1. 多台CO₂培养箱并联使用的背景

随着细胞培养领域需求的增加，实验室往往需要进行大规模的细胞培养，可能会使用多个CO₂培养箱。多台培养箱并联使用可以有效提升实验室的生产能力，尤其是对于生物制药、细胞治疗等领域，需要同时处理大量细胞培养工作时，多台并联的培养箱能够提供充足的培养空间。

1.1 并联CO₂培养箱的应用场景

• 大规模细胞培养：实验室需要同时培养多个样本，尤其是在临床研究或制药行业，细胞培养工作量巨大，单台培养箱无法满足需求。

• 高通量实验：对于需要进行高通量筛选的实验，例如药物筛选、基因编辑等，多个培养箱并联使用能够同时处理大量样品。

• 增加实验室设备的利用率：实验室可以通过并联配置多个培养箱来提高实验室设备的使用效率，避免单一设备闲置。

1.2 并联运行时面临的挑战

尽管并联多个CO₂培养箱有诸多优势，但也带来了一些挑战。最为关键的挑战之一就是气体供应和控制系统。在多个培养箱同时运行时，如何确保每台设备能够得到稳定、均匀的CO₂气体供应，且不受外部环境变化的影响，是设计气路时需要特别关注的问题。

2. 气路设计的基本需求

在设计多台并联CO₂培养箱的气路时，主要需要满足以下几个基本需求：

1. 稳定的CO₂供应：所有并联的培养箱需要从同一气体源中获得稳定的CO₂供应，确保每台设备的CO₂浓度在规定范围内。

2. 气体流量控制：需要精确控制每台培养箱的气体流量，避免气体供应不足或过量，从而影响设备的正常运行。

3. 气体均匀分配：气体供应系统需要确保每台培养箱的气体分配均匀，避免某些设备因气体流量不足而导致控制不准确。

4. 节能与安全：气路设计还需要考虑能源效率，尽量减少气体浪费。同时，设计要考虑安全性，避免因气体供应系统故障或管路问题而发生意外。

3. 气路设计的关键要素

3.1 CO₂气体供应

多台CO₂培养箱的并联系统首先需要确保来自气体供应系统的CO₂浓度稳定。CO₂气体通常由气瓶或气体发生器提供，气体经过管道输送至每台培养箱。

1. 气源选择：可以选择高压气瓶、液化气体罐、CO₂发生器等多种气源。对于多台并联的系统，使用高压气瓶供应CO₂气体比较常见，但也需要确保气瓶的容量足够，避免因气源短缺导致的气体供应中断。

2. 气体管路设计：气体管道设计需保证流量均匀分配，并且尽量避免气体流速过快导致的压力波动或流量不均。合理布置气管道网络，使气体能够稳定地分配到每台CO₂培养箱。

3. 气体流量调节装置：在气体管道中，应安装流量计和流量调节阀，确保每台培养箱的气体流量处于合适范围。流量计可实时监测气体流量，调节阀可以对气体流量进行精细调控。

4. 气体过滤系统：气体管路中应安装CO₂过滤装置，以去除杂质和水分，避免污染培养箱内的气体环境。特别是CO₂气体源从气瓶或发生器中供给时，过滤系统显得尤为重要。

3.2 气体流量控制

对于多个并联的CO₂培养箱来说，气体流量控制至关重要。每台培养箱内的CO₂浓度由气体流量决定，因此需要精确控制每台设备的气体输入。

1. 独立气体调节：每台CO₂培养箱应配备独立的流量调节阀和流量计，确保每台设备根据需要得到所需的CO₂流量。

2. 气体流量均衡：在气体管道系统设计中，可以采用均衡管路（balancing system）或电子流量控制系统来保证每台培养箱获得均衡的气体流量。电子流量控制系统通过监控每台设备的CO₂流量并自动调整气体供应，确保气体分配均匀。

3. 压力调节：确保CO₂气体在进入培养箱前的压力是恒定的。气体压力不稳定可能会导致流量不准确或CO₂浓度不稳定，因此气路设计需要安装压力调节装置，确保气体的稳定供应。

4. 气体传输管道的合理布局：在管路布局时，避免管道过长或过多的弯曲，以减少气体流动阻力和压力损失。短而直接的气管路径可以提高气体供应的效率和稳定性。

3.3 温湿度与气体供应的协调

CO₂培养箱的工作环境不仅需要稳定的CO₂浓度，还要求温度和湿度的准确控制。因此，在并联使用多个CO₂培养箱时，气路设计应考虑温湿度与气体供应的协调。

1. 温湿度传感器的布置：每台培养箱内应配备温湿度传感器，用以实时监测和调整环境参数。温湿度波动会影响气体浓度的准确性，因此气路设计应确保培养箱内的温湿度波动最小化。

2. 加湿系统的配置：对于湿度的控制，气路设计需要考虑如何将加湿系统的水分保持在稳定状态，以避免过湿或干燥环境对气体浓度的影响。

3. 气体温度控制：气体经过管道输送到培养箱时，气体的温度也会受到环境温度的影响。管道系统应尽量避免气体在运输过程中出现温度波动，特别是在寒冷的环境中，气体温度过低可能影响CO₂的溶解度，造成培养箱内的CO₂浓度不稳定。

3.4 安全性和故障预警系统

在并联多个CO₂培养箱时，气路设计必须充分考虑到安全性和故障预警功能。气体泄漏、气压不稳定或气体供应中断等问题可能影响设备的正常运行，甚至危及实验安全。

1. 气体泄漏监测系统：气体管道应配置泄漏监测装置，能够实时检测是否存在气体泄漏现象。一旦发生泄漏，系统应自动发出警报并启动备用气源。

2. 气压监测系统：在气体供应系统中安装压力传感器，实时监控气体压力。压力过高或过低都会影响气体的供应，必须及时采取措施以保证压力稳定。

3. 应急备用气源设计：当主气源出现故障或供应不足时，应配置备用气源。备用气源系统应与主气源并联运行，确保出现故障时可以无缝切换，避免气体供应中断。

4. 总结

多台赛默飞二氧化碳培养箱150i并联使用时，合理的气路设计至关重要。一个有效的气路设计不仅能够保证每台培养箱的稳定运行，还能优化气体使用效率，减少能源浪费，确保实验的安全性和准确性。在设计过程中，需要综合考虑气源的选择、气体流量控制、管道布置、温湿度与气体供应的协调等多个方面。通过精心设计和适当的监控系统，可以实现多台培养箱的高效并联运行，为实验室提供稳定、可靠的细胞培养环境。