赛默飞CO₂培养箱 i160 在BSL-3实验室中的准备与应用

一、引言

在三级生物安全实验室（BSL-3）中，实验人员常涉及对高度致病性病原体（如结核分枝杆菌、冠状病毒等）的研究操作。为了确保样品的稳定性与细胞培养的高质量，培养环境的严密控制显得尤为关键。赛默飞（Thermo Fisher Scientific）i160系列CO₂培养箱，凭借其先进的恒温恒湿控制技术及无污染气体环境维持能力，成为众多高等级生物安全实验室的首选。本文将从设备配置、准备流程、环境适配、使用规范、维护要求及异常处理等维度，系统介绍该培养箱在BSL-3实验室中的应用准备全过程。

二、设备概述

赛默飞i160 CO₂培养箱采用直接加热与风扇辅助的热分布系统，结合HEPA过滤器可有效保障箱体内部的洁净空气流通。其内腔为全不锈钢结构，支持高温高湿环境，且具备以下关键特性：

1. 控温精准：微处理器控制系统能够以0.1°C的精度稳定维持设定温度。

2. CO₂浓度控制：通过红外传感器（IR）技术，实现对CO₂浓度的实时、准确调节。

3. 湿度调节能力：采用自然蒸发式加湿，确保细胞培养环境湿度维持在90%以上。

4. 高温灭菌程序：可进行180°C高温消毒，适用于BSL-3实验室高标准的无菌要求。

5. HEPA空气过滤系统：7分钟内循环清洁箱内空气，有效阻挡潜在生物污染。

6. 双重门密封设计：可防止外界空气流入，降低交叉污染风险。

三、适配BSL-3实验环境的准备要求

三级生物安全实验室的设立本身就对设备提出了高度要求。i160 CO₂培养箱在投入使用前，需要进行一系列系统准备与风险评估：

1. 预安装选址要求：

• 培养箱需放置在负压实验区中稳定的平台上。

• 与墙体保持至少20cm以上间隙，确保散热与维修空间。

• 地面需平整、耐腐蚀，具备良好的承重性能。

2. 设备外部表面处理：

• 使用75%乙醇或过氧化氢擦拭培养箱表面，消除运输过程中附着的微生物或灰尘。

3. 高温灭菌前检查：

• 确保箱内无塑料或不可耐高温部件。

• 取出湿度托盘并进行清洗与消毒。

4. 高温灭菌流程执行：

• 启动180°C灭菌程序（约12小时）。

• 期间不得开门，避免热空气外泄造成安全隐患。

• 灭菌后自然冷却12小时，确保操作安全。

5. HEPA滤网安装检查：

• 确认HEPA滤芯完整无损，密封边缘贴合。

• 启动风机后检查风流均匀性，避免死角存在。

6. 传感器校准：

• CO₂ IR传感器需使用标准气体（5.0% CO₂）进行校准。

• 温湿度探头同步调试，确保传感数据准确。

四、BSL-3操作流程中的规范使用

在正式运行过程中，设备的使用须严格遵循BSL-3操作规程：

1. 每日开机自检流程：

• 操作人员穿戴完整三级防护装备（正压呼吸器、防护服、双层手套）。

• 检查电源连接、气体管路、液体补充系统是否完好。

• 查看控制面板显示参数是否处于设定值范围（37.0°C、5.0% CO₂、>90% RH）。

2. 样品放置与存取规范：

• 所有样品应使用带盖培养皿、密闭培养瓶盛装。

• 每次开门后，须等待箱体温湿度稳定后再放入样品。

• 同批次样品使用编号系统管理，防止样品误取或交叉污染。

3. 气体供应保障措施：

• 使用高纯度医疗级CO₂气体（≥99.99%），每次更换气瓶时进行二次消毒。

• 管路定期更换，接口处应用防回流阀装置。

4. 湿度盘管理制度：

• 每周更换灭菌蒸馏水，并添加一定比例防菌剂。

• 湿度盘每两天擦拭内壁，防止微生物滋生。

五、维护与质量控制机制

为了延长设备使用寿命与确保实验可靠性，制定严谨的维护流程尤为重要：

1. 定期维护内容：

• 每月一次清理内腔与托盘，检查风机运转状况。

• 每季度更换HEPA滤网，并记录更换时间。

• 每半年校准CO₂传感器与温湿度探头。

2. 日常监控系统：

• 利用远程监控模块（如Thermo Smart Note）上传运行日志。

• 通过报警系统及时发现温度偏移、气体供应异常等问题。

3. 操作人员培训制度：

• 新进人员需接受专项设备操作培训及BSL-3防护课程。

• 定期组织实操演练，更新 SOP（标准操作程序）。

4. 记录与追踪机制：

• 每次开门、灭菌、样本放置、异常警报等操作，须登录电子日志系统。

• 关键节点配置二维码标识，便于追溯。

六、应急预案与异常处理

在BSL-3实验环境中，任何设备故障均可能带来重大风险。赛默飞i160 CO₂培养箱在使用过程中，应设立以下应急处理机制：

1. 温控异常应对措施：

• 若温度持续偏高/偏低超过2°C，立即断电、启动备用培养设备。

• 报告实验室负责人，暂停当前操作实验项目。

2. 气体泄露应急：

• 利用便携式CO₂浓度检测仪巡检泄露源。

• 切断气源总阀，开启实验室负压紧急换气系统。

3. HEPA过滤器破损响应：

• 停止样品进出操作。

• 启动高温消毒程序后进行滤芯更换，并记录故障事件。

4. 停电风险处理：

• BSL-3实验室应配置UPS与应急发电系统，维持培养箱运行12小时以上。

• 定期模拟断电演练，确保人员熟悉应对流程。

七、总结

赛默飞CO₂培养箱i160凭借其卓越的环境控制与安全保障功能，完全满足BSL-3实验室对细胞培养设备的高要求。通过科学的预处理流程、标准化操作规范以及完善的维护制度，能够有效降低交叉感染与实验风险，提升实验质量与实验室生物安全等级。对每一位从事高致病性病原体研究的科研人员而言，设备准备不仅关乎数据准确性，更直接影响实验环境的安全性。未来，随着生物安全要求的不断提升，高智能、自动化程度更高的CO₂培养箱也将逐步替代传统设备，成为现代高等级实验室不可或缺的核心平台之一。