1、二氧化碳培養(yǎng)箱的加熱方式

1)紅外傳感器

1、氣套式加熱

氣套式加熱系統(tǒng)是通過箱體內(nèi)的加熱器直接對(duì)箱內(nèi)氣體進(jìn)行加熱的，又叫六面直接加熱。在箱門頻繁開關(guān)引起的溫度經(jīng)常性改變的情況下能夠迅速恢復(fù)箱體內(nèi)的溫度穩(wěn)定。

2、水套式加熱

水套式培養(yǎng)箱是通過一個(gè)獨(dú)立的熱水間隔間包圍內(nèi)部的箱體來(lái)維持溫度恒定的。熱水通過自然對(duì)流在箱體內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，熱量通過輻射傳遞到箱體內(nèi)部從而保持了溫度的恒定。

3、區(qū)別

氣套式比水套式加熱快，溫度的恢復(fù)比較迅速，特別有利于短期以及需要箱門頻繁開關(guān)的培養(yǎng)方式。

對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)，氣套式設(shè)計(jì)操作流程更簡(jiǎn)單化，水套式則比較復(fù)雜。但是當(dāng)遇到斷電的時(shí)候，水套式系統(tǒng)能更可靠地長(zhǎng)久保持培養(yǎng)箱內(nèi)溫度的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，其維持溫度恒定的時(shí)間是氣套式的4-5倍。

圖2  加熱方式

圖3  溫度曲線

2、培養(yǎng)箱中二氧化碳濃度控制

1)紅外傳感器原理

紅外傳感器(InfraredRadiation，IR)是通過一個(gè)光學(xué)傳感器來(lái)檢測(cè)CO2水平的。IR系統(tǒng)包括一個(gè)紅外發(fā)射器和一個(gè)傳感器，當(dāng)箱體內(nèi)的CO2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(cè)出紅外線的減少量，而被吸收紅外線的量正好對(duì)應(yīng)于箱體內(nèi)CO2的水平，從而可以得出箱體內(nèi)CO2的濃度。

(普拉勒進(jìn)口二氧化碳培養(yǎng)箱)

2)熱導(dǎo)傳感器原理

熱導(dǎo)傳感器(Thermal Conductivity sensor，TC)監(jiān)控CO2濃度的工作原理是基于對(duì)內(nèi)腔空氣熱導(dǎo)率的連續(xù)測(cè)量，輸入CO2氣體的低熱導(dǎo)率會(huì)使腔內(nèi)空氣的熱導(dǎo)率發(fā)生變化，這樣就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與CO2濃度直接成正比的電信號(hào)。

3)區(qū)別

TC控制系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)就是箱內(nèi)溫度和相對(duì)濕度的改變會(huì)影響傳感器的精確度。當(dāng)箱門被頻繁打開時(shí)，不僅CO2濃度，溫度和相對(duì)濕度也會(huì)發(fā)生很大的波動(dòng)，當(dāng)需要精確的培養(yǎng)條件和頻繁開啟培養(yǎng)箱門時(shí)，TC控制系統(tǒng)就不太適用了。

IR控制系統(tǒng)是通過紅外線減少來(lái)確定箱內(nèi)CO2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(duì)箱體內(nèi)顆粒物的多少比較敏感，IR傳感器應(yīng)用在進(jìn)氣口具有HEPA高效空氣過濾器的培養(yǎng)箱較合適。

圖4  紅外傳感器、熱導(dǎo)傳感器

3、二氧化碳培養(yǎng)箱中相對(duì)濕度的控制

細(xì)胞培養(yǎng)需要維持足夠的濕度水平。大型的二氧化碳培養(yǎng)箱是用蒸汽發(fā)生器或噴霧器來(lái)控制相對(duì)濕度水平的，而大多數(shù)中、小型培養(yǎng)箱則是通過濕度控制面板的蒸發(fā)作用產(chǎn)生濕氣的，其產(chǎn)生的相對(duì)濕度水平可達(dá)95-98%。一些培養(yǎng)箱有一個(gè)能在加熱的控制面板上保持水份的濕度蓄水池，這樣可以增強(qiáng)蒸發(fā)作用，此蓄水池能增加相對(duì)濕度水平達(dá)97-98%。

圖6  二氧化碳培養(yǎng)箱中的水盤

4、二氧化碳培養(yǎng)箱中污染物的控制

生物性污染

如細(xì)菌、病毒、真菌，支原體等。這些污染源有可能是人為帶入，或是細(xì)胞在放入培養(yǎng)箱前已經(jīng)受污染，再或者是箱體本身沒有消毒干凈，這是最常見也是危害最大的污染。

化學(xué)性污染

培養(yǎng)箱中許多化學(xué)物質(zhì)都可以引起細(xì)胞污染。如清洗過程中殘留的洗滌劑、加濕器中未純化的水、人為帶入的液體或氣體都可能成為化學(xué)性污染的來(lái)源。

物理性污染

培養(yǎng)環(huán)境中的物理因素，如溫度、放射線、振動(dòng)、輻射(紫外線或熒光)會(huì)對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生影響。物理性污染常常被人們所忽視或被籠統(tǒng)地歸為化學(xué)性污染，其主要是在代謝水平或分子水平上，影響細(xì)胞正常的生理過程。

氣溶膠污染

氣溶膠是液體或固體微粒均勻地懸浮在氣體介質(zhì)中的分散體系，當(dāng)微粒是微生物時(shí)，就是微生物氣溶膠，微生物氣溶膠可分為兩大類：一類是飛沫核氣溶膠，另一類是粉塵氣溶膠。

2、二氧化碳培養(yǎng)箱污染防控措施

二氧化碳培養(yǎng)箱的制造商們?cè)O(shè)計(jì)了多種不同的裝置去減少和防止污染的發(fā)生，其主要是防污染設(shè)計(jì)和消毒滅菌系統(tǒng)的改進(jìn)，以達(dá)到消毒滅菌的目的。如帶有紫外消毒功能的二氧化碳培養(yǎng)箱、帶HEPA過濾器的二氧化碳培養(yǎng)箱，以及帶高溫干熱或高溫濕熱消毒的二氧化碳培養(yǎng)箱等。

圖9  HEPA高效濾器能過濾可濾除去99.97%的0.3um以上的顆粒

圖10  高溫干熱或高溫濕熱消毒

此外，自動(dòng)殺菌裝置能使箱內(nèi)溫度達(dá)到90℃從而殺死污染微生物，當(dāng)它與HEPA系統(tǒng)結(jié)合使用就能夠極大的減少污染。
一、科研攻堅(jiān)的 “隱形戰(zhàn)友”：為何進(jìn)口培養(yǎng)箱成關(guān)鍵裝備？?