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二氧化碳培養(yǎng)箱是如何對(duì)這三個(gè)重要參數(shù)進(jìn)行控制的,?

閱讀:239      發(fā)布時(shí)間:2024-7-16
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二氧化碳培養(yǎng)箱的主要用途是體外培養(yǎng),,為細(xì)胞和組織培養(yǎng)營(yíng)造一個(gè)盡可能自然的生長(zhǎng)環(huán)境。通過在培養(yǎng)箱箱體內(nèi)模擬形成一個(gè)類似細(xì)胞/組織在生物體內(nèi)的生長(zhǎng)環(huán)境,,培養(yǎng)箱要求穩(wěn)定的溫度(37°C),、穩(wěn)定的CO2水平(5%)、恒定的酸堿度(pH值:7.2-7.4),、較高的相對(duì)飽和濕度(95%),,來(lái)對(duì)細(xì)胞/組織進(jìn)行體外培養(yǎng)的一種裝置。

對(duì)于細(xì)胞培養(yǎng),,溫度,、濕度和 CO2 水平這三個(gè)參數(shù)至關(guān)重要。這要求二氧化碳培養(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。

1,、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(zhǎng)的重要因素,。二氧化碳培養(yǎng)箱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。

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,。而水套式培養(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(lái)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,。

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(zhǎng)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(zhǎng)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)箱比較好的選擇,。

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(lái)說氣套式設(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,、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(lái)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,,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)。

3,、CO2控制

CO2 濃度探測(cè)可通過兩種控制系統(tǒng)——熱傳導(dǎo)傳感器(TC)或紅外傳感器(IR)進(jìn)行測(cè)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(cè)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(cè)量?jī)蓚€(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(lái)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(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,。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,。

 


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