二氧化碳培養箱的原理

二氧化碳培養箱主要包含以下幾個方面功能：溫度控制系統、二氧化碳濃度控制系統、濕度控制系統、放污染設計和滅菌系統。這四大基本功能決定了二氧化碳培養箱性能*。

1 溫度控制

培養箱的加熱方式分為氣套式加熱和水套式加熱。水套式加熱是通過一個獨立的水套層包圍內部的箱體來維持溫度恒定的，當遇到斷電的時候，水套式系統就可以比較長時間的保持培養箱內的溫度準確性和穩定性（維持溫度恒定時間是氣套式系統的3-4倍），有利于實驗環境不太穩定（如有用電限制，或者經常停電）并需要保持長時間穩定的培養條件的用戶選用。氣套式加熱是通過遍布箱體氣套層內的加熱器直接對內箱體進行加熱的，又叫六面直接加熱。氣套式與水套式相比，具有加熱快，溫度的恢復比水套式培養箱迅速的特點，特別有利于短期培養以及需要箱門頻繁開關的培養。

保持培養箱內恒定的溫度是維持細胞健康生長的重要因素，因此精確可靠的溫控系統是培養箱的重要部分。為了使培養箱更加穩定的工作，箱內溫度控制、超溫報警控制和環境溫度監控三重獨立的溫度控制功能。

配備風扇以及風道的培養箱內部的溫度均一度較好，同時此裝置還有助于箱內溫度、CO_2濃度和相對濕度的迅速恢復。

2 二氧化碳濃度控制

二氧化碳濃度測定目前市場上有兩種方法：紅外傳感器（IR）或熱導傳感器（TCD）。熱導傳感器監控CO_2濃度的工作原理是基于對內腔空氣熱導率的連續測量，輸入CO_2氣體的熱導率會使腔內空氣的熱導率發生變化，這樣就會產生一個CO_2濃度直接成正比的電信號。紅外傳感器（IR）它是通過一個光學傳感器來檢測CO_2水平的。IR 系統包括一個紅外發射器和一個傳感器，當箱體內的CO_2吸收了發射器發射的部分紅外線之后，傳感器就可以檢測出紅外線的減少量，而被吸收紅外線的量正好對應于箱體內CO_2的水平，從而可以得出箱體內CO_2的濃度。由于 IR 系統是通過紅外線減少來確定箱內CO_2濃度，而箱體內顆粒物能夠反射或部分吸收紅外線，使得IR 系統對箱體內顆粒物的多少比較敏感，因此 IR 傳感器應用在含 HEPA 高效空氣過濾器的培養箱內比較合適。

無論哪種CO_2測量系統在使用一段時間后都會產生漂移，而產生漂移后直接會導致箱體內二氧化碳濃度不能穩定在設定值，致使培養失敗。故，帶有CO_2測量系統自動校準功能的培養箱是很有必要的。

3 相對濕度

箱內濕度對于培養工作來說是一項非常重要然而又經常被忽略的因素。維持足夠的濕度水平并且要有足夠快的濕度恢復速度（如在開關門后）才能保證不會由于過度干燥而導致培養失敗。目前大多數的二氧化碳培養箱是通過增濕盤的蒸發作用產生濕氣的（其產生的相對濕度水平可達 95% 左右，但開門后濕度恢復速度很慢）。

4 防輻射設計和滅菌系統

污染是導致細胞培養失敗的一個主要因素，因而，二氧化碳培養箱的制造商們設計了多種不同的裝置去減少和防止污染的發生，其主要途徑都是盡量減少微生物可以生長的區域和表面，并結合自動排除污染裝置來有效防止污染的產生。于CO2培養箱在使用過程中有時會伴有霉菌生長，為確保培養箱免受污染并且保證儀器箱體內的生物清潔性，相繼問世了多種消毒滅菌方式，如帶有紫外消毒功能的 C O2培養箱；還有的設計生產了 HEPA 過濾器能過濾培養箱內空氣，可過濾除去 99.97% 的 0.3 微米以上的顆粒；此外，還開發設計了能使箱內達到高溫濕熱的環境從而殺死污染微生物，達到消毒滅菌目的的培養箱。