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인큐베이터 셰이커는 생물학 실험실에서 없어서는 안 될 장비로, 미생물, 세포, 조직을 배양하는 데 널리 사용되며, 물질의 용융, 응고, 용해, 침투와 관련된 실험에도 사용됩니다. 온도와 진동 속도를 정확하게 제어하여 실험에 안정적인 환경을 제공하고 결과의 신뢰성을 보장합니다.

인큐베이터 셰이커의 주요 특징은 진동을 통해 배양 과정을 촉진하는 능력입니다. 왕복이든 회전이든 진동의 주요 목적은 용액의 산소 공급을 향상시키는 것이며, 이는 호기성 배양에서 세포 호흡에 중요합니다. 진동은 배양 배지가 산소와 완전히 접촉하여 용존 산소 공급을 개선하고, 결과적으로 세포 또는 박테리아 성장 균일성과 배양 효율성을 향상시킵니다. 결과적으로 인큐베이터 셰이커는 균주 스크리닝, 미생물 배양 확장 및 미생물 생리학, 생화학 및 발효와 같은 생명 과학 연구 분야에서 널리 사용됩니다. 이들은 실험실 배양 과정에서 필수적인 도구입니다.

배양 배지와 같은 물 기반 액체의 산소는 기체로 용해됩니다. 용해된 산소의 양은 여러 요인의 영향을 받습니다. 첫째, 용해된 산소의 양은 공기 중 산소 분압에 직접 비례합니다. 산소 분압이 높을수록 물에 용해되는 산소가 많아집니다. 둘째, 용해된 산소의 양은 수온에 반비례합니다. 온도가 높을수록 산소의 용해도가 감소하여 용해된 산소가 적어지고, 온도가 낮을수록 용해도가 증가하여 용해된 산소가 많아집니다. 예를 들어, 20°C에서 물 100배는 산소 3배를 용해할 수 있는데, 이는 리터당 약 21.4mg입니다. 0°C에서 물 100배는 산소 5배를 용해할 수 있는데, 이는 리터당 약 35.7mg입니다.

또한 물의 깊이도 용존산소량에 영향을 미칩니다. 물이 깊을수록 산소 함량이 낮아집니다. 이는 산소가 주로 표면에서 더 깊은 층으로 발생하는 대기 확산을 통해 물에 들어가기 때문입니다. 깊이가 깊을수록 물의 대기압이 낮아져 침투할 수 있는 산소량이 줄어듭니다. 마찬가지로 물의 표면적도 용존산소량에 영향을 미칩니다. 표면적이 클수록 더 많은 산소가 물로 확산될 수 있습니다.

10년 이상 사용자와 함께 일한 경험을 바탕으로 웰소는 세포나 박테리아의 배양 온도가 특정 범위 내에 있다는 것을 발견했는데, 이는 온도만으로는 용존 산소 함량에 큰 영향을 미치지 않는다는 것을 의미합니다. 또한 공기 중 산소 분압은 비교적 일정하게 유지되고 용존 산소 수준에 미치는 영향이 제한적입니다. 따라서 용존 산소 함량을 높이기 위해서는 배양 배지의 깊이와 공기와의 접촉 면적이 핵심 요소입니다. 결과적으로 올바른 셰이크 플라스크, 회전 진폭 및 속도를 선택하는 것이 중요합니다.

회전하는 동안 원심력은 액체를 병 벽 쪽으로 밀어내는데, 이는 액체의 깊이를 줄일 뿐만 아니라 공기와 접촉하는 표면적을 늘려 용존 산소 함량을 효과적으로 높입니다. 이 과정을 통해 셰이커는 세포나 박테리아에 더 풍부한 산소를 공급하여 성장과 번식을 촉진할 수 있습니다.

F = m×ω2*r

배양병 속의 배양배지가 회전하면서 원심력이 작용함:

F = m×ω2*r

웰소 인큐베이터 셰이커는 26mm와 50mm의 두 가지 진폭 옵션을 제공합니다. 작은 병(500ml 미만)의 경우 더 높은 속도의 26mm를 선택하고, 더 큰 병(1000ml 초과)의 경우 더 낮은 속도의 50mm를 선택합니다.

액체에 작용하는 원심력이 진폭 26mm와 50mm에 작용하는 원심력과 같을 때

M*ω12*26/2= m*ω22*50/2

따라서 ω1과 ω2의 관계는 다음과 같습니다.

ω1≈1.4ω2

즉, 진폭 50rpm은 기본적으로 진폭 26rpm에 140rpm과 같습니다.

인큐베이터 쉐이커는 진동 매개변수를 적절히 조정함으로써 다양한 실험 조건에 맞는 최적화된 배양 환경을 조성할 수 있어 미생물학, 세포 배양 및 기타 생물학 연구 분야에서 널리 사용됩니다.