اصول عملکرد، نگهداشت و کنترل کیفی دستگاه های آزمایشگاهی؛ انکوباتور
1396/09/25


. معمولاً هوا از کف انکوباتور وارد محفظة اتاقک
شده و گرم می شود و به طور یکسان در داخل اتاقک
انکوباسیون جریان پیدا میکند. در نهایت ازطریق لوله ای
که در قسمت بالایی انکوباتور قراردارد، خارج می شود.
بعضی از انکوباتورها هواکش هایی دارند که هوا را با
همرفت اجباری به جریان درمي آورند.
در اتاقک انکوباسیون زمانی که دمای پایین تر از دمای
اتاق مورد نیاز است، باید سیستم سردکننده وجود داشته
باشد. این سیستم گرما را خارج و اتاقک انکوباسیون را
خنک نگهداشته و با سیستم کنترل کننده دمای انکوباتور
کار میکند. آب در حالت مایع ظرفیت بالایی در جذب و
حفظ گرما دارد. بعضی از سازندگان در طراحی های خود
اتاقک های آبی را در اطراف اتاقک انکوباسیون تعبیه می
کنند. این کار، برای تضمین حفظ شرایط دمایی ثابت در
درون اتاقک انکوباسیون مفید است.
سیستم کنترل دمای انکوباتور، مبتنی بر استفاده از
ترموستات ها، ترموکوپل ها ، مقاوم های حرارتی یا
عوامل نیمه رسانای گوناگون است. مدارهای الکترونیک
ازطریق میکروپروسسورها، دما و عملکرد انکوباتور را
کنترل میکنند.
برای تنظیم صحیح دمای انکوباتور، باید حداقل 5
درجه سانتیگراد تفاوت بین دمای اتاقک و دمای اتاق
وجود داشته باشد. اگر دمای اتاقک باید پایین تر از دمای
اتاق باشد، یک سیستم سردکننده مورد نیاز خواهد بود.
بنابراین خرید انکوباتورها به نوع روش های انجام شده
انکوباتور دستگاه یا به بیان دیگر محفظه عایق بندی شده ای است که توسط آن
شرایط خاص محیطی از نظر دما، رطوبت و ترکیب گازهای موجود در هوا مانند
اکسیژن و دی اکسید کربن برای رشد میکروارگانیسم های زنده فراهم می کند.
محیط های کشت (مایع و جامد) را بعد از کشت دادن در درون این دستگاه
قرار داده و درجه حرارت مورد نیاز باکتری را توسط دستگاه تنظیم می کنیم و بعد
تا مدت معین محیط های کشت در آن باقی می مانند.
اصول عملكرد
انکوباتور از روش های مختلف انتقال گرما و کنترل
محیطی جهت رسیدن به شرایط لازم برای روش هاي ویژه
آزمایشگاه استفاده میکند. معمولاً انکوباتورها دارای یک
سیستم متشکل از مقاوم هاي الکتریکی یا همان المنت ها
است که با ترموستات و یا میکرو پروسسور کنترل می شود
و براي سیستم های انتقال گرما، از هدایت و یا همرفت
طبیعی و یا اجباري گرما استفاده میکند.
هدایت گرما: در انکوباتورهایی که با هدایت گرما کار
میکنند، یک سری از مقاوم هاي الکتریکی حرارت را به
طور مستقیم به دیواره اتاقک، جایی که نمونه ها انکوبه
می شوند، انتقال میدهد. مقاوم ها دمای بالا دارند. درحالیکه
اتاقک یکی از نواحی با دمای پایین تر است. انتقال انرژی
حرارتي همیشه از ناحیه اي با دماي بالاتر به ناحیه اي با
دمای پایین تر اتفاق می افتد.
همرفت گرما: گرمای تولید شده به وسیلة مقاوم ها در
انکوباتورهاي داراي سیستم همرفت گرما، توسط هوایی
که در اتاقک انکوباسیون جریان دارد، به نمونه ها انتقال
مییابد. کارایی این فرآیند به الگوهای جریان هوا بستگی
اصول عملکرد، نگهداشت و کنترل کیفی دستگاه های آزمایشگاهی؛
انکوباتور



قابلیت تامین درصد خاصی از دی اکسید کربن داخل
محفظه انکوباتور را دارد. گاز دی اکسید کربن مورد نیاز
از سیلندر گازی که در خارج از دستگاه قرار دارد و حاوی
این گاز است تامین می شود. در برخی موارد ممکن است
به رطوبت بالا درون محفظه نیاز داشته باشیم، این میزان
رطوبت را با استفاده از حمام های آبی و تبخیر مداوم
آب فراهم می سازد. میزان
CO2در انکوباتورهای کشت
سلولی با میزان رطوبت میزان عکس دارد یعنی پایین
آمدن رطوبت باعث بالا رفتن میزان گاز
CO2در دستگاه
می شود. غلظت
CO2توسط سنسورهای گرمایشی و یا
سنسورهای مادون قرمز سنجش می شود. برای تمیز نگه
داشتن این سنسورها باید به طور مرتب با الکل 70درصد
یا ایزوپروپیل الکل تمیز شوند.
ِ انکوباتورهای شیکردار: این انکوباتور علاوه بر
کنترل دمای محفظه، قابلیت تکان دادن فلاسک ها به
صورت اوربیتالی یا دایره ای را دارد. این انکوباتورها در انواع
دیواری یا ایستاده روی زمین موجود هستند و اکثراً قابلیت
خنک کنندگی در دمای پایین تر از دمای محیط را دارند.
در آزمایشگاه بستگی دارد. مشخصات فنی باید مطالعه و به
طور دقیق تعریف گردد تا خرید مطابق با نیازهای واقعی هر
آزمایشگاه صورت گیرد.
انواع انكوباتور
انکوباتورها بر اساس نوع موادی که در آنها قرار می دهند
و شرایط مورد نیاز آن مواد به چند دسته تقسیم می شود.
انکوباتورهای استاندارد: انکوباتورهایی که دمای
داخلی آنها از دمای محیط شروع شده و قابلیت گرم کردن تا
80درجه بالاتر از دمای محیط را دارد.
انکوباتورهای یخچال دار: این دستگاه ها داری سیستم
سرمایشی و هم سیستم گرمایشی بوده با قابلیت ایجاد دمای قابل
کنترل از 5درجه سانتیگراد تا 65درجه سانتیگراد است و برای
کشت باکتری های خاص در دماهای پایین به کار برده می شود.
انکوباتورهای مرطوب: انکوباتورهایی است که علاوه
بر کنترل دما قابلیت کنترل رطوبت محفظه داخلی را نیز دارد.
رطوبت مورد نیاز توسط یک ظرف مسی کوچک که حاوی
مقداری آب تصفیه شده است، تامین میشود. به این صورت که
بخار توسط سیستم گرمایش انکوباتور تولید شده و از طریق
یک دریچه کنترلی وارد محفظه دستگاه می شود.
انکوباتورهای دی اکسید کربن: کاربرد این
انکوباتورها در موارد بیولوژیک است و علاوه بر کنترل دما


ضدزنگ این است که احتمال خوردگی و زنگ زدگی آن
در مجاورت دو عامل موثر گرما و رطوبت بسیار پایین است.
منبع تغذیه: ً منبع تغذیه این سیستم عموما یک منبع
تغذیه 220ولت شهری با آمپر بالا برای تغذیه المنت های
دستگاه و یک منبع تغذیه برای بردهای دیجیتال و کنترلر
میباشد که بسته به نوع مدار میتواند ولتاژ کاری متفاوتی
داشته باشد.
سیستم کنترل دما: برای گرم کردن محفظه داخل
انکوباتور معمولاً هیترهای الکتریکی که از فن برای انتشار
گرما سود می برند، استفاده می کنند. در اکثر انکوباتورها
محفظه داخلی مجهز به هیتر الکتریکی (المنت) است
که روی دیواره داخلی نصب شده و با صفحه مشبک
محافظی پوشانده شده است. اما در برخی مدل های دیگر،
برای گرم کردن محفظه فاصله بین دیواره دو جداره را از
آب داغ انباشته می کنند. البته استفاده از هیترهای خشک
مزایای زیادی نسبت به این روش دارد. به عنوان مثال
می توان دمای داخل چمبر یا اتاقک را به سرعت تغییر
داد و غیره. کنترل دمای داخل دستگاه توسط سیستم های
کنترلی ساده مانند ترموستات و یا مدارات میکروکنترلی
پیچیده صورت می گیرد. برای این منظور از یک سری
سنسور مانند ترموکوپل های معمولی یا سیستم های
مبتنی بر میکروکنترلرها برای نمونه برداری از دمای داخل
محفظه استفاده می شود.
سیستم کنترل رطوبت: این سیستم رطوبت داخل
انکوباتور را در حد مورد نیاز نمونه ها ثابت نگه می دارد. برای
این منظور از یک سری سنسور جهت نمونه برداری از رطوبت
داخل محفظه استفاده می کنند. رطوبت مورد نیاز در انکوباتور
توسط یک مخزن کوچک که حاوی مقداری آب تصفیه شده
است، و سیستم گرمایش انکوباتور تامین می شود.
سیستم کنترل گازها: این سیستم ترکیب گازهای
داخل انکوباتور را در حد مورد نیاز نمونه ها ثابت
نگه می دارد. این کار توسط سنسورهایی برای نمونه برداری
از ترکیب گاز داخل محفظه استفاده می شود. گاز مورد
نیاز توسط مخازن خارجی تامین می شود و کنترل ترکیب
گازها نیز با استفاده از سیستم های مبتنی بر میکروکنترلرها
و پی ال سی انجام می پذیرد.
سیستم آلارم: با توجه به مقادیر مجاز تعیین شده
برای هر یک از فاکتورها، در صورت تجاوز هر یک از
انکوباتورهای هیبریدی: انکوباتورهایی است
مجهز به میله های گردان به منظور قرار دادن شیشه های
هیبریدیزاسیون با سایزهای مختلف و چرخاندن آنها با
سرعت تعیین شده تا هیبریدیزاسیون محتویات آنها فعال
شود. این دستگاه ها دارای شیکرهای متحرک و طبقات
متعدد است.
اجزاء دستگاه انكوباتور
البته ممکن است بسته به نوع دستگاه انکوباتور، دستگاهی
چند مورد از اجزا زیر را نداشته باشد و یا اینکه اجزای
اضافی دیگری داشته باشد. این اجزاء عبارتند از :
محفظه نگهداری نمونه ها: یک محیط بسته دو جدار
است که با عایق بندی مناسب تا حد امکان از لحاظ دما و
رطوبت و ورود و خروج گازها از محیط بیرون جدا شده اند.
جنس بدنه آن از ورقه فلزی استیل ضدزنگ با ضخامتی در
حدود نیم تا یک سانتیمتر می باشد. علت استفاده از استیل


کنید. این محلول ها سبب تخریب اتاقک انکوباسیون مي
شوند، هر زمان که امکان داشــته باشد از موادی که
pH
خنثی دارند استفاده کنید، از انکوبه کردن موادی که بخار
خورنده تولید میکنند، خودداری کنید.
در زمان کار با انکوباتور از لوازم حفاظتی شــخصی
ماننــد عینک ایمنی، دســتکش، پنس برای قــراردادن و
برداشتن ظروف استفاده کنید.
از ایســتادن جلوی انکوباتور با درِ باز خودداری کنید.
بعضی از مواد، بخاری ساطع میکنند که نباید استشمام شوند.
جهــت ایجاد پایداري در عملکــرد، انکوباتور را در
جایي که نصب است کالیبر کنید
دمای کاربری انکوباتور را در ساعات صبح و عصر با
وسایل معتبر کالیبرشده (ترمومتر) تأیید کنید.
نگهداری
مراقبت و نگهداری از وسایل آزمایشگاهی از اهمیت
ویژه ای برخوردار است. اگر وسایلی را که استفاده می کنیم
از نظر کیفیت، وضعیت خوبی نداشته باشند یا به طور مطلوب
نگهداری نشوند کیفیت آزمایش ها را تحت تاثیر قرار می دهند.
نگهداری روزانه که در زیر مواردی از آن آورده شده، باید
فقط توسط پرسنلي که برای کار با انکوباتور آموزش لازم را
دیده اند و از خطرات مربوط به این کار آگاه هستند، انجام شود.
واشرِ در انکوباتور: معمولا از سیلیکا ساخته
می شود و استفاده از آن برای چند سال تضمین شده است.
به منظور تعویض واشر، باید در جدا شود و مکانیسم هایی
که واشر را به در می بندند، برداشته شوند. معمولاً واشر
در یک شیار قرار می گیرد. واشر جدید، باید مشخصات
یکسان با واشر اصلی را داشته باشد. واشر باید روی درقرار
گیرد و با مکانیسم هایی بسته شود که می تواند به سادگی
بستن یکسری پیچ در بعضی انکوباتورها باشد.
المنت هاي حرارتي: این المنت ها معمولاً در
قسمت پایین انکوباتور قرار داده می شود. به منظور
تعویض آنها لازم است که صفحه کلیدها و محافظ های
پایینی انکوباتور جدا شود. در بعضی انکوباتورها لازم
است درها نیز جدا شوند. هنگامی که محافظ ها برداشته
می شود، المنت ها و سیستم های حسگر دما، جدا شده و
با انواعي که دارای مشخصات یکسان با نمونه های اصلی
هستند جایگزین می شود. تمام قسمت هاي جداشده،
آنها از مقادیر مجاز، این رویداد توسط دستگاه به وسیله
ی آلارم مناسب گزارش داده می شود. برخی آلارم ها
عبارتند از: .1هشدارهای استاندارد که مربوط به عملکرد یا
خرابی بخش های مختلف سیستم است. .2هشدار مربوط
به افزایش دما بیش از 38درجه یا در حالت ویژه بیش از
40درجه. .3هشدار مربوط به قطع گردش هوا . .4هشدار
مربوط به نقص در سیستم حس کننده دمای درون محفظه.
.5هشدار مربوط به نقص در سیستم حسگر دمای قطع کننده
منبع تغذیه.
سیستم ثبات: این سیستم به اپراتور دستگاه این امکان
را می دهد تا مشخصه مورد نظر را بصورت مداوم ثبت و
تغییرات آن را کنترل کند.
الزامات نصب و راه اندازي
الزامات نصب و راه اندازي فعالیت انکوباتورها مستلزم
شرایط زیراست:
یک اتصال الکتریکي مطابق با استانداردهای مورد
استفاده در کشور. پریز برق نباید بیش از 1.5متر متر از
انکوباتور فاصله داشته باشد. این اتصال باید ولتاژ 120ولت،
فرکانس 60هرتز 220تا 240ولت و فرکانس 50تا 60
هرتز را فراهم کند و و داراي سیم زمین باشد.
فضای آزاد در اطراف و پشت دستگاه که عبور کابل ها
و تهویه مورد نیاز برای عملکرد طبیعی انکوباتور را امکان
پذیر مي سازد. این فضا بهتر است بین 5تا 10سانتیمتر باشد.
فضایي در آزمایشگاه که میزان تغییر دما درآن حداقل باشد.
یک میز تراز و محکم که قادر به تحمل وزن انکوباتور
است. وزن انکوباتور با سه قفسه، بین 60تا 80کیلوگرم است.
رگلاتورهای فشار، شیلنگ ها و اتصالات برای
انکوباتورهایی که از گاز دی اکسید کربن استفاده مي کنند.
این دستگاه ها همچنین از یک مهارکننده براي تأمین ایمني
تانک پرفشار گاز
CO2استفاده می کنند.
نگهداری و استفاده از انكوباتور
نكاتی برای کاربری دستگاه
در حضور مواد قابل احتراق از انکوباتور استفاده نکنید،
چون اجزاي داخل این دستگاه میتوانند به عنوان منبع احتراق
در زمان کاربری عمل کنند.
از ریختن محلول های اسیدی داخل انکوباتور جلوگیري

قلیایی یا اسیدی قوی و یا محلول های هالوژن دار که
باعث خوردگی رنگ می شود برای پاک نمودن سطوح
استیل ضد زنگ استفاده نشود. هنگام استفاده از الکل
برای تمیز کردن داخل دستگاه، بویژه اگر انکوباتور دارای
درجه حرارت بالا است باید دقت زیادی کرد زیرا در این
شرایط الکل تبخیر شده و تمام فضای داخل دستگاه را
فرا می گیرد و امکان خطر انفجار وجود دارد بنابراین باید
تمام الکل باقی مانده به خوبی پاک شود. برای نظافت
سطوح خارجی و بدنه دستگاه می توان از آب و پاک
کننده های ملایم مانند محلول های صابون ملایم و یک
پارچه نرم استفاده کرد. برای برداشتن فلاسک های کشت
ً سلول و پلیت باکتری ها حتما از دستکش های لاتکس
ضدعفونی شده استفاده شود. در صورت دیدن آلودگی
در فلاسک های کشت بلافاصله تمام کشت ها را خارج
کرده و داخل انکوباتور را بخوبی با الکل 70درصد ضد
عفونی کنید، برای استریل کردن قفسه ها می توان آنها
را در داخل فور قرار داد. قفسه ها و دیواره های دستگاه
همواره باید خشک باشند و از باز ماندن درب دستگاه
برای مدت طولانی پرهیز شود زیرا رطوبت موجود در
انکوباتور بصورت قطرات آب درآمده و محیط مناسبی
برای رشد باکتری ها و قارچ ها ایجاد می شود.
کنترل کیفی دستگاه انكوباتور
برای حصول اطمینان از عملکرد صحیح دستگاه
به خصوص کنترل دما و رطوبت و میزان گاز، انجام
آزمایشات کنترل کیفی حائز اهمیت است به این منظور
آزمایش های زیر صورت می گیرد:
کنترل سیستم گرمایش
در کلیه انکوباتورها سیستم گرمایش و کنترل دما از
قسمت های زیر تشکیل شده است که روش کنترل کیفی
هر کدام از آنها متفاوت است:
منبع تغذیه: برای کنترل کیفی منبع تغذیه از مولتی
مترهای کالیبره شده استفاده کرده و میزان جریان برق
قسمت های مختلف اعم از ورودی و خروجی های
مختلف آن بررسی می شود.
المنت: یک یا چند المنت وظیفه ایجاد حرارت
لازم برای فراهم آوردن محیط با دمای مناسب را برعهده
دارند. اگر اشکال یا مشکلی در نحوه تامین گرمای سیستم
دوباره متصل و کالیبراسیون انجام می گیرد.
هواکش خنک کننده: درصورت صدمه دیدن، این
قسمت باید با هواکش دارای مشخصات یکسان با نمونه
اولیه جایگزین شود. برای نصب، بخشی که هواکش در
آن قراردارد باید باز شود. در بعضی انکوباتورها، لازم
است که درها و بعضی از صفحه کلیدهای محافظ جدا
شود. سپس هواکش معیوب، جدا و با نمونه جدید پس از
اطمینان از جهت صحیح جریان هوا جایگزین میشود. تمام
قسمت هاي جدا شده مجدداً متصل شود.
برخی نكات مهم درخصوص کاربری دستگاه انكوباتور و
نظافت آن
هنگام کار با انکوباتور باید به نکاتی توجه کرد. به عنوان
مثال انکوباتور باید برروی یک سطح صاف قرار داده
شود و تا حد نیاز به هودهای کشت سلولی یا هودهای
میکروبی نزدیک باشد. حداکثر دمای مناسب برای محیطی
که انکوباتور در آن قرار دارد حدود 30درجه است، از
قرا دادن این دستگاه در جاهای مرطوب و خیلی گرم پرهیز
شود چراکه این شرایط برای رشد باکتری ها بسیار مناسب
است. باید از قرار دادن انکوباتور در نزدیک درب های
اصلی یا جریانات هوایی و هواکش ها خودداری شود. از
قرار دادن مواد فرار یا قابل اشتعال مانند اتر، بنزین، الکل و
.. در انکوباتور خودداری شود. محیط های کشت و پلیت ها
با فاصله از یکدیگر قرار گیرند تا جریان هوا به خوبی برقرار
شود، درصورت کم بودن فاصله ظروف از یکدیگر گردش
هوا و یا گاز دی اکسید کربن در بین آنها بخوبی صورت
نمی گیرد. برای پر کردن مخزن آب دستگاه باید از آب مقطر
استفاده شود. بهتر است برای جلوگیری از رشد قارچ ها و
ِ کپک ها در آب داخل انکوباتور مقدار کمی سولفات مس
یا ساولون ریخته شود. تعویض بموقع ظروف آب داخل
دستگاه در انکوباتورهای کشت سلولی بسیار ضروری
است. هنگام تمیز نمودن قسمت های داخلی، دستگاه را
خاموش نموده و پس از آن تا خشک شدن کامل دستگاه
صبر نمایید. از ریختن هر نوع مایع درون دستگاه پرهیز
کنید و در صورتی که این اتفاق بیوفتد بلافاصله دستگاه را
ً از برق کشیده و آن را کاملا خشک نمایید. برای تمیز کردن
قسمت های داخلی انکوباتور بهترین ماده استفاده از الکل
70درصد است. هرگز از محلول سدیم کلراید، محلول های


جدول مشكل یابی
در جدول مشکل یابی، به شرح مشکلات احتمالی،
علت وقوع آن ها و چگونگی رفع این مشکلات پرداخته
شده است.
وجود داشته باشد باید این قسمت کنترل شود. نحوه تست
المنت ها به این صورت است که ابتدا دو سر آنها را از منبع
تغذیه جدا کرده و سپس بوسیله اهم متر میزان مقاومت آن ها
سنجیده میشود. مقاومت المنت ها کم است و در صورت
داشتن مقاومت کم، المنت سالم است.
سیستم کنترل دما: این
سیستم وظیفه کنترل دمای داخل
انکوباتور را به وسیله فرمان دادن
به المنت ها بر عهده دارد. نحوه
تست این سیستم به این صورت
است که ابتدا سیستم را برای
ایجاد دمای معینی تنظیم کرده
و سپس به وسیله یک دماسنج
کالیبره دمای داخل انکوباتور
کنترل می شود.
کنترل سنسور حرارت
سنسور دما به صورت
دوره ای کالیبر می شود.
برای این منظور هرچند وقت
یک بار جهت کنترل کالیبره
بودن حرارت داخل محفظه
در پنج قسمت مختلف داخل
محفظه ، ترمومتر کار گذاشته
و در فواصل زمانی مشخص
ترمومترها قرائت می شوند. اختلاف دماها نباید از یک درجه
سانتیگراد بیشتر باشد.
آزمایش استقامت دی الکتریک
دستگاه را در معرض ولتاژی حدود 4هزار ولت قرار
می دهند، اتصالات دستگاه باید در مقابل این ولتاژ بالا
استقامت کنند و جریان نشتی در دستگاه بوجود نیاید. این
آزمایش یک بار در حالت کار عادی و یک با پس از آنکه
48ساعت در اتاق رطوبت قرار گرفت انجام می شود. هیچ
جریان نشتی بین مدارات الکتریکی دستگاه و بدنه نباید
وجود داشته باشد.