از «آون» یا «فور خشک کننده» در آزمایشگاه ها به منظور خشک کردن و استریل کردن ظروف شیشه‌ای و فلزی استفاده می‌شود. کارخانجات سازنده ، به منظور انجام فعالیت‌های مختلف ، انواع گوناگونی از این وسیله را طراحی نموده‌اند. در برخی از آن ها ، انتقال گرما به طور خود به خود و طبیعی صورت می‌گیرد ؛ در حالی که در برخی انواع دیگر از این وسیله ، انتقال گرما با استفاده از پنکه و یا از خاصیت سبک بودن هوای گرم و سنگین بودن هوای سرد ، به منظور جابجایی هوای درون آون استفاده می‌شود. به طور معمول ، آون‌ها در محدوده حرارتی بین دمای اتاق تا ۳۵۰ درجه سانتیگراد کار می‌کنند. اگرچه انواعی از فورها هستند که تا دمای ۶۰۰ درجه سانتیگراد را نیز تأمین می‌نمایند. از آون‌ها با اسامی «آون هوای داغ» و یا «گرم خانه» نیز یاد می‌شود.
کاربرد
از آون به منظور استریل یا خشک کردن وسایل شیشه‌ای و یا فلزی که در آزمایشگاه به کار می‌رود ، استفاده می‌شود. استریل و خشک کردن وسایل فلزی تمیز شده با کمک حرارت و در دمای ۱۸۰ درجه سانتیگراد به مدت ۲ ساعت صورت می‌گیرد. با افزایش تدریجی دمای آون ، رطوبت موجود در وسایل شیشه‌ای تبخیر شده و بنابراین موجب از بین رفتن هر گونه فعالیت بیولوژیکی خواهد شد.
اجزای تشکیل دهنده
محفظه داخلی: این محفظه ، محل قرار گرفتن وسایل مورد استفاده جهت استریل شدن بوده که اغلب از جنس استیل ضد زنگ و مقاوم در برابر حرارت بالا است. این محفظه همچنین محل قرار گرفتن سنسور دما و ترموکوپل است.
المنت‌های گرم کننده: این اجزا جهت تأمین حرارت مورد نیاز فور پیش بینی شده‌اند و اغلب در مجاورت جداره خارجی فور و در تماس با آن قرار گرفته‌اند تا دمای داخل فور را به میزان مورد نیاز افزایش دهند. در داخل هر فور ، بسته به نوع و مدل دستگاه و همچنین بسته به توان الکتریکی آن ، یک یا دو عدد المنت قرار می‌گیرد. این المنت‌ها اغلب از نوع فنری بوده و درون یک پوشش از جنس سرامیک نسوز قرار می‌گیرند تا از انتقال جریان الکتریکی به محفظه فور و اتصال نمودن آن جلوگیری شود.
عایق‌های حرارتی: این عایق‌ها به منظور جلوگیری از هدر رفتن انرژی حرارتی و سرد شدن سریع محفظه داخلی و همچنین جلوگیری از گرم شدن بیش از حد محفظه خارجی و مدارهای الکتریکی و نیز محیط بیرون تعبیه شده که اغلب از جنس پشم شیشه است.
سیستم کنترل و نمایش دمای داخل محفظه: بسته به نوع فور مورد استفاده ، این دو سیستم می‌تواند کاملا مجزا و یا در یک سیستم یکپارچه تأمین شده باشد. سیستم نمایش دمای داخل محفظه می‌تواند یک دماسنج عقربه‌ای ، دماسنج جیوه‌ای و یا یک برد الکتریکی به همراه سنسور حرارتی و نمایشگر دیجیتال باشد. سیستم کنترل دما نیز بسته به نوع دستگاه می‌تواند به صورت ترموکوپل‌های فلزی ، جیوه‌ای و یا سیستم‌های میکروپروسسوری مشتمل بر سنسورهای دقیق باشد ؛ در این صورت سیستم نمایش و کنترل دما می‌تواند در هم ادغام شود.
سیستم‌های حفاظتی: بسته به نوع دستگاه سیستم‌های حفاظتی الکتریکی و حرارتی جهت حفاظت کاربران و دستگاه و محتویات آن پیش‌بینی می‌شود. فیوزهای الکتریکی برای قطع جریان در موارد اضطراری ، سیستم قطع جریان در زمان بالا رفتن بیش از حد دما (به هنگام عمل نکردن سیستم کنترل دما) و … از جمله این سیستم‌ها است.
اساس کارکرد
آون‌های خشک کننده عموماً دارای یک محفظه درونی و یک محفظه بیرونی است. محفظه درونی از آلومینیوم و یا جنس استیل ساخته شده که دارای خاصیت انتقال گرمایی خوبی بوده و در دیواره آن سوراخ‌هایی از جنس استیل تعبیه شده است. این سوراخ‌ها به منظور تسهیل جریان هوا در اطراف اجسامی که باید خشک و یا استریل شود ، طراحی شده است.
محفظه درونی به وسیله مواد عایقی از بخش بیرونی جدا شده است. این مواد عایق موجب حفظ دمای بالای محفظه درونی شده و همچنین موجب تأخیر در انتقال گرما به بخش محفظه بیرونی آون خواهد شد. محفظه بیرونی از ورقه‌های استیلی درست شده که با یک لایه رنگ الکترواستاتیک محافظ پوشیده شده‌اند.
گرما از طریق مقاومت‌های الکتریکی تولید شده و این انرژی حرارتی به محفظه درونی منتقل می‌شود. این مقاومت‌ها در قسمت پایینی آون قرار داشته و گرما به صورت طبیعی و یا با استفاده از نیروی پنکه داخلی در میان محفظه توزیع می‌شود.
توان (انرژی تولید شده در واحد زمان) یک مقاومت الکتریکی به وسیله معادله زیر قابل محاسبه است:
که در آن:
I = شدت جریان الکتریکی بر حسب آمپر
R = مقاومت الکتریکی بر حسب اهم
از آنجا که انرژی نه تولید شده و نه از بین می‌رود ، بلکه از صورتی به صورت دیگر تبدیل می‌شود ، امکان محاسبه انرژی حرارتی بر اساس مقاومت الکتریکی وجود خواهد داشت. در مواردی که مقاومت به شکل سیم باشد محاسبه گرمای (q) منتشر شده می‌تواند از طریق معادله زیر صورت گیرد:
که در آن:
R = مقاومت سیم
I = شدت جریان الکتریکی
r = شعاع خارجی سیم
L = طول سیم
q = گرمای تولید شده در واحد حجم
مقاومت (R) را می‌توان به وسیله معادله زیر محاسبه نمود:
که در آن:
ρ = میزان مقاومت فلز سیم
A = سطح سیم
آون دارای یک درب فلزی بوده که واجد عایق حرارتی است. یک دستگیره عایق که به منظور جلوگیری از خطر سوختن دست طراحی شده است ، در جلوی درب آون تعبیه شده و با استفاده از لولا به گونه‌ای نصب شده است که بتواند تا زاویه ۱۸۰ درجه نیز باز شود.
امروزه آون‌های مدرن ، به وسیله یک مدلی از ریزپردازشگرها کنترل می‌شوند. این کار با استفاده از تجهیزات اندازه‌گیری ، هشدار دهنده و سیکل‌های برنامه‌ریزی انجام می‌شود که همگی کنترل شده است. این کنترل نه تنها بر دما ، بلکه بر روی تغییرات زمانی لازم در مراحل گرمایشی و سرمایشی یا تثبیت دما در مرحله خاصی نیز اعمال می‌شود.
آون‌ها به طور معمول در محدوده دمایی دمای اتاق تا ۳۵۰ درجه سانتیگراد کار می‌کنند. البته برخی از آون‌ها دارای دامنه دمایی محدودتری نیز هستند. آون‌های قدیمی دارای یک مقاومت ساده بود که با استفاده از یک ترموستات کنترل می‌شد.
جدول زیر ارتباط دما و زمان لازم برای استریل کردن گرمایی را در آون‌های حرارتی نشان می‌دهد.
تجهیزات لازم برای نصب آون
به منظور نصب آون ، تجهیزات زیر لازم است:
۱- یک میز کار بزرگ و محکم
۲- فضای خالی در اطراف محل نصب آون ، به گونه‌ای که حداقل ۵ سانتیمتر از فضای اطراف آن باز باشد. همچنین باید در اطراف آون ، فضای کافی برای قرار دادن وسایلی که قرار است استریل شوند ، وجود داشته باشد.
۳- پریز برق قوی با سیم اتصال به زمین. این پریز باید دارای استاندارد داخلی و یا بین‌المللی استفاده در آزمایشگاه بوده و در فاصله یک متری از دستگاه قرار گیرد. ولتاژ مورد استفاده ۱۱۰ یا ۲۲۰ ولت و ۶۰Hz/V است.
۴- محافظت کننده‌های الکتریکی جهت ضمانت تغذیه‌ای مناسب نیز لازم است.
طریقه استفاده
در هنگام استفاده از آون ، مواردی باید در نظر گرفته شوند که مهم‌ترین آنها به شرح زیر است:
از قرار دادن مواد قابل اشتعال و آتش‌زا در درون و اطراف آون خودداری شود.
از محلول‌های اسیدی و یا ایجاد بخارات خورنده در داخل آون جلوگیری شود. این کار موجب از بین رفتن سطح داخلی آون خواهد شد.
در هنگام کارکردن با آون از وسایل حفاظت فردی از قبیل دستکش عایق ، عینک محافظ و انبرک (به منظور گذاشتن و برداشتن وسایل) استفاده شود.
روش کار معمول دستگاه
برای کار با آون ، به طور معمول به روش زیر عمل می‌شود:
۱- کلید اصلی با فشار دادن به سمت پایین فعال می‌شود.
۲- کلیدی را که به عنوان برنامه‌ریزی مشخص شده است ، فشار دهید.
۳- دمای مورد نظر را به وسیله فشار دادن کلیدی که با علامت (+) مشخص شده تنظیم کنید. دمای مذکور در صفحه مربوطه نمایش داده خواهد شد. آون وقتی به دمای تعیین شده برسد ، برنامه خود را شروع خواهد کرد.
۴- در آون‌های قابل برنامه‌ریزی ، دستورالعمل تنظیم پارامترهایی از قبیل زمان ، نحوه حرارت دادن و هشدار ، طبق برنامه شرکت سازنده انجام می‌شود.
کنترل‌ها
یک تصویر کلی از تنظیم کنترل آون‌های مدرن در شکل زیر نشان داده شده است.
سیستم کنترل آون ممکن است دارای عناصر زیر باشد:
۱- کلید اصلی
۲- مرورگر دمای فعلی و انتخاب دما
۳- کلید انتخاب پارامتر (منو)
۴- کلید برنامه‌ریزی سیکل کاری
۵- کلید افزایش یا کاهش دما
هر کارخانه سازنده دستورالعمل‌های جزئی را برای کنترل‌ها ارائه می‌دهد. به طور معمول ، کلیدهای کنترلی در قسمت پایین آون قرار داشته و به وسیله یک پنکه که در قسمت الکترونیکی آن تعبیه شده است ، خنک می‌شود.
مدار الکتریکی
تصویر زیر ، مدار الکتریکی پایه آون را نشان می‌دهد و معمولا دارای موارد زیر است:
۱- کلید اصلی برای روشن و خاموش کردن دستگاه
۲- کلید کنترل (وظیفه آن تنظیم دما ، زمان ، نحوه گرمایش و یا سرمایش ، انتخاب روش پیش حرارتی ، آب‌گیری ، خشک کردن و … است.)
۳- مقاومت‌ها (المنت‌های حرارتی که باعث تبدیل انرژی الکتریکی به حرارتی می‌شود.)
۴- سیستم‌های شناساگر که تکمیل کننده کنترل عمومی آون است. این سیستم ، روشن بودن و برنامه داشتن دستگاه را نشان می‌دهد.
کنترل کیفی
کنترل کیفی آون به ندرت مورد نیاز است ؛ زیرا استریل کردن با حرارت خشک ، فقط دارای دو پارامتر دما و زمان است. به طور معمول ، از اسپورهای باسیلوس سوبتیلیس (واریته نیجر) به عنوان شناساگرهای بیولوژیک در این وسیله استفاده می‌شود. این اسپورها باید پس از روند استریل کردن ، به مدت چند ساعت انکوبه شوند. تعداد اسپور اولیه بین ۵۰ هزار تا ۱۰۰ هزار عدد است. مؤثر بودن سیکل حرارتی بر اساس حجم گرمای در دسترس و میزان اتلاف آن است. این فعالیت میکروبی در حضور مواد آلی و آلودگی‌های دیگر تحت تأثیر قرار می‌گیرد. استریل با حرارت خشک باید محدود به وسایلی باشد که به وسیله اتوکلاو نمی‌توان آنها را استریل کرد.
نگهداری
نگهداری آون بسیار ساده بوده و نیازی به روش‌های پیچیده نیست. این روش‌ها وابسته به نوع آون و طراحی‌های مختلف شرکت‌های سازنده آن است.
هشدار
قبل از خارج کردن هر وسیله‌ای از درون آون ، مطمئن شوید که به دمای اتاق رسیده و آون نیز نباید به پریز برق وصل باشد.
دسترسی به اجزای الکتریکی
اجزای الکتریکی آون معمولا در قسمت پایین آن قرار گرفته‌اند. به منظور بررسی کردن آن ها باید به طریقه زیر عمل نمود:
۱- ابتدا باید سیم آون را از پریز برق جدا نمود.
۲- آون را تا لبه میز کار جلو کشید.
۳- دو عدد گوه ۳ سانتیمتری را به منظور کمک بیشتر ، زیر لبه جلویی آن قرار داد. این کار لبه جلویی را بالا برده و بررسی قطعات الکتریکی را که در زیر دستگاه قرار دارند ، آسان تر می‌کند.
۴- پیچ‌هایی که پوشش زیرین را نگه داشته‌اند ، باز نموده و پس از برداشتن پوشش زیرین دستگاه ، اجزای الکتریکی آن را کنترل نمایید. به طور معمول قطعات زیر مشاهده می‌شوند:
الف) پانل قابل برنامه‌ریزی کنترل
ب) کلید ایمنی
ج) کلید خاموش کردن دستگاه و کلید قطع کن اصلی برق (به صورت ترکیب)
۵- بلا فاصله بعد از چک کردن اجزای الکتریکی آون ، پوشش زیرین دستگاه را سر جای خوش قرار داده و محکم کنید.
تعویض مقاومت‌های حرارتی
دستورالعمل گفته شده در زیر باید توسط پرسنلی که اطلاعات الکتریکی لازم را دارند ، انجام شود:
۱- سیم آون از پریز برق جدا شود.
۲- دماسنج از قسمت بالایی محفظه دمایی خارج شود.
۳- درب دستگاه را باز کرده و پوشش دستگاه نیز برداشته شود.
۴- پروب دماسنج قطع شود.
۵- پیچ‌های نگه دارنده پانل زیرین باز شوند.
۶- پیچ‌های کابل تغذیه کننده الکتریکی باز شده و از مقاومت جدا شود.
۷- پانل پایینی جدا شود.
۸- پیچ‌های نگهدارنده مقاومت را باز نموده و همچنین مقاومت‌های خارجی هم باز شوند.
۹- مقاومت‌های جدید که شبیه مقاومت اولیه است ، جایگزین مقاومت‌های قبلی شوند.
۱۰- مجدداً قسمت‌های باز شده را بسته و سیم دستگاه به پریز برق وصل شود.
تعویض فن خنک کننده
به منظور تعویض فن خنک کننده (که عموماً در قسمت پایین دستگاه قرار دارد) دستورالعمل زیر انجام می‌شود:
۱- مراحل گفته شده در قسمت باز کردن اجزای الکتریکی انجام شود.
۲- ترمینال برق پنکه قطع شود.
۳- پیچ‌های زیرین پنکه که نگهدارنده آن است ، باز شود.
۴- یک پنکه با مشخصات کارخانه سازنده ، نصب شده و سیم برق آن نیز وصل شود.
۵- پوشش محافظ دستگاه ، سر جای خود نصب شود.
تعویض دستگیره درب
(جنس دستگیره درب معمولا از سیلیکون است)
۱- آون را خاموش کرده و درب آن را باز نمایید.
۲- با احتیاط دستگیره را نگه دارید.
۳- با استفاده از یک پیچ گوشتی آن را باز کنید.
۴- از فشار آوردن زیاد به آن خودداری کنید ؛ چون باعث خم شدن نگهدارنده آن خواهد شد.
۵- دستگیره جدید را از سمت بالای آن وارد جایگاه نموده و نصب کنید. برای محکم کردن آن از پیچ‌های نو استفاده شود.
تعویض ترموکوپل
۱- قسمت الکتریکی دستگاه را باز نمایید.
۲- کابل متصل شده به ترموکوپل را از محل اتصال آن به کارت کنترل جدا نمایید.
۳- توموکوپل را از قسمت بالایی آون جدا کرد و به سمت جلو بکشید ؛ به طوری که سیم اتصال تقریباً به اندازه ۱۵ سانتیمتر خارج شده و دیده شود.
۴- سیم را از ترموکوپل جدا نموده و روکش آن را بردارید.
۵- انتهای بریده سیم را با چسب محکم نمایید تا شل نشود.
۶- در حالی که مراقب سیم‌های سایر قطعات الکتریکی باید باشید ، به آرامی ترموکوپل معیوب را خارج کنید.
۷- سیم‌های ترموکوپل معیوب را قطع نموده و ترموکوپل جدید را پس از چک کردن مشخصات آن ، جایگزین کنید.
۸- پوشش محافظ را سر جای خود قرار دهید.
تعویض لولای درب
به منظور تعویض لولای درب آون ، باید دستورالعمل زیر رعایت شود:
۱- درب آون را باز نموده و آن را از لولا به سمت بالا بکشید.
۲- پیچ‌های لولای معیوب را باز کنید.
۳- لولای معیوب را تعویض کنید.
۴- لولای جدید را جایگزین کرده و پیچ‌های آن را محکم نمایید.
۵- درب را دوباره نصب کنید.
منبع: ماهنامه مهندسی پزشکی
