كيفية اختيار مجمد أو ثلاجة المختبر

حظيت مُجمّدات وثلاجات المختبرات باهتمام متزايد في الصحافة نظرًا لأهميتها في تخزين اللقاحات بين وقت التصنيع وحقنها في ذراع المريض. وكما ورد في مجلة “ساينتفك أمريكان”، تلعب مُجمّدات وثلاجات المختبرات دورًا في “سلسلة التبريد الخاصة بكوفيد”. يشرح هذا المنشور كيفية اختيار مُجمّد أو ثلاجة مختبر للقاحات فيروس كورونا وغيرها من المنتجات التي تتأثر بدرجات الحرارة الحرجة.

الفرق بين وحدات المختبر ووحدات المنزل

صُممت ثلاجات المختبرات وصُنعت لتلبية معايير أكثر صرامةً من تلك المُستخدمة عادةً في الوحدات المنزلية أو التجارية. على سبيل المثال، يجب تخزين اللقاحات، والأدوية الأخرى، والدم والبلازما، ضمن نطاقات حرارة مُحددة لتجنب فقدان فاعليتها أو تلفها.

نقاط مهمة يجب وضعها في الاعتبار

إن التخزين السليم لهذه المنتجات وغيرها من المنتجات الحساسة للحرارة يخضع لرقابة صارمة من قبل منظمات مثل إدارة الغذاء والدواء (FDA) ووكالات مثل مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها.

على سبيل المثال، يؤدي التخزين غير السليم للقاحات إلى فقدان فعاليتها، ويمثل تكلفة هائلة من حيث فقدان المنتج وتكاليف إعادة التطعيم.
ويعد تخزين العينات البيولوجية القيمة أو التي لا يمكن تعويضها مثالاً آخر حيث يكون التحكم المناسب في درجة الحرارة أمرًا بالغ الأهمية.
إن التكلفة (والعقوبات المحتملة) المترتبة على التخزين غير السليم في مجمدات المختبرات وثلاجات المختبرات توفر مبررًا كافيًا لتكلفتها الأعلى.
ولهذا السبب فإن التحكم في درجة الحرارة وتسجيل البيانات اليومية أمر مهم للغاية.

فئات المجمدات والثلاجات المعملية

يمكن تصنيف مُجمّدات المختبرات بطرق عديدة، لكننا سنبدأ بتصنيف درجة الحرارة. يتبع ذلك معايير اختيار أخرى.

بينما تعمل معظم مجمدات المختبرات عادةً بين -10 و-25 درجة مئوية، إلا أن هناك استثناءات بناءً على الطراز. تتوفر مجمدات منخفضة الحرارة، حسب الطراز، لدرجات حرارة تتراوح بين -25 و-30 و-40 درجة مئوية.

كثيراً ما تُذكر في الصحافة الحاجة إلى نماذج ذات درجات حرارة منخفضة للغاية لتخزين لقاحات كوفيد-19، ويتجلى ذلك في مقال مجلة ساينتفك أمريكان المذكور آنفاً. ويمكن ضبط مُجمدات ذات درجات حرارة منخفضة للغاية، حسب الطراز، من -40 إلى -86 درجة مئوية.

اقتراح: إذا كنت تشتري فريزر معمل، فاختر واحدًا يوفر درجة الحرارة التي تحتاجها، لأن كلما انخفضت درجة الحرارة، كلما تطلب المزيد من الطاقة.

تعمل ثلاجات المختبر عادة في درجة حرارة تتراوح من 1 درجة مئوية إلى 10 درجات مئوية.

خمسة إرشادات لاختيار مجمدات وثلاجات المختبرات

في الأقسام التالية سنلقي نظرة على النقاط التي يجب مراعاتها عند شراء ثلاجة أو فريزر مختبري.

1. تسجيل درجة الحرارة وإنذارات درجة الحرارة

توصي مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها (CDC) بفحص وتسجيل درجة حرارة مجمدات وثلاجات المختبرات يدويًا مرتين يوميًا. قد يبدو هذا الأمر مُكررًا نظرًا لأنظمة الإنذار، إلا أن الأجهزة الآلية قد تتعطل. وقد حدث هذا بالفعل.

يُعدّ التنبيه ميزةً بالغة الأهمية عند تخزين اللقاحات والأدوية والمستحضرات البيولوجية القيّمة. حتى أبسط ثلاجات المختبرات ومجمداتها يمكن تزويدها بأجهزة إنذار رقمية اختيارية للحرارة، تتكون من مستشعر داخلي مُثبّت في زجاجة جليكول، ومتصل بسلك يمرّ فوق حشية الباب الجانبية، أو عبر منافذ وصول اختيارية للمستشعر إلى وحدة تحكم وعرض خارجية.

الغرض من الجليكول هو “عزل” المستشعر عن الاستجابة لتقلبات درجات الحرارة السريعة مثل عندما يتم فتح الباب.

الخطوة التالية هي نظام إنذار رقمي مدمج للصوت والصورة لدرجة الحرارة العالية/المنخفضة مع جهات اتصال إنذار عن بعد لتنبيه الموظفين في أماكن أخرى من المنشأة.

تتوفر أجهزة تسجيل بيانات درجة الحرارة الاختيارية عبر منفذ USB، والمُزودة بأجهزة إنذار مدمجة، لتسجيل درجات الحرارة الداخلية تلقائيًا على فترات زمنية قابلة للبرمجة من قِبل المستخدم باستخدام مجسات NIST القابلة للتتبع. لقراءة النتائج، ما عليك سوى توصيل محرك أقراص USB المحمول بجهاز كمبيوتر ونقل البيانات إلى جهاز كمبيوتر شخصي للمراجعة والأرشفة.

2. حدد متطلبات قدرتك

من المهم حساب حجم الوحدة التي ستحتاجها، لأن الطاقة الفائضة لا تؤدي فقط إلى ارتفاع التكلفة، بل قد تشغل مساحة كبيرة. على سبيل المثال، تقترح مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها (CDC) الاحتفاظ بكمية من اللقاحات تكفي لمدة 60 يومًا، وطلب مخزون بديل كل 30 يومًا، مع مراعاة تواريخ انتهاء الصلاحية.

3. إزالة الجليد يدويًا وتلقائيًا من ثلاجات ومجمدات المختبرات

هناك تمييزات مهمة بين وحدات إزالة الجليد اليدوية والتلقائية.

تُفضّل المختبرات والصيدليات عادةً وحدات إزالة الجليد التلقائية. تحتوي معظم الطُرز على مراوح تُوزّع الهواء البارد في جميع أنحاء الوحدة لخلق درجة حرارة داخلية موحدة. تتيح بعض الطُرز للمستخدمين التحكم في وتيرة ومدة دورة إزالة الجليد. يُساعد ملء الوحدة بزجاجات الماء أو المنتجات على تقليل تقلبات درجة الحرارة الناتجة عن دورات الضاغط وفتحات الأبواب.
تُبرّد الثلاجات العلمية المُذيبة يدويًا عن طريق تدوير مادة التبريد عبر أنابيب في الجدران. يُؤدي فرق درجة الحرارة الداخلية إلى دوران الهواء البارد. ونظرًا لعدم وجود دوران هواء مدفوع بالمروحة في ثلاجات المُذيبة يدويًا، فهي مُفضّلة لتطبيقات مثل التجارب في حاويات مفتوحة حيث لا يُسمح للمنتج بالجفاف بسبب حركة الهواء.
تُفضّل معظم المختبرات مُجمّدات إزالة الجليد العلمية التلقائية لسهولة استخدامها. فهي ذاتية الصيانة ولا تتطلب مُجمّدًا ثانيًا أثناء دورات إزالة الجليد. بعض مُجمّدات إزالة الجليد التلقائية مُجهّزة لتمكين المستخدم من التحكّم بدورة إزالة الجليد.
تعمل المجمدات العلمية ذات خاصية إزالة الجليد يدويًا على نفس مبدأ ثلاجات إزالة الجليد اليدوية. يجب إزالة تراكم الجليد على الجدران الداخلية وعلى المكثف بشكل مُخطط، بما في ذلك توفير مساحة تجميد بديلة للمحتويات أثناء عمليات إزالة الجليد.

4. ماذا عن الثلاجات/المجمدات المعملية المركبة؟

كقاعدة عامة، تُحافظ الثلاجة العلمية المستقلة والمجمد العلمي المستقل على تحكم أفضل في درجة الحرارة مقارنةً بالثلاجة/المجمد المُدمجة بمكثف واحد. يجب مراعاة ذلك عند أهمية التحكم الدقيق في درجة الحرارة.

لكن: المساحة المحدودة والحاجة إلى توفير التبريد والتجميد معًا تُشير إلى استخدام وحدة تبريد وتجميد علمية مُدمجة. فيما يلي وصف موجز لثلاثة تكوينات تصميمية:

يُوفّر نظام التبريد/التجميد المُدمج للمختبرات أفضل تحكم في درجة الحرارة، حيث يحتوي كل قسم على ضاغط خاص به، ومنظم حرارة، وباب خارجي. يُنصح بهذا النوع من النماذج المُدمجة عند تخزين المنتجات شديدة الحساسية للحرارة.
يُعدّ مُجمّد/ثلاجة مختبرية، بضاغط واحد فقط لكلا الحجرتين، خيارًا أقل تكلفةً لتخزين المنتجات الأقل حساسيةً للحرارة. لكل حجرة باب خارجي منفصل، وقد يكون لكل منهما ضوابط حرارة منفصلة. ولأن الهواء البارد من حجرة المُجمّد يتدفق عبر فتحة تهوية إلى حجرة الثلاجة، فإنّ درجتي حرارة الحجرتين ليستا مستقلتين تمامًا.
عندما تكون المساحة ضيقة، فكّر في تركيب وحدة ثلاجة/فريزر أسفل أو فوق الطاولة. عادةً ما تكون هذه الوحدات مُصممة كحجرة تبريد تحتوي على حجرة تجميد داخلية بباب. في هذه الحالة، لا تحتوي حجرة التجميد على منظم حرارة خاص بها.

5. أين تضع الفريزر والثلاجة في مختبرك؟

هذا مثال على القياس مرتين والقطع مرة واحدة – شعار النجارين المحترفين. أو على الرجل الذي بنى قاربًا في قبو منزله ليكتشف أنه لا يمر عبر الباب.

فيما يلي بعض الاعتبارات التي يجب وضعها في الاعتبار عند شراء الثلاجات والمجمدات العلمية:

تحديد موقع الوحدة. تأكد من توفر مساحة كافية وقربها من مقبس كهربائي – يُفضل استخدام مقبس مخصص؛ ولا يُنصح باستخدام أسلاك تمديد.
الوحدات المثبتة أسفل الطاولة مقابل الوحدات القائمة بذاتها. لا تتطلب الوحدات المدمجة أسفل الطاولة مساحة على الجانبين والخلف لأنها مزودة بفتحات تهوية من الأمام. تتطلب الوحدات القائمة بذاتها عادةً مساحة على الجانبين والأعلى لتدوير الهواء. تُجهز الوحدات القائمة بذاتها على الجانبين بالإضافة إلى الجزء العلوي والأمامي. وحسب الطراز، قد تُجهز الوحدات المدمجة على الجانبين والأعلى أو لا.
مساحات خلوص جانبية وعلوية وخلفية للوحدات كاملة الحجم. تشير مواصفات الشركة المصنعة إلى هذه المتطلبات. بعض التصاميم، على سبيل المثال، تتطلب بضع بوصات، بينما يمكن تثبيت تصاميم أخرى بإحكام على الخزائن الجانبية والجدران الخلفية.
هل يتناسب مُجمد أو ثلاجة المختبر أسفل الطاولة مع أعمال الصيانة الحالية أو المُخطط لها؟ إذا كان الأمر كذلك، فهل تتوفر مساحة كافية لتشغيل الجهاز بشكل صحيح؟ اترك مساحة كافية لنقل الجهاز للصيانة.
البيئة المحلية. تجنب وضع الثلاجات والمجمدات بالقرب من قنوات التدفئة أو في المناطق المعرضة لأشعة الشمس المباشرة.

معدات تجميد المختبر الاختيارية

تختلف المعدات القياسية والاختيارية المتاحة للثلاجات والمجمدات العلمية باختلاف الشركة المصنعة والطراز. وقد تطرقنا إلى أنظمة استشعار ومراقبة وإنذار مختلفة لدرجة الحرارة، بعضها مُصنّف كاختياري.

وتشمل الخيارات الأخرى التي ينبغي أخذها في الاعتبار ما يلي:

العجلات أو المستويات مقابل الأرجل
أقفال الأبواب وأنظمة الأمان الأخرى
الزجاج المعزول مقابل الأبواب الصلبة
رفوف إضافية
الأدراج والسلال
مفصلات الأبواب المعكوسة
الفولاذ المقاوم للصدأ مقابل الواجهات الخارجية و/أو الداخلية المطلية
منافذ الاستشعار للوصول إلى المعدات العلمية الداخلية
المنافذ الكهربائية الداخلية

ثلاجات ومجمدات مختبرية مميزة

قد يلزم استخدام وحدات قابلة للاشتعال و/أو مقاومة للانفجار لمعالجة مشاكل السلامة الخطيرة. صُممت الوحدات القابلة للاشتعال بحيث لا تشتعل المواد المتطايرة بفعل شرارة داخلية، مثل الضاغط أو الإضاءة. إذا كان جو المختبر نفسه متطايرًا، فيجب تحديد ثلاجة أو مجمد مختبري مقاوم للانفجار. ينبغي مناقشة هذا الموضوع مع علماء BioEvoPeak.