二氧化碳培養(yǎng)箱原理是其通過(guò)在培養(yǎng)箱箱體內(nèi)模擬形成一個(gè)類(lèi)似細(xì)胞/組織在生物體內(nèi)的生長(zhǎng)環(huán)境如恒定的酸堿度(pH值：7.2～7.4)、穩(wěn)定的溫度(37℃)、較高的相對(duì)濕度(95%)、穩(wěn)定的CO2水平(5%)，來(lái)對(duì)細(xì)胞/組織進(jìn)行體外培養(yǎng)的一種裝置。二氧化碳培養(yǎng)箱廣泛應(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)，已經(jīng)成為上述領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)室普遍使用的常規(guī)儀器之一
 

　　一般細(xì)胞培養(yǎng)液的pH在7.0-7.4之間。由于碳酸鹽pH緩沖系統(tǒng)是一種生理pH緩沖系統(tǒng)(它是人體血液中重要的pH緩沖系統(tǒng))，所以大多數(shù)培養(yǎng)液用它來(lái)保持穩(wěn)定的pH。用粉末配制培養(yǎng)液時(shí)，常常需要加入一定量的碳酸氫鈉。對(duì)大多數(shù)以碳酸鹽作為pH緩沖系統(tǒng)的培養(yǎng)液而言，以為了維持穩(wěn)定的pH，培養(yǎng)箱中的二氧化碳需要維持在2-10%之間，以保持培養(yǎng)液中溶解的二氧化碳的濃度。同時(shí)細(xì)胞培養(yǎng)的器皿需要一定程度的透氣，以便于氣體的交換。
 

　　是不是采用其他pH緩沖系統(tǒng)就不需要二氧化碳培養(yǎng)箱了呢？人們發(fā)現(xiàn)由于空氣中的二氧化碳濃度很低，如果細(xì)胞不在二氧化碳培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，培養(yǎng)液中的HCO3-會(huì)被耗盡，這樣會(huì)影響細(xì)胞的正常生長(zhǎng)。所以大部分動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)，還是需要二氧化碳培養(yǎng)箱。
 

　　*的用戶(hù)對(duì)二氧化碳培養(yǎng)箱都有兩條基本的要求，一是要求二氧化碳培養(yǎng)箱能夠?qū)囟?、二氧化碳濃度和濕度提供精確穩(wěn)定的控制，以便于其研究工作的進(jìn)展；二是要求二氧化碳培養(yǎng)箱能夠?qū)ε囵B(yǎng)箱內(nèi)的微生物污染進(jìn)行有效的防范，并且能夠定期消除污染，以保護(hù)研究成果，防止樣品損失。所以，選購(gòu)二氧化碳培養(yǎng)箱的老師關(guān)心的當(dāng)然就是其高可靠性、對(duì)污染的防范和控制及使用方便。
 

　　(一)溫度的控制
 

　　1.加熱方式：
 

　　氣套式加熱和水套式加熱，兩種加熱系統(tǒng)都是精確和可靠的，同時(shí)它們都有著各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。
 

　　水套式加熱是通過(guò)一個(gè)獨(dú)立的水套層包圍內(nèi)部的箱體來(lái)維持溫度恒定的，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)就可以比較長(zhǎng)時(shí)間的保持培養(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3～4倍)，有利于實(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(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的培養(yǎng)條件的用戶(hù)選用。
 

　　氣套式加熱是通過(guò)遍布箱體氣套層內(nèi)的加熱器直接對(duì)內(nèi)箱體進(jìn)行加熱的，又叫六面直接加熱。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(mén)頻繁開(kāi)關(guān)的培養(yǎng)。此外，對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)氣套式設(shè)計(jì)比水套式更簡(jiǎn)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)。
 

　　2.溫控系統(tǒng)：
 

　　保持培養(yǎng)箱內(nèi)恒定的溫度是維持細(xì)胞健康生長(zhǎng)的重要因素，因此精確可靠的溫控系統(tǒng)是培養(yǎng)箱*的重要部分。為了使培養(yǎng)箱更加穩(wěn)定的工作，我們推薦用戶(hù)選用具備相互獨(dú)立三重溫度控制功能的二氧化碳培養(yǎng)箱，即箱內(nèi)溫度控制、超溫報(bào)警控制和環(huán)境溫度監(jiān)控。
 

　　我們知道培養(yǎng)箱的低工作溫度一般是高于室溫5℃，如果沒(méi)有緩慢加熱模式就非常容易在夏天高溫天氣(如室溫30℃左右時(shí))產(chǎn)生箱內(nèi)溫度過(guò)高；如果有獨(dú)立超溫報(bào)警功能能夠快速準(zhǔn)確的在培養(yǎng)箱內(nèi)溫度高于培養(yǎng)溫度1℃時(shí)，切斷培養(yǎng)箱的主加熱系統(tǒng)，同時(shí)聲光報(bào)警；環(huán)境溫度監(jiān)控可以根據(jù)環(huán)境溫度的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)培養(yǎng)箱外門(mén)輔助加熱系統(tǒng)的功率，達(dá)到精確控制箱體內(nèi)溫度的目的。
 

　　3.溫度均一性：
 

　　二氧化碳培養(yǎng)箱箱體內(nèi)的溫度均一性也是用戶(hù)需要考慮的主要因素，一般在箱體內(nèi)配備了風(fēng)扇以及風(fēng)道的培養(yǎng)箱的均一度要好很多，同時(shí)此裝置還有助于箱內(nèi)溫度、CO2濃度和相對(duì)濕度的迅速恢復(fù)。
 

　　當(dāng)然，風(fēng)扇/風(fēng)道的優(yōu)化也是同等重要的，二氧化碳培養(yǎng)箱*設(shè)計(jì)的大直徑風(fēng)扇和循環(huán)風(fēng)道能夠保證箱體內(nèi)溫度和二氧化碳濃度的均一性。大直徑風(fēng)扇相比其他品牌培養(yǎng)箱的風(fēng)扇，能夠在低轉(zhuǎn)速(低風(fēng)速)時(shí)產(chǎn)生大的空氣循環(huán)流量，在達(dá)到均一性目的的同時(shí)，降低風(fēng)速、減少箱內(nèi)震動(dòng)。降低風(fēng)速、減少震動(dòng)同時(shí)也就大大提高了箱內(nèi)細(xì)胞培養(yǎng)的成功率。
 

　　-(二)二氧化碳濃度控制-
 

　　1.兩種控制系統(tǒng)：
 

　　紅外傳感器(IR)或熱導(dǎo)傳感器(TCD)進(jìn)行測(cè)量。兩種傳感器都是準(zhǔn)確的，但都各有優(yōu)缺點(diǎn)。熱導(dǎo)傳感器監(jiān)控CO2濃度的工作原理是基于對(duì)內(nèi)腔空氣熱導(dǎo)率的連續(xù)測(cè)量，輸入CO2氣體的低熱導(dǎo)率會(huì)使腔內(nèi)空氣的熱導(dǎo)率發(fā)生變化，這樣就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與CO2濃度直接成正比的電信號(hào)。
 

　　紅外傳感器(IR)它是通過(guò)一個(gè)光學(xué)傳感器來(lái)檢測(cè)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(cè)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。
 

　　由于IR系統(tǒng)是通過(guò)紅外線減少來(lái)確定箱內(nèi)CO2濃度，而箱體內(nèi)顆粒物能夠反射或部分吸收紅外線，使得IR系統(tǒng)對(duì)箱體內(nèi)顆粒物的多少比較敏感，因此IR傳感器應(yīng)用在含HEPA高效空氣過(guò)濾器的培養(yǎng)箱內(nèi)比較合適。
 

　　2.CO2測(cè)量系統(tǒng)自動(dòng)校準(zhǔn)功能：
 

　　無(wú)論哪種CO2測(cè)量系統(tǒng)在使用一段時(shí)間后都會(huì)產(chǎn)生漂移，而產(chǎn)生漂移后直接會(huì)導(dǎo)致箱體內(nèi)二氧化碳濃度不能穩(wěn)定在我們的設(shè)定值，致使培養(yǎng)失敗，所以我們?cè)谶@里強(qiáng)烈建議用戶(hù)在選購(gòu)培養(yǎng)箱時(shí)必須要選擇帶有CO2測(cè)量系統(tǒng)自動(dòng)校準(zhǔn)功能的培養(yǎng)箱。
 

　　3.CO2濃度均一性：此點(diǎn)與溫度均一性的要求類(lèi)似，在此就不做贅述。
 

　　-(三)相對(duì)濕度-
 

　　箱內(nèi)濕度對(duì)于培養(yǎng)工作來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)非常重要然而又經(jīng)常被忽略的因素。維持足夠的濕度水平并且要有足夠快的濕度恢復(fù)速度(如在開(kāi)關(guān)門(mén)后)才能保證不會(huì)由于過(guò)度干燥而導(dǎo)致培養(yǎng)失敗。目前大多數(shù)的二氧化碳培養(yǎng)箱是通過(guò)增濕盤(pán)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%左右，但開(kāi)門(mén)后濕度恢復(fù)速度很慢)。
 

　　我們?cè)诖私ㄗh用戶(hù)在選購(gòu)二氧化碳培養(yǎng)箱的時(shí)候盡量選擇濕度蒸發(fā)面積大的培養(yǎng)箱，因?yàn)槲覀冎罎穸日舭l(fā)面積越大，越容易達(dá)到大相對(duì)飽和濕度并且開(kāi)關(guān)門(mén)后的濕度恢復(fù)的時(shí)間越短。
 

　　-(四)防污染設(shè)計(jì)和消毒滅菌系統(tǒng)-
 

　　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?cè)O(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(zhǎng)的區(qū)域和表面，并結(jié)合自動(dòng)排除污染裝置來(lái)有效防止污染的產(chǎn)生。