二氧化碳培養箱的原理

二氧化碳培養箱的原理

二氧化碳培養箱主要包含以下幾個(gè)方面功能：溫度控制系統、二氧化碳濃度控制系統、濕度控制系統、放污染設計和滅菌系統。這四大基本功能決定了二氧化碳培養箱性能*。

1 溫度控制

培養箱的加熱方式分為氣套式加熱和水套式加熱。水套式加熱是通過(guò)一個(gè)獨立的水套層包圍內部的箱體來(lái)維持溫度恒定的，當遇到斷電的時(shí)候，水套式系統就可以比較長(cháng)時(shí)間的保持培養箱內的溫度準確性和穩定性（維持溫度恒定時(shí)間是氣套式系統的3-4倍），有利于實(shí)驗環(huán)境不太穩定（如有用電限制，或者經(jīng)常停電）并需要保持長(cháng)時(shí)間穩定的培養條件的用戶(hù)選用。氣套式加熱是通過(guò)遍布箱體氣套層內的加熱器直接對內箱體進(jìn)行加熱的，又叫六面直接加熱。氣套式與水套式相比，具有加熱快，溫度的恢復比水套式培養箱迅速的特點(diǎn)，特別有利于短期培養以及需要箱門(mén)頻繁開(kāi)關(guān)的培養。

保持培養箱內恒定的溫度是維持細胞健康生長(cháng)的重要因素，因此精確可靠的溫控系統是培養箱的重要部分。為了使培養箱更加穩定的工作，箱內溫度控制、超溫報警控制和環(huán)境溫度監控三重獨立的溫度控制功能。

配備風(fēng)扇以及風(fēng)道的培養箱內部的溫度均一度較好，同時(shí)此裝置還有助于箱內溫度、CO_2濃度和相對濕度的迅速恢復。

2 二氧化碳濃度控制

二氧化碳濃度測定目前市場(chǎng)上有兩種方法：紅外傳感器（IR）或熱導傳感器（TCD）。熱導傳感器監控CO_2濃度的工作原理是基于對內腔空氣熱導率的連續測量，輸入CO_2氣體的熱導率會(huì )使腔內空氣的熱導率發(fā)生變化，這樣就會(huì )產(chǎn)生一個(gè)CO_2濃度直接成正比的電信號。紅外傳感器（IR）它是通過(guò)一個(gè)光學(xué)傳感器來(lái)檢測CO_2水平的。IR 系統包括一個(gè)紅外發(fā)射器和一個(gè)傳感器，當箱體內的CO_2吸收了發(fā)射器發(fā)射的部分紅外線(xiàn)之后，傳感器就可以檢測出紅外線(xiàn)的減少量，而被吸收紅外線(xiàn)的量正好對應于箱體內CO_2的水平，從而可以得出箱體內CO_2的濃度。由于 IR 系統是通過(guò)紅外線(xiàn)減少來(lái)確定箱內CO_2濃度，而箱體內顆粒物能夠反射或部分吸收紅外線(xiàn)，使得IR 系統對箱體內顆粒物的多少比較敏感，因此 IR 傳感器應用在含 HEPA 高效空氣過(guò)濾器的培養箱內比較合適。

無(wú)論哪種CO_2測量系統在使用一段時(shí)間后都會(huì )產(chǎn)生漂移，而產(chǎn)生漂移后直接會(huì )導致箱體內二氧化碳濃度不能穩定在設定值，致使培養失敗。故，帶有CO_2測量系統自動(dòng)校準功能的培養箱是很有必要的。

3 相對濕度

箱內濕度對于培養工作來(lái)說(shuō)是一項非常重要然而又經(jīng)常被忽略的因素。維持足夠的濕度水平并且要有足夠快的濕度恢復速度（如在開(kāi)關(guān)門(mén)后）才能保證不會(huì )由于過(guò)度干燥而導致培養失敗。目前大多數的二氧化碳培養箱是通過(guò)增濕盤(pán)的蒸發(fā)作用產(chǎn)生濕氣的（其產(chǎn)生的相對濕度水平可達 95% 左右，但開(kāi)門(mén)后濕度恢復速度很慢）。

4 防輻射設計和滅菌系統

污染是導致細胞培養失敗的一個(gè)主要因素，因而，二氧化碳培養箱的制造商們設計了多種不同的裝置去減少和防止污染的發(fā)生，其主要途徑都是盡量減少微生物可以生長(cháng)的區域和表面，并結合自動(dòng)排除污染裝置來(lái)有效防止污染的產(chǎn)生。于CO2培養箱在使用過(guò)程中有時(shí)會(huì )伴有霉菌生長(cháng)，為確保培養箱免受污染并且保證儀器箱體內的生物清潔性，相繼問(wèn)世了多種消毒滅菌方式，如帶有紫外消毒功能的 C O2培養箱；還有的設計生產(chǎn)了 HEPA 過(guò)濾器能過(guò)濾培養箱內空氣，可過(guò)濾除去 99.97% 的 0.3 微米以上的顆粒；此外，還開(kāi)發(fā)設計了能使箱內達到高溫濕熱的環(huán)境從而殺死污染微生物，達到消毒滅菌目的的培養箱。