二氧化碳(tan)培養箱的原理

二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳培養箱主要(yao)包含(han)以下幾個(ge)方(fang)面(mian)功能：溫(wen)度(du)(du)控(kong)制(zhi)系(xi)(xi)統、二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳濃(nong)度(du)(du)控(kong)制(zhi)系(xi)(xi)統、濕度(du)(du)控(kong)制(zhi)系(xi)(xi)統、放污染設計和滅菌系(xi)(xi)統。這四大基本功能決定了二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳培養箱性能優越。

1 溫度控制

培(pei)(pei)養(yang)箱(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)加熱(re)方式(shi)(shi)(shi)分(fen)為氣(qi)(qi)套(tao)式(shi)(shi)(shi)加熱(re)和水(shui)(shui)套(tao)式(shi)(shi)(shi)加熱(re)。水(shui)(shui)套(tao)式(shi)(shi)(shi)加熱(re)是通(tong)過(guo)一個(ge)獨立的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)套(tao)層(ceng)包圍(wei)內(nei)(nei)(nei)部(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)箱(xiang)體(ti)來維持溫度恒(heng)定(ding)(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)，當遇到斷(duan)電(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)候(hou)，水(shui)(shui)套(tao)式(shi)(shi)(shi)系統(tong)就可以比(bi)較長時(shi)(shi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)保持培(pei)(pei)養(yang)箱(xiang)內(nei)(nei)(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)溫度準(zhun)確性和穩定(ding)(ding)(ding)性（維持溫度恒(heng)定(ding)(ding)(ding)時(shi)(shi)間(jian)是氣(qi)(qi)套(tao)式(shi)(shi)(shi)系統(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)3-4倍），有(you)利于(yu)實(shi)驗環境(jing)不太(tai)穩定(ding)(ding)(ding)（如有(you)用(yong)電(dian)限制，或(huo)者(zhe)經常(chang)停電(dian)）并需要(yao)保持長時(shi)(shi)間(jian)穩定(ding)(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)培(pei)(pei)養(yang)條件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)戶選用(yong)。氣(qi)(qi)套(tao)式(shi)(shi)(shi)加熱(re)是通(tong)過(guo)遍布箱(xiang)體(ti)氣(qi)(qi)套(tao)層(ceng)內(nei)(nei)(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)加熱(re)器直接(jie)對內(nei)(nei)(nei)箱(xiang)體(ti)進行加熱(re)的(de)(de)(de)(de)(de)，又(you)叫六面直接(jie)加熱(re)。氣(qi)(qi)套(tao)式(shi)(shi)(shi)與水(shui)(shui)套(tao)式(shi)(shi)(shi)相比(bi)，具有(you)加熱(re)快(kuai)，溫度的(de)(de)(de)(de)(de)恢復比(bi)水(shui)(shui)套(tao)式(shi)(shi)(shi)培(pei)(pei)養(yang)箱(xiang)迅(xun)速的(de)(de)(de)(de)(de)特點，特別有(you)利于(yu)短期培(pei)(pei)養(yang)以及需要(yao)箱(xiang)門(men)頻繁開關(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)培(pei)(pei)養(yang)。

保持(chi)培(pei)(pei)養(yang)(yang)箱(xiang)內恒(heng)定(ding)的(de)(de)溫(wen)(wen)度是維持(chi)細(xi)胞(bao)健康生長的(de)(de)重要(yao)因素，因此(ci)精確(que)可(ke)靠的(de)(de)溫(wen)(wen)控(kong)系統是培(pei)(pei)養(yang)(yang)箱(xiang)的(de)(de)重要(yao)部(bu)分。為了使培(pei)(pei)養(yang)(yang)箱(xiang)更加(jia)穩定(ding)的(de)(de)工作(zuo)，箱(xiang)內溫(wen)(wen)度控(kong)制(zhi)、超溫(wen)(wen)報(bao)警控(kong)制(zhi)和環境溫(wen)(wen)度監控(kong)三(san)重獨(du)立(li)的(de)(de)溫(wen)(wen)度控(kong)制(zhi)功(gong)能(neng)。

配備(bei)風扇以及風道的培養(yang)箱內部的溫度(du)均一(yi)度(du)較好，同時此裝置還有助于箱內溫度(du)、CO_2濃(nong)度(du)和相對(dui)濕度(du)的迅(xun)速恢復。

2 二氧化碳濃度控制(zhi)

二氧化碳濃(nong)(nong)(nong)度測(ce)(ce)定目前(qian)市場上有兩種(zhong)方法：紅外(wai)傳(chuan)(chuan)感(gan)器（IR）或(huo)(huo)熱導(dao)傳(chuan)(chuan)感(gan)器（TCD）。熱導(dao)傳(chuan)(chuan)感(gan)器監控CO_2濃(nong)(nong)(nong)度的(de)(de)(de)工作原理是(shi)基于(yu)對內腔空(kong)(kong)氣(qi)(qi)熱導(dao)率的(de)(de)(de)連續測(ce)(ce)量，輸入CO_2氣(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)(de)熱導(dao)率會使(shi)腔內空(kong)(kong)氣(qi)(qi)的(de)(de)(de)熱導(dao)率發生(sheng)變化，這樣就(jiu)會產生(sheng)一個(ge)CO_2濃(nong)(nong)(nong)度直接成正比的(de)(de)(de)電信號。紅外(wai)傳(chuan)(chuan)感(gan)器（IR）它是(shi)通過一個(ge)光(guang)學傳(chuan)(chuan)感(gan)器來(lai)檢測(ce)(ce)CO_2水(shui)平的(de)(de)(de)。IR 系(xi)(xi)統包括(kuo)一個(ge)紅外(wai)發射(she)器和一個(ge)傳(chuan)(chuan)感(gan)器，當箱(xiang)體(ti)內的(de)(de)(de)CO_2吸(xi)收了發射(she)器發射(she)的(de)(de)(de)部(bu)分(fen)紅外(wai)線(xian)之后，傳(chuan)(chuan)感(gan)器就(jiu)可以(yi)檢測(ce)(ce)出(chu)紅外(wai)線(xian)的(de)(de)(de)減少量，而(er)被吸(xi)收紅外(wai)線(xian)的(de)(de)(de)量正好對應于(yu)箱(xiang)體(ti)內CO_2的(de)(de)(de)水(shui)平，從而(er)可以(yi)得(de)出(chu)箱(xiang)體(ti)內CO_2的(de)(de)(de)濃(nong)(nong)(nong)度。由(you)于(yu) IR 系(xi)(xi)統是(shi)通過紅外(wai)線(xian)減少來(lai)確定箱(xiang)內CO_2濃(nong)(nong)(nong)度，而(er)箱(xiang)體(ti)內顆粒物(wu)能夠(gou)反射(she)或(huo)(huo)部(bu)分(fen)吸(xi)收紅外(wai)線(xian)，使(shi)得(de)IR 系(xi)(xi)統對箱(xiang)體(ti)內顆粒物(wu)的(de)(de)(de)多(duo)少比較(jiao)敏感(gan)，因此 IR 傳(chuan)(chuan)感(gan)器應用在含 HEPA 高效(xiao)空(kong)(kong)氣(qi)(qi)過濾器的(de)(de)(de)培(pei)養(yang)箱(xiang)內比較(jiao)合(he)適(shi)。

無論哪種CO_2測量系統(tong)在使用(yong)一段時(shi)間后都(dou)會產生漂(piao)移，而產生漂(piao)移后直(zhi)接(jie)會導致箱體內二氧化碳濃度不能穩定在設(she)定值，致使培(pei)養失(shi)敗。故，帶(dai)有CO_2測量系統(tong)自動校準(zhun)功能的培(pei)養箱是很有必要的。

3 相對濕度

箱(xiang)內濕(shi)(shi)(shi)度(du)(du)對于培養(yang)工作(zuo)來說是一(yi)項非常重(zhong)要(yao)然(ran)而又經常被忽略的(de)(de)(de)(de)因素。維持足夠的(de)(de)(de)(de)濕(shi)(shi)(shi)度(du)(du)水平(ping)并且(qie)要(yao)有足夠快的(de)(de)(de)(de)濕(shi)(shi)(shi)度(du)(du)恢(hui)復速度(du)(du)（如在開(kai)關門后）才能保證不會由于過度(du)(du)干燥而導致培養(yang)失敗。目前大多數(shu)的(de)(de)(de)(de)二氧化碳培養(yang)箱(xiang)是通過增濕(shi)(shi)(shi)盤的(de)(de)(de)(de)蒸(zheng)發作(zuo)用(yong)產生(sheng)濕(shi)(shi)(shi)氣的(de)(de)(de)(de)（其(qi)產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)相對濕(shi)(shi)(shi)度(du)(du)水平(ping)可達(da) 95% 左右，但開(kai)門后濕(shi)(shi)(shi)度(du)(du)恢(hui)復速度(du)(du)很(hen)慢）。

4 防(fang)輻射設計和(he)滅(mie)菌系統

污染(ran)(ran)(ran)是導致細胞(bao)培(pei)養(yang)失(shi)敗的(de)(de)(de)(de)(de)一個主要(yao)因(yin)素，因(yin)而(er)，二氧化碳培(pei)養(yang)箱(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)制造(zao)商(shang)們(men)設(she)計了多種不同的(de)(de)(de)(de)(de)裝置(zhi)去(qu)減少(shao)和防止污染(ran)(ran)(ran)的(de)(de)(de)(de)(de)發生(sheng)(sheng)，其主要(yao)途(tu)徑(jing)都(dou)是盡量減少(shao)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)可以生(sheng)(sheng)長(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)區域和表面，并(bing)結合(he)自動排除(chu)污染(ran)(ran)(ran)裝置(zhi)來有(you)(you)(you)效防止污染(ran)(ran)(ran)的(de)(de)(de)(de)(de)產生(sheng)(sheng)。于CO2培(pei)養(yang)箱(xiang)(xiang)在使用過程(cheng)中有(you)(you)(you)時會伴有(you)(you)(you)霉菌生(sheng)(sheng)長(chang)(chang)，為確保培(pei)養(yang)箱(xiang)(xiang)免(mian)受污染(ran)(ran)(ran)并(bing)且保證儀(yi)器(qi)箱(xiang)(xiang)體內(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)清潔性，相繼問世了多種消毒滅菌方(fang)式(shi)，如帶有(you)(you)(you)紫(zi)外消毒功能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de) C O2培(pei)養(yang)箱(xiang)(xiang)；還有(you)(you)(you)的(de)(de)(de)(de)(de)設(she)計生(sheng)(sheng)產了 HEPA 過濾器(qi)能(neng)過濾培(pei)養(yang)箱(xiang)(xiang)內(nei)空(kong)氣，可過濾除(chu)去(qu) 99.97% 的(de)(de)(de)(de)(de) 0.3 微(wei)(wei)米以上的(de)(de)(de)(de)(de)顆粒；此外，還開(kai)發設(she)計了能(neng)使箱(xiang)(xiang)內(nei)達到高溫濕熱的(de)(de)(de)(de)(de)環境從而(er)殺(sha)死(si)污染(ran)(ran)(ran)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)，達到消毒滅菌目的(de)(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)(de)培(pei)養(yang)箱(xiang)(xiang)。