Le mot incubateur vient du latin incubare qui signifie couver. L’incubateur est une enceinte dont l’atmosphère, la température et l’humidité sont contrôlées afin de maintenir des organismes vivants dans un environnement adapté à leur développement. Parmi ses applications les plus courantes figurent l’incubation de cultures bactériennes, virales, microbiologiques en général et cellulaires, la détermination de la demande biochimique en oxygène (DBO) et le stockage de produits biologiques. Il existe divers modèles de complexité différente. Certains ne contrôlent que la température tandis que d’autres contrôlent également la composition de l’atmosphère de l’enceinte. Il en existe aussi qui peuvent travailler à des températures plus basses que la température ambiante grâce à des systèmes de réfrigération. Selon les modèles et les spécifications de ces appareils, les températures de travail vont de −10 °C à 75 °C ou un peu plus. Certains incubateurs ont un systèmed’injection de CO2 pour obtenir des conditions favorables au développement de diverses espèces de micro-organismes et de cultures cellulaires

1. Par : S / Abdessemed

2.  Le mot incubateur vient du latin incubare qui signifie couver.
L’incubateur est une enceinte dont l’atmosphère, la température et
l’humidité sont contrôlées afin de maintenir des organismes
vivants dans un environnement adapté à leur développement.
Parmi ses applications les plus courantes figurent l’incubation de
cultures bactériennes, virales, microbiologiques en général et
cellulaires, la détermination de la demande biochimique en
oxygène (DBO) et le stockage de produits biologiques. Il existe
divers modèles de complexité différente.

3.  Certains ne contrôlent que la température tandis que d’autres
contrôlent également la composition de l’atmosphère de l’enceinte.
Il en existe aussi qui peuvent travailler à des températures plus
basses que la température ambiante grâce à des systèmes de
réfrigération. Selon les modèles et les spécifications de ces
appareils, les températures de travail vont de −10 °C à 75 °C ou un
peu plus. Certains incubateurs ont un systèmed’injection de CO2
pour obtenir des conditions favorables au développement de
diverses espèces de micro-organismes et de cultures cellulaires

4.  L’incubateur utilise divers moyens de transfert de la chaleur et
de contrôle de l’environnement de façon à obtenir les conditions
requises pour des techniques de laboratoire spécialisées.
 Il possède en général un système de résistances électriques
contrôlé par thermostat ou par microprocesseur.
 En ce qui concerne les systèmes de transfert de la chaleur, les
incubateurs utilisent la conduction ou la convection naturelle ou
forcée

5.  Dans les incubateurs qui fonctionnent par conduction thermique,
des résistances électriques transfèrent directement la chaleur vers
les parois de l’enceinte d’incubation où sont déposés les
échantillons.
 Les résistances constituent une région de haute température et
l’enceinte une région de basse température.
 Le transfert d’énergie thermique se fait toujours du corps le plus
chaud vers le corps le plus froid, selon la loi de Fourier exprimée
par la formule :

6. q = −kA∂T
∂x
dans laquelle :
q = quantité de chaleur transférée par conduction
k = conductivité thermique du matériau
a = aire de la surface de transfert de chaleur
∂T= gradient de température dans la direction du flux de
chaleur
 Le signe moins (−) est ajouté en vertu du deuxième principe de
la thermodynamique.

7.  Dans les incubateurs fonctionnant par convection thermique, la
chaleur produite par le système de résistances est d’abord transféré
à l’air circulant dans l’enceinte puis de l’air aux échantillons.
L’efficacité de ce processus dépend du schéma d’écoulement de
l’air.
 En général, l’air entre par le bas de l’incubateur et est chauffé dans
un compartiment d’où il passe dans l’enceinte d’incubation où il
circule selon un schéma uniforme. Il sort de l’enceinte par un tuyau
d’évacuation situé à la partie supérieure de l’appareil.

8.  L’équation de base qui explique la convection est la suivante1:
q= hA(Tw −Tθ)
dans laquelle :
q = quantité de chaleur transférée par convection
h = coefficient de convection pour le transfert de chaleur
A = aire de la surface de transfert de chaleur
TW = température à la surface de la résistance
Tθ = température du fluide (air)

9.  Certains incubateurs ont aussi des ventilateurs qui font circuler
l’air par convection forcée. Le schéma de la figure 39 montre trois
principes différents utilisés dans les incubateurs : conduction
thermique, convection naturelle et convection forcée.
 Quand une température plus basse que la température ambiante
(Ta) est nécessaire dans l’enceinte d’incubation, l’incubateur doit
être muni d’un système de réfrigération. Ce système permet
d’extraire la chaleur de l’enceinte afin de maintenir celle-ci à une
température plus basse.

10.  Le système de réfrigération est commandé par le système de
contrôle de la température de l’incubateur. L’eau à l’état liquide
possède un pouvoir élevé d’absorption et de rétention de la chaleur.
Certains fabricants ont développé des modèles d’incubateurs dans
lesquels l’enceinte d’incubation est entourée d’une double paroi
remplie d’eau. Ce dispositif est particulièrement utile pour assurer
la stabilité de la température à l’intérieur de l’enceinte.
 Il existe des incubateurs avec dispositif d’injection de gaz comme
le dioxyde de carbone (CO2) dans l’enceinte à des concentrations
stables comprises entre 3 et 5 %.

11.  Pour que la température d’un incubateur soit correctement régulée,
il doit y avoir une différence d’au moins 5 °C entre la température
de l’enceinte (Tc) et la température ambiante (Ta). S’il faut que la
température de l’enceinte (Tc) soit plus basse que la température
ambiante (Ta), un système de réfrigération est nécessaire.
 Par conséquent, le choix d’un incubateur dépend du type de
manipulations effectuées au laboratoire. Les spécifications doivent
être étudiées et définies avec soin pour que l’appareil que l’on
envisage d’acquérir réponde aux besoins réels du laboratoire.

13. 1. Un interrupteur principal pour mettre l’appareil sur Marche ou sur
Arrêt. Certains fabricants ajoutent un coupe-circuit de protection.
L’interrupteur a deux positions : en position Marche (ON) ou (I),
l’incubateur est sous tension. En position Arrêt (OFF) ou (O), l’incubateur
est éteint.
2. Un écran sur lequel s’affichent les paramètres sélectionnés. Par
exemple : température sélectionnée, consignes d’alarme (température
maximale et minimale).
3. Deux touches de commande sont normalement identifiées par Menu
et Sélection (ou Set). Elles servent à programmer l’incubateur et à régler
les consignes d’alarme.

14. 4. Deux touches de réglage de la température. Elles s’utilisent
conjointement avec les touches de commande.
5. Une série de lampes témoins à DEL qui indiquent l’état de
fonctionnement. Si le système de chauffage est en fonction, la DEL
« Chauffage » est allumée. Si l’incubateur est en cours de
programmation, la DEL « Programme » est allumée.
6. Les touches de réglage et de commande sont situées sur le
panneau de contrôle de l’appareil

15. Ecran d’affichage (2)
Position Marche (ON)
Position Arrêt (OFF)
Interrupteur principal (1)
Lampes témoins (DEL) (5) Programme
Alarme
Chauffage
Panneau de control (6)
Touches de commande (3)
Menu Sélec
Touches de réglage (4)

16.  Pour que l’incubateur fonctionne correctement, les conditions
suivantes doivent être remplies :
1. Une alimentation électrique répondant aux normes électriques en
vigueur dans le pays. La prise de courant alimentant l’incubateur doit se
trouver au maximum à 1,5 m de l’appareil. Elle doit être alimentée en
120 V/60 Hz ou en 220-240 V/50-60 Hz et être reliée à la terre.
2. Un espace libre sur les côtés et l’arrière de l’incubateur pour
permettre le passage des câbles et la ventilation nécessaire à son
fonctionnement normal. Cet espace doit être de 5 à 10 cm.
3. Un secteur de travail où les variations de température sont réduites
au minimum.

17. 4. Une table de travail ou une paillasse solide et de niveau,
capable de supporter le poids de l’incubateur.
Le poids d’un incubateur avec trois étagères se situe entre 60 et 80
kg.
5. Des régulateurs de pression, tuyaux et raccords pour les
incubateurs travaillant sous atmosphère de dioxyde de carbone
(CO2) et des systèmes de fixation pour les bouteilles de CO2 sous
pression.

18.  Recommandations pour l’utilisation de l’appareil
1. Ne pas utiliser un incubateur en présence de matières inflammables
ou combustibles car les éléments internes de l’appareil pourraient
constituer des sources d’ignition pendant le fonctionnement.
2. Eviter les éclaboussures de solutions acides dans l’incubateur. Elles
pourraient endommager le matériau de l’enceinte d’incubation. Si
possible, essayer d’utiliser des substances de pH neutre. Eviter d’incuber
des substances émettant des vapeurs corrosives.
3. Eviter de déposer des récipients dans le fond de l’incubateur sur la
plaque qui protège les résistances chauffantes.

19. 4. Utiliser des éléments de protection personnelle lors de
l’utilisation de l’incubateur : lunettes de protection, gants, et utiliser
des pinces pour déposer et enlever les récipients.
5. Eviter de se tenir devant un incubateur ouvert. Certaines
substances émettent des vapeurs qui ne doivent pas être inhalées.
6. Etalonner l’incubateur à l’endroit où il est installé pour vérifier
son uniformité et sa stabilité.
7. Vérifier la température de fonctionnement le matin et le soir,
avec des instruments étalonnés et certifiés (thermomètre,
thermocouple, etc.).

20. 8. Enregistrer sur le document ou le formulaire approprié toute
anomalie détectée (température, humidité, teneur en CO2) et les
mesures correctrices nécessaires.
9. A faire chaque jour : Vérifier que la température dans
l’incubateur ne varie pas de plus de 1 °C (± 1 °C). Noter la
température.
10. S’il faut mettre de l’eau dans l’enceinte d’incubation pour
maintenir un degré d’humidité déterminé, lui ajouter un inhibiteur
microbien non volatil.

21.  Nettoyer régulièrement les incubateurs pour cultures bactériennes ou
cellulaires, au moins tous les 14 jours et après toute projection
accidentelle de matériel infectieux, en utilisant un désinfectant
approprié.
1. Débrancher l’incubateur avant de commencer le nettoyage.
2. Utiliser des produits de nettoyage non abrasifs, par exemple un
chiffon imbibé d’un détergent doux, pour nettoyer les parties intérieures
et extérieures facilement accessibles.
3. Eviter tout contact entre les produits de nettoyage et les parties
électriques.
4. Attendre que l’incubateur soit sec (qu’il n’y ait plus d’humidité
résiduelle) avant de le rebrancher.

22.  Un incubateur bien installé et correctement utilisé n’exige que
peu d’entretien et il peut s’écouler des années avant qu’une
intervention technique soit nécessaire. Pour toute opération
d’entretien, on se conformera aux recommandations du
fabricant.
 Avertissement : Avant d’effectuer toute réparation, vérifier que
l’incubateur a été décontaminé, est propre et débranché de la
prise de courant.

23.  L’entretien de routine décrit ci-dessous doit être effectué exclusivement par un
personnel approuvé ayant reçu une formation technique sur les incubateurs et
connaissant les risques associés à la manipulation de ce type d’appareil. On
vérifiera l’état et le fonctionnement correct des éléments suivants :
1. Le joint d’étanchéité de la porte
2. Les éléments chauffants (système de résistances)
3. Le ventilateur de refroidissement.
4. Ventilateur interne (pour la circulation d’air).
5. Système de contrôle électronique.
6. Eléments électroniques.
7. Thermocouples.
8. Porte en verre (intérieure).
9. Poignée.
10. Châssis de l’incubateur (intérieur et extérieur).

24. PROBLÈME CAUSE PROBABLE
SOLUTION
Vérifier l’état du raccordement au secteur.
L’’incubateur ne fonctionne pas.
Le réseau électrique n’est pas alimenté.
L’interrupteur marche/arrêt est sur OFF. Mettre l’interrupteur sur ON.
Le câble d’alimentation électrique est défectueux. Contrôler l’état du câble ou le remplacer.
L’Incubateur affiche des erreurs de chauffage.
Le système de contrôle de la température est défectueux. Vérifier et régler ou remplacer le système de contrôle
de la température.
La résistance chauffante est défectueuse. Remplacer la résistancepar une autre ayant les mêmes
caractéristiquesque la résistanced’origine.
La connexion de la résistance chauffante est défectueuse. Nettoyer les bornes de connexion. Reconnecter
correctement la résistance.
Le thermocouple électrique est défectueux. Remplacer le thermocouple électrique.
La température sélectionnée est plus basse que la température
ambiante.
Contrôler les spécifications de l’incubateur. Seuls les
incubateurs réfrigérés peuvent fonctionner dans ces
conditions. Normalement, la température ambiante est
plus basse que celle de l’incubateur.
Le relais est défectueux. Remplacer le relais.
Le ou les joints de la porte sont défectueux. Remplacer le ou les joints de la porte.
L’alarme reste allumée et la température est plus élevée
que la valeur sélectionnée.
La température sélectionnée a été abaissée à une valeur
plus basse que la consigne d’alarme.
Attendre que la température de l’incubateur
descende jusqu’à la valeur sélectionnée.
Le système de contrôle de la température est défectueux.
Remplacer le système de contrôle de la
température.
Le relais est défectueux. Remplacer le relais.
L’écran affiche en permanence un signal d’erreur. En général,
la DELindique EEE.
La diode d’alarme clignote. Laisser l'incubateur refroidir jusqu'à ce que la
température atteigne la température
sélectionnée et se stabilise.

25. Incubateur basse température
PROBLÈME CAUSE PROBABLE
SOLUTION
Mettre l’interrupteur sur ON.
Les commandes de l’incubateur ne fonctionnent pas. L’interrupteur est sur OFF.
Il n’y pas d’alimentation électrique. Vérifier le circuit d’alimentation électrique.
La température affichée est instable. (Plus haute ou
plus basse que la valeur sélectionnée).
Il y a une accumulation de givre autour de
l’évaporateur.
Dégivrer selon la procédure indiquée par le fabricant.
Réduire la température de refroidissement.
La température de l’enceinte d’incubation est uniforme,
mais supérieure à la valeur sélectionnée.
Il y a une accumulation de givre autour de
l’évaporateur.
Dégivrer selon la procédure indiquée par le fabricant.
La circulation de l’air dans l’enceinte est entravée par
les échantillons.
Réorganiser le contenu de l’enceinte de façon à
permettre à l’air de circuler.
La température est plus haute ou plus basse que la
valeur sélectionnée.
Le système de contrôle de la température devrait
être étalonné.
Etalonner selon la procédure indiquée par le
fabricant.
L’appareil s’éteint en cours de fonctionnement. La tension d’alimentation est incorrecte. Vérifier la tension d’alimentation ; elle ne doit pas
différer de plus de 5 % de la tension spécifiée sur la
plaque de l’appareil.
Le branchement électrique est défectueux.
Le compresseur ne fonctionne pas alors que le
témoin de refroidissement est allumé.
La protection thermique du compresseur s’est
activée..
Vérifier la tension d’alimentation ; elle ne doit pas
différer de plus de 5 % de la tension spécifiée sur la
plaque de l’appareil.
La température affichée est plus élevée que la valeur
sélectionnée et l’alarme se déclenche à plus de 40 °C.
Le relais du circuit de refroidissement est défectueux. Remplacer le relais du circuit de refroidissement.
Le compresseur est défectueux. Remplacer le compresseur. Remettre du réfrigérant et
étalonner (il s’agit d’une procédure spécialisée qui
nécessite des outils spéciaux).