二氧化碳培養(yǎng)箱的原理

二氧化碳培養(yǎng)箱的原理

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

1 溫度控制

培養(yǎng)箱的加熱方式分為氣套式加熱和水套式加熱。水套式加熱是通過一個獨立的水套層包圍內(nèi)部的箱體來維持溫度恒定的，當遇到斷電的時候，水套式系統(tǒng)就可以比較長時間的保持培養(yǎng)箱內(nèi)的溫度準確性和穩(wěn)定性（維持溫度恒定時間是氣套式系統(tǒng)的3-4倍），有利于實驗環(huán)境不太穩(wěn)定（如有用電限制，或者經(jīng)常停電）并需要保持長時間穩(wěn)定的培養(yǎng)條件的用戶選用。氣套式加熱是通過遍布箱體氣套層內(nèi)的加熱器直接對內(nèi)箱體進行加熱的，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(fù)比水套式培養(yǎng)箱迅速的特點，特別有利于短期培養(yǎng)以及需要箱門頻繁開關(guān)的培養(yǎng)。

保持培養(yǎng)箱內(nèi)恒定的溫度是維持細胞健康生長的重要因素，因此精確可靠的溫控系統(tǒng)是培養(yǎng)箱的重要部分。為了使培養(yǎng)箱更加穩(wěn)定的工作，箱內(nèi)溫度控制、超溫報警控制和環(huán)境溫度監(jiān)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(yǎng)箱內(nèi)部的溫度均一度較好，同時此裝置還有助于箱內(nèi)溫度、CO_2濃度和相對濕度的迅速恢復(fù)。

2 二氧化碳濃度控制

二氧化碳濃度測定目前市場上有兩種方法：紅外傳感器（IR）或熱導(dǎo)傳感器（TCD）。熱導(dǎo)傳感器監(jiān)控CO_2濃度的工作原理是基于對內(nèi)腔空氣熱導(dǎo)率的連續(xù)測量，輸入CO_2氣體的熱導(dǎo)率會使腔內(nèi)空氣的熱導(dǎo)率發(fā)生變化，這樣就會產(chǎn)生一個CO_2濃度直接成正比的電信號。紅外傳感器（IR）它是通過一個光學(xué)傳感器來檢測CO_2水平的。IR 系統(tǒng)包括一個紅外發(fā)射器和一個傳感器，當箱體內(nèi)的CO_2吸收了發(fā)射器發(fā)射的部分紅外線之后，傳感器就可以檢測出紅外線的減少量，而被吸收紅外線的量正好對應(yīng)于箱體內(nèi)CO_2的水平，從而可以得出箱體內(nèi)CO_2的濃度。由于 IR 系統(tǒng)是通過紅外線減少來確定箱內(nèi)CO_2濃度，而箱體內(nèi)顆粒物能夠反射或部分吸收紅外線，使得IR 系統(tǒng)對箱體內(nèi)顆粒物的多少比較敏感，因此 IR 傳感器應(yīng)用在含 HEPA 高效空氣過濾器的培養(yǎng)箱內(nèi)比較合適。

無論哪種CO_2測量系統(tǒng)在使用一段時間后都會產(chǎn)生漂移，而產(chǎn)生漂移后直接會導(dǎo)致箱體內(nèi)二氧化碳濃度不能穩(wěn)定在設(shè)定值，致使培養(yǎng)失敗。故，帶有CO_2測量系統(tǒng)自動校準功能的培養(yǎng)箱是很有必要的。

3 相對濕度

箱內(nèi)濕度對于培養(yǎng)工作來說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(fù)速度（如在開關(guān)門后）才能保證不會由于過度干燥而導(dǎo)致培養(yǎng)失敗。目前大多數(shù)的二氧化碳培養(yǎng)箱是通過增濕盤的蒸發(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，但開門后濕度恢復(fù)速度很慢）。

4 防輻射設(shè)計和滅菌系統(tǒng)

污染是導(dǎo)致細胞培養(yǎng)失敗的一個主要因素，因而，二氧化碳培養(yǎng)箱的制造商們設(shè)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的區(qū)域和表面，并結(jié)合自動排除污染裝置來有效防止污染的產(chǎn)生。于CO2培養(yǎng)箱在使用過程中有時會伴有霉菌生長，為確保培養(yǎng)箱免受污染并且保證儀器箱體內(nèi)的生物清潔性，相繼問世了多種消毒滅菌方式，如帶有紫外消毒功能的 C O2培養(yǎng)箱；還有的設(shè)計生產(chǎn)了 HEPA 過濾器能過濾培養(yǎng)箱內(nèi)空氣，可過濾除去 99.97% 的 0.3 微米以上的顆粒；此外，還開發(fā)設(shè)計了能使箱內(nèi)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(yǎng)箱。