二氧化碳培養(yǎng)箱的選購與使用

瀏覽次數(shù)：1998　發(fā)布日期：2013-10-23　

[轉(zhuǎn)載]上海思伯明儀器設(shè)備有限公司

在過去的數(shù)十年間，細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、藥理學(xué)等的研究領(lǐng)域都有了驚人的長足進(jìn)步，同時(shí)，這些領(lǐng)域中的技術(shù)應(yīng)用也不得不跟上“腳步”。雖然典型的生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有了很大的改變，但二氧化碳培養(yǎng)箱依然是實(shí)驗(yàn)室中的主要組成部分，其使用的最終目的都是維持和促使細(xì)胞和組織更好地生長。然而，隨著技術(shù)的進(jìn)步，其功能和運(yùn)作都變得越來越精確、可靠和方便。如今，二氧化碳培養(yǎng)箱已成為實(shí)驗(yàn)室最普遍使用的常規(guī)儀器之一，已廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、免疫學(xué)、遺傳學(xué)、微生物、農(nóng)業(yè)科學(xué)、藥物學(xué)的研究和生產(chǎn)。

　　CO2培養(yǎng)箱是通過對(duì)周圍環(huán)境條件的控制制造出一個(gè)能使細(xì)胞/組織更好地生長的環(huán)境，條件控制的結(jié)果就會(huì)形成一個(gè)穩(wěn)定的條件：如恒定的酸堿度(pH值：7.2-7.4)、穩(wěn)定的溫度(37°C)、較高的相對(duì)濕度(95%)、穩(wěn)定的CO2水平(5%)，這就是為什么上述領(lǐng)域的研究員如此熱衷于使用方便穩(wěn)定可靠的二氧化碳培養(yǎng)箱。此外，由于增加了二氧化碳濃度控制，并且使用微控制器對(duì)培養(yǎng)箱溫度進(jìn)行精確控制，使生物細(xì)胞，組織等的培養(yǎng)成功率、效率都得到改善�？傊趸寂囵B(yǎng)箱是普通電熱恒溫培養(yǎng)箱不可替代的新型培養(yǎng)箱。

　　使用者對(duì)二氧化碳培養(yǎng)箱的選購最關(guān)心的當(dāng)然就是其可靠性、污染物的控制和使用方便。CO2培養(yǎng)箱主要控制模擬活體內(nèi)環(huán)境相關(guān)的3個(gè)基本變量：穩(wěn)定的CO2水平、溫度、相對(duì)濕度。要有穩(wěn)定的培養(yǎng)環(huán)境，就要考慮這三方面的影響因素，選購時(shí)，就應(yīng)該對(duì)這些“重中之重”有一定的了解才能選到適合自己的儀器。但是，其它的一些方面的“小”因素也不能忽略，因?yàn)檫@些都會(huì)影響儀器的使用價(jià)值和壽命。選購時(shí)，就應(yīng)該從各方面的因素加以考慮。

　　溫度控制：

　　保持培養(yǎng)箱內(nèi)恒定的溫度是維持細(xì)胞健康生長的重要因素。當(dāng)選購二氧化碳培養(yǎng)箱時(shí)，有兩種類型的加熱結(jié)構(gòu)可供選擇：氣套式加熱和水套式加熱。雖然這兩種加熱系統(tǒng)都是精確和可靠的，但是它們都有著各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。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。獨(dú)特的水套式設(shè)計(jì)有其優(yōu)點(diǎn)：水是一種很好的絕熱物質(zhì)，當(dāng)遇到斷電的時(shí)候，水套式系統(tǒng)就能更可靠地長久保持培養(yǎng)箱內(nèi)的溫度準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性(維持溫度恒定的時(shí)間是氣套式系統(tǒng)的4-5倍)。如果您的實(shí)驗(yàn)環(huán)境不太穩(wěn)定(如有用電限制，或者經(jīng)常停電)并需要保持長時(shí)間穩(wěn)定的培養(yǎng)條件，此時(shí)，水套式設(shè)計(jì)的二氧化碳培養(yǎng)箱就是您最好的選擇。而氣套式加熱系統(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。氣套式設(shè)計(jì)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。因此，氣套式與水套式相比，具有加熱快，溫度的恢復(fù)比水套式培養(yǎng)箱迅速的特點(diǎn)，特別有利于短期培養(yǎng)以及需要箱門頻繁開關(guān)的培養(yǎng)。此外，對(duì)于使用者來說氣套式設(shè)計(jì)比水套式更簡單化(水套式需要對(duì)水箱進(jìn)行加水、清空和清洗，并要經(jīng)常監(jiān)控水箱運(yùn)作的情況)。在購買氣套式培養(yǎng)箱時(shí)，要注意的是：為了不影響培養(yǎng)，培養(yǎng)箱還應(yīng)該有一個(gè)風(fēng)扇以保證箱內(nèi)空氣的流通和循環(huán)，此裝置還有助于箱內(nèi)溫度、CO2和相對(duì)濕度的迅速恢復(fù)。

　　此外，有些類型的二氧化碳培養(yǎng)箱還具備外門及輔助加熱系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)能加熱內(nèi)門，提供給細(xì)胞良好的濕度環(huán)境，保證細(xì)胞滲透壓維持平衡，且可有效防止形成冷凝水以保持培養(yǎng)箱內(nèi)的濕度和溫度。如果您的培養(yǎng)環(huán)境需要精確的控制，那么這個(gè)輔助系統(tǒng)則是必不可少的。

　　CO2控制：

　　CO2 濃度探測可通過兩種控制系統(tǒng)——紅外傳感器(IR)或熱傳導(dǎo)傳感器(TC)進(jìn)行測量。當(dāng)二氧化碳培養(yǎng)箱的門被打開時(shí)，CO2從箱體內(nèi)漏出，此時(shí)傳感器就會(huì)探測到CO2濃度的降低，并做出及時(shí)的反應(yīng)，重新注入CO2使其恢復(fù)到原先預(yù)設(shè)的水平。熱傳導(dǎo)傳感器(TC)監(jiān)控CO2濃度的工作原理是通過測量兩個(gè)電熱調(diào)節(jié)器(一個(gè)調(diào)節(jié)器暴露于箱體環(huán)境內(nèi)，另一個(gè)則是封閉的)之間的電阻變化來實(shí)現(xiàn)的。箱內(nèi)CO2濃度的變化會(huì)改變兩個(gè)電熱調(diào)節(jié)器間的電阻，從而促使傳感器產(chǎn)生反應(yīng)以達(dá)到調(diào)節(jié)CO2水平的作用。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)，因而影響了TC傳感器的精度。當(dāng)需要精確的培養(yǎng)條件和頻繁開啟培養(yǎng)箱門時(shí)，此控制系統(tǒng)就顯得不太適用了。紅外傳感器(IR)作為另一個(gè)可選擇的控制系統(tǒng)比TC系統(tǒng)具備更精確的CO2控制能力，它是通過一個(gè)光學(xué)傳感器來檢測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。因?yàn)镮R系統(tǒng)不會(huì)因溫度和相對(duì)濕度的改變而受到影響，所以它比TC系統(tǒng)更精確，特別適用于需要頻繁開啟培養(yǎng)箱門的細(xì)胞培養(yǎng)。然而，此系統(tǒng)比TC系統(tǒng)更貴，這時(shí)就要結(jié)合經(jīng)費(fèi)預(yù)算進(jìn)行考慮了。

　　相對(duì)濕度控制：

　　培養(yǎng)箱內(nèi)相對(duì)濕度的控制是非常重要的，維持足夠的濕度水平才能保證不會(huì)由于過度干燥而導(dǎo)致培養(yǎng)失敗。大型的二氧化碳培養(yǎng)箱是用蒸汽發(fā)生器或噴霧器來控制相對(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(humidity pans)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(humidity reservoir)，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%。但是，這個(gè)系統(tǒng)也更復(fù)雜，由于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的增加一些難以預(yù)料的問題也會(huì)在使用過程中出現(xiàn)。

　　微處理控制系統(tǒng)：

　　每一個(gè)使用者都希望所用的儀器能夠方便好用，微處理控制系統(tǒng)和其它各種功能附件(如高溫自動(dòng)調(diào)節(jié)和警報(bào)裝置、CO2警報(bào)裝置、密碼保護(hù)設(shè)置、自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)等等)的運(yùn)用，就使得二氧化碳培養(yǎng)箱的操作和控制都非常的簡便。微處理控制系統(tǒng)是維持培養(yǎng)箱內(nèi)溫度、濕度和CO2 濃度穩(wěn)態(tài)的操作系統(tǒng)。例如PIC微處理器控制系統(tǒng)，它能嚴(yán)格控制氣體的濃度并將其損耗降至極低水平，以保證培養(yǎng)環(huán)境恒定不變，且能保證長期培養(yǎng)過程中箱內(nèi)溫度精確，并有LED 顯示，可設(shè)置、校正溫度和CO2濃度。不同的微處理系統(tǒng)雖然名字不相同，但是其原理與控制效果則無甚區(qū)別，選購時(shí)不必太在意它們名字上的區(qū)別，關(guān)鍵是要自己覺得使用起來方便，容易操作，而且要能夠達(dá)到所需的控制精度。

　　此外，我想一個(gè)報(bào)警系統(tǒng)也是不可少的吧，它能讓你及時(shí)知道培養(yǎng)箱出現(xiàn)的情況，并做出反應(yīng)，從而最大限度地降低了損失，保證實(shí)驗(yàn)的連續(xù)性。有些培養(yǎng)箱有聲/光報(bào)警裝置，溫度變化達(dá)±0.5℃，或CO2 濃度變化達(dá)±5%時(shí)，即會(huì)自動(dòng)報(bào)警;有些具有CO2濃度異常報(bào)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(shí)驗(yàn)過程而設(shè)計(jì)的。

　　污染物的控制：

　　污染是導(dǎo)致細(xì)胞培養(yǎng)失敗的一個(gè)主要因素，因而，二氧化碳培養(yǎng)箱的制造商們設(shè)計(jì)了多種不同的裝置去減少和防止污染的發(fā)生，其主要途徑都是盡量減少微生物可以生長的區(qū)域和表面，并結(jié)合自動(dòng)排除污染裝置來有效防止污染的產(chǎn)生。例如，鑒于CO2培養(yǎng)箱在使用過程中有時(shí)會(huì)伴有霉菌生長，為確保培養(yǎng)箱免受污染且保證儀器箱體內(nèi)的生物清潔性，有些公司開發(fā)設(shè)計(jì)了帶有紫外清潔功能的增強(qiáng)型CO2培養(yǎng)箱;還有公司設(shè)計(jì)的特有銅外殼HEPA濾器能過濾培養(yǎng)箱內(nèi)空氣，可過濾除去99.97%的0.3um以上的顆粒，并能有效殺死過濾時(shí)被擋在濾器內(nèi)的微生物顆粒;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。這些裝置對(duì)于細(xì)胞培養(yǎng)來說是必不可少，但選擇何種清潔裝置呢?當(dāng)然功能越多越好的最適用，但是價(jià)格也會(huì)隨之上升。如果經(jīng)費(fèi)有限，只能選擇一個(gè)價(jià)格較便宜的，這時(shí)就應(yīng)該配合使用一些消毒劑和除菌劑，經(jīng)常進(jìn)行消毒滅菌，也能達(dá)到貴儀器的效果，只是比較麻煩一點(diǎn)而已�？傊瑹o論選擇何種裝置，都要時(shí)刻注意保持培養(yǎng)箱的清潔，經(jīng)常清理箱體，這樣才能增加儀器的使用壽命，并使實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，保證結(jié)果的可靠性。

　　其它因素：

　　每一類型的二氧化碳培養(yǎng)箱溫度、濕度和CO2 濃度的控制范圍和控制精確度、均一度都有所不同。此時(shí)，購買儀器之前就要對(duì)自己實(shí)驗(yàn)室的要求有一定的了解：控制范圍是多大呢?控制精度要求非常準(zhǔn)確，還是可以有一定的浮動(dòng)范圍呢?因?yàn)橛袝r(shí)太高的精度也好像沒有太大的意義。只有對(duì)自己所需的產(chǎn)品有全面的了解才能選到自己的最佳“伙伴”。生物通龍虎榜為您提供了一些公司二氧化碳培養(yǎng)箱的具體參數(shù)，從中您可以得到一個(gè)具體的比較和分析，說不定里面會(huì)有您心儀的儀器呢。

　　培養(yǎng)箱的容積也是一個(gè)不可忽略的因素，買小了不夠用，大了又浪費(fèi)又占地方。二氧化碳培養(yǎng)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(shí)，就需要您在選購前對(duì)所需培養(yǎng)箱容積的范圍有一個(gè)比較準(zhǔn)確的了解，并在此基礎(chǔ)上多預(yù)留一點(diǎn)空間，以保證不時(shí)之需。

　　此外，有些二氧化碳培養(yǎng)箱還具有許多特別的功能，如有Thermogard 風(fēng)扇管理系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)了風(fēng)量的智能化調(diào)節(jié);有單通道循環(huán)系統(tǒng)，以確保培養(yǎng)箱內(nèi)部溫度的均一性，同時(shí)也降低了污染;LCD(液晶)顯示系統(tǒng)，硅樹脂溫度傳感器測量溫度等等。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。

　　二氧化碳培養(yǎng)箱的使用注意事項(xiàng)：

　　1. 儀器應(yīng)放置在平整的地面上，環(huán)境應(yīng)清潔整齊，干燥通風(fēng);

　　2. 儀器使用前，各控制開關(guān)均應(yīng)處于非工作狀態(tài)，調(diào)速旋鈕應(yīng)置于最小位置;

　　3. 不可將流入氣體壓力調(diào)至過大，以免沖破管道及損傷探測器;

　　4. 關(guān)好培養(yǎng)箱的門，以免氣體外泄，影響試驗(yàn)效果;

　　5. 每次停機(jī)前，各控制開關(guān)均應(yīng)處于非工作狀態(tài)才切斷電源;

　　6. 操作密碼設(shè)置需至少3人知道，以免遺忘密碼而無法開啟儀器;

　　7. 鋼瓶氣體需純凈達(dá)標(biāo)，以免損傷儀器;

　　8. 保持培養(yǎng)箱內(nèi)空氣干凈，并定期消毒;

　　9. 經(jīng)常注意箱內(nèi)蒸餾水槽中蒸餾水的量，以保持箱內(nèi)相對(duì)濕度，同時(shí)避免培養(yǎng)液蒸發(fā);

　　10. 不適用于含有易揮發(fā)性化學(xué)溶劑，低濃度爆炸氣體和低著火點(diǎn)氣體的物品以及有毒物品的培養(yǎng)。

　　11. 正確地使用和注意儀器的保養(yǎng)，使其處于良好的工作狀態(tài)，可延長儀器的使用壽命;