معمل

المختبر ( يُلفظ في المملكة المتحدة : / ləˈbɒrətəri / ؛ في الولايات المتحدة : / ˈlæbrətɔːri / ؛ ويُعرف بالعامية باسم lab ) هو منشأة توفر ظروفًا مُحكمة لإجراء البحوث العلمية أو التقنية، والتجارب ، والقياسات . توجد المختبرات في أماكن متنوعة مثل المدارس، والجامعات، ومؤسسات البحث الخاصة، ومرافق البحث والاختبار التابعة للشركات، ومراكز التحقيقات الحكومية والتنظيمية والجنائية، وعيادات الأطباء ، والعيادات، والمستشفيات، ومراكز الإحالة الإقليمية والوطنية، وحتى في بعض الأحيان في المنازل الخاصة . ^{[ 1 ]}

يتحدد تنظيم المختبرات ومحتوياتها وفقًا لاحتياجات المتخصصين العاملين فيها. فقد يحتوي مختبر الفيزياء على مُسرِّع جسيمات أو غرفة تفريغ ، بينما قد يضم مختبر علم المعادن أجهزةً لصبّ المعادن أو تكريرها أو لاختبار قوتها . وقد يستخدم الكيميائي أو عالم الأحياء مختبرًا رطبًا ، بينما قد يكون مختبر عالم النفس غرفةً مزودة بمرايا أحادية الاتجاه وكاميرات خفية لمراقبة السلوك. وفي بعض المختبرات، كتلك التي يستخدمها علماء الحاسوب عادةً ، تُستخدم الحواسيب (وأحيانًا الحواسيب العملاقة ) إما للمحاكاة أو لتحليل البيانات . ويستخدم العلماء في المجالات الأخرى أنواعًا أخرى من المختبرات. كما يستخدم المهندسون المختبرات لتصميم وبناء واختبار الأجهزة التكنولوجية.

يمكن العثور على المختبرات العلمية كغرف بحثية ومساحات تعليمية في المدارس والجامعات ، والصناعات ، والحكومة ، أو المنشآت العسكرية ، وحتى على متن السفن والمركبات الفضائية .

على الرغم من المفهوم السائد للمختبر كمساحة مغلقة للخبراء، ^{[ 2 ]} إلا أن مصطلح "المختبر" يُستخدم بشكل متزايد للإشارة إلى مساحات ورش العمل مثل المختبرات الحية ، ومختبرات التصنيع الرقمي ، ومساحات الهاكرز ، حيث يجتمع الأفراد للعمل على حل المشكلات المجتمعية أو تصميم النماذج الأولية ، من خلال العمل التعاوني أو تبادل الموارد. ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]} هذا التطور مستوحى من مناهج جديدة تشاركية في العلوم والابتكار، ويعتمد على أساليب التصميم التي تركز على المستخدم ^{[ 6 ]} ومفاهيم مثل الابتكار المفتوح أو ابتكار المستخدم . ^{[ 7 ] [ 8 ]} إحدى السمات المميزة للعمل في المختبرات المفتوحة هي ظاهرة الترجمة ، التي تنبع من الخلفيات المختلفة ومستويات الخبرة المتنوعة للأفراد المشاركين. ^{[ 9 ]}

تضمنت الأمثلة المبكرة لـ "المختبرات" المسجلة باللغة الإنجليزية الخيمياء وإعداد الأدوية . ^{[ 10 ]}

أدى ظهور العلوم الكبيرة خلال الحرب العالمية الثانية إلى زيادة حجم المختبرات والمعدات العلمية، مما أدى إلى إدخال مسرعات الجسيمات والأجهزة المماثلة.

التقنيات المختبرية هي مجموعة الإجراءات المستخدمة في العلوم الطبيعية مثل الكيمياء والأحياء والفيزياء لإجراء تجربة؛ في حين أن بعضها يتضمن استخدام معدات مختبرية معقدة من الأواني الزجاجية المختبرية إلى الأجهزة الكهربائية، فإن البعض الآخر يتطلب لوازم أكثر تحديدًا أو تكلفة.

تشير معدات المختبر إلى الأدوات والمعدات المختلفة التي يستخدمها العلماء العاملون في المختبر. تُستخدم معدات المختبر عمومًا إما لإجراء التجارب أو لأخذ القياسات وجمع البيانات . وتُسمى المعدات الأكبر حجمًا أو الأكثر تطورًا عادةً بالأجهزة العلمية .

تشمل المعدات الكلاسيكية أدوات مثل مواقد بنسن والمجاهر بالإضافة إلى معدات متخصصة مثل غرف التكييف الإجرائي ، والمفاعلات الحيوية ، وأجهزة تحليل الدم ، وأجهزة التعقيم بالبخار ، وأجهزة الطرد المركزي، وأجهزة قياس الطيف الضوئي ، وأجهزة قياس السعرات الحرارية ، وجهاز قياس نسبة السكر في الدم ، والحاضنة .

يُستخدم مصطلح "المختبر" أيضاً للإشارة إلى مرافق أخرى تتشابه فيها العمليات أو المعدات المستخدمة مع تلك الموجودة في المختبرات العلمية. وتشمل هذه المرافق ما يلي:

• مختبرات الأفلام أو غرف التحميض
• مختبرات سرية لإنتاج المخدرات غير المشروعة
• مختبرات الحاسوب
• مختبرات الأدلة الجنائية المستخدمة لمعالجة الأدلة في مسرح الجريمة
• مختبرات اللغات
• المختبرات الطبية (تتضمن التعامل مع المركبات الكيميائية)
• مختبرات الصحة العامة
• غرف نظيفة

توجد مخاطر في العديد من المختبرات. قد تشمل هذه المخاطر السموم ، والعوامل المعدية ، والمواد القابلة للاشتعال أو المتفجرة أو المشعة ، والآلات المتحركة، ودرجات الحرارة القصوى ، وأشعة الليزر ، والمجالات المغناطيسية القوية ، أو الجهد العالي . لذا، تُعدّ احتياطات السلامة بالغة الأهمية. ^{[ 15 ] [ 16 ]} وُضعت قواعد لتقليل المخاطر التي يتعرض لها الأفراد، وتُستخدم معدات السلامة لحماية مستخدمي المختبر من الإصابات أو للمساعدة في الاستجابة لحالات الطوارئ .

أقرت إدارة السلامة والصحة المهنية (OSHA) في الولايات المتحدة الأمريكية، إدراكًا منها للخصائص الفريدة لبيئة العمل المختبرية، بوضع معيار خاص بالتعرض المهني للمواد الكيميائية الخطرة في المختبرات. ويُشار إلى هذا المعيار عادةً باسم "معيار المختبر". وبموجب هذا المعيار، يُلزم المختبر بإعداد خطة للنظافة الكيميائية (CHP) تتناول المخاطر المحددة الموجودة في موقعه، والنهج المتبع للتعامل معها.

عند تحديد خطة النظافة الكيميائية المناسبة لأي منشأة أو مختبر، من الضروري فهم متطلبات المعيار، وتقييم ممارسات السلامة والصحة والبيئة الحالية، وتقييم المخاطر. توظف العديد من المدارس والشركات متخصصين في السلامة والصحة والبيئة، مثل مسؤول النظافة الكيميائية، لتطوير وإدارة وتقييم خطط النظافة الكيميائية الخاصة بها. بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم مراجعة طرف ثالث لتوفير "رؤية خارجية" موضوعية تُتيح نظرة جديدة على المجالات والمشاكل التي قد تُعتبر من المسلمات أو يتم تجاهلها بسبب العادة.

يجب إجراء عمليات تفتيش وتدقيق دورية لتقييم المخاطر الناجمة عن التعامل مع المواد الكيميائية وتخزينها، والمعدات الكهربائية، والمخاطر البيولوجية ، وإدارة النفايات الخطرة ، والنفايات الكيميائية ، والنظافة العامة، والتأهب للطوارئ، والسلامة الإشعاعية ، والتهوية، بالإضافة إلى اختبارات الجهاز التنفسي وجودة الهواء الداخلي . ومن العناصر المهمة في هذه التدقيقات مراجعة الامتثال للوائح وتدريب الأفراد الذين يدخلون المختبر أو يعملون فيه. يُعد التدريب أمرًا بالغ الأهمية لاستمرار التشغيل الآمن للمختبر. يجب إشراك المعلمين والموظفين والإدارة في العمل على تقليل احتمالية وقوع الحوادث والإصابات والتقاضي المحتمل. غالبًا ما تُبذل جهود لضمان أن تكون مقاطع الفيديو الخاصة بالسلامة في المختبر ذات صلة وجذابة. ^{[ 17 ]}

تُثير آثار تغير المناخ قلقًا متزايدًا لدى المؤسسات، ويسعى مجتمع البحث العلمي إلى إيجاد استراتيجيات للتخفيف من هذه الآثار . وبينما تُستخدم العديد من المختبرات لإجراء البحوث بهدف إيجاد حلول مبتكرة لهذا التحدي العالمي، تُعدّ ممارسات العمل المستدامة في المختبرات أيضًا من العوامل المساهمة في بيئة أكثر استدامة. وتسعى العديد من المختبرات، مثل تلك الموجودة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ^{[ 18 ]} وجامعة إدنبرة [ ^{19 ] ،} إلى تقليل أثرها البيئي من خلال خفض استهلاك الطاقة، وإعادة التدوير، وتطبيق عمليات فرز النفايات لضمان التخلص السليم منها.

تستهلك مختبرات الأبحاث التي تضم معدات كثيفة الاستهلاك للطاقة ما يصل إلى ثلاثة إلى خمسة أضعاف الطاقة لكل متر مربع مقارنةً بالمكاتب. وتُعدّ شفاطات الأبخرة من أهمّ العوامل المساهمة في هذا الاستهلاك المرتفع للطاقة . ^{[ 20 ] [ 21 ]} تُشكّل شفاطات الأبخرة عبئًا كبيرًا على أنظمة التدفئة والتبريد في المباني، نظرًا لقدرتها على سحب كميات كبيرة من الهواء المُكيّف من المختبر أثناء استخدامها. ^{[ 22 ]} وقد استُخدمت أجهزة الاستشعار، ^{[ 23 ]} وأنظمة الإغلاق التلقائي، ^{[ 24 ]} وحملات التوعية لإغلاق نافذة شفاطات الأبخرة لتقليل استهلاك الطاقة لهذه الأجهزة. ^{[ 25 ]}

تُحفظ المجمدات ذات درجات الحرارة المنخفضة للغاية عادةً عند درجة حرارة -80 درجة مئوية (-112 درجة فهرنهايت) . ويستهلك جهاز واحد من هذه الأجهزة ما يعادل استهلاك أسرة واحدة من الطاقة في يوم واحد (25 كيلوواط ساعة). ^{[ 26 ]} ويمكن رفع درجة الحرارة إلى -70 درجة مئوية (-94 درجة فهرنهايت) لتقليل استهلاك الطاقة بنسبة 40% مع الحفاظ على سلامة معظم العينات. ^{[ 27 ]}    

يمكن تقليل استهلاك المياه إلى أدنى حدٍّ ممكن عن طريق استبدال المكثفات المبردة بالماء ( مكثف ديمروث ) بالمكثفات المبردة بالهواء ( عمود فيغرو )، والتي تستفيد من مساحة سطح أكبر للتبريد. تستهلك الأفران المستخدمة لتجفيف الأواني الزجاجية كمية كبيرة من الطاقة. ويمكن تقليل تأثيرها على استهلاك الطاقة بشكل كبير باستخدام مؤقتات لتنظيم استخدامها ليلاً وفي عطلات نهاية الأسبوع. ^{[ 28 ]}

يتطلب التخلص من النفايات الملوثة كيميائيًا/بيولوجيًا كمية كبيرة من الطاقة. أما النفايات العادية فتتطلب طاقة أقل بكثير، وفي بعض الحالات يمكن إعادة تدويرها . ليس كل ما في المختبر ملوثًا، ولكنه غالبًا ما ينتهي به المطاف ضمن النفايات الملوثة، مما يزيد من تكاليف الطاقة اللازمة للتخلص منها. يُمكّن نظام فرز وإعادة تدوير جيد للنفايات المختبرية غير الملوثة مستخدمي المختبر من التصرف بشكل مستدام والتخلص من النفايات بطريقة سليمة.

يُعدّ تنظيم المختبرات مجالًا محوريًا في علم الاجتماع. إذ يُفكّر العلماء في كيفية تنظيم عملهم، والذي قد يستند إلى مواضيع أو فرق أو مشاريع أو مجالات خبرة. ويُقسّم العمل، ليس فقط بين مختلف وظائف المختبر كالباحثين والمهندسين والفنيين ، بل أيضًا من حيث الاستقلالية (هل ينبغي أن يكون العمل فرديًا أم جماعيًا). ^{[ 29 ]} فعلى سبيل المثال، لدى إحدى مجموعات البحث جدول زمني يُخصّص يومًا واحدًا من الأسبوع لإجراء أبحاث حول موضوعها الخاص، بينما تُخصّص بقية الأيام للعمل على مشروع جماعي مُحدّد. ^{[ 30 ]} وتُشكّل إدارة الشؤون المالية جانبًا تنظيميًا آخر.

يُعدّ المختبر نموذجًا تنظيميًا عريقًا. وقد نشأ نتيجةً لملاحظة أن جودة عمل الباحثين المتعاونين تفوق عمومًا جودة عمل الباحث الذي يعمل بمعزل عن الآخرين. ومنذ خمسينيات القرن الماضي، تطوّر المختبر من كونه أداة تعليمية يستخدمها المعلمون لجذب الطلاب المتفوقين إلى البحث العلمي، إلى نموذج تنظيمي يُتيح مستوى عالٍ من الإنتاجية العلمية.

تتضمن بعض أشكال التنظيم في المختبرات ما يلي:

• حجمها : يتراوح من عدد قليل من الأبحاث إلى عدة مئات.
• تقسيم العمل : يتم تقسيم العمل بين العاملين في المختبر وجميع المهن الأخرى المشاركة في مسار البحث، بدءًا من لجان الموافقة وحتى المصممين والفنيين والباحثين. ^{[ 31 ]}
• آليات التنسيق : والتي تشمل صياغة الأهداف والمهام بشكل رسمي؛ وتوحيد الإجراءات (البروتوكولات، وإدارة المشاريع، وإدارة الجودة، وإدارة المعرفة)، والتحقق من صحة المنشورات والأنشطة الشاملة (عدد ونوع الندوات).

هناك ثلاثة عوامل رئيسية تساهم في الشكل التنظيمي للمختبر  :

• الخلفية التعليمية للباحثين وعملية التنشئة الاجتماعية الخاصة بهم.
• العملية الفكرية التي ينطوي عليها عملهم، بما في ذلك نوع التحقيق والمعدات التي يستخدمونها.
• تاريخ المختبر.

وتشمل أشكال التنظيم الأخرى التنظيم الاجتماعي.

• تعريف كلمة " مختبر" في قاموس ويكشنري
• الوسائط المتعلقة بالمختبرات في ويكيميديا ​​كومنز
• مختبرات تفاعلية بزاوية 360 درجة للحائزين على جائزة نوبل
• استكشاف ضمان الجودة