一、概述

二氧化碳培养箱是一种广泛用于医学、免疫学、遗传学、微生物、农业科学、药物学进行细胞／组织培养和生长的科学实验设备。其通过在培养箱内模拟形成一个类似细胞／组织在生物体内的生长环境，从而对细胞／组织进行人工体外培若。二氧化碳培养箱在医学临床的病理检查中更是必不可少的设备，一般三甲医院都装备有这种设备。随着国家2009年正式公布开始实施的新医改方案，将大力推进和提高县、镇级基层医疗卫生机构的医疗设施配套能力和医疗诊治水平。可以预料，二氧化碳培养箱也将在大批基础医疗卫生机构中得到广泛应用。

二、二氧化碳培养箱基本结构

1．结构形式

二氧化碳培养箱为箱式结构，外壳为薄钢板拼装而成，表面着静电喷漆，内胆为不锈钢板。温度控制和C02浓度控制器均设在箱体正面顶部，便于操作。设备造型紧凑美观。

2．加热方式

二氧化碳培养箱的加热方式有两种，一种是水套式加热，一种是空气加热（也称气套式）。两种加热方式采用不同的箱体结构，均能满足箱体对温度恒定和均匀的要求，但它们又有各自的优缺点。水套式加热是通过独立的水套层围着培养箱的工作室使其均匀如热。由于水的热容量比空气大得多，因此水套式加热方式可以在温度达到设定要求后保持较长的时间，即使这时因故停电或加热出现故障均能较长时间保持培养细胞或组织不受破坏。但水套式加热不允许断水且需定期清洗和换水，相对空气加热要麻烦一些，同时，其加热过程时间也要长一些。空气加热是由加热器将空气加热后在箱内均匀流动，同样可保证箱内温度的均匀与稳定，而且加热速度较快。但如果一旦出现停电或加热出现故障，其箱体温度将很快下降，如不及时处理，则有可能使培养物受到影响。目前无论国内国外大多数二氧化碳培养箱都采用水套式加热。

3．温度控制

二氧化碳培养箱的温度指标，包括温度波动度和温度均匀性是该设备的重要性能，只有稳定而均匀的温度环境，才能维持细胞或组织健康生长。二氧化碳培养箱的温度采用数显仪表控温，PID调节，具有控制精度高、可靠性好、操作简便的特点。水套式加热由于工作室四周均为被加热的水套对于工作室具有鬼好的均热作用，所以始终能够保持良好的温度均匀性。同时，为了确保培养过程万无一失，还专门设立了独立的超温保护装置，即使控温系统失控，会立即停机，不致使所培养的细胞受损。

4．二氧化碳浓度控制

二氧化碳浓度控制是二氧他碳培养箱又一个关键问题，因为准确的二氧化碳浓度是细胞培养过程中必须满足的条件，不允许发生偏差，否则将会造成不可挽回的损失。二氧化碳浓度的控制，首先取决于二氧化碳分析传感器。一般来说，二氧化碳分析传感器有两种，一种是红外传感器(IR)．另一种是热导传感器(TCD)。红外传感器是通过一个光学传感器来检测C02的，它包括一个红外发射器和一个传感器，当箱内的C02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，而被吸收的红外线的量正好对应于箱内c02的水平，从而可以得出箱内C02的浓度。由于IR系统是通过红外线减少来确定箱内C02浓度。而箱内可能存在的颗粒物能够反射或部分吸收红外线，使得IR系统对箱内的颗。粒物比较敏感，所以，采用IR传感器时，应在箱内配置高效空气过滤器。热传导传感器控制C02浓度的工作原理是基于对箱内空气热导率的连续测量，输入C02气体的低热导率会使箱内空气的热导率发生变化，这样就产生一个与C02浓度直接成正比的电信号从而完成对箱内C02浓度的检测。无论哪种C02浓度测量系统在使用一段时间后都会产生漂移，而这种漂移会直接导致箱内二氧化碳浓度的稳定性，因此，大多数的二氧化碳培养箱都设有C02校准的功能。

5．箱内湿度

二氧化碳培养箱内的湿度是一项重要的环境因素。在箱内维持足够的湿度水平且要有足够快的湿度恢复速度（如开门后湿度会降低）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加湿盘水汽蒸发而产生湿度的，这种加湿方式既简单又能保持较理想的湿度。

6．防污染和消毒灭菌

二氧化碳培养箱内的污染是导致细胞培养失败的一个重要因素。因此，二氧化碳培养箱的制造者设计了各种不同装置去减少和防止污染的发生，其主要途径都是尽量减少微生物得以生长的区域和表面，并结合自动排除污染装置来有效防止污染的产生。例如，鉴于二氧化碳培养箱在使用过程中有时会伴有霉菌生长，为确保培养箱免妥污染并保证箱内生物的洁净，通常在二氧化碳培养箱内都采取了消毒灭菌措施。二氧化碳培养箱的消毒灭菌主要的有三种方式，即紫外线消毒、消毒过滤器和高温湿热杀灭污染微生物。在二氧化碳培养箱中，这些消毒灭菌装置显然是必不可少的，但必须从效果、成本等方面加以选择。紫外线消毒，其灭菌能力与紫外灯距离目标距离的平方成反比，距离越远，消毒能力越差，所以紫外消毒方式有其局限性，难以达到彻底灭菌的要求；消毒过滤器由于受到滤膜孔径的影响，无法去除病毒和一些微小细菌，因此也有局限性。相比较而言，高温消毒是一种比较有效的消毒方法。高温消毒又分两类，一是传统的高温干热消毒，另一种是先进的高温湿热灭菌。高温湿热由于蒸汽潜热大，穿透力强，容易使蛋白质变性或凝固，因此，其灭菌效率比干热灭菌高。

三、二氧化碳培养箱的选型

目前市场上的二氧化碳培养箱品种较多，其结构型式与功能也不尽相同。在诸如医学研究等高端领域，采用国外进口的二氧化碳培养箱较多，主要的品牌有美国的VWR、Shellab，德国的Memmet、BNDER、Heraeus．瑞士的Salvis．日本的SANYO……等。这些产品功能齐全、稳定性好、可靠性高，但价格比较吊贵。而在数量众多的医院临床应用中，则国内产品居多于国外产品。这是因为，目前我国国产的二氧化碳培养箱无论品种和性能近十年来均有大幅提升。其中不少品牌已经达到或接近国外同类产品的先进水平，如上海一恒、重庆四达、上海跃进等。这些国产品牌的功能与性能不仅完全能满足医院等医疗单位的需要，而且价格更低，售后服务有保障。对于县、镇一级的基层医疗单位来说，在二氧化碳培养箱的选购中，首选国内品牌不失为一种理性选择。

    四、二氧化碳培养箱的使用与维护

    二氧化碳培养箱的正确使用和维护，是除了设备本身的品质保证以外又一关键问题。因比，二氧化碳培养箱的使用和维护应由专人负责。使用者使用前应认真阅读并理解生产商随机提供的操作手册或使用说明书的相关内容，严格按操作手册或使用说明书中的要求和规定实施操作和维护。否则，可能导致培养失败，造成不可挽回的损失。

二氧化碳培养箱的安装应置于清洁、平整、无污染和远离热源的实验室内。使用前，应按使用说明书规定的操作程序做好准备。如：水套式箱应加注蒸馏水，并检查供电系统是否正常，同时接入C02供气钢瓶。二氧化碳培养箱的操作并不复杂，温度的设定、超温设定、C02浓度的设定只要严格要求按说明书要求进行即可，但应认真、仔细。

二氧化碳培养箱的日常维护是确保设备长期正常运行的又一重要环节，决不可掉以轻心。设备的维护，以下几项尤为重要：

1、水套式二氧化碳培养箱所加入的水必须是蒸馏水或去离子水，防止矿物质储积在水箱内产生腐蚀作用，且每年至少更换一次水，并经常检查水位是否正常。

2、所使用的C02气体必须是纯净的，否则会降低C02传感器的灵敏度和污染C02过滤装置。同时，在设备使用一段时间后（设备使用频率一般为半年至一年）。应采用浓度为5%的标准气体对设备的浓度进行校准。如长期不使用气体时，应将其进气阀予以关闭。

3、箱内应定期用消毒液擦洗消毒，搁板可取出清消，防止其他微生物污染。必要时，还应进行高温或高温高湿消毒。

4、按使用说明书的方法，定期检查超温安全装置是否正常，以防超温、导致培养对象损坏。

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