发布时间: 2025-10-22 · 新闻信息
三气培养箱(Tri-gas Incubator)是一种用于细胞、组织及微生物培养的高精度恒温恒湿设备,其名称中的“三气”指的是:二氧化碳(CO₂)、氧气(O₂)和氮气(N₂)。这种培养箱通过精准控制三种气体比例、温度与湿度,模拟人体或特定生理环境,为细胞提供最接近体内的生长条件。
三气培养箱在结构上通常包括:
恒温系统(加热器+温度传感器+PID控制模块);
湿度系统(水盘蒸发或主动加湿);
气体控制系统(CO₂、O₂、N₂ 三气混合比例调节);
空气循环系统(风道与过滤装置维持温度均匀性);
智能监控系统(用于参数设定、显示、报警和数据记录)。
其核心原理是通过传感器监测腔体内的温度、湿度及气体浓度,再由微处理器控制各执行部件,使环境参数保持在设定范围内,从而保证细胞代谢、分裂和生长的稳定性。
二氧化碳(CO₂)
维持培养基的酸碱度(pH 值),通常通过碳酸氢盐缓冲体系(HCO₃⁻/CO₂)调节。
常用浓度为 5%±0.2%,可根据培养基体系不同略作调整。
氧气(O₂)
调节培养环境的氧分压,模拟不同组织或病理环境。
常规细胞培养使用 21%(空气水平),但低氧研究(如肿瘤、干细胞、胚胎培养)常降至 1%–5%。
氮气(N₂)
作为惰性气体,用于稀释氧浓度,保持系统内气体平衡。
在低氧培养中通过控制 N₂ 通入量来降低 O₂ 浓度。
精密温控系统
采用微电脑PID控制,控温精度可达 ±0.1℃;
内胆加热+门加热双回路,避免冷凝水;
温度传感器实时监控,自动修正偏差。
智能气体控制
CO₂ 采用红外(IR)传感器检测,响应快且不受湿度干扰;
O₂ 采用电化学或光学传感器检测,长期稳定;
自动配气系统可实现多气体比例设定与稳态控制。
湿度维持与防污染
湿度可保持在 90–95%,通过蒸发水盘或超声加湿;
具备HEPA过滤系统、UV杀菌灯与抗菌内胆设计,防止微生物污染。
数据记录与安全保障
可实时显示温度、湿度、CO₂/O₂ 浓度;
具备超温、传感器失效、气源断供等多级报警;
支持USB导出或联网记录,方便溯源与管理。
细胞生物学研究
用于哺乳动物细胞、干细胞、免疫细胞等的培养与传代。
低氧生理与病理研究
模拟缺氧状态,用于肿瘤细胞、神经细胞或缺血模型研究。
胚胎与干细胞培养
通过控制 O₂ 浓度(一般为5%),维持胚胎及干细胞高活性状态。
生物制药与免疫学实验
用于生产疫苗、抗体、重组蛋白等过程中细胞培养阶段。
开机前检查
确认三气钢瓶(CO₂、O₂、N₂)压力充足,减压阀稳固;
检查水盘清洁,补充无菌蒸馏水;
确认门封条完好、传感器连接可靠。
使用过程中
避免频繁开门,减少温湿扰动;
定期查看气体浓度、温度、湿度曲线;
样品标签清晰,防止交叉污染。
定期维护
每周更换水盘并清洗;
每月擦拭内胆与层板,使用70%乙醇或异丙醇消毒;
每半年更换气体过滤器、HEPA滤芯;
每年校准 CO₂/O₂ 传感器。
| 参数 | 指标范围 |
|---|---|
| 温度控制范围 | 室温 +5℃ 至 60℃ |
| 温控精度 | ±0.1℃ |
| CO₂ 控制范围 | 0–20%(常用5%) |
| CO₂ 控制精度 | ±0.1% |
| O₂ 控制范围 | 1–20% 可调 |
| 湿度 | ≥90% RH |
| 内胆材质 | 镜面不锈钢(防腐蚀) |
| 显示方式 | LCD/触控式界面 |
| 数据输出 | USB / 以太网 / 报警接口 |
独立超温保护:超过设定温度自动切断加热回路;
气体过压保护:双级减压设计,防止压力冲击;
门加热防凝露:维持门面温度高于内胆1–2℃;
断电记忆功能:参数保存与自动恢复;
报警系统:声光双重提示,具远程通讯接口。
| 项目 | 普通CO₂培养箱 | 三气培养箱 |
|---|---|---|
| 控制气体 | CO₂ + 空气 | CO₂ + O₂ + N₂ |
| 可调氧浓度 | 否 | 是(1–20%) |
| 应用范围 | 常规细胞培养 | 低氧研究、干细胞、胚胎培养 |
| 成本与复杂度 | 较低 | 较高 |
| 模拟生理能力 | 一般 | 更接近体内环境 |
智能化与联网化
具备云监控、远程报警与移动端管理功能;
可自动分析环境稳定性与样品培养曲线。
模块化与节能化
多腔体独立控制结构,避免交叉影响;
优化加热与循环设计,降低能耗。
高洁净度与无菌化设计
内置紫外/HEPA双杀菌系统;
气流循环采用无死角导流结构,提升腔体洁净等级。
精准模拟微环境
可叠加控制 pH、压力或光照,实现更复杂的生理环境模拟。
三气培养箱通过对 温度、湿度、CO₂与O₂浓度 的精密控制,为各种细胞实验提供可重复、可控、接近生理条件的培养环境。它是现代生命科学、医学研究和生物制药不可或缺的核心设备。与传统单气体培养箱相比,三气培养箱不仅能模拟正常氧环境,还能再现低氧、缺氧、甚至特定病理状态的条件,为研究细胞代谢、信号通路、疾病模型提供更精确的平台。

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