二氧化碳培養(yǎng)箱：工作原理、校準(zhǔn)與日常維護

一、工作原理

二氧化碳培養(yǎng)箱的基本任務(wù)是提供一個模擬人體內(nèi)部環(huán)境的封閉空間，以保證哺乳動物細(xì)胞或組織在體外能夠正常生長。其核心原理基于以下三個控制維度：

1. 溫度控制原理

• 原理：多數(shù)細(xì)胞在37℃下生長最為活躍。培養(yǎng)箱通過加熱系統(tǒng)（空氣夾套或水套）與溫度傳感器配合，維持恒定溫度。

• 控制方式：使用PID（比例-積分-微分）算法自動調(diào)整加熱功率，實現(xiàn)溫度的精確調(diào)節(jié)。

2. 濕度控制原理

• 原理：高濕度（90–95%）可以防止培養(yǎng)液蒸發(fā)，保持細(xì)胞外環(huán)境穩(wěn)定。

• 方式：箱底設(shè)置水盤，水分自然蒸發(fā)或通過風(fēng)扇循環(huán)加濕，不主動控制濕度值，但整體環(huán)境趨于飽和。

3. CO?控制原理

• 原理：培養(yǎng)基中多含碳酸氫鹽緩沖體系（NaHCO?），需要與空氣中的CO?平衡以維持適當(dāng)pH（7.2–7.4）。

• 控制機制：

• 設(shè)定目標(biāo)濃度（如5%）

• 檢測：使用紅外（IR）傳感器或熱導(dǎo)傳感器監(jiān)測氣體濃度

• 調(diào)節(jié)：通過電磁閥控制CO?氣體通入，維持穩(wěn)定濃度

二、校準(zhǔn)流程

為了確保培養(yǎng)環(huán)境準(zhǔn)確、實驗結(jié)果可信，需定期進行溫度與CO?傳感器的校準(zhǔn)。以下為常規(guī)校準(zhǔn)步驟：

1. 溫度校準(zhǔn)

所需工具：

• 標(biāo)準(zhǔn)溫度計（酒精或電子溫度計，誤差≤±0.1℃）

步驟：

1. 將溫度計置于培養(yǎng)箱中部，關(guān)閉門；

2. 啟動設(shè)備，設(shè)定溫度至37.0℃；

3. 穩(wěn)定30分鐘后讀取溫度計讀數(shù)；

4. 若讀數(shù)偏差大于±0.5℃，可通過面板菜單中的校準(zhǔn)選項進行微調(diào)（部分型號可手動輸入校正值）；

5. 記錄校準(zhǔn)前后值，歸檔留存。

2. CO?濃度校準(zhǔn)

所需工具：

• 手持式CO?濃度檢測儀（或CO?分析儀）

步驟：

1. 將CO?探頭插入培養(yǎng)箱專用采樣口；

2. 設(shè)定目標(biāo)濃度（如5%），待設(shè)備穩(wěn)定；

3. 儀器讀取當(dāng)前CO?值，與設(shè)定值對比；

4. 若偏差＞±0.2%，使用控制面板校正CO?傳感器或調(diào)整供氣系統(tǒng)；

5. 對紅外傳感器的校準(zhǔn)頻率建議每6個月一次。

三、日常維護

1. 清潔與消毒

2. 操作注意事項

• 開門頻率控制：盡量減少頻繁開關(guān)門，避免溫濕度、CO?波動；

• 氣體供應(yīng)管理：定期檢查CO?氣瓶壓力，確保減壓閥穩(wěn)壓輸出；

• 防止污染：培養(yǎng)皿或瓶必須密封良好，禁止打開培養(yǎng)液蓋放入箱內(nèi)；

• 儀器通風(fēng)孔保持通暢：勿將物品阻塞風(fēng)道或探頭位置；

• 停電應(yīng)急措施：若無UPS電源，停電應(yīng)記錄時間并及時觀察樣品情況。

3. 傳感器與部件保養(yǎng)

四、常見問題及處理

五、小結(jié)

二氧化碳培養(yǎng)箱作為細(xì)胞實驗室的核心設(shè)備，其性能狀態(tài)直接影響實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與細(xì)胞培養(yǎng)成敗。通過掌握其工作原理、執(zhí)行定期校準(zhǔn)及進行規(guī)范化日常維護，可大大提升培養(yǎng)過程的穩(wěn)定性與可重復(fù)性，為科研或臨床提供可靠保障。