新闻详情
二氧化碳培养箱中气体浓度控制
日期：2024-12-26 14:31
浏览次数：598
摘要：
一、控制系统：
自动控制的二氧化碳培养箱目前主要有三种形式的传感器：热导（TC）、红外线（TR）、超声波。
热导（TC）是通过电阻值的变化检测CO2浓度。传感器中固定有两根表面有防腐层的电阻丝，阻值相同，一根密封，一根外漏。两根电阻丝作为电桥的两个臂，加入CO2后，引起漏出的电阻丝阻值变化，电桥平衡被破坏。根据信号大小的变化，测量CO2浓度热导传感器简单，成本低，线性较好，用的*多。缺点是反应慢（因此只能慢慢加气），会腐蚀，容易零位漂移，所以一般仪器使用说明书上都要求使用2-6个月要做零点校正。否则会产生极大的误差。
红外线（TR）传感器是用红外线为介质即通过CO2气体对红外线的吸收来测定CO2浓度。其线性好，灵敏度高，可以测到0-20ppm，结构比较复杂，价格比较贵，广泛用于对空气、温室CO2的测量。但在二氧化碳培养箱上使用不多，因为培养室内温度高，湿度大，传感器本身不能放入培养室，要用气泵从培养室将气抽出来，通过加温或制冷，使水气不凝结，检测后再送回培养室。传感器内还装有同步电机，因此运动部件多，线路复杂，影响使用寿命。
超声波传感器是以超声波作为检测手段来检测CO2浓度。超声波通过不同介质时传播的速度是不同的，超声波通过空气时是334M/分钟，通过CO2时是274.6M/分钟，利用这种差别检测CO2浓度的变化。超声波传感器没有运动部件，高湿度不受影响，使用寿命长，国内有少量生产。
上述三种形式都能对CO2浓度检测，各有其优缺点。要实现自动控制，必须能检测CO2浓度，检测的结果对比设定值再进行补充，使其维持在设定范围，在控制形式上是一个闭环。这三种形式的二氧化碳培养箱精度高，稳定性好，省气，现代实验室应该选择自动控制的CO2培养箱。
还有一种配气式的二氧化碳培养箱，是早期传感器技术落后时的产物。配气式的二氧化碳培养箱使用两支玻璃管流量计，不停的对培养室充气，一定的时间后培养室CO2浓度就接近流量计的配气比例，箱内CO2浓度不能检测、显示、反馈，在控制形式上是一个开环。因温度和CO2气的压力变化，流量计要随时人工调节，又称手动式。这种形式的二氧化碳培养箱精度低，稳定性差，耗气大，恢复慢，但价格比较便宜，适合短时间培养。
二、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。目前大多数的二氧化碳培养箱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）。用户在选购二氧化碳培养箱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*大相对饱和湿度并且开关门后的湿度恢复的时间越短。
四、防污染设计和消毒灭菌系统：
污染是导致细胞培养失败的一个主要因素，因而，二氧化碳培养箱设计了多种不同的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可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。主要有：紫外消毒、高效空气过滤（HEPA过滤器可过滤除去99.97％的0.3微米以上的颗粒）及高温湿热消毒等方式。
紫外消毒能力是与紫外灯距离目标的距离的二次方成反比，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；HEPA过滤器由于受到过滤膜孔径的影响，无法去除病毒和一些微小**，也有其局限性；相比较而言，高温消毒是目前比较有效消毒灭菌的方法。
自动控制的二氧化碳培养箱目前主要有三种形式的传感器：热导（TC）、红外线（TR）、超声波。
热导（TC）是通过电阻值的变化检测CO2浓度。传感器中固定有两根表面有防腐层的电阻丝，阻值相同，一根密封，一根外漏。两根电阻丝作为电桥的两个臂，加入CO2后，引起漏出的电阻丝阻值变化，电桥平衡被破坏。根据信号大小的变化，测量CO2浓度热导传感器简单，成本低，线性较好，用的*多。缺点是反应慢（因此只能慢慢加气），会腐蚀，容易零位漂移，所以一般仪器使用说明书上都要求使用2-6个月要做零点校正。否则会产生极大的误差。
红外线（TR）传感器是用红外线为介质即通过CO2气体对红外线的吸收来测定CO2浓度。其线性好，灵敏度高，可以测到0-20ppm，结构比较复杂，价格比较贵，广泛用于对空气、温室CO2的测量。但在二氧化碳培养箱上使用不多，因为培养室内温度高，湿度大，传感器本身不能放入培养室，要用气泵从培养室将气抽出来，通过加温或制冷，使水气不凝结，检测后再送回培养室。传感器内还装有同步电机，因此运动部件多，线路复杂，影响使用寿命。
超声波传感器是以超声波作为检测手段来检测CO2浓度。超声波通过不同介质时传播的速度是不同的，超声波通过空气时是334M/分钟，通过CO2时是274.6M/分钟，利用这种差别检测CO2浓度的变化。超声波传感器没有运动部件，高湿度不受影响，使用寿命长，国内有少量生产。
上述三种形式都能对CO2浓度检测，各有其优缺点。要实现自动控制，必须能检测CO2浓度，检测的结果对比设定值再进行补充，使其维持在设定范围，在控制形式上是一个闭环。这三种形式的二氧化碳培养箱精度高，稳定性好，省气，现代实验室应该选择自动控制的CO2培养箱。
还有一种配气式的二氧化碳培养箱，是早期传感器技术落后时的产物。配气式的二氧化碳培养箱使用两支玻璃管流量计，不停的对培养室充气，一定的时间后培养室CO2浓度就接近流量计的配气比例，箱内CO2浓度不能检测、显示、反馈，在控制形式上是一个开环。因温度和CO2气的压力变化，流量计要随时人工调节，又称手动式。这种形式的二氧化碳培养箱精度低，稳定性差，耗气大，恢复慢，但价格比较便宜，适合短时间培养。
二、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。目前大多数的二氧化碳培养箱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）。用户在选购二氧化碳培养箱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*大相对饱和湿度并且开关门后的湿度恢复的时间越短。
四、防污染设计和消毒灭菌系统：
污染是导致细胞培养失败的一个主要因素，因而，二氧化碳培养箱设计了多种不同的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可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。主要有：紫外消毒、高效空气过滤（HEPA过滤器可过滤除去99.97％的0.3微米以上的颗粒）及高温湿热消毒等方式。
紫外消毒能力是与紫外灯距离目标的距离的二次方成反比，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；HEPA过滤器由于受到过滤膜孔径的影响，无法去除病毒和一些微小**，也有其局限性；相比较而言，高温消毒是目前比较有效消毒灭菌的方法。