赛默飞 CO₂ 培养箱 i160 培养室内部尺寸与空间结构详解

一、前言：理解内部空间对实验设计的重要性

在细胞培养、组织工程和微生物研究等生物实验中，温控、湿度、CO₂浓度以及洁净度固然关键，但这些参数的承载环境——也就是“培养室”——才是实验发生的真正舞台。培养室尺寸的合理与否，直接影响实验器材的布局、样品容纳数量、气体交换效率以及维护便利性。

本文将围绕赛默飞 CO₂ 培养箱 i160 的培养室内部尺寸展开全面分析，并进一步探讨这一结构对实验效率、样品安全及空间利用率的影响。

二、设备简要介绍：Thermo Scientific i160

Thermo Scientific i160 是一款容量中等偏上的高端 CO₂ 培养箱，具有下列典型特点：

• 采用直热式无风扇结构（避免交叉污染）；

• 具有 HEPA 微粒过滤、抗菌铜内胆、自动湿度控制；

• 配置 7 英寸触控面板，支持数据记录和远程控制；

• 可选 UV 杀菌灯和 O₂ 控制模块。

这些设计都围绕一个核心部件展开——即内部培养腔体，也称作“培养室”或“工作腔”。

三、培养室内部尺寸：标准数值说明

根据赛默飞官方技术文档及实测数据，i160 型号培养室的内部有效尺寸如下：

• 内部高度（H）：620 mm

• 内部宽度（W）：480 mm

• 内部深度（D）：500 mm

因此，整个培养室的标准容积为：

容积 = 高 × 宽 × 深 = 620 mm × 480 mm × 500 mm = 148,800,000 mm³ ≈ 148.8 升（L）

注意：标称值通常四舍五入为 160 L，因此产品型号也为 i160。

可视解读：

• 高度 620 mm 可容纳 6~8 层搁板；

• 宽度 480 mm 与主流培养瓶托盘宽度兼容；

• 深度 500 mm 保证标准培养板（如 96 孔、6 孔）在滑轨中灵活放置。

四、结构布局与空间利用分布

1. 多层托盘架系统

内部设置有可调节式不锈钢层架轨道，默认提供 4～6 层托盘。每层高度大致为 80～100 mm，可根据需求自由调整，最大支持 8 层。

• 每个托盘面积约为 450 mm × 470 mm；

• 承重设计约为 10 kg/层；

• 支持标准实验器皿（如 T25、T75、T175 培养瓶及培养皿）水平放置。

2. 水盘与湿度控制区

培养室底部设置蒸发式水盘，用于湿度维持（RH>95%）。水盘占用高度约为 30 mm，总体积不超过 2 升。

• 可直接拆卸清洗；

• UV 灯可定期照射该区域以抑制生物膜形成；

• 内壁周围设有防溢边缘，防止液体向电气组件渗流。

3. CO₂ 分布口与空气流场设计

后壁中央为 CO₂ 分布口，结合温差自然对流形成温湿气体均匀扩散，确保各层温度与 CO₂ 浓度无显著差异。

• 平均温差 ≤ ±0.3°C；

• CO₂ 浓度偏差 ≤ ±0.2%；

• 分布角度优化后，无死角或浓度过高点。

五、材料构成与结构特点

i160 培养室采用以下材料与工艺结构：

1. 材料构成

• 内胆材质：AISI 304 抗指纹不锈钢（医用级），可选抗菌铜涂层；

• 搁板材质：高强度不锈钢冲孔板；

• 内壁涂层：光滑镜面处理，方便清洁消毒；

• 四角过渡：内壁采用大弧角圆滑设计，无锐角死角，降低污染残留风险。

2. 门体结构

• 内门：全玻璃观察门，支持中途观察样品而不破坏腔内环境；

• 主门加热系统：防止门体冷凝水形成；

• 双层门密封：采用磁性密封胶条，确保气密性；

• 门厚不计入内部尺寸，仅为外壳设计一部分。

六、尺寸对实验设计的实际意义

1. 样品数量规划依据

以常见 100 mm 培养皿为例，每层可放置约 15～18 个，8 层则可容纳近 120 个样品。

使用 96 孔板，每层约可容纳 6～8 块，适配高通量细胞实验。

2. 多人共享与多组实验并行

得益于 160 L 空间与可调架层结构，i160 适合科研机构中多人共用或多批次实验并行进行。例如：

• 不同温度条件试验可置于上/下层；

• 药物浓度梯度培养可横向铺排；

• 传代细胞与原代细胞分区域培养，避免干扰。

3. 内部高度优化利于操作

620 mm 的内部垂直高度足以支持常规培养瓶、平板及中等高度支架设备的摆放。例如：

• T225 培养瓶可直立放置；

• 可摆放气体传感器、温湿度记录仪等装置，不影响气流流场。

七、空间优化技术：不只是尺寸大小

Thermo Scientific 在设计 i160 培养室时，除了追求容积外，还特别注重内部空间的“可用率”和“有效容纳性”。以下技术体现这一理念：

1. 无风扇结构设计

通过自然热对流实现空气循环，不仅降低污染风险，也释放出额外空间（无风扇马达装置占位），提升实际可用面积。

2. 模块化托盘设计

每层托盘可独立抽拉，不影响其它样品，方便取放，适合不同实验容器的尺寸切换。

3. 快拆式内部结构

搁板支架与滑轨组件无需工具即可拆卸，提升清洁效率，节省维护空间。

八、内部尺寸在设备选型中的应用分析

在选购 CO₂ 培养箱时，仅凭“容积”往往难以判断是否满足实际使用需求。以 i160 为例，其 160 L 容积虽属中等偏大，但由于内部尺寸布局合理，其实际承载效率远优于一些标称更大却空间割裂严重的设备。

因此：

• 对于细胞生物学课题组，i160 可覆盖大部分样品量需求；

• 对于多课题并行实验室，其层板灵活性与净空高度支持差异化布置；

• 对于临床制药实验室，内部空间足以容纳 GMP 级无菌样品架、传感探头等设备。

九、结语：不仅是“尺寸”，更是“场域”

在 i160 CO₂ 培养箱的设计中，内部尺寸并非孤立指标，而是服务于整机功能性、用户交互体验以及实验效率的关键支撑点。其 620 × 480 × 500 mm 的精心设计，融合了人体工学、热力学对流原理与洁净生物安全理念，是“空间场域最优化”理念的典范体现。

在选择实验设备时，我们不仅关注其“能容纳多少”，更应关注它“如何容纳”。而在这方面，i160 的内部结构确实做到了极致平衡。