一、水套式二氧化碳培养箱简介

水套式二氧化碳培养箱是一种常用于细胞培养的实验室设备。它通过水套层将热能均匀传导至培养腔体内部，以维持恒定的温度。同时，内部配备二氧化碳控制系统，维持特定CO₂浓度，为哺乳动物细胞和组织提供最适宜的培养环境。典型的设定温度为37℃，CO₂浓度通常为5%。

该设备的核心优势在于温度均衡性强，能够有效减少波动，适合对环境要求高的细胞系。然而，这类培养箱在使用一段时间后会积累污染物，因此必须定期灭菌以保持洁净度和无菌性。

二、灭菌的必要性与方法

在培养过程中，细菌、霉菌、真菌等微生物极易在高湿度和恒温的环境中繁殖。一旦污染发生，不仅会导致实验失败，还可能造成样本损毁、设备污染甚至对实验室人员健康构成威胁。因此，定期对培养箱进行彻底的灭菌是十分必要的。

常见的灭菌方式包括：

1. 高温湿热灭菌（自动灭菌程序）：部分水套式培养箱具有内置的高温灭菌功能，通常设定温度为120℃左右，持续一定时间以彻底杀灭微生物。

2. 紫外线灭菌：部分设备配有紫外杀菌灯，可用于灭活空气中和表面的微生物。

3. 手动清洁+化学消毒：使用酒精、过氧化氢、漂白水等化学试剂手动擦拭各部件。

4. 气体灭菌：如环氧乙烷等，但不常用于二氧化碳培养箱，更多用于密闭医疗设备。

三、CO₂供应在灭菌过程中的角色

在灭菌过程中，CO₂的供应是否应该断开，要依据以下几个因素进行综合考虑：

1. 设备安全性

在自动灭菌过程中，如高温灭菌模式，设备内部温度会显著升高。此时继续供应CO₂可能存在以下风险：

• 高温加速气体反应：CO₂在高温条件下可能影响金属部件或密封圈的耐久性。

• 压力异常：若灭菌时温度升高导致腔内压力波动，继续通入CO₂可能引发管路爆裂或安全阀动作。

• 气体浪费：高温杀菌期间无细胞培养，持续供应CO₂没有实际意义，反而造成资源浪费。

因此，几乎所有主流厂家的建议都明确，在高温灭菌程序执行时，应关闭CO₂供应，以保证设备和人员的安全。

2. 控制系统保护

灭菌期间，系统中涉及CO₂检测与调节的传感器、阀门、电磁部件等可能会受到高温损害。关闭CO₂供应，不仅可以防止CO₂进气过热，还可降低CO₂传感器因高温运行而失准或失效的风险。

此外，大多数培养箱设计时便考虑到了灭菌时的保护逻辑，灭菌程序通常会自动停用CO₂控制模块或提示用户断气，以避免异常运行。

四、厂商操作指南中的标准说明

以Thermo、Binder、ESCO等知名品牌的水套式二氧化碳培养箱为例，用户手册中对灭菌过程中的CO₂操作均有如下指导：

• Thermo Scientific：在执行“高温自灭菌”程序前，明确要求用户断开CO₂气源，并关闭进气阀门，避免因过热引发阀门故障。

• Binder：灭菌程序启动后，系统自动关闭CO₂气体控制阀，同时建议用户物理断开气体输入接口。

• ESCO：提供警告提示，若不关闭CO₂供应，在灭菌过程中气压积聚可能造成危险。

由此可见，行业普遍规范是在灭菌过程中关闭CO₂供应，不仅出于设备保护考虑，也是基本安全操作流程的一部分。

五、灭菌流程与断气步骤说明

以下是一个典型的水套式二氧化碳培养箱灭菌前后流程及CO₂处理说明：

1. 灭菌前准备：

• 关闭培养箱门并确保无试验样本遗留；

• 停止CO₂供应：关闭钢瓶阀门，并卸下连接管；

• 检查加湿盘、温湿传感器是否需清洁；

• 设定灭菌程序参数（如温度与时间）；

• 确认电源稳压与冷却通道畅通。

2. 灭菌执行中：

• 培养箱自动加热至设定温度（如120℃）；

• 内部加热元件开始杀菌过程；

• 此时系统自动暂停CO₂控制器的运行，防止误动作；

• 用户需避免开启培养箱门或重新连接气体。

3. 灭菌后恢复：

• 程序结束后待温度下降至安全值；

• 打开培养箱门，检查内部冷凝水、异味、可见残留；

• 清洁箱体后重新连接CO₂供应系统；

• 打开钢瓶阀门，检查减压阀数值是否正常；

• 启动CO₂控制系统，设定所需浓度；

• 观察至少30分钟确认系统稳定运行。

六、持续供气的特殊情况与误区分析

有用户可能出于节省时间或误操作，未断开CO₂气源就开始灭菌。这种行为在以下情况下尤为危险：

1. 误判为不高温操作：部分认为“只要不是120℃灭菌就不必断气”，实则不然。即便是70~80℃的低温消毒也可能损伤气体系统部件。

2. 忽略气体热膨胀效应：气体在高温下体积迅速膨胀，如不泄压会导致气管爆裂。

3. CO₂钢瓶位置靠近培养箱：灭菌过程中箱体发热导致钢瓶升温，存在爆炸风险。

因此，应严格按照操作手册执行操作，绝不可为了节省时间而省略断气步骤。

七、总结与建议

综合以上分析，在水套式二氧化碳培养箱的灭菌过程中，原则上必须断开CO₂供应。这一操作不仅是出于对设备安全、人员保护的考虑，也是厂商普遍推荐的标准操作流程。

建议如下：

1. 灭菌前：务必断开气源、关闭阀门，避免气体在灭菌过程中进入腔体；

2. 选择培养箱品牌时：优先考虑具备自动断气功能或灭菌保护逻辑的设备；

3. 定期维护CO₂控制部件，确保在多次灭菌循环后仍能稳定运行；

4. 培训实验人员：强化规范意识，杜绝非标准操作行为。