در آزمایشگاه به چه تجهیزاتی نیاز داریم؟ بخش دوم

تجهیزات آزمایشگاهی تمام آن چیزی هستند که مسئول آزمایشگاه و کارکنان به آن نیاز دارند. تک به تک این وسایل در نحوه عملکرد و نتیجه آزمایشات تاثیر خواهند داشت. در بخش اول این مقاله، به بررسی و توضیح بخشی از تجهیزات آزمایشگاه پرداختیم. در این مقاله با ادامه آن ها در خدمت شما خواهیم بود. در صورت این که اولین بار است به آکادمی یونیت می آیید، پیشنهاد می کنیم اول بخش اول را مطالعه کرده و بعد پیش ما برگردید. 

هدایت سنج (Conductometer)

در علم شیمی، هدایت الکتریکی (Electrical conductivity) یا رسانندگی ویژه الکتریکی به توانایی یک ماده شیمیایی جهت هدایت یا انتقال جریان الکتریکی گفته می شود. برای اندازه گیری هدایت محلول ها دستگاهی به نام هدایت سنج یا کنداکتیومتر به کار می رود. هر دستگاه هدایت سنج دارای دو الکترود یکسان فلزی پلاتینه شده می باشند. الکترودها در یک محفظه شیشه ای پیرکس یا شیشه ی مقاوم دیگر، موازی هم قرار گرفته اند. به مجموعه ی این الکترودها در محفظه ی شیشه ای، پیل کنداکتومتر می گویند. برای اندازه گیری هدایت یک محلول، پیل کنداکتومتر را در آن محلول قرار داده و دستگاه با ولتاژ مناسبی که بین الکترودها می فرستد، هدایت محلول یا میزان رسانا بودن آن را نشان می دهد. جریان برق به کار رفته اگر مستقیم باشد باعث تجزیه ی الکتریکی محلول می شود، بنابراین از یک جریان برق متناوب با فرکانس زیاد (به طور معمول 60HZ تا 1000) استفاده می شود. 

منبع: مقاله ?What Is a Conductivity Meter  وب سایت sciencing در تاریخ 13 مارچ 2018

انواع مختلف هدایت سنج

هدایت سنج الکتریکی در سه مدل رومیزی، پرتابل و قلمی ساخته می شود. هدایت سنج های رومیزی را نمی توان به خارج از محیط آزمایشگاه منتقل کرد اما نوع قلمی و پرتابل این قابلیت را دارند. 

کوره آزمایشگاهی (Laboratory Furnace)

کوره آزمایشگاهی (laboratory Furnace) یکی از پرکاربردترین و حساس ترین تجهیزات آزمایشگاهی در آزمایشگاه های عمومی و تخصصی می باشد. این وسیله به دلیل پراستفاده بودن، از پراستهلاک ترین وسایل آزمایشگاه به حساب می آید. کوره ابزاری برای گرمایش است. انرژی گرمایش کوره می‌تواند مستقیما توسط احتراق سوخت، توسط الکتریسیته و توسط گرمای القا شده تامین شود. از کوره های الکتریکی معمولا با نام کوره مافل (Muffle) نیز یاد می شود. 

انواع کوره یا مافل آزمایشگاهی 

• کوره خاکستر ساز (Ashing Furnace): کوره‌های خاکستر‌ساز معمولا برای محاسبه تغییر وزن نمونه در زمانی که یک یا بیش تر از نمونه‌ ها سوزانده می‌شوند، استفاده می‌ شوند. این کوره‌ها می‌ توانند شامل یک ترازو باشند که می‌ تواند وزن ماده را قبل از فرآیند احتراق، در حین آن و بعد از فرآیند اندازه بگیرد. کاربرد های آن برای بررسی مواد غذایی، غلات، پلاستیک‌ها، لاستیک، ذغال‌سنگ، چربی حیوانات و سوزاندن و حذف مواد به منظور پاکسازی است.
• کوره لوله ای (Tube Furnace): کوره‌ ی لوله‌ای یک وسیله ی گرمایشی الکتریکی است که برای سنتز و تصفیه ترکیبات غیر ارگانیک و گاهی اوقات سنتز ترکیبات ارگانیک به کار می‌رود. یکی از طراحی‌های آن به این گونه است که یک حفره‌ی استوانه‌ای توسط سیم پیچ‌های حرارتی که درون یک ماتریس عایق قرار گرفته‌اند، احاطه شده است. دما می‌تواند توسط یک پس‌نورد از ترموکوپل کنترل شود.
• کوره مایکروویو (Microwave Furnace): اساس کار این نوع کوره با استفاده از انرژی امواج مایکروویو است. بر‌خلاف دیگر انواع کوره‌ها، این کوره‌ها نمونه را از درون گرم می‌کنند. روش کار آن به این صورت است که عناصر گرمادهنده‌ تابش آزاد را با یک میدان مایکروویو ترکیب می‌کند. برتری این نوع کوره نسبت به سایر آن ها، بازدهی بهتر انرژی و گرمایش سریع‌ تر و یکنواخت تر نمونه است.

منبع: مقاله Four types of laboratory furnaces وب سایت coleparmer 

آیا کوره همان آون (Oven) است؟ 

این سوال ممکن است برای خیلی از افراد پیش بیاید. یک بار برای همیشه به این سوال پایان می دهیم. به طور کلی هر وسیله گرمایشی در آزمایشگاه که بتواند بالای 1000درجه سانتی گراد حرارت تولید کند در بسته بندی کوره ها و پایین تر از آن در دسته بندی آون ها قرار می گیرد. 

در این قسمت قصد معرفی تعداد دیگری از وسایل آزمایشگاهی را داریم. اما ابتدا باید به معرفی کاری به نام امبدینگ یا قالبگیری با پارافین بپردازیم. 

در آزمایشگاه های بافت شناسی، بافت های جداشده از بدن برای بررسی و انجام آزمایشات را در فرآیندهای مختلفی پردازش می کنند. توضیح این فرآیند در حوصله این مقاله نمی گنجد فقط در راحت تر شدن درک تجهیزاتی که جلوتر معرفی خواهیم کرد، کمک بزرگی می کند. این بافت جدا شده از بدن برای تشخیص به بخش پاتولوژی برده شده و توسط پاتولوژیست، دستیار پاتولوژی، یا افراد حاضر در بخش آسیب‌ شناسی مورد بررسی قرار می‌ گیرد. در این بخش برای این که ترکیب بافت به هم نریزد و تثبیت پیدا کند، از تجهیزات مختلفی استفاده می کنند که در این بخش به معرفی آن ها خواهیم پرداخت. 

پنس حرارتی مدل DS9901 برند دید سبز

پارافین ریموور برند دید سبز مدل DS9802

توزیع کننده پارافین دو مخزن برند دیده سبز مدل +DS4LM

کلد پلیت مدل DS2535 برند دید سبز

توزیع کننده پارافین تک مخزن مدل DS4LM برند دید سبز

توزیع کننده پارافین دو مخزن برند دیده سبز مدل +DS4LM

تیشو پروسسور (Tissue Processor)

تیشو پروسسور وسیله ای است که ثابت سازی، آب گیری و تمیز کردن نمونه بافتی را برای حفظ شکل ترکیب سلولی به صورت اتوماتیک انجام می دهد تا اجزای سلولی نمونه به شکل درست در زیر میکروسکوپ الکترونی یا نوری مشاهده شود. برای آنالیز میکروسکوپی بافت ها و سلول  لازم است که نمونه ها به صورت بسیار نازک و با کیفیت بالا بر روی اسلایدهای شیشه ای ثابت شوند و به طور مناسبی بافت های نرمال و غیر نرمال رنگ آمیزی و نشان دار شود. بافت های خیلی تازه بسیار حساس و آسیب پذیر هستند و به راحتی در معرض تخریب قرار می گیرند بنابراین تهیه قطعات بسیار نازک از آن ها غیرممکن است مگر اینکه به روش های شیمیایی تثبیت شود. دستگاه تیشو پروسسور توانایی های بالایی برای کمک در این فرایندها دارد.

تاریخچه دستگاه تیشو پروسسور

این دستگاه از سال 1940 میلادی وجود داشته است. در طول زمان به مرور سریع تر، قابل اعتمادتر، بزرگ تر و با کیفیت تر شده است. در حال حاضر وظایف این دستگاه شامل آبگیری (به وسیله الکل)، شفاف کردن (به وسیله زایلن) و آغشتگی با پارافین است. تیشو پروسسورها در دو نوع مختلف تولید می شوند؛ دوار (چرخان) و خطی.

مراحل کار دستگاه تیشو پروسسور دوار (چرخان)

ابتدا کاست حاوی بافت داخل سبد مخصوص قرار داده می شود. سپس سبد به حلقه دستگاه آویخته شده و در ظرف شماره 1 وارد می شود. بعد از گذشت یک ساعت، سر (Head) دستگاه به طور اتوماتیک بالا می آید و حدود 30 درجه موافق عقربه ساعت می چرخد. به این ترتیب سبد در بالای ظرف شماره 2 قرار خواهد گرفت. سپس سر دستگاه به طور اتوماتیک پایین آمده و سبد وارد ظرف شماره دو می شود. بعد از گذشت یک ساعت، مرحله تثبیت (Fixation) با موفقیت به پایان می رسد. سپس بازهم سر دستگاه بالا می آید و حدود 30 درجه موافق عقربه ساعت می چرخد. سبد حاوی بافت در داخل ظرف شماره 3 فرود می آید. این کار ادامه می یابد تا مرحله آبگیری (Dehydration) نیز با موفقیت به پایان برسد.

گردش کار دستگاه تیشو پروسسور به همین منوال پیش می رود تا در مرحله شفاف کردن (Clearing) منافذ بافت توسط زایلن باز می شود. در مرحله اخر یا همان مرحله آغشتگی (Impregnation)، به تدریج پارافین مذاب (52 الی 56 درجه سانتیگراد) به داخل منافذ بافت نفوذ می کند در پایان باعث استحکام و قوام بافت می شود.
پارافین در دمای آزمایشگاه جامد است و باید به دمای ذوب 60 درجه سانتیگراد برسد برای همین منظور ظروف شماره 11 و 12 دستگاه دارای المنتی (Element) هستند که باعث تولید حرارت در ظرف و ذوب شدن پارافین می شود. وقتی سبد بافت داخل پارافین مذاب قرار گرفت، این ماده داخل بافت نفوذ کرده و بافت به حالت آغشتگی می رسد. پارافین در شکاف و درزهای بافت نفوذ می کند و بافت سفت و سخت شده و قابل برش با میکروتوم خواهد شد.

مراحل کار تیشو پروسسور خطی

در این نوع از تیشو پروسسور برخلاف نوع اول نیازی به جا به جایی کپسول به کپسول بافت نیست. بافت را در همان مرحله اول درون چمبر یا محفظه دستگاه قرار می دهیم و مایعات لازم به ترتیب لازم وارد و سپس از دستگاه خارج می شوند. 

منبع: مقاله An Introduction to Specimen Processing نوشته  Geoffrey Rolls، عضو سابق انجمن دارویی آزمایشگاهی دانشگاه RMIT ملبورن استرالیا 

در هر مرحله از کار با تیشو پروسسور چه اتفاقی می افتد؟

•  ظروف شماره 1 و 2 حاوی فرمالین 10% و در بعضی موارد، در ظرف شماره 2 به جای فرمالین از آب مقطر استفاده می شود. 
•  ظرف های 3 تا 6 شامل الکل متانول (به طور کلی اتانول بهتر از متانول آبگیری می کند ولی به علت هزینه بالاتر از متانول استفاده می شود و البته متانول خاصیت رنگ بری هم دارد)
• ظرف شماره (3) الکل 70% ظرف شماره (4) الکل 80% ظرف شماره (5) الکل 90% و ظرف شماره (6) الکل 96% است. درصد الکل ها به این علت صعودی انتخاب شده اند که آب گیری به آرامی انجام شود. این مرحله بسیار مهم است و چنانچه آب گیری با الکل به خوبی انجام نشود مراحل بعدی نیز دچار اشکال شده و سبب چروکیدگی بافت ها خواهد شد.
• ظروف شماره 7 و 8 حاوی الکل متانول مطلق 100%.
• ظروف شماره 9 و 10 زایلین که وظیفه شفاف سازی بافت و خارج کردن الکل از آن را به عهده دارد.
• و در آخر ظروف شماره 11 و 12 حاوی پارافین هستند.

غلظت هایی که در بالا ذکر شده مناسب بیش تر کارها در آزمایشگاه ها است اما ممکن است میزان آن کمی متفاوت باشد. برای درک بهتر نحوه عملکرد تیشو پروسسور ویدیو زیر را نگاه کنید.

توزیع کننده پارافین (Paraffin Dispenser)

کنترل حجم ریزش پارافین به هنگام قالبگیری برای به دست آوردن یک بلوک با کیفیت و بی نقص بسیار مهم است. به همین دلیل پیشنهاد می شود برای ریزش پارافین در حین عملیات قالب گیری حتما از دستگاه توزیع کننده پارافین استفاده نمایید. بدین ترتیب نه تنها بلوک های با کیفیت خواهید داشت بلکه در سایه سیستم کنترل تعبیه شده بر روی شیر آن می توانید از هدر رفت پارافین جلوگیری نمایید. 

بخش های مختلف توزیع کننده پارافین

• مخزن ذوب پارافین فولادی
• تنظیم  کننده دمای مخزن ذوب پارافین تا 100 درجه سانتیگراد
• کنترل پنل دیجیتال برای تنظیم دمای مخزن ذوب پارافین
•  شیر برقی متصل به فوت سوئیچ جهت کنترل و تنظیم میزان پارافین خروجی
•  المنت گرمکن مجزا برای شیر خروجی پارافین
•  بدنه خارجی از فولادی با پوشش رنگ پودری الکترواستاتیک

پنس حرارتی 

از پنس های حرارتی برای برداشتن بافت و قرار دادن آن بر روی پارافین استفاده می شود. تعادل دمایی بین نمونه بافت و نوک پنس مورد استفاده نکته بسیار مهمی است. نوک پنس باید گرمای مناسب برای برداشتن نمونه بافت را داشته باشد. به طوری که به هنگام برداشت بافت آسیبی به آن وارد نکند. این عمل باید به نحوی انجام شود که حبابی در پارافین ایجاد نشود. این دستگاه مجهز به سیستم الکتریکی برای گرم کردن نوک پنس می باشد. با استفاده از این دستگاه شما نیاز به گرم کردن نوک پنس ندارید و سیستم کنترل دستگاه گرما را به صورت متعادل و یکنواخت در نوک پنس تامین می کند.

انواع پنس حرارتی 

پنس های حرارتی به دو دسته پرتابل (بدون سیم) و با سیم تقسیم می شوند. هردوی این مدل ها قابلیت تنظیم دما بین 50 تا 75 درجه سانتیگراد را دارند و دقت اندازه گیری آن ها 1 سانتیگراد است. وزن این دستگاه معمولا زیر 1 کیلوگرم بوده و همین موضوع باعث کار کردن راحت با آن می شود. 

کلد پلیت (Cold Plate)

بعد از جای گذاری بافت ها در بلوک های پارافینی، نیاز به دستگاهی به نام کلد پلیت هست که قالب های پارافینی را سفت و خنک کند. البته این تنها یکی از کاربردهای کلد پلیت در آزمایشگاه ها است. این وسیله از نظر ساختار مانند هات پلیت (Hot Plate) بوده و در صورت نیاز برای سرد کردن یا سرد نگه داشتن محلول های آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می گیرد. 

بخش های مختلف کلد پلیت

صفحه اصلی کلد پلیت از دو بخش تشکیل شده است.  یک لایه از آن به عنوان ورق پایه (Base) و لایه دیگر ورق پوششی (Clad Plate) شناخته می شوند. بنابراین ورقه سطح این دستگاه دارای خواص هردوی این صفحه ها است. جنس این ورقه ها بنابه مکان و طرز استفاده از کلد پلیت قابل تغییر هستند. به طور مثال برای کلد پلیت هایی که برای مخازنی حاوی مواد خورنده هستند، ورق پایه را از جنس فولاد و ورق پوششی را جنس فلزی مقاوم در برابر خورندگی و ساییدگی می سازند. 

منبع: مقاله Laboratory Cold Plate وب سایت Aspensystem 

پرافین ریموور/پارافین تریمر (Paraffin Remover/Trimmer)

پس از آن که بافت را درون پارافین قرار دادیم، ممکن است در اطراف بلوک آن پارافین اضافه جمع شده باشد. در این مرحله می توانیم با استفاده از دستگاه پارافین ریموور اضافات آن را حذف کنیم. این دستگاه با دارا بودن یک سطح شیب دار و حرارت دادن پارافین، از هدر رفتن پارافین جلوگیری کرده و پس از ذوب کردن آن، پارافین را به مخزن باز می گرداند تا دوباره قابل استفاده باشد. 

این دستگاه دارای سیستم گرمایش سریع بوده و می تواند به همان سرعت نیز دما را به حالت قبلی ذخیره شده در دستگاه بازگرداند. در تمامی این مدت از طریق صفحه نمایش LED آن نیز می توان دما را تحت کنترل گرفت. 

میکروتوم (Microtome)

میکروتوم وسیله ای است برای ایجاد برش های بسیار نازک در بافت و مواد مورد آزمایش جهت آماده سازی آن ها برای قرارگیری در زیر میکروسکوپ. اگر بخواهیم میزان ظریف بودن برش های میکروتوم را با مثال بیان کنیم باید بگوییی که یک تار موی انسان را در نظر بگیرید. دستگاه میکروتوم می تواند سرتاسر عرض آن را با ضخامت بین 50 نانومتر تا 100 میکرومتر برش دهد.

تاریخچه میکروتوم 

در اوایل توسعه علم میکروسکوپ نوری، مقاطع گیاهی و جانوری (جدا کردن پوست حیوانات) که معمولا با استفاده از تیغ های تراش آماده می‌شد، مشخص شد که باید برای مشاهده ساختار نمونه مورد نظر، برش‌هایی صاف با ضخامت حدود 100 میکرومتر ایجاد شوند. اولین وسیله برای ایجاد چنین برش‌ها یی در سال 1770 توسط جورج آدامز اختراع شد و بعدها توسط الکساندر کامینگز توسعه داده شد. این وسیله با دست کار می‌کرد و نمونه در یک سیلندر نگهداشته می‌شد. در سال 1835، آندرو پریچارد یک مدل رومیزی، با الصاق دستگاه روی میز جهت جلوگیری از لرزش و با تیغه کاری جدا را گسترش داد. 

در سال 1865، یک آناتومیست به نام ویلهلم هیس میکروتوم را این طور توصیف کرد:

” دستگاهی که دقتی در کار ایجاد می نماید که نمی‌توان با دست به چنین مقاطع دقیقی دست پیدا کرد. همچنین این دستگاه توانایی دستیابی به مقاطع غیر شکننده از نمونه‌هایی ارائه می‌نماید که در پروسه‌های تحقیقاتی اهمیت زیادی دارد.”

امروزه، اکثر میکروتوم ها دارای طراحی قفل تیغه، تیغه های قابل تعویض، نگهدارنده نمونه و دارای مکانیزم قابل توسعه هستند. در اکثر دستگاه‌ ها، فرآیند برش نمونه با حرکت نمونه روی تیغه شروع می‌ شود، تا جایی که حرکت نمونه جهت تهیه مقاطع با ضخامت انتخاب شده بطور اتوماتیک توسط مکانیزم‌ های پیشرفته‌ای صورت می‌ گیرد. ضخامت مقطع به وسیله یک مکانیزم پیشرفته کنترل می‌ شود که اجازه می‌ دهد دقت آن کاملا قابل کنترل باشد.

منبع: مقاله Wilhelm His and the Invention of the Microtome وب سایت scihi در تاریخ 9 جولای 2017

در چه زمینه هایی از میکروتوم استفاده می شود؟

سوالی که خیلی اوقات مطرح می شود این است که در چه صنایع و فعالیت هایی از میکروتوم استفاده می شود. پاسخ به این سوال این است:

• بافت شناسی
• پروسه تهیه مقاطع منجمد
• میکروسکوپی الکترونی
• گیاه شناسی
• اسپکتروسکوپی

اخیرا “میکروتوم لیزری” نیز به بازار عرضه شده است که مقاطع موردنظر را به جای چاقوهای مکانیکی توسط لیزر فموتوسکوند برش می‌دهند. در این روش به تکنیک تهیه نمونه نیازی نیست. میکروتوم لیزری تقریبا توانایی برش اکثر بافت‌ها را در حالت‌های خاص‌شان با توجه به مواد تشکیل‌ دهنده آن ها و برش‌هایی با ضخامت 10 تا 100 میکرومتر را امکان‌پذیر می‌ کند. این روش در چشم پزشکی و جراحی چشم طرفداران زیادی پیدا کرده است. 

انواع میکروتوم

• میکروتوم روتاری (Rotary): این نوع میکروتوم راکه میکروتوم همه فن حریف می دانند، همان طور که از نامش پیداست حرکات چرخشی یا روتاری دارد اما باید بدانید که تیغه برش آن بدون لغزش است و تنها در جهت افقی حرکت می کند. آن چیز که در این دستگاه می چرخد و قابلیت روتاری دارد خود دستگاه است که دور تا دور تیغه می چرخد. به این شکل که بافت نمونه بالای تیغه برش قرار گرفته می شود. سپس به سمت تیغه پایین می آید. بخشی از آن بریده شده و دوباره به عقب و سپس بالا برمی گردد. در همین یک حرکت می توان برشی از 1 تا 60 میکرومتر ایجاد کرد. 

• میکروتوم سورتمه ای (Sledge): نحوه کار این میکروتوم با استفاده از یک شاتل (Shuttle) است که دور تیغه برش حرکت می کند. اسلایس هایی که این وسیله ایجاد می کند مانند دستگاه میکروتوم روتاری است با این تفاوت که برش ها ضخیم تر هستند. به این معنی که فشار بیش تری به نمونه برای برش وارد شده است. در آزمایشگاه ها معمولا برای برش نمونه های سخت و سفت تری مانند استخوان استفاده می کنند. 

• میکروتوم لرزشی (Vibrating): اسم این میکروتوم نمایانگر نحوه عملکرد آن است. این دستگاه با وارد کردن فشار مستقیم به نمونه می تواند آن ها را برش دهد. میکروتوم لرزشی می تواند برش هایی به ضخامت 30 تا 50 میکرومتر ایجاد کند. 
• میکروتوم اره ای (Saw): وقتی میکروتوم سورتمه ای نتواند نمونه ای را برش بزند به سراغ میکروتوم اره ای می رویم. این میکروتوم هم برای نمونه هایی به کار می رود که برش دادن آن ها نیاز به فشار بیش تری دارد. برش هایی که این میکروتوم ها ایجاد می کنند حداقل 30 میکرومتر ضخامت دارند. 
• میکروتوم لیزری (Laser): برای برش دادن نمونه بدون برخورد فیزیکی با آن از این میکروتوم استفاده می شود. برش های این میکروتوم لیزری در بازه 10 تا 100 میکرومتر است و دارای سیستم اتوماتیک است. در واقع در برابر این میکروتوم، سایر آن ها دستی (Manual) به حساب می آیند. 

منبع: مقاله Mastering the Microtome وب سایت conductscience در تاریخ 19 اکتبر 2019

بخش های تشکیل دهنده میکروتوم

میکروتوم ها انواع مختلفی دارند اما همه آن ها از 3 بخش اصلی تشکیل شده اند که عبارتند از:

• صفحه یا پایه (Base)
• نگهدارنده نمونه (Material/ Tissue Holder)
• تیغه (Knife)

انواع تیغه های میکروتوم

• تیغه های استیل میکروتوم برای آماده سازی مقاطع بافت های حیوانی یا گیاهی جهت بافت شناسی میکروسکوپ نوری استفاده می‌ شوند.
• تیغه های شیشه ای میکروتوم برای برش مقاطع جهت میکروسکوپ نوری و برش مقاطع خیلی نازک جهت استفاده در میکروسکوپ الکترونی به کار می‌ روند.
• تیغه های الماس صنعتی میکروتوم برای برش مواد سخت مانند استخوان، دندان و مواد گیاهی جهت استفاده در میکروسکوپ نوری و الکترونی به کار می‌ روند.
• تیغه های الماس با کیفیت جواهر برای برش مقاطع نازک میکروسکوپ الکترونی استفاده می‌ شوند.

منبع: مقاله MICROTOME فایل PDF وب سایت nios.ac.in

سمپلر یا میکروپیپت (Sampler)

از سمپلرها یا میکروپیپت ها در آزمایشگاه برای انتقال مقادیر کم مایعات، که معمولا تا 0.1 لیتر هستند استفاده می‌ شود. این ابزار یکی از تجهیزات آزمایشگاهی هستند که بیشتر در آزمایشگاه های شیمی، زیست شناسی، پزشکی قانونی، دارویی و کشف مواد مخدر استفاده می‌ شوند. میکروپیپت ها از نظر اندازه و حجم متفاوت هستند، همچنین بسته به کاربردهایشان، به نوک های مخصوص پیپت نیاز دارند و به انواع مختلفی تقسیم می شوند. 

پیپت پاستور شیشه ای برند پیرکس فن

پیپت پاستور حباب متغیر برند PIP بسته 400 عددی

پیپت ساده برند پیرکس فن

پیپت سرولوژی برند corning

پیپت سرولوژیکال پلاستیکی برند فن پیرکس

سمپلر تک کاناله حجم ثابت مناسب نوک سمپلرهای 0.5-10 برند PIP

سمپلر حجم ثابت مناسب نوک سمپلرهای 100-1000 برند PIP

ست سمپلر 4 عددی برند Corning

سمپلر تک کاناله برند Corning

انواع سمپلرهای آزمایشگاهی

سمپلرها را می توان از جنبه نوع سیستم عملکرد، جنس و حجم آن ها دسته بندی کرد. 

انواع سمپلر از نظر سیستم عملکرد

• سمپلر مکانیکی (Mechanical): سمپلرهای مکانیکی برای برداشتن و جابه جا کردن نمونه همواره نیاز به کاربر دارند. به این صورت که او باید دستش را بر روی دکمه یا محل مکش سمپلر نگه دارد تا حجم مورد نظر وارد لوله شود. 
• سمپلر الکترونیکی (Electronical): برخلاف سمپلر نوع مکانیکی، این سمپلر نیازی به نگه داشتن دکمه نداشته و طبق برنامه ای که به آن داده می شود، حجم مورد نظر را مکش خواهد کرد. 

انواع سمپلر از نظر حجم

• سمپلر حجم ثابت: با استفاده از سمپلرهای حجم ثابت می توان حجم معین و از پیش‌ تعیین ‌شده‌ ای را جابه‌ جا نمود و امکان تنظیم و تغییر حجم نمونه‌ برداری شده، وجود ندارد. به عنوان مثال چنانچه از یک سمپلر حجم ثابت 50 میکرولیتری به‌منظور حجم‌برداری از یک مایع استفاده شود، تنها می توان به میزان 50 میکرولیتر از نمونه حجم‌برداری کرد و امکان برداشت مقدار کمتر و یا بیشتر از آن وجود ندارد. مزیت مهم سمپلرهای حجم ثابت نسبت به سمپلرهای حجم متغیر، آن است که تعداد قطعات درگیر در این مدل، کمتر از سمپلرهای حجم متغیر است و این مساله باعث می‌ شود تا سرویس و کالیبراسیون آن آسان‌ تر باشد.
• سمپلر حجم متغییر: اما در سمپلرهای حجم متغییر، امکان تنظیم و تغییر حجم نمونه‌ برداری شده وجود دارد و می‌توان مناسب با نیاز، حجم سمپلر را تغییر داد. نکته‌ای که باید به آن توجه کنید، این است که سمپلرهای حجم متغییر دارای حجم حداقلی و حداکثری هستند و تنها در این رنج می‌ توان نمونه برداری کرد.  

انواع سمپلر از نظر جنس

• سمپلر پلاستیکی (Plastic): انواع سمپلرها اگر از نوع پلاستیکی باشند، به صورت یکبار مصرف خواهند بود.  
• سمپلر شیشه ای (High-grade glass): برخلاف نوع پلاستیکی، این نوع قابلیت اتوکلاو دارند.

پرکاربردترین سمپلرها

• سمپلر تک کاناله (Single Channel): این مدل از پیپت ها که اکثریت انواع آن ها را تشکیل داده است تنها یک لوله و سری برای نمونه برداری داشته و به آن میکروپیپت (Micropipette) نیز می گویند. از این نوع سمپلر برای نمونه برداری های عادی و تکرار شونده تا حداکثر حجم 5 میلی لیتر استفاده می شود. 
• سمپلر چند کاناله (Multi Channel): مولتی کانال ها برای مکش و جا به جایی چندین محلول در آن واحد استفاده می شوند. این سمپلرها که در دو نوع 8 سر و 12 سر موجود هستند بیش تر برای آزمایشات PCR و ELISA مناسب اند. اکثر این سمپلرها در نوع الکترونیکی تولید می شوند. 
• سمپلر مدرج (Graduated): سمپلرهای مدرج که از نوع سمپلرهای حجم ثابت هستند، دارای درجه بندی های دقیق برای نمونه برداری اند. تمامی انواع سمپلرها می توانند مدرج نیز باشند. 
• سمپلر سرولوژیکی (Serological): پيپت سرولوژی یا سرولوژیکی که یکی از پرکاربردترین پیپت های آزمایشگاهی است، در واقع لوله بسيار نازکی است که برای برداشتن و جا به جا کردن مقادير بسيار کم مايع است. در اين لوله نازک شيشه‌ ای که هر دو سر آن باز است، روزنه يک سر آن به اندازه نوک يک قطره چکان باريک است. پيپت سرولوژی برای برداشتن و انتقال دادن مقادير کم مايعات و محلول های شيميايي نيز به کار می رود و معمولاً وقتی بخواهيم با دقت زيادی مقداری مايع را اندازه‌گيری کنيم. پيپت ها را به وسيله ابزار ديگری به نام پوآر (پيپت پر کن) متصل می کنیم. اين ابزار که در انتهاي لوله پيپت بسته می شود با ايجاد خلاء در داخل پيپت مايعات را به داخل آن می کشد.
• سمپلر پاستور (Pasteur): این نوع سمپلر شباهت خیلی زیادی به نمونه اولیه سمپلرها دارد که به افتخار مخترع آن، لویی پاستور (دانشمند فرانسوی)، سمپلر پاستور نامیده شده است. این سمپلرها به پاستور کمک کردند تا متوجه شود که رشد میکروب ها در مواد غذایی، شیر و ... تا چه حد می تواند کشنده باشد. شکل این پیپت ها بسیار ساده و ابتدایی است و در انواع شیشه ای، پلاستیکی و مدرج عرضه می شوند. سر این پیپت ها قسمتی حباب مانند وجود دارد که میزان حجم لوله را بر روی آن حک می کنند. از آن جایی که از این پیپت ها برای حجم های کم نمونه ها استفاده می شود، به طور معمول در سه حجم 2، 3 و 5 میلی لیتری تولید می شوند.

منبع: مقاله A GUIDE TO UNDERSTANDING PIPETTES وب سایت mrclab

سرسمپلر چیست و انواع آن کدامند؟

سر سمپلرها یا Pipette Tip ها یک بار مصرف بوده و به نوک سمپلر های آزمایشگاهی متصل می شوند. از این ابزار جهت برداشتن و جابه جایی محلول ها و نمونه ها در حجم های بسیار دقیق استفاده می شود. در واقع بدون وجود نوک سمپلر استفاده از پیپت ها ناممکن خواهد بود، این کالا پس از هربار مصرف دور انداخته می شود و قطعه جدیدی برای مرحله بعدی استفاده خواهد شد. سر سمپلرها در انواع مختلفی تولید و استفاده می شوند.

• سرسمپلر شفاف یا کریستالی: از این نوع سر سمپلر ها برای حجم های خیلی پایین ( 0.2 تا 10 میکرولیتر) استفاده می شود. 
• سرسمپلر زرد: کاربرد آن ها برای حجم‌های 10 تا 100 میکرولیتر است.
• سرسمپلر آبی: برای حجم های بالاتر بین 100 تا 1000 میکرولیتر نیز از این سری ها استفاده می شود. 

سر سمپلر آبی 500 عددی برند ATS

سر سمپلر زرد 1000 عددی برند ATS

جعبه نوک سمپلر برند PIP بسته 4 عددی

سر سمپلر کریستالی 1000 عددی برند ATS

سر سمپلر آبی 1000 لاندا برند بکر کارتن 15000 عددی

چگونه از سمپلرها استفاده کنیم؟

برای استفاده درست از سمپلرها طبق مراحل زیر پیش می رویم.

1. سر سمپلر مناسبی را محکم به سمپلر وصل می کنیم.
2. شاسی سمپلر را تا مرحله 1 به سمت پایین فشار می دهیم.
3. در همین حال، و بدون رها کردن شاسی، سمپلر را به صورت عمودی تا حدود سه میلی متر داخل نمونه، مایع یا محلول مورد نظر فرو می بریم.
4. شاسی را آرام رها کرده تا مایع به داخل سر سمپلر وارد شود. در این مرحله نباید حبابی داخل سر سمپلر مشاهده شود. در غیر این صورت باید مجددا عمل کشیدن مایع را تکرار کنیم. یادمان نرود که بیرون سر سمپلر را با گاز تمیز کنیم.
5. جهت تخلیه حجم موجود در سر سمپلر، ابتدا سر سمپلر را به دیواره داخلی لوله آزمایش مورد نظر می چسبانیم.
6. شاسی را به آرامی تا مرحله 1 به پایین فشار داده و بین یک تا سه ثانیه صبر  می کنیم. سپس شاسی را تا مرحله 2 فشار می دهیم تا مایع کاملا خالی شود.
7.  در همین حال که شاسی تا آخرین مرحله به پایین فشرده شده، سمپلر را طوری بیرون می آوریم که سر سمپلر هنگام بالا آمدن به دیواره لوله مالیده شود.
8. شاسی را رها می کنیم.
9.  سر سمپلر را دور انداخته و در صورت عدم نیاز به استفاده مجدد از سمپلر ، آن را در پایه مناسب قرار می دهیم.

پمپ خلاء (Vacuum Pump)

برای انجام برخی آزمایشات در محیط رابراتواری به عدم حضور اکسیژن یا گازهای دیگری نیاز است. برای ایجاد این محیط به دستگاه پمپ خلاء یا پمپ وکیوم نیاز خواهیم داشت. این وسیله نوعی محفظه کاملا ایزوله است که با روش های مختلفی اقدام به ایجاد خلاء در محفظه مورد نظر می کند. 

پمپ خلاء چگونه کار می کند؟

پمپ های وکیوم از قسمت های اصلی روتور، استاتور و الکترو موتور تشکیل شده است، با استارت الکتروموتور روتور در محفظه استاتور شروع به حرکت می کند و در این میان پره ها یا همان تیغه ها هوای درون استاتاتور را فشرده سازی کرده و از دریچه دیگر خارج می کند. این فشرده سازی و جایگزین شدن هوا در فضایی که هوای آن خارج شده است ایجاد وکیوم یا خلاء می کند. 

مهم ترین کاربردهای پمپ خلاء چیستند؟ 

• ایجاد خلا برای انواع دستگاه های آزمایشگاهی

• تخلیه های گازهای موجود از یک فضای سر بسته
• به عنوان وسیله ای جانبی در کنار وسایل دیگر مانند دسیکاتور، جار بی هوازی و یا ارلن خلا
• مورد استفاده در صنایع غذایی جهت بسته بندی به منظور جلوگیری از فاسد شدن مواد غذایی
• مورد استفاده در صنایع ریخته گری و متالورژی
• فرآیندهای فیلتراسیون تسریع شده با خلا

انواع پمپ خلاء آزمایشگاهی

به صورت کلی انواع پمپ وکیوم به دو دسته اصلی آبی و روغنی  تقسیم می شوند که در این قسمت به بررسی هر یک از آن ها خواهیم پرداخت. 

پمپ وکیوم روغنی (Oil Vacuum Pump)

همانگونه که از اسم این پمپ ها مشخص است درون پمپ روغنی؛ مخزن روغن به جهت طراحی ساختار این پمپ ها وجود دارد. از مزیت این پمپ ها قیمت مناسب آن ها است ولی آلودگی روغن این پمپ ها در روی پمپ و محیطی که کار می کند ممکن است آزاردهنده باشد. این پمپ ها به دو دسته مختلف تقسیم می شوند.

• تک مرحله ای: پمپ های تک مرحله ای با قطع جریان برق عمل خلاءسازی را متوقف می کنند.
• دو مرحله ای: برخلاف پمپ های تک مرحله ای، در این پمپ ها پس از قطع جریان برق همچنان تا مدت زمانی دستگاه می تواند عمل مکش را ادامه دهد. 

پمپ خلاء روغنی نسبت مدل دیگر پرکاربرد تر است اما معایب خود را نیز دارد. این معایب عبارتند از:

• به نگهداری های مداوم نیاز دارند.
• گران تر هستند. 
• با وجود فیلتر روغن، باز هم امکان پس دادن روغن در آن ها وجود دارد. 

پمپ وکیوم آبی (Water Vacuum Pump)

پمپ وکیوم آبی نیز به دو دسته پمپ‌ های تک مرحله ای و دو مرحله‌ای تقسیم می‌شود. 

• تک مرحه ای: میزان فشار تولید شده در پمپ‌های وکیوم آبی در حالت تک مرحله‌ ای 35 میلی متر جیوه است. 

• دو مرحله ای: پمپ‌های دو مرحله‌ ای تنها در فشار 25 میلی متر جیوه کار می‌کنند.

این پمپ‌های صنعتی جریان چرخشی آب را با دمای 15 درجه سانتیگراد یا کمتر پمپاژ می‌ کنند. در واقع پمپاژ هوای خشک یا سیالات گازی در دمای 15 درجه سانتیگراد، اساس عملکرد پمپ وکیوم آبی می‌باشند.

در هنگام خرید پمپ وکیوم چه فاکتورهایی را باید مدنظر بگیریم؟

عوامل زیادی می توانند در نحوه انتخاب پمپ خلاء برای آزمایشگاه تاثیرگذار باشند. مهم ترین آن ها شامل موارد زیر هستند.

میزان فعالیت پمپ: پیش از هرچیزی باید این سوال را از خودمان بپرسیم که برای چه کاری در آزمایشگاه به پمپ خلاء نیاز داریم. قبل از خرید پمپ حتما دقت کنید که برای فعالیت های روزانه شما چه میزان فشاری لازم است. سپس پمپ وکیوم موردنیازتان را انتخاب کنید. 

میزان صدا: مراقب پمپ های پر سرو صدا باشید! سر و صدا آخرین چیزی است که یک محیط آزمایشگاه به آن نیاز خواهد داشت. 

اندازه، کنترل و فوت پرینت: این سه فاکتور را باید به صورت همزمان در نظر بگیرید. اگر یک پمپ به فوت پرینت مجهز باشد، در نتیجه اندازه آن بزرگ تر خواهد شد و هرچه اندازه بزگ تر شود، کنترل کردن و جای دادن در فضای آزمایشگاه چالش بیش تری خواهد داشت.  

منبع: مقاله How to select the right vacuum pump system for your lab وب سایت leybold در تاریخ 20 نوامبر 2020

روتاری اواپراتور (Rotary Evaporator)

دستگاه تقطیر روتاری یا اواپراتور (Rotavap/Rotovap) برای حذف آرام و موثر حلال ها از نمونه استفاده می شود که همانطور که از نامش پیداست، این کار را با عمل تقطیر انجام می دهد. اولین دستگاه تقطیر روتاری در سال 1957 توسط شرکت سوئیسی Buchi تولید شد.  روتاروی اواپراتور طبق این اصل که یک حلال در فشار کم، نقطه جوش کمتری دارد، حلال‌ها را از نمونه مورد نظر جداسازی کرده و تبخیر می‌کند. به بیانی دیگر، سیستم کنترل سرعت آن، سرعت (ثابت) چرخش فلاسک تبخیر را کنترل می‌کند.

کاربرد روتاری اواپراتور

دستگاه تبخیر روتاری ابزاری کاربردی در آزمایشگاه‌ ها و صنایع شیمیایی، داروسازی، غذایی، نفت و گاز و پتروشیمی است. موارد کاربرد دستگاه روتاری عبارت‌اند از:

• جداسازی حلال‌ هایی با نقطه‌ جوش پایین مانند نرمال هگزان و اتیل استات از مخلوط‌های مایع-جامد.
• جداسازی حلال‌ هایی با نقطه‌ جوش بالا در فشار کاهش‌ یافته و دمای پایین از مخلوط‌ های مایع-جامد و مایع-مایع.
• جداسازی مخلوط مایعات بر مبنای تفاوت نقطه‌ جوش در مواردی که اختلاف نقطه‌ جوش کم باشد.
• تهیه عصاره از ترکیبات گیاهی.

منبع: مقاله Overview of Rotary Evaporation وب سایت chem.libretexts در تاریخ 11 آگوست 2020

بخش های تشکیل دهنده اواپراتور

هر دستگاه اواپراتور از بخش های زیر تشکیل شده است:

• موتور چرخاننده بالن یا همان ظرف نمونه
• مجرای خروجی بخار از نمونه ها و عامل چرخش محور دستگاه 
• سیستم خلاء جهت کاهش فشار و افزایش سرعت تبخیر
• بخش گرمایشی (حمام گرم) برای گرم کردن نمونه
• کندانسور جهت خنک کردن بخارها
• ظرف جمع آوری مایعات ایجاد شده توسط کندانسور
• مکانیسم مکانیکی سریع برای خارج کردن ظرف نمونه از منبع گرمایش

نحوه کار روتاری اواپراتور 

حمام آب یا همان منبع گرما را روشن کرده و به دمای مورد نیاز می رسانیم. 

مسیر جرکت آب به سمت کندانسور را حتما چک می کنیم. 

حباب نمونه یا مخزن را به دستگاه متصل می کنیم. حنما آن را با یک گیره به دستگاه سفت می کنیم. 

پمپ وکیوم را روشن کرده و سریعا درب محفظه را می بندیم تا سیستم بتواند فشار مورد نظر را تولید کند. 

منبع: مقاله Rotary Evaporator وب سایت chembam برگرفته از تحقیقات دانشگاه بث انگلستان (Bath) 

کلام آخر

تجهیزات آزمایشگاهی از جمله لوازم و ابزاری است که شناخت و آشنایی با آن ها برای هر شخصی که با آزمایش و آزمایشگاه در ارتباط است، لازم و ضروری است. بدون شک برای هر کسی که با آزمایش و آزمایشگاه سر و کار دارد، شناخت این تجهیزات از اولویت های مهم به شمار می رود. در این مطلب سعی کردیم تجهیزات آزمایشگاهی را به طور کامل و جامع بررسی کنیم، انواع آن ها را بشناسیم و نحوه کار با آن ها را یاد بگیریم. 

با گذشت زمان به لطف تحقیقاتی که در زمینه‌ های مختلف آزمایشگاهی انجام شد، تجهیزات آزمایشگاهی پیشرفته‌ تری نیز ظهور کردند. بخشی از این تجهیزات مشترک هستند و در همه آزمایشگاه‌ ها یافت می‌ شوند؛ در حالی که بقیه به صورت تخصصی و متناسب با نوع آزمایشگاه به کار برده می‌ شوند. با توجه به قیمت‌ها و تنوع بالای تجهیزات آزمایشگاهی، خرید آن ها مساله ساده‌ ای نیست که فقط با مشاهده یک کاتالوگ بتوان در مورد آن به سرعت تصمیم‌ گیری کرد. نکته مهم دیگر، میزان دقت تجهیزات آزمایشگاهی است که نباید پیش از خرید آن را نادیده گرفت؛‌ چرا که زیربنای تمامی آزمایشات وابسته به دقت بالای نتایج آن‌ها است. به همین دلیل پیشنهاد می‎ کنیم پیش از هرگونه اقدامی در این زمینه، ابتدا این مقاله و بخش اول آن را مطالعه کنید. 

ممنون که با ما همراه بودید. برای مطالعه مقالات بیش تر به آکادمی یونیت سر بزنید.