدم گرمایش، گرمایش متوقف می‌شود و با انتقال گرما به محیط اطراف، انکوباتور خنک می‌شود.
• عایق کاری از بیرون باعث ایجاد شرایط ایزوله در داخل کابینت می‌شود که به میکروب‌ها اجازه می‌دهد تا به طور موثری رشد کنند.
• به طور مشابه، پارامترهای دیگری مانند رطوبت و جریان هوا نیز از طریق مکانیسم‌های مختلف حفظ می‌شوند که محیطی مشابه محیط طبیعی برای موجودات ایجاد می‌کنند.
• به طور مشابه، تنظیماتی برای حفظ غلظت CO2 برای متعادل کردن pH و رطوبت مورد نیاز برای رشد موجودات نیز فراهم شده است.
• تنوع در انواع انکوباتور‌ها نیز موجود است مانند انکوباتور شیکر دار که امکان حرکت مداوم محیط کشت مورد نیاز برای فرآیند‌های هوادهی و حلالیت سلولی را فراهم می‌کند.

مراحل راه اندازی

هنگامی که محیط کشت ارگانیسم‌ها ایجاد شد، صفحات کشت باید در دمای مطلوب و مدت زمان مورد نیاز در داخل دستگاه قرار داده شوند. در اکثر آزمایشگاه‌های بالینی، دمای معمولی که باید حفظ شود برای باکتری‌ها 35-37 درجه سانتی گراد است.

مراحل زیر در حین راه اندازی رعایت شوند:

1. قبل از استفاده از دستگاه باید اطمینان حاصل کرد که هیچ مورد باقی مانده از چرخه‌های قبل در دستگاه انکوباتور وجود ندارد. با این حال، در برخی موارد، اگر از یک انکوباتور برای چندین موجود زنده استفاده می‌شود و آن‌ها به مجموعه ای از پارامترهای یکسان نیاز دارند، می‌توان آن‌ها را با هم در یک انکوباتور قرار داد.
2. سپس درب انکوباتور بسته نگه داشته می‌شود و دستگاه روشن می‌شود. انکوباتور باید تا دمای مطلوب رشد ارگانیسم خاص گرم شود. از دماسنج می‌توان برای مشاهده اینکه آیا دما به حد مربوطه 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 فراهم شدند، کشت‌های پتری دیش روی قفسه‌های سوراخ دار به صورت وارونه قرار می‌گیرند، به این معنا که محیط کشت در سطح بالای ظرف قرار می‌گیرد. این امر ضروری است زیرا اگر پتری دیش‌ها به طور معمول انکوبه شوند، آب در سطح محیط کشت جمع می‌شود و از تشکیل کلنی‌های جدا از هم جلوگیری می‌کند.
5. در صورت نیاز به انکوباسیون کشت‌های پتری دیش برای چند روز، پلیت‌ها با نوار چسب بسته می‌شوند یا در کیسه‌های پلاستیکی یا ظروف پلاستیکی مواد غذایی قرار می‌گیرند.
6. اکنون در قفل شده است و پتری دیش‌ها قبل از بیرون آوردن برای مدت زمان معینی در داخل دستگاه نگهداری می‌شوند.

انواع مختلف دستگاه انکوباتور

بر اساس وجود یک پارامتر خاص یا هدف، انکوباتورها به انواع زیر تقسیم می‌شوند:

دستگاه انکوباتور رومیزی

• این دستگاه رایج ترین نوع انکوباتور است که در اکثر آزمایشگاه‌ها استفاده می‌شود.
• این انکوباتورها از انواع اولیه دستگاه‌های انکوباتور با قابلیت کنترل دما و عایق هستند.

دستگاه انکوباتور CO2

• انکوباتور CO2 انواع خاصی از انکوباتورها هستند که با کنترل اتوماتیک CO2 و رطوبت ارائه می‌شوند.
• این نوع دستگاه برای رشد باکتری‌های مختلف که نیاز به غلظت 5 تا 10 درصد CO2 دارند، استفاده می‌شود.
• برای کنترل رطوبت، آب در زیر کابینت انکوباتور نگهداری می‌شود.

دستگاه انکوباتور خنک کننده

• برای انکوبه کردن در دماهای کمتر از دمای محیط، انکوباتورها با سیستم‌های یخچالی اصلاح شده با کنترل‌های گرمایشی و سرمایشی تعبیه شده اند.
• به این نوع دستگاه، انکوباتور خنک کننده می‌گویند.
• در انکوباتور سرمایشی، کنترل‌های گرمایشی و سرمایشی باید به طور مناسب با یکدیگر متعادل باشند.

دستگاه انکوباتور شیکر دار

• دستگاه انکوباتور شیکر دار با کنترل ترموستاتیک دستگاه دیگری از دستگاه است که برای پرورش میکروارگانیسم‌ها استفاده می‌شود.
• مزیت این دستگاه این است که انتقال سریع و یکنواخت گرما را به ظرف کشت می‌دهد و هم زدن آن باعث افزایش هوادهی و در نتیجه تسریع رشد می‌شود.
• اما این انکوباتور فقط برای محیط‌های کشت دارای براث (نیمه جامد، broth) یا مایع قابل استفاده است.

دستگاه انکوباتور قابل حمل

• انکوباتورهای قابل حمل از نظر اندازه کوچکتر هستند و در کارهای میدانی استفاده می‌شوند، به عنوان مثال موارد میکروبیولوژی محیطی و بررسی آب

موارد استفاده

انکوباتورها کاربردهای گسترده ای در زمینه‌های مختلف از جمله کشت سلولی، مطالعات دارویی، مطالعات هماتولوژیک (hematological studies) و مطالعات بیوشیمیایی دارند.

برخی از کاربردهای دستگاه انکوباتور در زیر آورده شده است:

1.  برای رشد کشت‌های میکروبی یا کشت‌های سلولی استفاده می‌شود.
2. می‌توان برای حفظ محیط کشت موجودات استفاده کرد تا بعداً مورد استفاده قرار گیرند.
3. برخی از انکوباتورها برای افزایش سرعت رشد موجودات با داشتن سرعت رشد کم و دوره رشد طولانی در محیط طبیعی، استفاده می‌شوند.
4. انکوباتورهای خاص برای تولید مثل کلنی‌های میکروبی و تامین نیاز اکسیژن بیوشیمیایی آن ها استفاده می‌شوند.
5. همچنین برای پرورش حشرات و انکوبه کردن تخم (جوجه کشی) در جانور شناسی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
6. انکوباتورها همچنین شرایط کنترل شده ای را برای نگهداری نمونه‌ها قبل از استفاده در آزمایشگاه‌ها فراهم می‌کنند.

موارد احتیاط

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

1. از آن جایی که میکروارگانیسم‌ها حساس به تغییر دما هستند، باید از نوسانات دمای کابینت با باز کردن مکرر درب جلوگیری کرد.
2. پارامترهای مورد نیاز رشد ارگانیسم باید قبل از قرار دادن صفحات کشت در داخل کابینت فراهم شده باشد.
3. صفحات باید به صورت وارونه با قرار گرفتن درب آن‌ها در پایین در دستگاه گذاشته شوند تا از متراکم شدن آب روی محیط کشت جلوگیری شود.
4. داخل دستگاه‌های انکوباتور باید به طور مرتب تمیز شود تا از انتقال ارگانیسم‌ها به قفسه‌ها یا گوشه‌های دستگاه انکوباتور جلوگیری شود.
5. در حینی که دستگاه برای مدت طولانی در حال کار کردن است، باید قفسه زیرین دستگاه که حاوی آب می‌باشد به طور مرتب با آب استریل پر شود تا از خشک شدن محیط داخلی دستگاه و محیط‌های کشت درون آن جلوگیری شود.

منبع

مترجم: فاطمه فریادرس

لیست تجهیزات آزمایشگاه ژنیران

آشنایی با دستگاه های آزمایشگاهی