インキュベーター（培養）

インキュベーターは、微生物培養物または細胞培養物を増殖および維持するために使用される装置です。インキュベーターは、内部の大気中の最適な温度、湿度、および CO2 や酸素含有量などのその他の条件_を維持します。インキュベーターは、細胞生物学、微生物学、分子生物学の多くの実験作業に不可欠であり、細菌細胞と真核細胞の両方を培養するために使用されます。

インキュベーターは温度が調節されたチャンバーで構成されています。一部のインキュベーターは、そのチャンバー内の湿度、ガス組成、または換気も調節します。

最もシンプルなインキュベーターは、調節可能なヒーターを備えた断熱ボックスで、通常は 60 ～ 65 °C (140 ～ 149 °F) まで上がりますが、それよりわずかに高い温度 (通常は 100 °C 以下) まで上がるものもあります。よく使用される大腸菌などの細菌や哺乳類細胞に最も一般的に使用される温度は、約37 °C (99 °F) です。これらの生物は、このような条件下でよく成長するからです。出芽酵母Saccharomyces cerevisiaeなどの生物学的実験で使用される他の生物の場合、成長温度は 30 °C (86 °F) が最適です。

より高度なインキュベーターには、温度を下げる機能（冷蔵による）や、湿度やCO2レベルを 制御する機能も含まれる場合があります_{。これは、蒸発を防ぐために相対}湿度が通常 80% 以上で、 _CO2レベルを 5% に維持することでわずかに酸性のpHが達成される哺乳類細胞の培養で重要です。

鶏卵の孵化を助けることから、科学者が致死性のウイルスを理解してワクチンを開発できるようにするまで、研究室用インキュベーターは長年にわたりさまざまな用途に使用されてきました。また、インキュベーターは医学の進歩や細胞生物学および分子生物学の実験作業の基盤も提供してきました。

古代エジプトや中国で最初に使用された原始的な保育器以来、多くの技術的進歩がありましたが、保育器の主な目的は、研究、学習、栽培に役立つ安定した管理された環境を作り出すという点において変わっていません。

最も古い孵卵器は数千年前に古代エジプトと中国で発明され、鶏の卵を保温するために使用されました。^[1]孵卵器の使用は食料生産に革命をもたらしました。孵卵器により、鶏が卵の上に座る必要がなくなり、ひよこが卵から孵化できるようになり、鶏はより短い期間でより多くの卵を産むことができるようになったからです。初期のエジプトと中国の孵卵器はどちらも、基本的には火で暖められた大きな部屋で、そこでは係員が卵を一定の間隔で回転させて熱が均等に分散されるようにしていました。

16世紀には、ジャン・バティスト・ポルタが古代エジプトの設計を参考にして、より現代的な孵卵器を製作し、孵卵器の改良が行われました。彼はスペイン異端審問により最終的に研究を中止せざるを得ませんでしたが、17世紀半ばにルネ・アントワーヌ・フェルショー・ド・レオミュールが挑戦しました。 ^[2]レオミュールは、自分の孵卵器を薪ストーブで温め、彼が発明した別のレオミュール温度計で温度を監視しました。

19 世紀、研究者たちはようやく、インキュベーターの使用が医学の進歩に貢献できることを認識しました。研究者たちは、細胞培養ストックを維持するための理想的な環境を見つけるための実験を始めました。初期のインキュベーターは、単に 1 本の火のついたろうそくを入れたベル ジャーでできていました。培養物はジャーの蓋の裏側の炎の近くに置かれ、ジャー全体が乾燥した加熱オーブンに置かれました。

19世紀後半、医師たちは保育器のもう一つの実用的な用途、すなわち未熟児や虚弱児の生命維持に気づいた。パリの女性病院で使用された最初の保育器は、灯油ランプで暖められた。50年後、新生児学の父とみなされるアメリカの医師、ジュリアス・H・ヘスは、現在使用されている保育器によく似た電動保育器を設計した。^[3]

インキュベーター技術の次の革新は、1960年代にCO2インキュベーターが市場に導入されたときに起こりました_。 [ ^{4]医師が患者の体液に含まれる病原体を識別して研究するために}_CO2インキュベーターを使用できることに気付いたとき、需要が生まれました。これを行うには、サンプルを採取し、滅菌皿に置いてインキュベーターに入れます。インキュベーター内の空気は人体と同じ37℃に保たれ、インキュベーターは細胞の成長を促進するために必要な大気中の二酸化炭素と窒素のレベルを維持しました。

この頃、インキュベーターは遺伝子工学にも使われるようになりました。科学者はインキュベーターを使って、インスリンなどの生物学的に必須のタンパク質を作り出すことができました。遺伝子組み換えは分子レベルで行えるようになり、果物や野菜の栄養価や疫病や病気に対する抵抗力を高めるのに役立ちました。

インキュベーターは、科学研究室でさまざまな機能を果たします。インキュベーターは通常、一定の温度を維持しますが、追加の機能が組み込まれていることもよくあります。多くのインキュベーターは湿度も制御します。振とうインキュベーターは、培養物を混ぜるために動きを取り入れます。ガスインキュベーターは、内部のガス組成を調整します。一部のインキュベーターには、内部の空気を循環させて温度を均一に分散させる手段があります。研究室用に作られた多くのインキュベーターには、停電で実験が中断されないように冗長電源が備わっています。インキュベーターは、卓上モデルから、大量のサンプルをインキュベートするための温室まで、さまざまなサイズで作られています。

• エジプトの卵オーブン

• マッジ、ジョージ P. (1911)。「孵化と孵卵器」 ブリタニカ百科事典第 14 巻 (第 11 版)。359 ～ 369 ページ。