一、设备概述
赛默飞培养箱 250i（Thermo Scientific 250i CO₂ Incubator）是一款专为细胞培养、组织工程、微生物培养等领域设计的恒温恒湿恒气体浓度设备。它通过对温度、湿度、气体成分（尤其是 CO₂ 浓度）的精准控制，为细胞或微生物的生长提供接近体内的稳定环境。该型号在科研院所、生物制药企业、医院实验室中广泛应用，以其高稳定性和智能化控制而闻名。
对于二手设备而言，虽然经历过使用周期，但只要经过严格检测、保养和必要的部件更换，其性能依旧能够满足大多数实验需求。
二、核心结构与部件功能
为了理解 250i 的工作原理，必须先了解其内部主要结构和功能部件：
箱体结构
采用双层金属外壳，内腔多为高品质不锈钢，具有良好的耐腐蚀性和易清洁性。
保温层位于内外壁之间，通常为高密度绝热材料，有效减少热量散失并提升温度均匀性。
加热系统
采用全方位加热方式，可能包含底部、侧壁、背部加热元件，确保箱内各位置温度均匀。
加热元件为电阻式发热管，通过恒温控制模块进行精确功率调节。
湿度控制系统
底部配置加湿盘或水槽，通过自然蒸发维持箱内高湿度（通常 > 90% RH）。
有些版本配备加热式水盘，提升蒸发效率并减少冷凝。
气体输入与混合系统
主要用于 CO₂ 控制，通过外接高纯气瓶与流量控制器（比例阀或质量流量计）实现精确注入。
气体在进入箱体前通过过滤装置去除微粒与微生物。
传感器组件
温度传感器：检测箱内实时温度，常用高精度 PT100 铂电阻。
CO₂ 浓度传感器：多数 250i 采用红外（IR）传感器，利用气体吸收特性检测浓度，精度高、稳定性好。
湿度监测器：部分版本内置湿度探头，实时显示湿度水平。
空气循环与过滤
内部风扇或对流结构促进热量与气体均匀分布。
配备高效微生物过滤器（HEPA），可过滤 0.3 μm 以上颗粒，减少污染风险。
三、控制系统原理
250i 的运行核心是其智能化控制系统，由微处理器主板、传感器模块、驱动电路和用户界面组成。
微处理器控制
持续接收温度、湿度、CO₂ 浓度等信号。
根据设定值与实时检测值的差异，通过 PID（比例-积分-微分）算法调节加热器功率、气体注入速率。
闭环反馈调节
温度控制：传感器检测温度变化 → 信号送至控制器 → 控制器调整加热功率 → 温度回到设定值。
CO₂ 控制：红外传感器测得浓度 → 控制器对比设定值 → 调整比例阀开度 → 维持稳定浓度。
安全保护逻辑
温度过高或过低报警，防止样品受损。
CO₂ 浓度异常报警，提示气源问题或传感器偏差。
断电后自动恢复功能（记忆最后设定）。
四、温度与气体调节机制
温度控制原理
250i 常设温控范围为室温 +5℃ 至 55℃，精度可达 ±0.1℃。
箱体四周的均匀加热板或加热线通过恒温器与 PID 控制器调节，实现快速升温与恒温。
温度均匀性依靠内循环风路和多点温度监控。
湿度维持原理
加热水盘提供持续蒸发水汽，形成高湿环境。
高湿度可减少培养液蒸发和细胞干枯。
部分型号通过自动补水系统维持水盘液位。
CO₂ 浓度调节
红外传感器检测 CO₂ 吸收 4.26 μm 红外光的强度，换算为浓度。
控制器根据浓度偏差，开启或关闭气体比例阀。
CO₂ 浓度常设为 5%，适合多数哺乳动物细胞培养。
五、运行流程与工作逻辑
以下为 250i 培养箱从启动到稳定运行的典型流程：
开机自检
控制系统检测传感器状态、加热元件电路、气体阀门功能。
显示面板提示是否需要校准。
升温与加湿
加热器开始工作，温度逐渐接近设定值。
水盘开始蒸发，提高湿度。
CO₂ 注入与稳定
气体控制阀根据传感器读数注入 CO₂，直到浓度稳定在目标值。
恒定运行
PID 系统持续采集数据并微调加热与气体流量。
保证温度、湿度和气体成分在极小波动范围内。
异常处理
系统检测到温度或气体偏差过大时触发声光报警，并在显示屏提示故障信息。
六、性能特点
高精度控制
温度稳定性高，波动小于 ±0.1℃。
CO₂ 浓度波动通常小于 ±0.1%。
污染控制
HEPA 过滤、圆角内胆、可拆卸搁架设计，方便清洁消毒。
部分版本带高温灭菌（180℃循环）功能。
人性化设计
数字化控制面板，操作简便。
多语言显示与多级用户权限管理。
节能与安全
绝热材料减少能耗。
断电记忆与温度漂移补偿功能，确保实验连续性。
七、常见应用
细胞培养
哺乳动物细胞、干细胞、原代细胞的长期维持与传代。
组织工程
三维组织构建及细胞外基质沉积研究。
微生物培养
需要高 CO₂ 或特殊气体环境的微生物研究。
药物与毒理学实验
在稳定环境中进行药物作用和细胞响应分析。
八、二手设备使用注意事项
全面检测
检查温控精度、气密性、传感器灵敏度。
测试报警功能与断电恢复功能。
部件维护
更换老化的密封条、过滤器、水盘等易耗件。
校准温度与 CO₂ 传感器，确保精度。
卫生与消毒
定期清洁内胆并进行紫外或高温灭菌，防止交叉污染。
气源与耗材
确保 CO₂ 气源纯度 ≥ 99.5%，防止杂质影响细胞生长。
