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淺談二氧化碳培養箱的應用技術

二氧化碳培養箱是通過在培養箱箱體內模擬形成一個類似細胞/組織在生物體內的生長環境，如穩定的溫度（37°C）、穩定的CO2水平（5%）、恒定的酸堿度（pH值：7.2-7.4）、較高的相對飽和濕度（95%），來對細胞/組織進行體外培養的一種裝置。

應用范圍

其廣泛應用于細胞、組織培養和某些特殊微生物的培養，常見于細胞動力學研究、哺乳動物細胞分泌物的收集、各種物理、化學因素的致癌或毒理效應、抗原的研究和生產、培養雜交瘤細胞生產抗體、體外授精（IVF）、干細胞、組織工程、藥物篩選等研究領域。

用戶要求

一般用戶對于二氧化碳培養箱都有兩條*基本的要求：

一是要求二氧化碳培養箱能夠對溫度、二氧化碳濃度提供*穩定的控制，以便于其研究工作的進展；

二是要求二氧化碳培養箱能夠對培養箱內的微生物污染進行有效的防范，并且能夠定期消除污染，以保護研究成果，防止樣品損失。

微處理控制系統

微處理控制系統是維持培養箱內溫度、濕度和CO2 濃度穩態的操作系統。微處理控制系統和其它各種功能附件（如高低溫自動調節和警報裝置、CO2警報裝置、密碼保護設置等）的運用，使得二氧化碳培養箱的操作和控制都非常的簡便。

比如：帶有LCD液晶屏顯示的PID 微處理器觸摸屏控制系統，它能嚴格控制氣體的濃度并將其損耗降低水平，以保證培養環境恒定不變，且能保證長期培養過程中箱內溫度，液晶顯示，可以做到圖形化過程監控、干預事件記錄等。此外報警系統也是不可少，它能讓你及時知道培養箱出現的情況，并做出反應，從而*大限度地降低了損失，保證實驗的連續性。有些培養箱有聲/光報警裝置，溫度變化達±0.5℃，或CO2 濃度變化達±5%時，即會自動報警；有些具有CO2 濃度異常報警顯示功能；有些具有低壓、斷電報警功能。這些裝置都是為了方便使用者，以減少繁瑣枯燥的實驗過程而設計的。

加熱方式

加熱方式主要有氣套式加熱和水套式加熱，兩種加熱系統都是和可靠的，同時它們都有著各自的優點和缺點。

水套式加熱是通過一個獨立的水套層包圍內部的箱體來維持溫度恒定的，其優點：水是一種很好的絕熱物質，當遇到斷電的時候，水套式系統就可以比較長時間的保持培養箱內的溫度準確性和穩定性，有利于實驗環境不太穩定（如有用電限制或經常停電）的用戶選用。

氣套式加熱是通過遍布箱體氣套層內的加熱器直接對內箱體進行加熱的，又叫多面直接加熱。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，特別有利于短期培養以及需要箱門頻繁開關取放樣的培養。此外，對于使用者來說氣套式設計比水套式更簡單化（水套式需要對水箱進行加水、清空和清洗，并要經常監控水箱運作的情況，還有潛在的污染隱患）。

二氧化碳濃度控制

二氧化碳濃度可以通過紅外傳感器（IR）或熱導傳感器（TC）進行測量。兩種傳感器各有優缺點。

熱導傳感器監控CO2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CO2氣體的低熱導率會使腔內空氣的熱導率發生變化，這樣就會產生一個與CO2濃度直接成正比的電信號。

TC控制系統的一個缺點就是箱內溫度和相對濕度的改變會影響傳感器的度。當箱門被頻繁打開時，不僅CO2濃度，溫度和相對濕度也會發生很大的波動，因而影響了TC傳感器的精度。當需要的培養條件和頻繁開啟培養箱門時，此控制系統就顯得不太適用了。

紅外傳感器（IR）它是通過一個光學傳感器來檢測CO2水平的。IR系統包括一個紅外發射器和一個傳感器，當箱體內的CO2吸收了發射器發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于箱體內CO2的水平，從而可以得出箱體內CO2的濃度。

相對濕度

箱內濕度對于培養工作來說是一項非常重要然而又經常被忽略的因素。維持足夠的濕度水平并且要有足夠快的濕度恢復速度（如在開關門后）才能保證不會由于過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增濕盤的蒸發作用產生濕氣的（其產生的相對濕度水平可達95%左右，但開門后濕度恢復速度很慢）。盡量選擇濕度蒸發面積大的培養箱，因為濕度蒸發面積越大，越容易達到*大相對飽和濕度并且開關門后的濕度恢復的時間越短。

污染物的控制

污染是導致細胞培養失敗的一個主要因素，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生，其主要途徑都是盡量減少微生物可以生長的區域和表面，并結合自動排除污染裝置來有效防止污染的產生。例如，鑒于CO2培養箱在使用過程中有時會伴有霉菌生長，為確保培養箱免受污染且保證儀器箱體內的生物清潔性，有些公司開發設計了帶有紫外清潔功能的增強型CO2培養箱；還有公司設計的*銅外殼HEPA濾器能過濾培養箱內空氣，可過濾除去99.97%的0.3um以上的顆粒，并能有效殺死過濾時被擋在濾器內的微生物顆粒；此外，自動殺菌裝置能使箱內溫度達到90℃從而殺死污染微生物，當它與HEPA系統結合使用就能夠減少污染。這些裝置對于細胞培養來說是*，但選擇何種清潔裝置呢？當然功能越多越好的適用，但是價格也會隨之上升。如果經費有限，只能選擇一個價格較便宜的，這時就應該配合使用一些消毒劑和除菌劑，經常進行消毒滅菌，也能達到貴儀器的效果，只是比較麻煩一點而已。總之，無論選擇何種裝置，都要時刻注意保持培養箱的清潔，經常清理箱體，這樣才能增加儀器的使用壽命，并使實驗順利進行，保證結果的可靠性。