인큐베이터(incubator) 또는 항온기(恒溫器)는 온도를 일정하게 유지하여 생물 등을 배양하기 위한 장치이다. 생물학 분야에서 인큐베이터는 미생물, 세포, 조직 등을 최적의 조건에서 배양하는 데 사용되는 필수적인 실험 장비에 해당한다.
정의와 기능
인큐베이터는 최적의 온도, 습도, 그리고 내부 대기의 이산화탄소(CO₂) 및 산소 함량과 같은 조건을 유지하는 온도 조절 챔버로 구성된다. 세포 생물학, 미생물학, 분자 생물학 등 다양한 분야의 실험 작업에서 박테리아 및 진핵 세포를 배양하는 데 사용된다.
구조와 원리
가장 기본적인 형태의 인큐베이터는 조정 가능한 히터가 장착된 절연 상자이다. 일반적으로 온도는 섭씨 60~65도를 넘지 않는 범위에서 조절되며, 일부 기기는 그보다 높은 온도(보통 섭씨 100도 이하)까지 조절이 가능하다. 일부 인큐베이터는 챔버 내의 습도, 가스 구성 또는 환기도 함께 조절한다.
보다 정교한 인큐베이터의 경우 온도를 낮추는 냉각 기능, 또는 습도나 CO₂ 농도를 제어하는 기능이 포함된다. 이러한 기능은 포유류 세포 배양에서 특히 중요한데, 증발을 방지하기 위해 상대 습도를 일반적으로 80% 이상으로 유지하고, CO₂ 농도를 약 5%로 유지하여 약산성 pH 환경을 달성하기 위함이다.
주요 사용 온도
배양하고자 하는 생물의 종류에 따라 적정 배양 온도가 달라진다. 대장균(Escherichia coli)과 같은 박테리아 및 포유류 세포에 가장 일반적으로 적용되는 온도는 약 섭씨 37도이다. 반면, 생물학적 실험에 널리 사용되는 효모인 사카로미세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae)의 경우 섭씨 30도 부근이 성장 최적 온도로 알려져 있다.
활용 분야
인큐베이터는 미생물 배양, 세포 배양, 효소 분석, 식물 및 곤충 연구, 배아학 등 다양한 생물학 관련 연구와 임상 실험에서 활용된다. 세포를 분리하여 안정적으로 배양하는 것이 필수적인 동물세포 연구 분야를 비롯하여 미생물학, 바이러스학, 생리학 등의 연구에서 널리 사용된다.
관련 변형 기기
생물학 연구에서 사용되는 인큐베이터에는 기본적인 가열식 인큐베이터 외에도 CO₂ 인큐베이터, 진탕 배양기 등 다양한 형태가 존재한다. CO₂ 인큐베이터는 포유류 세포 배양에 특화된 장비로, 온도와 함께 CO₂ 농도를 일정 수준으로 유지하는 기능을 갖춘다.
