گلاوباکس چیست؟

شاید بسیاری از افراد با شنیدن نام گلاوباکس اولین سوالی که به ذهنشان خطور کند این باشد که اصلا گلاوباکس چیست و چه کاربردهایی دارد؟ اگر نیازمند به این وسیله بودیم چگونه آن را خریداری نماییم؟ و .. از این رو ما نیز تلاش می کنیم که در این مقاله به این سوالات پاسخ دهیم.
بنابراین اگر شما نیز مشتاق کسب اطلاعات در این زمینه هستید و می خواهید اطلاعات خود را در مورد گلاوباکس افزایش می توانید با ما تا انتهای این مقاله همراه باشید.
قبل از هر توضیحی در ابتدا به اختصار به معرفی گلاوباکس می پردازیم. در واقع گلاوباکس که در اصطلاح انگلیسی Glovebox نوشته می شود و به زبان فارسی بنام محفظه کنترل اتمسفر ترجمه شده است یکی از تجهیزات و دستگاه های آزمایشگاهی محسوب می شود که متشکل شده از یک محفظه با جنس های مختلف و یک یا چند جفت دستکش میباشد. عموما جنس این محفظه از استیل، آهن و شیشه نشکن می باشد.
در نتیجه با این تعریف مختصر دریافتیم که گلاوباکس یکی از تجهیزات آزمایشگاه است و یک محفظه ای بهمراه دستکش است که برای آزمایشهای مختلف طراحی شده است. درون آنها آزمایشهای گوناگونی انجام میشود و دارای جنس های مختلفی است. برای آشنایی بیشتر با این دستگاه با ما همراه باشید.

گلاوباکس چیست؟

همان طور که در بالا نیز اشاره نمودیم با شنیدن این نام اولین سوالی که به ذهن افراد خطور می کند این است که گلاوباکس چیست؟ برای پاسخ این سوال با ما همراه باشید.
در واقع گلاوباکس در زبان انگلیسی به دو صورت Glove box و یا glovebox نوشته می شود در واقع یک ظرف یا یک محفظه بسته است که هیچگونه غبار و ذرات ریز و حتی مولکولهای هوا نمیتوانند به داخل آن نفوذ کنند. یعنی می توان گفت که این دستگاه یک محفظه مناسب برای استریل میباشد. این دستگاه به دلیل این ویژگی که دارد قابلیت این را دارد که بتوان فعالیت های علمی و ﺁزمایشگاهی و تحقیقاتی را درون این محفظه  با شرایط کاملا استریل و محافظت شده انجام داد. علاوه بر این ویژگی که گلاوباکس دارد ویژگی با اهمیت تر دیگری که دارد اینست که میتوان با آن دما، رطوبت، فشار، نور و گاز داخل آنرا کنترل کرد و هر نوع شرایطی را در آن اعمال کرد تا برای آزمایشهای مختلف محیط مناسبی را داشته باشد.
این دستگاه از جنس های مختلفی تشکیل شده است که معمولا نوع رایج و متداول آن استیل و شیشه نشکن است. عموما از گلاوباکس های شیشه ای در آزمایشگاههای پزشکی استفاده می کنند. بنابراین می توان گفت در اکثر آزمایشگاهها از جنس استیل و آهنی گلاوباکس استفاده میشود بجز مواردخاصی که در زمینه پزشکی فعالیت دارند. نوع دیگری از گلاوباکس نیز وجود دارد که بدنه آن از جنس پلی اتیلن است و بنام گلاوبگ (glovebag)  شناخته میشود.
همان طور که گفتیم این دستگاه به صورت کاملا مهر و موم شده و تحت کنترل است. از این رو به این دلیل به محققان این اجازه را می دهد که فعالیت های آزمایشگاهی و تحقیقاتی و بررسی های خود را که احتیاج به شرایط محیطی خاصی دارند در این محفظه انجام دهند. بطور مثال بعضی آزمایشها باید در شرایطی انجام شوند که اکسیژن و رطوبت به آنها نرسد برای آن لازمست تا از گلاوباکس استفاده شود. مثال دیگر اینکه شاید لازم باشد برای آزمایشی دمای کاملا یکنواخت و رطوبت نیاز باشد که برای آن ما دستگاه گلاوباکس را پیشنهاد میکنیم. در واقع گلاوباکس شبیه انکوباتور است با این تفاوت که دارای دستکش است و کاربر میتواند بدون اینکه تغییری در دما و رطوبت و ...ایجاد کند آزمایش را به سرانجام برساند.
یکی دیگر از کاربردهای دستگاه گلاوباکس برای فرایندها و آزمایشاتی است که گاز یا پودرهای خطرناک دارند و باعث اسیب به کاربر میشوند. همچنین برای تحقیق بر انواع ویروس و باکتری بکار میروند. گلاوباکس بدلیل اینکه کاملا  مهر وموم شده است هیچگونه آسیبی به کاربر نمیرساند و بدون اینکه خطری سلامتی کاربر را تهدید کند آزمایشات خود را انجام میدهد حال که تقریبا با این دستگاه آشنا شدیدم به معرفی ویژگی های دستگاه گلاوباکس می پردازیم.

ویژگی های دستگاه گلاوباکس

همان طور که تا اینجای مقاله در مورد این دستگاه متوجه شدیم این است که به دلیل اینکه گلاوباکس یک محظه ایزوله است به محققان این امکان را می دهد که انواع فعالیت های آزمایشی و تحقیقاتی خود را در این محیط ایزوله انجام دهند. حال این دستگاه برای انجام این آزمایشگاه چه ویژگی هایی دارد؟ برای پاسخ این سوال با ما همراه باشید.
یکی از ویژگی های دستگاه گلاوباکس این است که این محفظه دارای دو یا چند دستکش است. دلیل تعبیه این دستکش ها در این دستگاه این است که محقق بتواند دست های خود را در این دستکش ها قرار دهد و در داخل این محفظه بتواند انواع فعالیت های تحقیقاتی خود را بدون اینکه دستش با محتویات محفظه تماس داشته باشد انجام دهد. همچنین دما و رطوبت و هوای داخل آن هیچگونه تغییری نمیکند.
از دیگر ویژگی های دستگاه گلاوباکس شفاف بودن بخشی از دستگاه یا تمام دستگاه است. دلیل این ویژگی هم این است که محقق بتواند داخل دستگاه را ببیند و بتواند فعالیت های تحقیقاتی را که در داخل این محفظه انجام می دهد را مشاهده کند و فرﺁیند تحقیقاتی خود را زیر نظر داشته باشد.
بنابراین به طور کلی می توان گفت که این دستگاه ایزوله این امکان را برای محققان فراهم کرده است که بتوانند انواع ﺁزمایشات خود را درون دستگاه انجام دهند و بررسی های ﺁزمایشات خود را از نظر شرایط مختلف مانند فشار هوا، گازهای تشکیل دهنده ای که حین آزمایش تولید می شوند، درجه حرارت و از این قبیل موارد انجام دهند.
همان طور که در بالا نیز اشاره نمودیم این دستگاه متشکل از جنس های مختلفی است و جنس بدنه این دستگاه و همچنین شکل ظاهری و امکانات دستگاه بسته به نوع کار متغیر است. لذا می توان گفت که این خاصیت یکی دیگر از ویژگی های این دستگاه می باشد.
همچنین از مهم ترین ویژگی های این دستگاه ایزوله بودن آن است لذا این ویژگی این امکان را به محققان می دهد که بتوانند انواع ﺁزمایشات خود را اعم از ﺁزمایشات با مواد سمی و عفونت زا را در این محیط ایزوله انجام دهند.
همچنین این دستگاه این قابلیت را نیز دارد که در صورتی که مواد مورد ﺁزمایش با هوای اطراف واکنش می دهند بتوان از این دستگاه استفاده کرد تا این واکنش ها انجام نگیرد. برای این کار هم فضای داخل محفظه گلاوباکس را با گازهای بی اثری همچون با نیتروژن و آرگون پر می کنند. در نتیجه می توان گفت که در ﺁزمایشگاه هایی که در ﺁن از مواد حساس به اکسیژن یا آب استفاده می شود استفاده از دستگاه گلاوباکس الزامی می باشد.
از دیگر ویژگی های دستگاه گلاوباکس طراحی و تعبیه کردن یک محفظه واسط است که بتوان از طریق آن  مواد را به داخل محفظه وارد یا خارج کرد. حال برای این کار باید ابتدا درب خروجی محفظه را باز کنید و سپس ماده مورد نظر خود را داخل محفظه قرار دهید. پس از این مرحله هوای داخل محفظه واسط تخلیه می شود و داخل آن پر می شود از گاز بی اثر. پس از این مراحل محقق می تواند با باز کردن درب داخلی گلاوباکس ماده خود را به محفظه اصلی وارد کند.
محفظه واسط به این دلیل تعبیه شده است که در حین انجام آزمایش اگر للازم شد که وسیله یا موادی را داخی گلاوباکس قرار دهیم از طریق آن وارد کنیم تا دما و رطوبت و ... تغییر نکند و همچنین اکسیژن وارد گلاوباکس نشود.

گلاوباکس

لازم به ذکر است که بدانید گاز درون این دستگاه به وسیله ابزار خاصی به درون این دستگاه پمپ می شود. که قادر است آب و حلال ها و اکسیژن را جذب کند و نگذارد درون گلاوباکس اکسیژن و رطوبت باشد. ماده ای که استفاده می شود تا اکسیژن گاز را بگیرد کاتلیزور مس است.

حال که با ویژگی های دستگاه گلاوباکس ﺁشنا شدیم باید اشاره کنیم که این دستگاه دارای دو نوع است. برای آشنایی با انواع گلاوباکس در ادامه این مقاله همراه باشید.

آشنایی با انواع گلاوباکس

در این قسمت به معرفی انواع گلاوباکس می پردازیم. در واقع می توان گفت که دو نوع گلاوباکس وجود دارد. یک نوع از این دستگاه گلاوباکسی است که امکان کار و تحقیق و ازمایش با مواد خطرناک را به محقق می دهد. مثل کار روی مواد رادیو اکتیو و یا عوامل بیماری زا.
نوع دیگر این دستگاه گلاوباکسی است که به محقق اجازه کار با موادی را می دهد که باید در یک محیط خالص و بی اثر را قرار بگیرند. به عنوان مثال از این دستگاه در مواقعی که به گازهای نجیبی همچون آرگون و نیتروژن نیاز داریم استفاده می شود.
همچنین علاوه بر این دو مورد معمولا از این دستگاه در مواقعی که باید تحقیق و ﺁزمایش در اتاقک های خلا انجام شود استفاده می شود. از انواع گلاوباکس ها می توان به موارد زیر اشاره نمود:

گلاوباکس کیفی:
برای بسیاری از آزمایشها، پارامترهای محیطی از قبیل دما، رطوبت و ... باید کنترل شوند اما لزومی ندارد که دارای حساسیت بالایی باشند. اگر در طول فرایند آزمایش پارامترهای محیطی دقت زیادی لازم نداشته باشند باید از دستگاه گلاوبگ استفاده کرد. در این دستگاه که شکل ساده و کاربری آسانی دارد پارامتر رطوبت و دما کنترل میشوند. کاربران گلاوبگ میتوانند هر نوع گازی را داخل آن تزریق کنند تا عناصری از قبیل اکسیژن و ریزگردهای معلق هوا حذف گردند. در بعضی از عملیاتهای تحقیقاتی بدلیل آلودگیهایی که در حین آزمایش ایجاد میشود، لازم است تا کل بدنه شستشو یا تعویض شود. گلاوبگ برای این نوع آزمایشات نیز میتواند گزینه مناسبی باشد.
گلاوباکس قابل حمل:
برای حمل بعضی از مواد و محصولاتی که باید در شرایط خاصی در آزمایشگاه جابجا شوند از گلاوباکس قابل حمل استفاده میشود. در این گلاوباکس گاز بی اثر تزریق میشود و مواد مورد نظر بدون آنکه تحت تاثیر آلودگی یا عوامل محیطی دیگر قرار بگیرند از مکانی به مکان دیگر منتقل میشوند. همچنین بر ای بعضی فرایندهایی که فقط به آلودگی و اکسید شدن حساس هستند از گلاوباکس قابل حمل استفاده میشود. گلاوباکس های دستی: از این نوع برای بررسی مواد خطرناک در شرایط خلا استفاده می شود.
گلاوباکس دستی:
گلاوباکس ساده دستی یکی از تجهیزات آزمایشگاهی است که بیشتر برای اموری کاربرد دارد که به دما یا رطوبت خاصی نیاز نباشد. این مدل از گلاوباکس  (محفظه کنترل اتمسفر) بدلیل قیمت ارزان و طراحی ساده  کاربری آسان بسیار مورد توجه صنعتگران و پژوهشگران میباشد. همچنین برای بسته بندی و انجام آزمایش با مواد سمی و خطرناک از قبیل داروهای سرطانی بکار میرود. گلاوباکس ساده دستی  نوعی اتاق تمیز (clean room) کوچک است که میتوان درون آنرا خلاء کرد و گازهای مختلف (مانند گاز نیتروژن، آرگون و دی اکسید کربن) را درون آن تزریق کرد. بنابراین در محیطی بدون آلودگی و اکسیژن (اکسیژن به اندازه کمتر از %2) فرایند مورد نیاز انجام میشود. برای انجام این کار چند شیر بر بدنه گلاوباکس تعبیه شده است تا از یکطرف گازهای درون محفظه اصلی تخلیه و از طرف دیگر گازهای مورد نظر تزریق شود. فشار گاز داخل محفظه کنترل میشود و کمی بیشتر از فشار هوای محیط باید باشد.
گلاوباکس کنترل اتمسفر:
گلاوباکس ساده دستی  یکی از کارآمدترین محفظه کنترل اتمسفر تولید شده است. گلاوباکسی نسبتا ساده اما با تجهیزات مدرن و کاربری آسان میباشد.  گلاوباکس ساده دستی  بصورت رومیزی ساخته شده است تا در همه آزمایشگاهها قابل استفاده باشد.
جنس بدنه این محصول مطابق نیاز مشتریان از استیل ضد زنگ یا آهن ST37 ساخته میشود.
گلوباکس کنترل اتمسفر دارای آنتی چنبر (antechamber) میباشد که درب آن نیمه اتوماتیک میباشد و براحتی باز و بسته میشود. این گلاوباکس دارای دربی است که از طریق آن اجسام و ابزارهای نسبتا بزرگ (مثل ترازو، اسپین کوتر، دسیکاتور و ...) مستقیما درون محفظه قرار گیرد. بدیهی است که همه ابزارها احتیاج به منبع تغذیه دارند؛ داخل محفظه گلاوباکس ساده دستی منبع تغذیه 220/24/12 ولت وجود دارد.
با توجه به اینکه در بعضی از فرایندها رطوبت نقش مهمی دارد، گلاوباکس ساده دستی مجهز به سیستم کنترل رطوبت میباشد و میتوان به رطوبت در محدوده %5 تا %100 دسترسی داشت.
برای کنترل دمای محیط داخل گلاوباکس از سیستم گرمایشی استفاده شده است. محدوده کنترل دمای گلاوباکس ساده دستی از دمای محیط تا 80 درجه سانتیگراد میباشد.

گلاوباکس چند پورتی
ویژگی این دستگاه این است که امکان تحقیق و کار را به چند محقق می دهد. یعنی محققینی که بخواهند چند نفره با دستگاه گلاوباکس کار کنند باید این نوع را تهیه نمایند. گلاوباکس چند پورتی دارای 2 تا 4 جفت دستکش میباشند تا کاربران آن بتوانند با هم از گلاوباکس استفاده کنند.

گلاوباکس پیشرفته
گلاوباکس پیشرفته یکی از بهترین تجهیزات آزمایشگاهی است که. توسط این گلاوباکس (glove box) علاوه برای کنترل دمای بالاتر از دمای محیط، میتوان کنترل دمای پایین را نیز داشت. گلاوباکس مورد نظر مجهز به سیستمهای سرد کننده ای است که باعث میشود داخل گلاوباکس سرد شود. همچنین دارای اتاقک یخچال میباشد تا موادی که لازم است در دمای پایین نگهداری شوند مستقیما از محفظه گلاوباکس به یخچال وارد شوند.
بدلیل اینکه دستگاه سنگین است برای آن پایه های متحرک تعبیه شده است تا براحتی قابل انتقال باشد. وقتی توسط پمپ خلاء هوای درون گلاوباکس تخلیه شد؛ توسط سیستم اتوماتیک کنترل فشار، گاز مورد نظر کاربران (آرگون یا نیتروژن یا دی اکسید کربن) به محفظه اصلی تزریق میشود تا به فشار معینی برسد و سپس بطور اتوماتیک قطع میگردد.
گلاوباکس پیشرفته دارای دو آنتی چنبر (Antechamber) میباشد که یکی دارای قطر بزرگتر (برای اجسام بزرگ از قبیل ترازو و ...) و دیگری دارای قطر کوچکتر (برای محلولها و مواد مورد نیاز) میباشد.
توسط گلاوباکس پیشرفته کنترل محیط آزمایش را بدست گرفته و تمام شرایط محیطی اعم از کنترلرطوبت، نوع گاز، کنترل فشار و کنترل دما دست پیدا کنید. همچنین میتوانید حذف اکسیژن و حذف رطوبت در محفظه گلاوباکس را انجام دهید تا برای فرایندهای مختلف (از قبیل ساخت باطری لیتیومی) هیچ چیزی اکسید نشود. همچنین برای آزمایش بر باکتری های بی هوازی محیط بدون اکسیژن گلاوباکس پیشرفته لازم میباشد.

در نهایت می توان گفت که گلاوباکس ها کاربردهای مختلفی دارند ولی مهم ترین کاربرد این دستگاه در زمانی می باشد که می خواهیم با ایجاد محیطی عاری از اکسیژن واکنش های شیمیایی حساس به اکسیژن را انجام دهیم. چرا که در برخی از ﺁزمایش ها واکنش های شیمیایی صورت می گیرد که این واکنش ها نسبت به اکسیژن حساس هستند از این رو باید این ازمایش ها را در محیط هایی انجام داد که عاری از اکسیژن هستند.
این مساله سبب شد که امروزه از این دستگاه که دارای محیطی خنثی است استفاده شود. خنثی کردن محیط این دستگاه نیز معمولا با گازهای بی اثر مانند آرگون است.
 

عملکرد گلاوباکس در فناوری نانو

فناوری نانو از قرن گذشته مورد توجه محققان قرار گرفته است و تحقیقات زیادی در این زمینه انجام گرفته است. از زمانیکه "نانوتکنولوژی" توسط برنده جایزه نوبل ریچارد پی. فاینمن در سخنرانی مشهور خود در سال 1959 ارائه شد، به واسطه فناوری نانو تحولات بزرگی در علوم مختلف بوجود آمده است. با فناوری نانو انواع مختلفی از مواد  در ابعاد نانو تولید میشود. مواد نانو باید حداقل در یک بعد در اندازه 100nm باشند یا حتی کمتر از 100nm. اهمیت مواد نانو وقتی بیشتر شد که محققان متوجه شدند که اندازه می تواند بر خصوصیات فیزیولوژیکی یک ماده تأثیر بگذارد.
روشهای مختلفی می تواند برای ساخت نانوذرات استفاده میشود، این روشهای کلی به زیر کلاسهای مختلف تقسیم می شوند که به عمل، شرایط واکنش و پروتکلهای تصویب شده بستگی دارد. در اکثر روشهای تولید نانو ذرات محیط عاری از هرگونه آلودگی اهمیت خاصی دارد. زیرا کوچکترین ذره غبار برای نانو ذرات آلودگی بزرگ محسوب میشود. در تکنولوژی نانو داشتن محیط مناسب و بدون آلودگی اجتناب ناپذیر است و مخصوصا برای بعضی از آنها که باید محیط را از لحاظ دما و گازهای مختلف تحت کنترل گرفت.
 در فرایند تولید بعضی از نانو ذرات حضور عناصر خاصی اهمیت ویژه ای دارد وفرایند تولید نانو ذرات باید در حضور عناصری باشد که گهگاه سمی هستند در تولید این نمونه از نانو ذرات استفاده از گلاوباکس بدون آنکه به کاربر آسیبی وارد شود فرایند تولید را راحت میکند. با گلاوباکس هر نوع گاز یا بخار عنصری که باید در فرایند تولید نانو ذرات حضور داشته باشند در دستگاه گلاوباکس تزریق میشود و نانو ذرات تولید میگردد. دستگاه گلاوباکس کاملا سیلد (sealed) میباشد و نشتی گاز سمی رخ نمیدهد بنابراین هیچگونه خطری سلامتی کاربر را تهدید نمیکند.
 اگر تولید نانو ذرات باید در حضور بخارات عناصر گرانقیمت باشد، با توجه به اینکه حجم گلاوباکس محدود است مقدار بسیار کمی از عنصر بکار میرود و استفاده از دستگاه گلاوباکس برای تولید این نوع از نانو ذرات کاملا مقرون یه صرفه است.
اکثر نانو ذرات خالص سمی هستند و حضور مستقیم آنها در محیط برای محیط زیست و سلامتی انسان مضر است. در صورتیکه تولید نانو ذرات در محیطی باشد که نانو ذرات به اطراف پراکنده شوند آسیبی جدی به سلامتی انسان وارد میشود. دستگاه گلاوباکس به کاربران کمک میکند تا علاوه بر اینکه سلامتی آنها به خطر نمیافتد بلکه محیطی عاری از آلودگی برای آزمایش داشته باشند.