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zui普遍使用的常規(guī)儀器之一,其通過(guò)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)境如恒定的酸堿度(pH值:7.2-7.4)、穩(wěn)定的溫度(37°C)、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。
*的用戶對(duì)二氧化碳培養(yǎng)箱都有兩條zui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zui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zui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)以及需要箱門頻繁開關(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。
目前市面上擁有此功能的二氧化碳培養(yǎng)箱極少,而Heal Force(力康)牌HF90氣套式二氧化碳培養(yǎng)箱能夠做到。HF90的獨(dú)立箱內(nèi)溫度控制系統(tǒng)保證培養(yǎng)箱內(nèi)溫度能夠的穩(wěn)定在用戶的設(shè)定值上,并且主加熱系統(tǒng)具有正常/緩慢兩種加熱模式,更加耐受室溫較高的環(huán)境使用,我們知道培養(yǎng)箱的zui低工作溫度一般是高于室溫5°C,如果沒有緩慢加熱模式就非常容易在夏天高溫天氣(如室溫30°C左右時(shí))產(chǎn)生箱內(nèi)溫度過(guò)高;HF90的獨(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°C時(shí),切斷培養(yǎng)箱的主加熱系統(tǒng),同時(shí)聲光報(bào)警;HF90的環(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)箱外門輔助加熱系統(tǒng)的功率,達(dá)到控制箱體內(nèi)溫度的目的。
HF90 氣套式高溫濕熱滅菌CO2培養(yǎng)箱正面圖
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,HF90二氧化碳培養(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空氣過(guò)濾器的培養(yǎng)箱內(nèi)比較合適,如Heal Force(力康)HF160W水套式培養(yǎng)箱就是采用的HEPA過(guò)濾器配合高精度IR傳感器的配置;而HF90氣套式培養(yǎng)箱采用的是高精度TCD傳感器。
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。
目前市面上擁有此功能的二氧化碳培養(yǎng)箱極少,而Heal Force(力康)牌HF90氣套式二氧化碳培養(yǎng)箱能夠做到。HF90先進(jìn)的“AUTO-START”自動(dòng)啟動(dòng)功能可以將培養(yǎng)箱自動(dòng)調(diào)節(jié)到您所設(shè)定的各項(xiàng)工作參數(shù),并使CO2濃度處于zui和穩(wěn)定狀態(tài),保證CO2濃度不產(chǎn)生正負(fù)漂移。
3. CO2濃度均一性:此點(diǎn)與溫度均一性的要求類似,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(如在開關(guān)門后)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,但開門后濕度恢復(fù)速度很慢)。我們?cè)诖私ㄗh用戶在選購(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zui大相對(duì)飽和濕度并且開關(guān)門后的濕度恢復(fù)的時(shí)間越短。
Heal Force(力康)牌HF90二氧化碳培養(yǎng)箱的整個(gè)內(nèi)部箱底被設(shè)計(jì)成為一個(gè)水庫(kù)式底盤,這樣可以做到蒸發(fā)面積zui大化,增強(qiáng)蒸發(fā)作用,水庫(kù)式底盤設(shè)計(jì)使培養(yǎng)箱內(nèi)能快速達(dá)到飽和濕度狀態(tài),且濕度恢復(fù)速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于采用水盤增濕的二氧化碳培養(yǎng)箱。
CO2培養(yǎng)箱的濕度恢復(fù)時(shí)間比較圖
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。例如,鑒于CO2培養(yǎng)箱在使用過(guò)程中有時(shí)會(huì)伴有霉菌生長(zhǎng),為確保培養(yǎng)箱免受污染并且保證儀器箱體內(nèi)的生物清潔性,相繼問世了多種消毒滅菌方式,如帶有紫外消毒功能的CO2培養(yǎng)箱(如Heal Force 品牌的HF151UV和HF212UV二氧化碳培養(yǎng)箱);還有的設(shè)計(jì)生產(chǎn)了HEPA過(guò)濾器能過(guò)濾培養(yǎng)箱內(nèi)空氣,可過(guò)濾除去99.97%的0.3微米以上的顆粒(如Heal Force 品牌的HF160W二氧化碳培養(yǎng)箱);此外,還開發(fā)設(shè)計(jì)了能使箱內(nèi)達(dá)到高溫濕熱的環(huán)境從而殺死污染微生物,達(dá)到消毒滅菌目的的培養(yǎng)箱(如Heal Force 品牌的HF90和HF240二氧化碳培養(yǎng)箱)。這些裝置對(duì)于細(xì)胞培養(yǎng)來(lái)說(shuō)是*,但選擇何種清潔裝置呢?首先,我們考慮的當(dāng)然是各種方式的滅菌能力,紫外消毒能力是與紫外燈距離目標(biāo)的距離的二次方成反比,距離越遠(yuǎn),消毒能力越差,所以紫外消毒方式有其局限性,難以達(dá)到*滅菌的要求;HEPA過(guò)濾器由于受到過(guò)濾膜孔徑的影響,無(wú)法去除病毒和一些微小細(xì)菌,也有其局限性;相比較而言,高溫消毒是目前比較有效消毒滅菌的方法,高溫消毒又分為兩類,一是傳統(tǒng)的高溫干熱消毒,另一種是先進(jìn)的高溫濕熱滅菌。
接下來(lái)我們重點(diǎn)說(shuō)一下高溫干熱和高溫濕熱兩種方法的優(yōu)劣。高溫濕熱由于蒸汽潛熱大,穿透力強(qiáng),容易使蛋白質(zhì)變性或凝固,因此該法的滅菌效率比干熱滅菌法高。其原因有三:①蛋白質(zhì)凝固所需的溫度與其含水量有關(guān),含水量愈大,發(fā)生凝固所需的溫度愈低。濕熱滅菌的菌體蛋白質(zhì)吸收水分,所以較同一溫度的干熱空氣中易于凝固。②濕熱滅菌過(guò)程中蒸汽放出大量潛熱,加速提高濕度。因而濕熱滅菌比干熱所需溫度低,如在同一溫度下,則濕熱滅菌所需時(shí)間比干熱短。③濕熱的穿透力比干熱大,使其深部也能達(dá)到滅菌溫度,故濕熱比干熱收效好一些。所以高溫消毒并不是簡(jiǎn)單的看消毒溫度,主要是看是否濕熱消毒。另外,從使用角度看,濕熱消毒一般控制在90°C就能達(dá)到很*的消毒效果,整個(gè)消毒過(guò)程中培養(yǎng)箱內(nèi)的所有附件都不用取出,可以全部進(jìn)行消毒;而干熱消毒為了達(dá)到較好的效果,溫度一般都在100°C以上,在這種溫度下消毒培養(yǎng)箱內(nèi)的傳感器、HEPA過(guò)濾器等都要在消毒過(guò)程中取出,等消毒結(jié)束再裝上,這樣即麻煩,附件又不能同時(shí)消毒,而且增加二次污染的幾率,再者要達(dá)到100°C以上的高溫,培養(yǎng)箱的加熱系統(tǒng)的電熱絲必然要加粗,這會(huì)導(dǎo)致培養(yǎng)箱的溫度控制難度增加,均一性變差。所以我們建議用戶在選購(gòu)二氧化碳培養(yǎng)箱時(shí)選擇含高溫濕熱滅菌方式的培養(yǎng)箱。
目前市面上有高溫濕熱滅菌功能的二氧化碳培養(yǎng)箱極少,而Heal Force(力康)牌HF90氣套式二氧化碳培養(yǎng)箱能夠做到。HF90培養(yǎng)箱包含90°C高溫濕熱滅菌系統(tǒng),同時(shí)配合其電解拋光不銹鋼圓邊圓角內(nèi)腔體設(shè)計(jì)、箱內(nèi)冷凝水控制系統(tǒng)、CO2進(jìn)氣口HEPA過(guò)濾、外門開關(guān)檢測(cè)系統(tǒng)、三扇內(nèi)玻璃小門等防污染設(shè)計(jì),真真正正是一款理想的二氧化碳培養(yǎng)箱。
HF90 CO2培養(yǎng)箱配備3扇小門
五、其它因素
二氧化碳培養(yǎng)箱的容積也是一個(gè)不可忽略的因素,買小了不夠用,大了又浪費(fèi)又占地方。二氧化碳培養(yǎng)箱的可選容積非常廣,而且每種類型又有不同的容積可選。此時(shí),就需要您在選購(gòu)前對(duì)所需培養(yǎng)箱容積的范圍有一個(gè)比較準(zhǔn)確的了解,并在此基礎(chǔ)上多預(yù)留一點(diǎn)空間,以保證不時(shí)之需。
此外,每一個(gè)使用者都希望所用的儀器能夠方便好用,微處理控制系統(tǒng)和其它各種功能附件(如高溫自動(dòng)調(diào)節(jié)和警報(bào)裝置、CO2警報(bào)裝置、密碼保護(hù)設(shè)置、自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)、LCD顯示系統(tǒng)等等)的運(yùn)用,就使得二氧化碳培養(yǎng)箱的操作和控制都非常的簡(jiǎn)便。不同的微處理系統(tǒng)雖然名字不相同,但是其原理與控制效果則無(wú)甚區(qū)別,選購(gòu)時(shí)不必太在意它們名字上的區(qū)別,關(guān)鍵是要自己覺得使用起來(lái)方便,容易操作。
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