二氧化碳培養箱：工作原理、校準與日常維護

一、工作原理

二氧化碳培養箱的基本任務是提供一個模擬人體內部環境的封閉空間，以保證哺乳動物細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：多數細胞在37℃下生長最為活躍。培養箱通過加熱系統（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）算法自動調整加熱功率，實現溫度的精確調節。

2. 濕度控制原理

• 原理：高濕度（90–95%）可以防止培養液蒸發，保持細胞外環境穩定。

• 方式：箱底設置水盤，水分自然蒸發或通過風扇循環加濕，不主動控制濕度值，但整體環境趨于飽和。

3. CO?控制原理

• 原理：培養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pH（7.2–7.4）。

• 控制機制：

• 設定目標濃度（如5%）

• 檢測：使用紅外（IR）傳感器或熱導傳感器監測氣體濃度

• 調節：通過電磁閥控制CO?氣體通入，維持穩定濃度

二、校準流程

為了確保培養環境準確、實驗結果可信，需定期進行溫度與CO?傳感器的校準。以下為常規校準步驟：

1. 溫度校準

所需工具：

• 標準溫度計（酒精或電子溫度計，誤差≤±0.1℃）

步驟：

1. 將溫度計置于培養箱中部，關閉門；

2. 啟動設備，設定溫度至37.0℃；

3. 穩定30分鐘后讀取溫度計讀數；

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

5. 記錄校準前后值，歸檔留存。

2. CO?濃度校準

所需工具：

• 手持式CO?濃度檢測儀（或CO?分析儀）

步驟：

1. 將CO?探頭插入培養箱專用采樣口；

2. 設定目標濃度（如5%），待設備穩定；

3. 儀器讀取當前CO?值，與設定值對比；

4. 若偏差＞±0.2%，使用控制面板校正CO?傳感器或調整供氣系統；

5. 對紅外傳感器的校準頻率建議每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：盡量減少頻繁開關門，避免溫濕度、CO?波動；

• 氣體供應管理：定期檢查CO?氣瓶壓力，確保減壓閥穩壓輸出；

• 防止污染：培養皿或瓶必須密封良好，禁止打開培養液蓋放入箱內；

• 儀器通風孔保持通暢：勿將物品阻塞風道或探頭位置；

• 停電應急措施：若無UPS電源，停電應記錄時間并及時觀察樣品情況。

3. 傳感器與部件保養

四、常見問題及處理

五、小結

二氧化碳培養箱作為細胞實驗室的核心設備，其性能狀態直接影響實驗數據的準確性與細胞培養成敗。通過掌握其工作原理、執行定期校準及進行規范化日常維護，可大大提升培養過程的穩定性與可重復性，為科研或臨床提供可靠保障。