مقدمه
شیکرهای آزمایشگاهی ابزاری هستند که به تشکیل مخلوط همگن از بیش از یک ماده کمک می‌کنند. در بسیاری از صنایع مانند غذا و نوشیدنی، مواد آرایشی، داروها، الکترونیک و همچنین آزمایشگاه‌هایی که با علوم زیستی، تصفیه فاضلاب و بیوتکنولوژی سرو کار دارند، شیکرهای آزمایشگاهی قسمت مهمی از این آزمایشگاه‌ها هستند. در واقع هم زدن و مخلوط کردن در شیکر آزمایشگاهی بسیار مهم است؛ چون میزان هم زدن مکرر و سریع مواد شیمیایی در انجام آزمایش‌ها ضروری می‌باشد.
شیکر آزمایشگاهی
شیکرهای آزمایشگاهی مخلوط‌ها یا محلول‌هایی را که روی آنها قرار می‌گیرد، تکان می‌دهند. صفحات به صورت رفت و برگشتی یا دایرهای مرتعش می‌شوند تا اجزا موجود مخلوط یا محلول را بهم بزنند. اولین قدم در انتخاب یک شیکر مناسب دانستن پاسخ سوالات زیر راهنمای خوبی برای انتخاب یک شیکر آزمایشگاهی مناسب می‌باشد:
- میزان ظرفیت شیکر چقدر می‌باشد؟ (هم برای حجم کل و هم برای وزن)
- دامنه سرعت لرزش به چه میزان است و به چه اندازه‌ای می‌توان آان را کنترل کرد؟
- آیا شما به یک شیکر کنترل دار نیاز دارید؟ شیکر داری انکوباتور، حمام کنترل دما یا خنک کننده
- چه مدل لرزشی برای شیکر نیاز دارید؟ گردابی، موجی، مداری و…
- چه توابع برنامه ریزی بر روی شیکر موجود است؟
در سال‌های اخیر همزن مغناطیسی جایگزین شیکر در آزمایشگاه شده است اما همچنان برای مخلوط کردن و هم زدن در حجم‌های زیاد، زمان‌های طولانی مدت و شرایط خاص از شیکر استفاده می‌شود. برای اطلاعات بیشتر در مورد همزن مغناطیسی می‌توانید به مقاله « همزن مغناطیسی چیست؟ » مراجعه نمایید.
عموما یک شیکر شامل اجزای زیر می‌باشد: (شکل ۱)
- صفحه گردان در جهت‌های مختلف و با توجه به مدل شیکر در زوایای مختلف
- نگهدارنده‌های ارلن، بالون حجمی یا لوله‌های آزمایشگاهی
- صفحه دیجیتال تنظیمات شیکر
شکل ۱- شیکر آزمایشگاهی
انواع حرکت شیکر آزمایشگاهی
دستگاه‌های شیکر آزمایشگاهی در کل شامل حرکت‌های زیر می‌باشند:
- دورانی
- رفت و برگشتی
- چرخشی
- الاکلنگی
- زاویه دار
- لرزشی
شیکرها ابعاد گوناگونی برای قرار گرفتن ارلن، بالن، پلیت یا میکرو پلیت را دارند. در آزمایشگاه‌ها معمولا از چندین دستگاه شیکر با قابلیت‌های متفاوت استفاده می‌شود. انواع خاصی از شیکرها قدرت گرمادهی تا دمای خاصی را دارند. در برخی آزمایشات دما اهمیت فراوانی می‌یابد و باید تا درجه خاصی سرد و یا گرم بشوند.
انواع مختلف شیکر آزمایشگاهی
- شیکر آزمایشگاهی گردابه‌ای (Vortex shaker)
شیکر گردابه‌ای (شکل ۲) دستگاهی معمولاً کوچک است که برای تکان دادن یا مخلوط کردن ویال‌های کوچک مایع استفاده می‌شود. برجسته‌ترین ویژگی آن این است کاربر ویال را در جای مخصوص خود قرار داده و مایعات درون ویال مخلوط می‌شوند. یک شیکرگردابه‌ای از نظر میزان تنظیم سرعت بسیار متغیر است و سرعت لرزش را می‌توان در هنگام لرزش با چرخاندن یک کلید به طور مداوم تغییر داد.
شکل ۲- شیکر آزمایشگاهی گردابه‌ای
- شیکر آزمایشگاهی موجی (Rocking shaker)
این مدل شیکر آزمایشگاهی (شکل ۳) حرکتی مشابه موج دارند، به خصوص برای مخلوط کردن ژل‌ها، غشاها و مایعاتی شبیه به ژل‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
شکل ۳- شیکر آزمایشگاهی موجی
- شیکر آزمایشگاهی صفحه‌ای (Platform shaker)
شیکر صفحه‌ای (شکل ۴) به شکل یک صفحه روی میز است، این صفحه به صورت افقی حرکت می‌کند و دارای ابعاد مختلفی می‌باشد. مایع مخلوط شونده درون ظروف آزمایشگاهی (ارلن مایر و…)، فلاسک‌ها یا گاهی در لوله‌های آزمایش یا ویال‌هایی که درون سوراخ‌های صفحه قرار می‌گیرد و پس از تنظیم زمان و سرعت حرکت، صفحه حاوی نمونه با حرکت رفت و برگشتی جابجا می‌شود. به طور کلی اندازه صفحه و حداکثر میزان جابجایی از عوامل مهم در انتخاب این نوع شیکر آزمایشگاهی است. شیکرهای صفحه‌ای همچنین می‌توانند با سیستم‌های دیگری مانند میکسر چرخشی برای سیستم‌های کوچک ترکیب شوند. شیکرهای صفحه‌ای برای تولید در آزمایشگاه‌ها با تجهیزات علمی منبع باز طراحی شده‌اند.
- شیکر آزمایشگاهی اوربیتالی (Orbital shaker)
شیکر آزمایشگاهی اوربیتالی (شکل ۵) با حرکت دورانی با سرعت کم (۲۵-۵۰۰ دور در دقیقه) در سطح افقی نمونه داخل ظروف را مخلوط می‌کند. موارد مهم برای انتخاب این دستگاه سرعت چرخش، قطر دوران، اندازه صفحه و اندازه فلاسک‌ها می‌باشد. از ویژگی‌های آن می‌توان به عدم ایجاد ارتعاش و تولید گرمای کمتر اشاره کرد. به همین دلیل است که می‌توان آن را دستگاهی ایده آل در کشت میکروبی، شستشوی لکه‌ها و اختلاط عمومی دانست. معمولا با قرار دادن شیکر اوربیتالی در یک انکوباتور به دلیل درجه حرارت پایین و ارتعاشات کم آن را ارتقا می‌دهند.
شکل ۴- شیکر آزمایشگاهی صفحه‌ای
شکل ۵- شیکر آزمایشگاهی اوربیتالی با انکوباتور
- شیکر آزمایشگاهی انکوباتور (Incubator shaker)
شیکر انکوباتور (یا شیکر حرارتی- شکل ۶) ترکیبی از یک شیکر و انکوباتور می‌باشد. در واقع شیکر انکوباتور دستگاهی است که علاوه بر توانایی تکان دادن مخلوط، امکان نگه داشتن آن در شرایط مطلوب دمایی را نیز دارا می‌باشد و در عین حال شرایط بهینه را برای رشد میکروب‌ها یا همانندسازی DNA حفظ می‌کند. شیکر انکوباتور دستگاهی بسیار کارامد برای رشد سلول نیز می‌باشد، زیرا توانایی تکان دادن و هم زمان تامین اکسیژن و مواد مغذی در شرایط مطلوب اطراف محیط کشت را دارا می‌باشد. هر کسی که از یک شیکر انکوباتور برای تولید مخمر یا باکتری در آزمایشگاه استفاده می‌کند، باید مراقب باشد که تحت شرایط معمول در آزمایشگاه، سرعت انتشار اکسیژن از فاز گاز به فاز مایع متزلزل است.
شکل ۶- شیکر آزمایشگاهی انکوباتور
لازم به ذکر است انواع مختلف دیگری از شیکر اعم از شیکر غلطکی برای لوله‌های آزمایشگاهی، شیکر انکوبانور یخچال‌دار و… موجود است که برای کاربردهای خاص مورد استفاده قرار می‌گیرد.
کاربردهای شیکرهای آزمایشگاهی
برای انواع مختلفی از شیکرهایی که نام برده شد، کاربردهای متفاوتی مانند هم زدن یک مخلوط، کشت سلول، کشت DNA و… را می‌توان نام برد. شیکرها کاربردهای مختلفی در آزمایشگاه‌های تحقیق و توسعه صنایع و نیز آزمایشگاه‌های میکروبیولوژی دارند. مراکز تحقیقاتی با توجه به نیاز هر آزمایشگاه، کاربر به انتخاب شیکر مناسب برای رسیدن به هدف مورد نظر خود در آزمایشگاه می‌پردازد.