二氧化碳培养箱校准时需断气源吗？
校准过程中一个常见疑问是：**是否必须在进行二氧化碳浓度或其他指标校准时，关闭或断开CO₂气源？**这一问题表面简单，实则关乎操作安全、数据准确性、仪器保护与工作流程管理。
二氧化碳培养箱校准时是否需要断气源：理论依据与实践探析
一、引言
二氧化碳培养箱（CO₂ incubator）广泛应用于细胞学、免疫学、微生物学及组织工程等多个研究领域，其核心在于通过恒定的温度、湿度和二氧化碳浓度营造类体内环境，确保实验样本在最适条件下存活、生长与繁殖。要确保该类设备的精度和稳定性，定期进行设备校准（calibration）显得尤为关键。
校准过程中一个常见疑问是：**是否必须在进行二氧化碳浓度或其他指标校准时，关闭或断开CO₂气源？**这一问题表面简单，实则关乎操作安全、数据准确性、仪器保护与工作流程管理。
本文将从气路控制机制、传感器工作逻辑、设备结构特性、安全标准、厂商使用说明、现场案例等角度出发，全面分析该问题，并提供专业建议。
二、CO₂培养箱校准的目标与原理
1. 校准的意义
“校准”本质上是对培养箱的传感系统（特别是CO₂浓度传感器和温湿度控制模块）进行标准化核对与误差修正。长期运行后，由于温湿波动、传感器老化、气体纯度不一等因素，设备读数可能出现偏差，影响实验数据的准确性。
校准过程一般包括：
CO₂浓度传感器校准；
温度探头校准；
湿度控制模块检查；
报警系统测试。
2. CO₂浓度检测原理
主流培养箱多采用红外CO₂传感器或热导传感器进行浓度监测。
红外传感器通过检测气体对特定波长红外线的吸收程度来计算CO₂浓度，具有响应快、稳定性高的优点。
热导传感器则依据不同气体热导率差异进行浓度估算，但对温湿度波动敏感。
校准过程中，为了排除环境波动对结果的影响，必须建立一个稳定参考气体源（一般为5% CO₂标准气），并与设备当前读数进行比对与调节。
三、气源状态对校准过程的影响
1. 为什么通常不建议“完全断气源”？
从设备工作逻辑来看，断开气源可能导致以下问题：
气体供给中断造成传感器初始化失败。红外CO₂传感器在校准时需感知稳定背景气体，若气路断开，仪器可能无法准确采样；
控制系统报错。部分高端机型配有自动检测气体供应状态的模块，一旦压力不足或气源断开，将自动进入“错误模式”或锁死状态；
空气倒流污染箱体。如果没有气体维持正压环境，环境空气中的微粒、细菌可能进入箱体或管道，造成污染；
校准气体注入不便。通常需将标准校准气体从外部接口引入至传感器前端，断气后接口常被关闭或失压，不利于引气操作。
2. 哪些情况需临时断气源？
虽然大多数厂商不建议完全断开气源，但也有以下几种特定场景下，短暂断气是合理的：
切换气瓶或切换气路模式时；
进行非气体相关校准（如温度、湿度）操作时，为节省气源可短时关闭；
设备长时间闲置校准，系统已脱离气控循环；
气体泄露检测需先断气源并对管路加压再排查。
四、标准校准流程中的气源管理建议
1. CO₂校准操作步骤（以不关断气源为常规）
以下是典型的红外CO₂传感器校准流程示意：
准备标准气瓶（含5% CO₂，其余为高纯氮气）及减压阀；
接入校准口或传感器检测端口；
设定培养箱进入“校准模式”，部分设备需先由菜单操作启动；
缓慢注入标准气体，观察传感器数据稳定；
比对读数，若存在偏差，则手动或自动调整传感器基准；
确认校准完成后关闭标准气瓶，恢复正常工作状态。
此过程中设备主气源保持接通，除非说明书特别要求“关闭供气”。
2. 厂商操作手册内容摘要（示例）
以Thermo Fisher、Binder、ESCO等厂商说明书为例，校准部分通常会说明：
“校准CO₂浓度时，请务必在供气稳定条件下进行。切勿断开主气源或使管路进入负压状态。”
个别厂商建议在切换至“Service Mode”后，系统自动控制进气暂停，此时无需人为断气。
五、安全考虑：断气与否的风险权衡
| 情况 | 建议处理方式 | 原因 |
|---|---|---|
| 正常CO₂浓度校准 | 不断气 | 保证传感器采样稳定、压力正常 |
| 温度或湿度校准 | 可断气 | 气体无直接影响，断气节省资源 |
| 传感器更换或维修 | 短时断气可接受 | 避免气体干扰操作 |
| 气源维护、瓶更换 | 必须断气 | 避免高压释放或倒流污染 |
| 疑似气体泄漏检测 | 必断气 | 便于排查问题与保障安全 |
因此，是否断气，应具体情况具体分析，需与厂商SOP一致，并基于实验室安全规范执行。
六、真实案例分享
案例一：实验室按流程校准成功，无需断气
某高校生物实验平台每季度例行校准培养箱CO₂浓度，由技术人员按照厂商提供的5%标准气体注入流程操作，设备自动识别气体并完成基准校正。期间未断开气源，校准顺利完成，且实验数据稳定。该实验室制定了统一的操作手册，所有设备均统一标注“校准时气源保持开启”。
案例二：擅自断气导致校准失败
某新购设备用户初次使用培养箱，自行查找网络教程进行校准操作，错误认为“应先断气再校准”，结果导致设备启动校准模式失败，界面报错“CO₂ Sampling Not Detected”。最终不得不联系厂商重置程序，耽误两天实验进度。
七、实验室管理建议与制度规范
为降低人为误操作带来的风险，应建立如下规范体系：
1. 制定设备校准SOP（标准操作规程）
内容包括：
适用设备型号
校准所需器材与标准气体
是否需断气的详细说明
校准日志记录模板
异常处理流程
2. 加强人员培训与授权制度
仅限经过培训的设备管理员或专职技术员操作校准；
设置“操作授权”标签，未经授权者不得启用“校准模式”；
对不同品牌设备分类培训，避免泛用方法带来风险。
3. 建立校准台账与追溯机制
每次校准后应记录：
校准日期与人员
操作步骤摘要
是否断气及原因说明
校准前后读数对比
设备状态确认签字
八、结语
综上所述，在绝大多数情况下，二氧化碳培养箱在校准过程中不应断开气源。维持气体供应有助于传感器数据稳定、系统压力平衡、设备流程顺利进行。除非校准项目与气体无关、或设备需停用维护等特定场景，才建议在充分保障安全前提下断气操作。
科学管理设备，理性评估气路控制，是保障实验数据质量与操作人员安全的关键。未来，随着培养箱智能化程度不断提高，其自动校准和远程监控能力也将逐步减轻人工校准中“是否断气”这一判断压力。
