本發(fā)明涉及培養(yǎng)箱，具體為一種二氧化碳培養(yǎng)箱及其培養(yǎng)方法。

背景技術(shù)：

1、二氧化碳培養(yǎng)箱是一種密閉式的細(xì)胞培養(yǎng)設(shè)備，其核心作用是模擬細(xì)胞在體內(nèi)的生長(zhǎng)環(huán)境，為細(xì)胞和組織在體外的培養(yǎng)與研究提供穩(wěn)定的條件，在生物醫(yī)學(xué)工程、細(xì)胞生物學(xué)、組織工程等眾多領(lǐng)域，細(xì)胞和組織的體外培養(yǎng)是深入研究生命現(xiàn)象、疾病發(fā)生機(jī)制以及開(kāi)發(fā)治療方法的重要手段。而人體或動(dòng)物體內(nèi)的細(xì)胞生長(zhǎng)環(huán)境具有特定的溫度、濕度和co2濃度，細(xì)胞在這樣的環(huán)境中才能正常代謝、生長(zhǎng)和分化，例如，人體正常體溫約為37℃，細(xì)胞外液的濕度較高且co2濃度處于一定范圍，維持著穩(wěn)定的酸堿平衡，二氧化碳培養(yǎng)箱正是為了在體外重現(xiàn)這些條件，使細(xì)胞能夠在類似體內(nèi)的環(huán)境中生長(zhǎng)，從而保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

2、在實(shí)際應(yīng)用中，現(xiàn)有的二氧化碳培養(yǎng)箱存在諸多技術(shù)問(wèn)題，在溫度控制方面，現(xiàn)有的培養(yǎng)箱的溫度精度不夠高，難以穩(wěn)定維持在設(shè)定溫度，濕度控制上，現(xiàn)有的培養(yǎng)箱無(wú)法有效維持高濕度環(huán)境，培養(yǎng)基容易蒸發(fā)，造成營(yíng)養(yǎng)成分濃度改變，進(jìn)而影響細(xì)胞的正常生理功能，現(xiàn)有的培養(yǎng)箱的co2濃度調(diào)節(jié)不夠精準(zhǔn)，無(wú)法穩(wěn)定維持在細(xì)胞生長(zhǎng)所需的適宜水平，使得培養(yǎng)基的ph值波動(dòng)較大，現(xiàn)有的培養(yǎng)箱在功能集成和操作便捷性方面也存在不足，無(wú)法滿足不同實(shí)驗(yàn)的多樣化需求，操作復(fù)雜且容易出現(xiàn)誤差，這些問(wèn)題限制了二氧化碳培養(yǎng)箱在科研和生產(chǎn)中的應(yīng)用效果，因此，開(kāi)發(fā)一種二氧化碳培養(yǎng)箱及其培養(yǎng)方法具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種二氧化碳培養(yǎng)箱及其培養(yǎng)方法，它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)培養(yǎng)箱內(nèi)溫度精確控制在設(shè)定值±0.5℃范圍內(nèi)，避免溫度波動(dòng)對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)的影響，保障細(xì)胞代謝和生長(zhǎng)的穩(wěn)定，將濕度穩(wěn)定維持在設(shè)定值±2%，有效防止培養(yǎng)基蒸發(fā)，維持細(xì)胞生長(zhǎng)所需的高濕度環(huán)境，能將二氧化碳濃度穩(wěn)定在5%左右，確保培養(yǎng)基ph穩(wěn)定在7.2-7.4，為細(xì)胞正常生理活動(dòng)提供適宜條件，該培養(yǎng)箱操作簡(jiǎn)便且功能集成度高，滿足多樣化實(shí)驗(yàn)需求，實(shí)現(xiàn)提高實(shí)驗(yàn)可靠性、重復(fù)性和實(shí)驗(yàn)效率的效果。

2、本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供如下技術(shù)方案：一種二氧化碳培養(yǎng)箱，該培養(yǎng)箱包括箱體，所述箱體的正面鉸接有玻璃門，所述玻璃門的正面安裝有風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)，所述玻璃門的正面安裝有門軋頭，所述箱體的正面安裝有控制面板，所述箱體的內(nèi)壁安裝有兩個(gè)擱板，所述箱體的正面鉸接有箱門，所述箱體的內(nèi)部安裝有溫度控制系統(tǒng)、濕度控制系統(tǒng)以及二氧化碳控制系統(tǒng)。

3、進(jìn)一步地，所述溫度控制系統(tǒng)由溫度控制器、溫度傳感器、加熱器組成，用于保持培養(yǎng)箱箱體內(nèi)部的溫度在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)箱體內(nèi)溫度的精確控制。

4、更進(jìn)一步地，所述濕度控制系統(tǒng)由濕度控制器、濕度傳感器、加濕器組成，用于保持箱體內(nèi)部的濕度在設(shè)定的水平，用于維持箱體內(nèi)高濕度環(huán)境，以防止培養(yǎng)基蒸發(fā)。

5、更進(jìn)一步地，所述二氧化碳控制系統(tǒng)是二氧化碳培養(yǎng)箱的核心部分，其主要功能是通過(guò)分子篩吸附法、化學(xué)吸收法、膜分離法技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)二氧化碳的控制和調(diào)節(jié)，所述二氧化碳控制系統(tǒng)由二氧化碳傳感器、二氧化碳控制器、二氧化碳?xì)庠唇M成，用于調(diào)節(jié)二氧化碳?xì)怏w的輸入，維持培養(yǎng)基的ph穩(wěn)定。

6、一種二氧化碳培養(yǎng)箱的培養(yǎng)方法，適用于上述的二氧化碳培養(yǎng)箱，該方法包括以下步驟：

7、準(zhǔn)備階段：接通培養(yǎng)箱電源，通過(guò)控制面板啟動(dòng)溫度控制系統(tǒng)、濕度控制系統(tǒng)和二氧化碳控制系統(tǒng)進(jìn)行自檢，依據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，將溫度控制系統(tǒng)設(shè)定為目標(biāo)溫度，濕度控制系統(tǒng)設(shè)定為目標(biāo)濕度，二氧化碳控制系統(tǒng)設(shè)定為目標(biāo)二氧化碳濃度，同時(shí)，檢查箱體內(nèi)擱板安裝情況，并根據(jù)培養(yǎng)容器大小調(diào)整其位置；

8、培養(yǎng)基準(zhǔn)備：根據(jù)培養(yǎng)細(xì)胞和組織的類型選取培養(yǎng)基，按照說(shuō)明書(shū)要求添加營(yíng)養(yǎng)成分、血清，采用過(guò)濾除菌和高壓蒸汽滅菌的標(biāo)準(zhǔn)除菌方式處理培養(yǎng)基，保證其無(wú)菌狀態(tài)；

9、樣品放置：打開(kāi)箱門和玻璃門，在無(wú)菌操作條件下，將裝有細(xì)胞和組織的培養(yǎng)容器放置在調(diào)整好的擱板上，放置完成后，迅速關(guān)閉玻璃門和箱門，減少箱體內(nèi)環(huán)境與外界的氣體交換。

10、進(jìn)一步地，所述溫度控制系統(tǒng)工作時(shí)，溫度傳感器實(shí)時(shí)采集培養(yǎng)箱內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)，溫度控制器根據(jù)設(shè)定溫度與采集溫度的差值，，按照pid控制算法計(jì)算輸出控制量，進(jìn)而調(diào)節(jié)加熱器的加熱功率，pid控制算法公式為：，其中，為比例系數(shù)，為積分時(shí)間常數(shù)，為微分時(shí)間常數(shù)，通過(guò)該算法，使培養(yǎng)箱內(nèi)溫度穩(wěn)定在設(shè)定溫度的±0.5℃范圍內(nèi)，維持細(xì)胞生長(zhǎng)所需的適宜溫度環(huán)境。

11、更進(jìn)一步地，所述濕度控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，濕度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)箱內(nèi)濕度數(shù)據(jù)，濕度控制器將其與設(shè)定濕度進(jìn)行比較，得到濕度差值，，當(dāng)時(shí)，表明箱體內(nèi)濕度低于設(shè)定值，加濕器啟動(dòng)，其加濕量根據(jù)以下公式計(jì)算：，其中，、為與加濕器性能相關(guān)的系數(shù)，通過(guò)調(diào)節(jié)加濕量，使箱體內(nèi)濕度穩(wěn)定保持在設(shè)定濕度的±2%范圍內(nèi)，維持細(xì)胞生長(zhǎng)所需的高濕度環(huán)境。

12、更進(jìn)一步地，所述二氧化碳控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，二氧化碳傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)箱體內(nèi)二氧化碳濃度數(shù)據(jù)，二氧化碳控制器將其與設(shè)定濃度對(duì)比，得出濃度差值，，當(dāng)時(shí)，二氧化碳?xì)庠撮_(kāi)啟補(bǔ)充二氧化碳，其補(bǔ)充流量依據(jù)以下公式計(jì)算：，其中，、為與二氧化碳控制系統(tǒng)性能相關(guān)的系數(shù)，利用該系統(tǒng)及公式調(diào)節(jié)二氧化碳濃度，維持培養(yǎng)基的ph穩(wěn)定在適宜細(xì)胞生長(zhǎng)的范圍內(nèi)。

13、更進(jìn)一步地，在整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程中，每隔固定時(shí)間間隔，通過(guò)培養(yǎng)箱的玻璃門觀察細(xì)胞和組織的生長(zhǎng)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)容器內(nèi)培養(yǎng)基顏色發(fā)生明顯變化，意味著ph值發(fā)生改變，此時(shí)需通過(guò)控制面板查看二氧化碳濃度、溫度、濕度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并對(duì)各系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行必要調(diào)整，維持穩(wěn)定的培養(yǎng)環(huán)境，培養(yǎng)結(jié)束后，先關(guān)閉二氧化碳?xì)庠?，再依次關(guān)閉溫度控制系統(tǒng)、濕度控制系統(tǒng)和電源，取出培養(yǎng)容器，使用75%酒精對(duì)箱體內(nèi)壁、擱板、玻璃門進(jìn)行擦拭消毒，之后用紫外線燈照射30-60分鐘進(jìn)行滅菌處理，為下一次使用做好準(zhǔn)備。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，該二氧化碳培養(yǎng)箱及其培養(yǎng)方法具備如下有益效果：

15、一、本發(fā)明通過(guò)溫度控制系統(tǒng)結(jié)合pid控制算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)培養(yǎng)箱內(nèi)溫度精確控制在設(shè)定值±0.5℃范圍內(nèi)，避免溫度波動(dòng)對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)的影響，保障細(xì)胞代謝和生長(zhǎng)的穩(wěn)定，通過(guò)濕度控制系統(tǒng)將濕度穩(wěn)定維持在設(shè)定值±2%，有效防止培養(yǎng)基蒸發(fā)，維持細(xì)胞生長(zhǎng)所需的高濕度環(huán)境，通過(guò)二氧化碳控制系統(tǒng)將二氧化碳濃度穩(wěn)定在5%左右，確保培養(yǎng)基ph穩(wěn)定，為細(xì)胞正常生理活動(dòng)提供適宜條件，此外，該培養(yǎng)箱操作簡(jiǎn)便且功能集成度高，滿足多樣化實(shí)驗(yàn)需求，實(shí)現(xiàn)提高實(shí)驗(yàn)可靠性、重復(fù)性和實(shí)驗(yàn)效率的效果。

16、二、本發(fā)明通過(guò)穩(wěn)定的培養(yǎng)環(huán)境使得在不同批次實(shí)驗(yàn)中，細(xì)胞和組織生長(zhǎng)環(huán)境的差異顯著減小，多個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下的細(xì)胞在相同穩(wěn)定環(huán)境中生長(zhǎng)，其差異更能準(zhǔn)確反映實(shí)驗(yàn)處理的效果，而非環(huán)境因素造成的誤差，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性，配套的培養(yǎng)方法詳細(xì)規(guī)定了從準(zhǔn)備工作、培養(yǎng)基準(zhǔn)備、樣品放置到培養(yǎng)過(guò)程監(jiān)控、培養(yǎng)基更換、傳代培養(yǎng)以及培養(yǎng)結(jié)束后的清潔消毒等一系列操作步驟，使實(shí)驗(yàn)人員能夠規(guī)范、便捷地使用培養(yǎng)箱，減少因操作不當(dāng)對(duì)實(shí)驗(yàn)造成的干擾。

17、本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說(shuō)明書(shū)中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。