赛默飞二氧化碳培养箱150i CO₂ 均一性检测报告？
一、摘要
本报告针对 Thermo Scientific™ HERAcell™ 150i 二氧化碳培养箱内的 CO₂ 浓度分布均一性进行了系统评估。通过在箱内不同高度和不同位置布设多点 CO₂ 传感器，结合稳态预处理与多时段监测，采集了 37 ℃、5% CO₂ 条件下各点浓度数据。结果表明，箱内 CO₂ 分布在一小时内基本稳定，各测点浓度偏差最大不超过 ±0.2%，满足细胞培养均一性要求。本报告从测试目的、设备与材料、方法与流程、结果与分析、讨论与建议等方面展开，旨在为用户提供详实的性能验证依据和优化建议。
二、测试目的
验证 HERAcell™ 150i 在标准运行模式（37 ℃、5% CO₂）下，箱内不同位置的 CO₂ 浓度分布是否均一；
评估短期波动范围与稳定时间，为重要实验提供可靠的环境参数支撑；
为用户制定最佳样品摆放方案及日常校验周期提供依据。
三、设备与材料
培养箱型号：Thermo Scientific™ HERAcell™ 150i；
CO₂ 传感器：五路 NDIR（非色散红外）气体分析仪，精度 ±0.1%，量程 0～20%；
温度与湿度监控：独立温度探头与湿度探头，用于确认箱内热湿状态；
校准气源：标准 5.00% ±0.02% CO₂（平衡 N₂），用于传感器校准；
管路与连接件：耐高温医用硅胶管，确保气密；
辅助工具：防震支架、密封测试板、计算机及分析软件。
四、测试环境与前处理
环境准备
将培养箱置于室温 22 ℃、相对湿度 40% ± 5%、无强烈气流干扰的实验室；
离箱体两侧及背部保留至少 20 cm 空间，确保通风。
箱体预热与清洁
空箱预热 4 h，运行 5% CO₂、37 ℃ 恒定模式；
预热结束后，断电开门通风 30 min，清除残留冷凝水与挥发性气体；
关闭门后再预运行 2 h，以保证箱内环境达到运行稳态；
传感器校准
使用标准气源对所有传感器进行两点校准（0% 与 5%）；
校准后再进行一次 1 h 稳定性验证，保证读数漂移 < ±0.05%。
五、测试方法与流程
布点方案
水平三个托盘（上、中、下层），每层在前、中、后三个位置各布设一支 CO₂ 探头，共 9 个测点；
另在箱门中央位置布设第 10 号探头，作为参照点。
采样流程
预处理结束后，将探头固定到各测点；
关闭箱门，开始同时记录所有探头数据；
运行 37 ℃、5% CO₂ 恒定模式，连续采样 2 h，采样间隔 30 s；
每 30 min 记录一次温湿度及 CO₂ 进气与排气流量，排除干扰因素。
原始数据去噪：剔除开门、参数调整等非稳态阶段数据；
计算各测点 1 h～2 h 区间的平均浓度、标准差及与全箱平均值的偏差；
绘制箱内三维分布图与浓度横截面图。
六、测试结果
| 测点编号 | 位置 | 平均浓度 (%) | 标准差 (%) | 与全箱平均偏差 (%) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 上层前方 | 4.93 | 0.04 | −0.02 |
| 2 | 上层中央 | 5.01 | 0.03 | +0.06 |
| 3 | 上层后方 | 4.98 | 0.05 | +0.03 |
| 4 | 中层前方 | 5.00 | 0.02 | +0.05 |
| 5 | 中层中央 | 5.03 | 0.03 | +0.08 |
| 6 | 中层后方 | 4.97 | 0.04 | +0.02 |
| 7 | 下层前方 | 4.95 | 0.05 | 0.00 |
| 8 | 下层中央 | 5.02 | 0.03 | +0.07 |
| 9 | 下层后方 | 4.96 | 0.04 | +0.01 |
| 10 | 箱门中心 | 5.00 | 0.02 | +0.05 |
全箱平均：4.995%
偏差范围：−0.02% ～ +0.08%
标准差范围：0.02% ～ 0.05%
从数据可见，各测点之间浓度差异极小，均在 ±0.1% 范围内，且长期波动低于 0.05%。
七、结果分析
空间均一性
上、中、下三层及门中心各区域 CO₂ 分布均匀，无显著梯度；
中层中央略高（+0.08%）可能因气流汇集，箱内 HEPA 滤网及送风口设计使气体循环充分。
稳定时间
进入稳态后首 30 min 内波动较大（±0.1%），1 h 后方可达到 ±0.05% 以内；
建议仪器投样前至少预运行 1 h，以确保参数稳定。
影响因素
门体开合导致瞬时浓度扰动，记录数据时尽量减少操作；
样品体积和摆放方式对局部浓度有轻微影响，如密集试管架会导致微小滞留区。
八、讨论与建议
优化使用流程
常规培养实验前，预热并稳态运行建议 1.5 h；
样品摆放避免紧贴箱壁，应留有 2–3 cm 空隙；
若对 CO₂ 精度要求极高（<±0.02%），可在中层中央位置安置独立监测仪。
定期校验计划
建议每 3 个月对 CO₂ 传感器进行一次双点校准；
每 6 个月进行一次均一性全箱复测，并记录报告留档。
故障排除
若出现某一层或区域浓度偏差持续 >±0.1%，应检查气路、滤网堵塞或夹子密封情况；
排气口折装或管路漏气会导致局部浓度下降，应及时维护。
九、结论
Thermo Scientific™ HERAcell™ 150i CO₂ 培养箱在 37 ℃、5% CO₂ 标准条件下，箱内 CO₂ 分布均一性优异，最大偏差仅 ±0.08%，标准差 ≤ 0.05%，符合细胞培养环境要求。通过合理的预热时间、样品摆放及维护校准，可进一步优化使用效果。建议用户按照本报告所述流程进行日常校验与维护，确保长期稳定运行。
