معرفی تجهیزات تحقیقاتی آزمایشگاهی: راکتور آزمایشگاهی، انکوباتور و …

در این مقاله، چند نمونه محدود و ضروری از تجهیزات آزمایشگاهی‌ مختص تحقیقات را بررسی می‌کنیم و تعاریف، کاربردها، عملکرد و انواع آن‌ها را به طور مختصر مرور می‌نماییم.

 راکتور آزمایشگاهی (Laboratory Reactor)

راکتور آزمایشگاهی یکی از تجهیزات تحقیقاتی پرکاربرد است که برای اجرای کنترل‌شده‌ی واکنش‌های شیمیایی، طراحی شده است. این دستگاه، دارای محفظه‌ای است که در آن مواد تحت شرایط کنترل‌شده با هم واکنش می‌دهند. برای مثال محقق می‌تواند دما، فشار، اکسیژن و سایر شرایطی را که برای تحقق یک واکنش خاص و تغییر آن نیاز دارد، در راکتور ایجاد کرده و سپس واکنش را انجام دهد. راکتور آزمایشگاهی در اندازه‌ها و طرح‌های مختلف وجود دارد تا بتواند نیازهای خاص آزمایش‌های مختلف را برآورده ‌کند.

راکتور آزمایشگاهی شرکت Steroglass ایتالیا با یک اندیشه نوآورانه ساخته شده است.  این راکتور ایده آل برای کاهش و افزایش در مقیاس فرآیندها می باشد و همچنین بازگشت سریع سرمایه را برای پروژه های تحقیقاتی شما تضمین می کند. راکتور شرکت Steroglass دارای ساختار اسکلت از جنس فولاد ضد زنگ است که به کاربر امکان می دهد شیشه آلات راکتورهایی از ۳۰۰ میلی لیتر تا ۷ لیتر را برای مدیریت حجم های مختلف واکنش در یک ساختار واحد پشتیبانی کند. راکتور و درب ( تمام شیشه آلات ) از جنس شیشه بوروسیلیکات است، واشر بین راکتور و درب از نوع PTFE می باشد و همچنین دریچه پایینی شیر، محور همزن و مهر و موم همزن ساخته شده است. این درب مجهز به ۶ اتصال است تا حداکثر انعطاف پذیری کار را فراهم کند.

کاربرد راکتور آزمایشگاهی

راکتورهای آزمایشگاهی در بسیاری از آزمایش‌ها استفاده می‌شوند. از تحقیقات دارویی گرفته تا علم مواد. این ابزار تحقیقاتی سنتز ترکیبات جدید، بهینه‌سازی شرایط واکنش‌ها و مطالعه فرآیندهای شیمیایی پیچیده را تسهیل می‌کند.

توانایی راکتور در کنترل دقیق پارامترهای هر واکنش شیمیایی به محققان این امکان را می‌دهد که فرآیندها را دقیق تنظیم کنند و کارایی آزمایش‌ها را افزایش دهند.

به ‌عنوان مثال در تحقیقات دارویی، راکتورهای آزمایشگاهی در توسعه و بهینه‌سازی مسیرهای سنتز دارو نقش اساسی دارند.

عملکرد راکتور آزمایشگاهی

عملکرد این تجهیزات تحقیقاتی آزمایشگاهی، شامل کنترل دقیق متغیرهایی مانند دما، فشار و نرخ اختلاط برای اطمینان از نتیجه مطلوب یک واکنش شیمیایی است. محققان واکنش‌دهنده‌ها را در ظرف راکتور قرار داده، شرایط مورد نیاز را تنظیم می‌کنند و بر پیشرفت واکنش در زمان واقعی نظارت می‌نمایند.

راکتور ممکن است مجهز به حسگرها و کاوشگرهایی برای اندازه‌گیری مداوم پارامترهایی مانند دما و فشار باشد. در نهایت داده‌های جمع‌آوری‌شده در طول آزمایش در بهینه‌سازی شرایط واکنش به محققان کمک می‌کند.

ورتکس (Vortex)

ورتکس یکی از تجهیزات تحقیقاتی آزمایشگاهی است که نقش مهمی در شیمی تجزیه ایفا می‌کند. ورتکس دستگاهی الکتریکی است که برای مخلوط کردن محتویات لوله‌های آزمایش کوچک یا ویال‌ها استفاده می‌شود. این دستگاه با ایجاد یک جریان گردابی در داخل لوله، باعث می‌شود که مواد داخل آن به طور یکنواخت مخلوط شوند.

کاربرد ورتکس

ورتکس‌های آزمایشگاهی در طیف گسترده‌ای از آزمایشگاه‌های تحقیقاتی استفاده می‌شوند. این دستگاه‌ برای مخلوط کردن انواع مختلف مواد، از جمله محلول‌های شیمیایی، نمونه‌های زیستی و دارو استفاده می‌شود. کاربرد ورتکس شامل مخلوط کردن معرف‌ها برای یک واکنش شیمیایی، همگن‌سازی نمونه‌های زیستی، آماده‌سازی نمونه‌ها برای آزمایش، رقیق کردن نمونه‌ها و جداسازی مواد از یکدیگر است.

عملکرد ورتکس

عملکرد ورتکس بر اساس نیروی گریز از مرکز است. زمانی که صفحه لاستیکی در مرکز ورتکس شروع به چرخش می‌کند، یک جریان گردابی در داخل لوله ایجاد می‌شود. این جریان گردابی باعث می‌شود که مواد داخل لوله به اطراف حرکت کنند و با یکدیگر مخلوط شوند.

سرعت چرخش صفحه لاستیکی بر میزان مخلوط شدن مواد تأثیر می‌گذارد. سرعت‌های بالاتر باعث می‌شوند که مواد سریع‌تر مخلوط شوند، اما ممکن است باعث آسیب به مواد حساس شوند.

ورتکس‌ معمولاً دارای تنظیمات سرعت متغیر است که امکان می‌دهد سرعت چرخش صفحه لاستیکی کنترل شود. این امر به اپراتور کمک می‌کند تا سرعت مناسبی را برای مخلوط کردن مواد انتخاب کند.

انکوباتور (Incubator)

انکوباتور یکی از تجهیزات تحقیقاتی آزمایشگاهی است که برای ایجاد یک محیط کنترل‌شده و پایدار برای کشت و رشد نمونه‌های بیولوژیکی مانند کشت سلولی و میکروارگانیسم‌ها طراحی شده است. این دستگاه، یک ابزار ضروری در تحقیقات زیست‌شناختی سلولی، زیست‌شناختی مولکولی و میکروبیولوژی محسوب می‌شود.

کاربرد انکوباتور

دستگاه‌ انکوباتور طیف گسترده‌ای از کاربردها را در تحقیقات بیولوژیکی ارائه می‌‌دهد. این دستگاه برای مطالعات کشت سلولی ضروری است؛ جایی که سلول‌ها در دما و رطوبت ثابت نگهداری می‌شوند تا از رشد و تکثیر آن‌ها حمایت شود.

میکروبیولوژیست‌ها از انکوباتورها برای کشت و مطالعه میکروارگانیسم‌ها در شرایط کنترل‌شده استفاده می‌کنند. در زیست‌شناسی مولکولی، این دستگاه‌ برای انکوباسیون واکنش‌هایی مانند واکنش‌های زنجیره‌ای پلیمراز (PCR) و هیبریداسیون دی ان ای به‌کار می‌رود.

عملکرد انکوباتور

عملکرد انکوباتور شامل حفظ یک محیط پایدار و کنترل‌شده برای حمایت از رشد نمونه‌های بیولوژیکی است. محققان درجه حرارت و رطوبت مورد نظر را بر اساس الزامات موجودات خاص یا واکنش‌های مورد مطالعه تعیین می‌کنند. انکوباتور مجهز به سیستمی برای تنظیم این پارامترها است و اغلب دارای اجزای اضافی مانند سیستم کنترل CO2 برای کار کشت سلول است.

 اسپکتروفتومتر (Spectrophotometer)

اسپکتروفتومتر دستگاهی است که میزان جذب نور توسط یک ماده را در طول موج‌های مختلف اندازه‌گیری می‌کند. این دستگاه با استفاده از تحلیل جذب نور توسط نمونه‌ها، ترکیبات مختلف مواد را شناسایی و غلظت آنها را تعیین می‌کند. این دستگاه معمولاً برای تجزیه و تحلیل کمی نمونه‌ها استفاده می‌شود.

کاربرد اسپکتروفتومتر

اسپکتروفتومترها ابزارهای ارزشمندی هستند که در بسیاری از زمینه‌های علمی و صنعتی استفاده می‌شوند. برخی از کاربردهای رایج اسپکتروفتومترها عبارتند از:

تجزیه و تحلیل کمی مواد

اسپکتروفتومترها می‌توانند برای تعیین غلظت یک ماده در یک نمونه استفاده شوند. این کار با اندازه گیری میزان نور جذب شده توسط ماده انجام می‌شود.

شناسایی مواد

اسپکتروفتومترها می توانند برای شناسایی مواد بر اساس طیف جذبی آن‌ها استفاده شوند.

اندازه گیری خواص مواد

اسپکتروفتومترها می‌توانند برای اندازه گیری خواص مواد مانند رنگ، شفافیت و کدورت استفاده شوند.

عملکرد اسپکتروفتومتر

لامپی که تأمین کننده نور دستگاه است، نور را به توری تجزیه کننده می‌تاباند، توری مثل منشور عمل می‌کند و نور را به موج‌های مجزا تبدیل می‌کند. این توری می‌چرخد تا فقط یک طول موج مشخص از شکاف دستگاه بیرون آید، بعد از آن طول موج خارج شده به محلول مرجع و در مرحله بعد به نمونه مورد نظر برخود می‌کند. محلول مرجع همه ترکیبات به جز آنالیت مورد نظر را شامل می‌شود. به این ترتیب طیف عبوری نمونه بر اساس تابعی از طول موج به دست می‌آید.

این به دان معنا است که یک بار نور از محلول بلانک عبور می‌کند. سپس جایگزین محلول بلانک، محلول نمونه قرار می‌گیرد و این بار طیف‌گیری انجام می‌گیرد. و سر انجام با مقایسه شدت نور عبوری از محلول بلانک و محلول نمونه، طیف عبوری به دست می‌آید.

ویسکومتر(Viscometer)

ویسکومتر وسیله‌ای برای محاسبهٔ ویسکوزیته یا روانروی سیالات می‌باشد. ویسکوزیته معیاری از مقاومت سیال در برابر جریان است. ویسکومترها برای اندازه گیری ویسکوزیته انواع مایعات، از جمله روغن‌ها، گریس‌ها، رنگ‌ها، پلاستیک‌ها و مواد غذایی استفاده می‌شوند.

انواع مختلفی از ویسکومتر وجود دارد که هر یک از آن‌ها با استفاده از یک روش خاص برای اندازه گیری ویسکوزیته کار می‌کنند.

کابرد ویسکومتر

کاربردهای ویسکومتر عبارتند از:

کنترل کیفیت

ویسکومترها برای کنترل کیفیت محصولات صنعتی مانند روغن‌ها، گریس‌ها، رنگ‌ها و پلاستیک‌ها استفاده می‌شوند.

تحقیق و توسعه

ویسکومترها برای تحقیق و توسعه مواد جدید مانند داروها، مواد غذایی و مواد زیستی استفاده می‌شوند.

مهندسی

ویسکومترها برای مهندسی فرآیندها و تجهیزات صنعتی مانند پمپ‌ها، خطوط لوله و توربین‌ها استفاده می‌شوند.

دانسیتومتر (Density Meter)

دانسیتومتر یا چگالی سنج، وسیله ای برای اندازه گیری چگالی مواد مختلف است. چگالی، مقدار جرم یک ماده در واحد حجم آن است. دانسیتومترها برای اندازه گیری چگالی انواع مواد، از جمله مایعات، جامدات و گازها استفاده می‌شوند.

انواع دانسیتومتر

انواع مختلفی از دانسیتومتر وجود دارد که هر یک از آنها با استفاده از یک روش خاص برای اندازه گیری چگالی کار می کنند. برخی از انواع رایج دانسیتومتر عبارتند از:

دانسیتومتر استوانه ای

این دانسیتومتر از یک استوانه مدرج برای اندازه گیری حجم یک نمونه ماده استفاده می‌کند. سپس جرم نمونه با استفاده از یک ترازو اندازه گیری می‌شود و چگالی با تقسیم جرم بر حجم محاسبه می‌شود.

دانسیتومتر هیدرواستاتیک

این دانسیتومتر از قانون ارشمیدس برای اندازه گیری چگالی استفاده می‌کند. طبق این قانون، جسمی که در مایعی غوطه ور می‌شود، نیرویی به نام نیروی ارشمیدس را تجربه می‌کند که برابر با وزن مایع جابجا شده توسط جسم است. چگالی جسم با تقسیم وزن جسم بر نیروی ارشمیدس محاسبه می‌شود.

دانسیتومتر پیزومتریک

این دانسیتومتر از یک سنسور فشار برای اندازه گیری فشار اعمال شده توسط یک نمونه ماده استفاده می‌کند. چگالی با تقسیم فشار بر شتاب گرانش محاسبه می‌شود.

کاربرد دانسیتومتر

کاربردهای دانسیتومتر عبارتند از:

کنترل کیفیت

دانسیتومترها برای کنترل کیفیت محصولات صنعتی مانند روغن‌ها، گریس‌ها، رنگ‌ها و پلاستیک‌ها استفاده می‌شوند.

تحقیق و توسعه

دانسیتومترها برای تحقیق و توسعه مواد جدید مانند داروها، مواد غذایی و مواد زیستی استفاده می‌شوند.

مهندسی

دانسیتومترها برای مهندسی فرآیندها و تجهیزات صنعتی مانند پمپ‌ها، خطوط لوله و توربین‌ها استفاده می‌شوند. دانسیتومترها ابزارهای مهمی هستند که در طیف گسترده ای از کاربردها استفاده می‌شوند.

جمع بندی

به‌طور کلی، تجهیزات تحقیقاتی آزمایشگاه‌ها نقشی محوری در پیشبرد دانش علمی و نوآوری‌های تکنولوژیکی ایفا می‌کنند. راکتور آزمایشگاهی، ورتکس، بن ماری، انکوباتور، اسپکتروفتومتر، ویسکومتر و دانسیتومتر از جمله ابزارهای متنوعی هستند که توسط محققان در رشته‌های مختلف استفاده می‌شوند. این ابزارهای پیچیده، دانشمندان را قادر می‌سازند تا پیچیدگی‌های سیستم‌های تجربی را کشف کنند.