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二氧化碳培养箱

更新时间: 2010-02-25  点击次数: 3136次

二氧化碳培养箱广泛应用于医学、免疫学、遗传学、微生物、农业科学、药物学的研究和生产,已经成为上述领域实验室zui普遍使用的常规仪器之一,其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如恒定的酸碱度(pH值:7.2-7.4)、稳定的温度(37°C)、较高的相对湿度(95%)、稳定的CO2水平(5%),来对细胞/组织进行体外培养的一种装置。

       用户对二氧化碳培养箱都有两条zui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zui稳定的控制,以便于其研究工作的进展;二是要求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。所以,选购的老师zui关心的当然就是其高可靠性、对污染的防范和控制及使用方便。

一, 加热方式的区分:
气套式加热和水套式加热,两种加热系统都是和可靠的,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(维持温度恒定的时间是气套式系统的3-4倍),有利于实验环境不太稳定(如有用电限制,或者经常停电)并需要保持长时间稳定的培养条件的用户选用。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)。
 

二、二氧化碳浓度控制
1. 两种控制系统:
红外传感器(IR)或热导传感器(TCD)进行测量。两种传感器都是准确的,但都各有优缺点。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。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,因此IR传感器应用在含HEPA空气过滤器的培养箱内比较合适。

2. CO2测量系统自动校准功能:
无论哪种CO2测量系统在使用一段时间后都会产生漂移,而产生漂移后直接会导致箱体内二氧化碳浓度不能稳定在我们的设定值,致使培养失败,所以我们在这里强烈建议用户在选购培养箱时必须要选择带有CO2测量系统自动校准功能的培养箱。
三 相对湿度

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)。我们在此建议用户在选购的时候尽量选择湿度蒸发面积大的培养箱,因为我们知道湿度蒸发面积越大,越容易达到zui大相对饱和湿度并且开关门后的湿度恢复的时间越短。

的挑选和使用


由于动物细胞培养液一般使用碳酸盐pH缓冲系统,要求培养环境中维持一定浓度的CO2,所以动物细胞的培养一般需要CO2培养箱。

 
  CO2培养箱采用两种不同的CO2维持系统。一种方式是通过使用空气泵,将CO2和空气按一定比例混合后吹入培养箱。另一种方式是通过一个自动的CO2检测控制系统,在检测到CO2浓度低于要求浓度时打开CO2气阀充入CO2。由于前一种方法耗费CO2而且不容易控制CO2浓度,的CO2培养箱都采用自动监控系统来维持CO2的浓度。
 
  配有自动CO2检测控制系统的培养箱需要根据生产厂家的说明,定期做CO2浓度的测试和矫正。
 
  CO2培养箱的隔热采用水套式和气套式两种类型。气套式采用隔热系统和表面散热元件使培养箱内温度均衡,但是因为外部电热系统分布不均衡可导致培养箱内上下温度不一至,温差相对较大。水套式需要用户在安装培养箱时培养箱壁的空间内灌入大量蒸馏水。由于水的比热容很高,水套式的优点是有助于均匀散热和避免形成冷区,以及在断电后能够比较好的减缓培养箱内温度的降低。水套式因4周环水,所以温度均匀性很好。新型的CO2培养箱大多采用水套式。
 
  目前大多数实验室都使用进口的细胞培养箱。虽然进口的产品质量上比较有保障,但价格很贵,而且售后服务不是很方便。
 
  CO2培养箱一般配一个水盘,用以维持很高的湿度。水盘内的水要定期添加,水盘也要定期清洗以避免微生物的生长。
 
  为了减少微生物的污染,有一些CO2培养箱提供灭菌功能。有的可以加热到比较高的温度来灭菌,有的则通过让空气循环通过一个紫外线腔体的办法来灭菌,这样就灭菌时就不需要中断细胞的培养。

使用要点及注意事项:
是现代大中型医院进行科学研究*的重要设备,分布于医院各个实验室。它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如恒定的酸碱度(pH值:7.2—7.4),稳定的温度(37℃),较高的相对湿度(95%),稳定的二氧化碳水平(5%),来对组织、细胞、细菌进行体外培养的一种装置。常用的有两种类型:气套式和水套式。有两条基本的要求:一是要求
能够对温度、二氧化碳浓度和湿度提供zui稳定的控制,以便于其研究工作的进展;二是要求能够对培养箱内的微生物污染进行有效的防范,并能够定期消除污染,以保护研究成果,防止样品损失。

1 基本工作原理
水套式的温度是通过电热丝给水套内的水加热,再通过箱内温度传感器来检测温度变化,使箱内的温度恒定在设置温度。气套式的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的培养。箱内温度一般设定在37℃左右。控制二氧化碳的浓度是通过二氧化碳浓度传感器来进行的。二氧化碳传感器用来检测箱体内二氧化碳浓度,将检测结果传递给控制电路及电磁阀等控制器件,如果检测到箱内二氧化碳浓度偏低,则电磁阀打开,二氧化碳进入箱体
内,直到二氧化碳浓度达到所设置浓度,此时电磁阀关闭,箱内二氧化碳切断,达到稳定状态。二氧化碳采样器将箱内二氧化碳和空气混合后的气体取样到机器外部面板的采样口,以随时用二氧化碳浓度测定仪来检测二氧化碳的浓度是否达到要求。目前大多数的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)。因为湿度蒸发面积越大,越容易达到zui大相对饱和湿度并且开关门后的湿度恢复的时间越短。所以湿度蒸发面积大的培养箱较湿度蒸发面积小的培养箱容易保
持zui大相对饱和湿度。

2 一定要做好使用前的准备工作
应由专人负责使用,操作盘上的任何开关和调节旋扭一旦固定后,不要随意扭动,以免影响箱内温度,二氧化碳浓度,湿度的波动,同时降低机器的灵敏度。箱子的放置要水平,避免阳光直射和灰尘等,要保证仪器周围的气流循环,后部及侧面应留出5 cm的空隙。加装稳压电源保证电源电压波动不超过220 V±10%。所加入的水必须是蒸馏水或无离子水,防止矿物质储积在水箱内产生腐蚀作用,经常检查箱内水是否足够,水位应加至“水位指示灯”灭灯时为止。使用前箱内应用消毒酒精或碘溶液*擦洗,防止其他微生
物污染,导致实验失败。在房间安装空调,使环境温度保持在25~C左右。所使用的二氧化碳必须是纯净的,否则降低二氧化碳传感器的灵敏度和污染二氧化碳过滤装置。

3 正确充气延长二氧化碳传感器使用寿命
箱内气压由二氧化碳气体传感器控制。二氧化碳传感器正常反馈要求进气压为Medical Equipment Vo1.22,No.4 0.06 MPa。当箱内气压降低时,二氧化碳传感器在低压刺激下有节奏地开闭,向箱内慢慢充气,当进气压达0.1 MPa时,自动停止调节。如充气方法不当,使进气压力增大,当超过0.1 MPa甚至0.2 MPa压力,会损伤二氧化碳传感器。开始这种损伤效应不明显,不易察觉,反复错误操作,二氧化碳传感器损伤累积zui终致命损坏,使气压调节失灵。因此,二氧化碳传感器寿命与二氧化碳进气压大小有关,只要做好进气压调节,就能保护二氧化碳传感器性能。二氧化碳传感器价格昂贵,更换不易,所
以一定要做好进气压调节,延长二氧化碳传感器使用寿命。

4 做培养时注意培养箱湿度
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。因为饱和湿度环境可以避免培养液中二氧化碳逃逸培养液中pH值稳定,有利于细胞生长,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。所以使用过程中,在箱内托盘中放一定量的灭菌水(3/2至全盘),使箱内成为饱和湿度环境。如使用者忘记补加水,使培养细胞处于低湿度甚至干热环境中,培养液二氧化碳气体易挥发,液体pH值升高,影响细胞生长,在工作中要力求避免此问题发生。样本多时,箱内分区存放,培养物用筐或瓷盘存放,这样存取快速,缩短开门时间,减少箱内气体和湿度变化,节省气体,稳定了细胞生长环境。

5 防止污染做好箱内消毒污染是导致细胞培养失败的一个主要因素,所以要减少和防止污染的发生,主要途径是尽量减少微生物可以生长的区域和表面,采取消毒措施。例如,针对箱内湿热环境易滋生细菌等问题,我们采用在1000 mL水中加2 mL新洁尔灭液,定期用酒精和紫外线消毒箱内空气,培养物酒精擦拭人箱内,盘里的水至少要一周换一次,控制污染,可以维持适应的蒸发作用,减少箱内微生物滋生速度。为了培养箱免受污染并且保证仪器箱体内的生物清洁性,有些设计了自动排除污染装置来有效防止污染的产生。目前有多种消毒灭菌方式, 如带有紫外消毒功能的CO2培养箱。还有的设计生产了HEPA过滤器能过滤培养箱内空气,可过滤除去99.97%的0.3/an以上的颗粒,此外,还有设计了能使箱内达到高温湿热的环境从而杀死污染微生物,达到消毒灭菌目的的培养箱。
 
 
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