二氧化碳培养箱是通过在培养箱箱体内模拟形成一个类似细胞/组织在生物体内的生长环境,培养箱要求稳定的温度(37°C)、稳定的CO2水平(5%)、恒定的酸碱度(pH值:7.2-7.4)、较高的相对饱和湿度(95%),来
对细胞/组织进行体外培养的一种装置。
二氧化碳培养箱的三个工作原理:
一、温度的控制
二氧化碳培养箱温度控制器由Pt100铂电阻作为传感器与数字控制电路、LED数字显示电路等组成,当传感器输出与温度成正比的电阻信号转换成电压信号经电路放大后,一路送至显示电路显示实测温度。另一路送至比较器与设定值比较。当二者产生偏差时,触发可控硅功率管输出功率使加热管产生热量。当偏差减小直至为零时,其加热管发出的热量亦随之减小,直至停止加热。控制线路中有超温及水位报警功能。当显示温度超过设定值2.0℃时,温度控制器发出声光报警信号,同时切断输出,停止加热,防止温度继续上升;当水箱内水位过高或过低时,水位控制器发出声光报警信号,同时切断加热输出。仅水套式CO2箱具有水位报警功能!
二、气路的控制
气路由高浓度的CO2钢瓶、气泵、稳压阀、针型阀、电磁阀、流量计及储气瓶等组成。(高浓度的CO2钢瓶由用户自备)。当输入一定压力的高浓度CO2气体,通过调节阀、针阀及电磁阀的流量、时间控制,保证一定量的CO2气体进入工作室,达到自动控制工作室内的CO2浓度值。该值同时通过显示电路显示,便于观察了解。为方便用户在使用中进行浓度的监视和采样,在CO2箱的后背面装有采样、监视口。因采用了快慢速双重充气法,使CO2箱在开、关门后,工作室内的CO2浓度能快速恢复且无过冲现象。在CO2箱工作过程中,由储气瓶对工作室内进行补气,以保持稳定的CO2浓度值。
三、湿度的控制
因培养物需工作室内保持一定的湿度时,二氧化碳培养箱配有水盘。用户可在培养时将水盘放入工作室内,水盘加上适量的蒸馏水让其在工作室内自然蒸发,一般相对湿度可达95%。
用户对二氧化碳培养箱都有两条最基本的要求:
一是要求二氧化碳培养箱能够对温度、二氧化碳浓度和湿度提供最精确稳定的控制,以便于其研究工作的进展;
二是要求二氧化碳培养箱能够对培养箱内的微生物污染进行有效的防范,并且能够定期消除污染,以保护研究成果,防止样品损失。
气套式加热和水套式加热,两种加热系统都是精确和可靠的,同时它们都有着各自的优点和缺点。
水套式加热是通过一个独立的水套层包围内部的箱体来维持温度恒定的,其优点:水是一种很好的绝热物质,当遇到断电的时候,水套式系统就可以比较长时间的保持培养箱内的温度准确性和稳定性,有利于实验环境不太稳定(如有用电限制或经常停电)的用户选用。
气套式加热是通过遍布箱体气套层内的加热器直接对内箱体进行加热的,又叫六面直接加热。
气套式与水套式相比,具有加热快,温度的恢复比水套式培养箱迅速的特点,
特别有利于短期培养以及需要箱门频繁开关取放样的培养。此外,对于使用者来说气套式设计比水套式更简单化(水套式需要对水箱进行加水、清空和清洗,并要经常监控水箱运作的情况,还有潜在的污染隐患)。
二氧化碳浓度可以通过红外传感器(IR)或热导传感器(TC)进行测量。两种传感器各有优缺点。
热导传感器监控CO2浓度的工作原理是基于对内腔空气热导率的连续测量,输入CO2气体的低热导率会使腔内空气的热导率发生变化,这样就会产生一个与CO2浓度直接成正比的电信号。
TC控制系统的一个缺点就是箱内温度和相对湿度的改变会影响传感器的精确度。当箱门被频繁打开时,不仅CO2浓度,温度和相对湿度也会发生很大的波动,因而影响了TC传感器的精度。当需要精确的培养条件和频繁开启培养箱门时,此控制系统就显得不太适用了。
红外传感器(IR)它是通过一个光学传感器来检测CO2水平的。IR系统包括一个红外发射器和一个传感器,当箱体内的CO2吸收了发射器发射的部分红外线之后,传感器就可以检测出红外线的减少量,而被吸收红外线的量正好对应于箱体内CO2的水平,从而可以得出箱体内CO2的浓度。由于IR系统是通过红外线减少来确定箱内CO2浓度,而箱体内颗粒物能够反射或部分吸收红外线,使得IR系统对箱体内颗粒物的多少比较敏感,IR传感器应用在进气口具有HEPA 高效空气过滤器的培养箱较合适。
箱内湿度对于培养工作来说是一项非常重要然而又经常被忽略的因素。维持足够的湿度水平并且要有足够快的湿度恢复速度(如在开关门后)才能保证不会由于过度干燥而导致培养失败。
目前大多数的二氧化碳培养箱是通过增湿盘的蒸发作用产生湿气的(其产生的相对湿度水平可达95%左右,但开门后湿度恢复速度很慢)。尽量选择湿度蒸发面积大的培养箱,因为湿度蒸发面积越大,越容易达到最大相对饱和湿度并且开关门后的湿度恢复的时间越短。
CO2培养箱
