CO2培養箱選購與使用

CO₂培養箱廣泛應用於醫學、免疫學、遺傳學、微生物、農業科學、藥物學的研究和生產，已經成為上述領域實驗室最普遍使用的常規儀器之一

培養箱箱體內類比形成一個類似細胞/組織在生物體內的生長環境如恒定的酸鹼度（pH值7.2-7.4）、穩定的溫度（37°C）、較高的相對濕度（95%）、穩定的CO₂水準（5%），來對細胞/組織進行體外培養的一種裝置。

CO₂培養箱主要控制模擬活體內環境相關的3個基本變數：穩定的CO₂水準、溫度、相對濕度。要有穩定的培養環境，就要考慮這三方面的影響因素，選購時，就應該對這些“重中之重”有一定的瞭解才能選到適合自己的儀器。但是，其他的一些方面的“小”因素也不能忽略，因為這些都會影響儀器的使用價值和壽命。選購時，就應該從各方面的因素加以考慮。

1.溫度控制

保持培養箱內恒定的溫度是維持細胞健康生長的重要因素。當選購二氧化碳培養箱時，有兩種類型的加熱結構可供選擇：氣套式加熱和水套式加熱。雖然這兩種加熱系統都是精確和可靠的，但是它們都有著各自的優點和缺點。水套式培養箱是通過一個獨立的熱水間隔間包圍內部的箱體來維持溫度恒定的。熱水通過自然對流在箱體內迴圈流動，熱量通過輻射傳遞到箱體內部從而保持了溫度的恒定。獨特的水套式設計有其優點：水是一種很好的絕熱物質，當遇到斷電的時候，水套式系統就能更可靠地長久保持培養箱內的溫度準確性和穩定性（維持溫度恒定的時間是氣套式系統的4-5倍）。如果您的實驗環境不太穩定（如有用電限制，或者經常停電）並需要保持長時間穩定的培養條件，此時，水套式設計的二氧化碳培養箱就是您最好的選擇。而氣套式加熱系統是通過箱體內的加熱器直接對箱內氣體進行加熱的。氣套式設計在箱門頻繁開關引起的溫度經常性改變的情況下能夠迅速恢復箱體內的溫度穩定。因此，氣套式與水套式相比，具有加熱快，溫度的恢復比水套式培養箱迅速的特點，特別有利於短期培養以及需要箱門頻繁開關的培養。此外，對於使用者來說氣套式設計比水套式更簡單化（水套式需要對水箱進行加水、清空和清洗，並要經常監控水箱運作的情況）。在購買氣套式培養箱時，要注意的是：為了不影響培養，培養箱還應該有一個風扇以保證箱內空氣的流通和迴圈，此裝置還有助於箱內溫度、CO₂和相對濕度的迅速恢復。

此外，有些類型的二氧化碳培養箱還具備外門及輔助加熱系統，這個系統能加熱內門，提供給細胞良好的濕度環境，保證細胞滲透壓維持平衡，且可有效防止形成冷凝水以保持培養箱內的濕度和溫度。如果您的培養環境需要精確的控制，那麼這個輔助系統則是必不可少的。

2.CO₂控制

CO₂ 濃度探測可通過兩種控制系統——紅外感測器（IR）或熱傳導感測器（TC）進行測量。當二氧化碳培養箱的門被打開時，CO₂從箱體內漏出，此時感測器就會探測到CO₂濃度的降低，並做出及時的反應，重新注入CO₂使其恢復到原先預設的水準。熱傳導感測器（TC）監控CO₂濃度的工作原理是通過測量兩個電熱調節器（一個調節器暴露於箱體環境內，另一個則是封閉的）之間的電阻變化來實現的。箱內CO₂濃度的變化會改變兩個電熱調節器間的電阻，從而促使感測器產生反應以達到調節CO₂水準的作用。TC控制系統的一個缺點就是箱內溫度和相對濕度的改變會影響感測器的精確度。當箱門被頻繁打開時，不僅CO₂濃度，溫度和相對濕度也會發生很大的波動，因而影響了TC感測器的精度。當需要精確的培養條件和頻繁開啟培養箱門時，此控制系統就顯得不太適用了。紅外感測器（IR）作為另一個可選擇的控制系統比TC系統具備更精確的CO₂控制能力，它是通過一個光學感測器來檢測CO₂水準的。IR系統包括一個紅外發射器和一個感測器，當箱體內的CO₂吸收了發射器發射的部分紅外線之後，感測器就可以檢測出紅外線的減少量，而被吸收紅外線的量正好對應於箱體內CO₂的水準，從而可以得出箱體內CO₂的濃度。因為IR系統不會因溫度和相對濕度的改變而受到影響，所以它比TC系統更精確，特別適用于需要頻繁開啟培養箱門的細胞培養。然而，此系統比TC系統更貴，這時就要結合經費預算進行考慮了。

3.相對濕度控制

培養箱內相對濕度的控制是非常重要的，維持足夠的濕度水準才能保證不會由於過度乾燥而導致培養失敗。大型的二氧化碳培養箱是用蒸汽發生器或噴霧器來控制相對濕度水準的，而大多數中、小型培養箱則是通過濕度控制面板（humidity pans）的蒸發作用產生濕氣的（其產生的相對濕度水準可達95-98％）。一些培養箱有一個能在加熱的控制面板上保持水份的濕度蓄水池（humidity reservoir），這樣可以增強蒸發作用，此蓄水池能增加相對濕度水準達97-98％。但是，這個系統也更複雜，由於複雜結構的增加一些難以預料的問題也會在使用過程中出現。

4.微處理控制系統

每一個使用者都希望所用的儀器能夠方便好用，微處理控制系統和其他各種功能附件（如高溫自動調節和警報裝置、CO₂警報裝置、密碼保護設置、自動校準系統等等）的運用，就使得二氧化碳培養箱的操作和控制都非常的簡便。微處理控制系統是維持培養箱內溫度、濕度和CO₂ 濃度穩態的作業系統。例如PIC微處理器控制系統，它能嚴格控制氣體的濃度並將其損耗降至極低水準，以保證培養環境恒定不變，且能保證長期培養過程中箱內溫度精確，並有LED 顯示，可設置、校正溫度和CO₂濃度。不同的微處理系統雖然名字不相同，但是其原理與控制效果則無甚區別，選購時不必太在意它們名字上的區別，關鍵是要自己覺得使用起來方便，容易操作，而且要能夠達到所需的控制精度。

此外，一個報警系統也是不可少的吧，它能讓你及時知道培養箱出現的情況，並做出反應，從而最大限度地降低了損失，保證實驗的連續性。有些培養箱有聲/光報警裝置，溫度變化達±0.5℃，或CO₂ 濃度變化達±5%時，即會自動報警；有些具有CO₂濃度異常報警顯示功能。這些裝置都是為了方便使用者，以減少繁瑣枯燥的實驗過程而設計的。

5.污染物的控制

污染是導致細胞培養失敗的一個主要因素，因而，二氧化碳培養箱的製造商們設計了多種不同的裝置去減少和防止污染的發生，其主要途徑都是儘量減少微生物可以生長的區域和表面，並結合自動排除污染裝置來有效防止污染的產生。例如，鑒於CO₂培養箱在使用過程中有時會伴有黴菌生長，為確保培養箱免受污染且保證儀器箱體內的生物清潔性，有些公司開發設計了帶有紫外清潔功能的增強型CO₂培養箱；還有公司設計的特有銅外殼HEPA濾器能過濾培養箱內空氣，可過濾除去99.97%的0.3um以上的顆粒，並能有效殺死過濾時被擋在濾器內的微生物顆粒；此外，自動殺菌裝置能使箱內溫度達到90℃從而殺死污染微生物，當它與HEPA系統結合使用就能夠極大的減少污染。這些裝置對於細胞培養來說是必不可少，但選擇何種清潔裝置呢？當然功能越多越好的最適用，但是價格也會隨之上升。如果經費有限，只能選擇一個價格較便宜的，這時就應該配合使用一些消毒劑和除菌劑，經常進行消毒滅菌，也能達到貴儀器的效果，只是比較麻煩一點而已。

總之，無論選擇何種裝置，都要時刻注意保持培養箱的清潔，經常清理箱體，這樣才能增加儀器的使用壽命，並使實驗順利進行，保證結果的可靠性。

6.其他因素

每一類型的二氧化碳培養箱溫度、濕度和CO₂ 濃度的控制範圍和控制精確度、均一度都有所不同。此時，購買儀器之前就要對自己實驗室的要求有一定的了解：控制範圍是多大呢？控制精度要求非常準確，還是可以有一定的浮動範圍呢？因為有時太高的精度也好像沒有太大的意義。只有對自己所需的產品有全面的瞭解才能選到自己的最佳“夥伴”。生物通龍虎榜為您提供了一些公司二氧化碳培養箱的具體參數，從中您可以得到一個具體的比較和分析，說不定裏面會有您心儀的儀器呢。

培養箱的容積也是一個不可忽略的因素，買小了不夠用，大了又浪費又占地方。二氧化碳培養箱的可選容積非常廣，包括小型（<40升）、中型和大型（>700升），而且每種類型又有不同的容積可選。此時，就需要您在選購前對所需培養箱容積的範圍有一個比較準確的瞭解，並在此基礎上多預留一點空間，以保證不時之需。

此外，有些二氧化碳培養箱還具有許多特別的功能，如有Thermogard 風扇管理系統，從而實現了風量的智慧化調節；有單通道循環系統，以確保培養箱內部溫度的均一性，同時也降低了污染；LCD（液晶）顯示系統，矽樹脂溫度感測器測量溫度等等。這些各種各樣的附件裝置的選擇都是為了方便選購者的選擇和使用。