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二氧化碳培养箱（CO₂培养箱）是实验室中用于细胞培养的关键设备，主要为哺乳动物细胞和部分微生物的体外生长提供恒定的温度、湿度和CO₂浓度环境。该设备广泛应用于细胞生物学、肿瘤学、免疫学、生殖医学、组织工程、分子生物学等诸多科研和生产领域。通过模拟体内生理环境，CO₂培养箱有助于维持细胞的代谢平衡与生长条件。
CO₂培养箱的核心功能是为细胞培养提供一个接近人体内环境的外部空间。它依靠精密的控制系统对箱体内的温度、气体浓度和湿度进行调节，以达到以下目的：
维持细胞培养液的pH值稳定（一般为7.2–7.4）；
保持温度恒定在37°C左右；
维持高湿度（约95%），以防止培养液蒸发；
提供无菌环境，防止细胞污染。
这些控制参数的组合，使细胞可以在体外继续进行正常的生命活动。
CO₂培养箱通常由外壳、内胆、箱门、层架、观察窗等构成。
外壳：一般由喷塑钢板制成，具备基本的防腐蚀性能；
内胆：多采用不锈钢材质，耐腐蚀、易清洁；
箱门：双层密封，内设加热玻璃观察窗，既可观察内部培养状态，又减少温度与湿度波动；
层架设计：可根据需要调节层距，适配多种容器。
细胞的生理温度一般设定为37°C，培养箱通过加热装置及温度传感器实现精准控温。目前常见加热方式包括：
水套式：通过加热外部水层来调节内部温度，温度波动小，适合长期培养；
气套式：加热空气后循环至内部，升温快，节能便捷，适合日常使用。
CO₂浓度的稳定对于维持培养液的pH值至关重要。该系统包括CO₂传感器、控制阀、供气管道等。
常用浓度设定：多设为5%，用于碳酸氢盐缓冲体系的细胞培养；
传感器类型：
热导式：价格适中，响应稳定；
红外式（IR）：抗湿性强，精度更高，反应速度快；
气源供给：使用高纯度CO₂钢瓶，通过电磁阀自动调节气体输入。
高湿度环境有助于减少培养液蒸发，从而保证细胞渗透压稳定。通常使用箱体底部的加湿水盘蒸发方式来维持湿度，部分设备配有自动加湿与水位报警功能。
为了避免污染，一些型号在气体进口设有高效过滤器（HEPA），部分设备还配有UV紫外消毒灯、自动灭菌系统（如高温灭菌程序）。
数字显示器、温度/气体/湿度设定模块为标准配置。一些设备支持触控屏幕、远程监控、数据存储等扩展功能。常见报警功能包括：
温度偏差报警；
CO₂浓度异常；
门未关闭提醒；
电源故障提示。
二氧化碳培养箱提供了如下关键功能：
恒温控制：为细胞生长提供稳定的热环境；
CO₂浓度调节：维持培养基酸碱平衡；
高湿度维持：减少培养液蒸发，保护细胞；
抗污染设计：减少外源微生物污染风险；
可视化管理：可通过观察窗实时监测内部状态。
CO₂培养箱在多个科研与工业应用中具有重要作用：
用于培养各种哺乳动物细胞、人源细胞系、干细胞等，用于研究细胞分裂、代谢、信号传导等生命活动。
癌细胞培养、肿瘤药物筛选、转移机制研究等均依赖于恒定的培养环境。
体外受精（IVF）和胚胎培养需在特定温度和CO₂环境中进行，CO₂培养箱为胚胎早期发育提供条件。
在构建人工皮肤、软骨、心肌等体外组织模型时，培养箱可为细胞提供适宜的环境，促进细胞附着、增殖和组织形成。
某些病原体（如衣原体、支原体）和病毒需要在宿主细胞内培养。CO₂培养箱提供稳定条件促进微生物在细胞中的增殖。
高通量筛选实验对环境要求高。培养箱确保环境稳定，提高实验重复性。
良好的使用习惯和维护制度对保持设备运行状态具有重要意义。
温度探头、CO₂传感器应根据使用频率定期校准，保证读数准确。
每周清洁内胆和水盘；
每月进行一次全面消毒，可使用酒精、过氧化氢或高温灭菌程序。
进入培养箱的物品需严格灭菌；
尽量避免频繁开关箱门；
建议定期更换HEPA过滤器和水源。
水盘中应使用去离子水或蒸馏水，避免产生水垢和细菌污染。
随着实验室设备智能化、自动化水平不断提升，CO₂培养箱的技术发展呈现以下趋势：
智能监控：引入Wi-Fi、物联网技术，支持远程操作与故障诊断；
多气体控制：部分机型增加O₂/N₂控制能力，适应低氧或高氧实验需求；
节能环保：通过新型加热系统和保温设计，降低能耗；
集成化设计：与细胞自动化培养系统、成像系统等联合使用，提高实验效率；
数据追踪：支持实验数据实时记录、云端存储、日志分析。
CO₂二氧化碳培养箱是细胞培养实验中不可分离的一环，其稳定性与准确性直接影响到实验数据的可靠性。该设备通过恒定调控温度、气体成分和湿度，为各种科研工作提供技术保障。未来，随着科研需求的多样化和设备技术的进步，CO₂培养箱将在精密性、安全性、可控性等方面持续提升，进一步拓展其在科研与产业中的应用广度。
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