一、样品保护性能的核心意义

在细胞培养系统中，“样品保护性能”是衡量培养箱品质的关键标准之一。它不仅决定细胞是否能在最优环境下稳定生长，还关乎实验结果的重复性、安全性及样品长期保存的成功率。

样品保护的内涵可分为三层：

1. 环境稳定保护——保持温度、湿度、气体浓度在恒定范围内；

2. 污染防控保护——防止细菌、真菌、支原体、气溶胶及交叉污染；

3. 系统安全保护——保障断电、气源波动、异常操作等情况下样品不受损害。

Thermo Fisher Heracell 240i 培养箱正是围绕这三层核心目标进行系统化设计的。它通过先进的传感控制、材料工艺与智能系统相结合，为敏感细胞系（包括干细胞、原代细胞、类器官、免疫细胞等）提供了长期稳定且可追溯的培养环境。

二、舱体设计与结构性防护

2.1 全腔体直热式设计

Heracell 240i 采用直热式（Direct Heat）结构，四周及底部均设有独立加热元件，实现全方位均匀加热。与传统水套式不同，直热式加热响应更快、热惯性小，能在外界温度波动或开门操作后迅速恢复恒定环境，从根源上减少因温度波动对细胞生理状态造成的影响。这种快速响应能力，是防止细胞代谢紊乱、维持pH稳定的重要保护环节。

2.2 圆角无缝腔体结构

腔体内壁采用不锈钢无缝焊接、圆角过渡设计，无锐角、无缝隙、无螺钉暴露。此种结构不仅便于清洁，更可显著降低污染源积聚。实验环境中最常见的隐患之一是残留液体或有机物在角落滋生微生物，而圆角一体化设计有效杜绝了这一问题。

2.3 独立密封双门系统

Heracell 240i 设有外层保温门与内层气密玻璃门。外层金属门可防止温度波动，内层门为高透明钢化玻璃，具备良好的气密性能，可将舱体分为若干独立小区。当操作仅涉及部分样品时，只需打开对应子区，其他区域仍能维持稳定环境。这种分区式样品保护机制显著减少气体流失与温湿波动，保护未操作样品免受扰动。

三、气体环境的动态保护

3.1 高精度CO₂ / O₂控制系统

Heracell 240i可配置红外（IR）或热导（TC）传感器，实时监测CO₂浓度。IR传感器对湿度不敏感，响应速度快，能在浓度波动时迅速调节。控制系统采用闭环PID算法，确保气体浓度变化平滑，不产生过冲或延迟。对于需要控制氧气环境的实验（如低氧培养或干细胞维持），设备支持O₂调节模块，可精确控制1%–21%范围，满足不同细胞类型的生理需求。

这种高精度的气体调控不仅维持pH稳定，还能避免细胞因气体环境波动产生应激反应，从而保障样品的代谢稳定性与生长一致性。

3.2 快速恢复与浓度均匀性

每次开门操作都会造成CO₂浓度降低与湿度损失。Heracell 240i通过风扇辅助循环和智能算法，在门关闭后能在数分钟内恢复到设定浓度。气流均匀性设计保证了舱内各点气体浓度一致，不会出现局部偏差。气体环境快速回稳意味着细胞不会经历突发的pH变化，有助于维持细胞膜稳定性与代谢连续性。

3.3 自动气源保护切换

设备具备双气源自动切换系统（Gas Guard），当主气瓶气压下降时，系统会自动切换至备用气源，防止气体供应中断。此设计尤其适合长周期实验（如干细胞分化、类器官培养），可在无人值守时持续保障气氛稳定，是样品保护性能的重要安全层。

四、温度与湿度的综合保护体系

4.1 精准温度控制

Heracell 240i 内部加热系统由多点温度传感器监控，温控精度可达±0.1°C。系统持续校准各区域温度，确保上下层之间差异极小。对于温度敏感的细胞，如胚胎干细胞、神经元、上皮细胞等，这种恒温环境可最大限度减少细胞应激与生理波动。

4.2 湿度保持与蒸发防护

设备采用无明水盘（Pan-less）设计，通过底部加热水槽提供湿度，避免开放水面导致的细菌滋生或杂质沉积。地板加热系统可快速蒸发水分，保持高湿度（≥95% RH），防止培养基蒸发与渗透压变化。

湿度稳定性对细胞保护意义重大。若湿度下降导致培养液浓缩，会引起pH值上升、渗透压变化，从而损伤细胞膜。Heracell 240i 的湿度动态控制有效避免了此类风险，为长周期培养提供持续保护。

五、污染防控与自净系统

5.1 ContraCon高温灭菌系统

Heracell 240i 配备专利的ContraCon自动灭菌系统。该系统通过95°C湿热循环对整个腔体进行消毒，包括内壁、风扇、传感器、气体导管和搁板。灭菌过程约需18小时，可杀灭细菌、真菌、支原体等常见污染源，确保内部无残留微生物。

与化学消毒相比，高温灭菌具有更彻底、无残留、无化学气味的优势。灭菌结束后，无需人工擦拭或通风即可直接使用，降低二次污染风险。

5.2 HEPA过滤系统（选配）

部分型号可配HEPA空气过滤模块，持续净化舱内气体循环。过滤器能去除99.97%以上的0.3微米颗粒，防止外界空气中微粒或微生物进入腔体。这对开放式样品（如培养皿、开放孔板）尤为重要，可减少空气中浮游污染物附着。

5.3 气体进气路径净化

气体输入端设有无菌过滤器，所有进入腔体的气体（CO₂、O₂、N₂）均经0.2 µm级过滤。过滤器位置接近气体入口，能在气体调节前拦截颗粒与微生物，保障气源纯净度。此外，气体通道采用惰性材质与密封接口，防止管道内部析出或气体交叉污染。

5.4 可拆卸搁板与内部附件

腔体搁板、支架、风扇罩等均可快速拆卸，方便清洗与高温消毒。所有部件均使用医用级不锈钢制造，耐腐蚀、无有害气体释放。模块化结构让用户能够定期彻底清洁，维持长期无菌环境。

六、样品防污染与交叉防护设计

6.1 分区玻璃门的局部保护

Heracell 240i 可配置六块独立气密玻璃门。每块门对应腔体的一个子区域，开关时互不干扰。这样，当用户仅操作其中一组样品时，其余部分仍保持封闭状态，防止气流扰动造成微粒扩散或污染传播。该结构在多用户共享或多实验并行时尤其有效，可防止交叉污染。

6.2 材料抗污染特性

腔体内表面经过镜面抛光处理，表面粗糙度极低，微生物无法附着或形成生物膜。同时不锈钢材料在高湿高温环境下仍具有抗腐蚀性，不会释放杂质或金属离子，从源头上保护样品纯净度。

6.3 门封与气密防护

双层门封采用高耐温硅胶密封条，可在高湿环境下保持柔性和密闭性。门封设计为可拆卸式，便于清洗和更换。良好的密封性能不仅防止外界空气进入，也减少内部湿气和气体泄漏，是保持舱内无菌状态的重要屏障。

七、安全与异常防护系统

7.1 电源与温度异常保护

设备配有过温保护与断电恢复功能。当温度偏离设定范围或电源中断时，系统会自动报警并保存当前参数。电力恢复后，控制系统可按原设定自动重启，继续维持环境稳定。这样可防止突发断电导致样品受热或冷却损伤。

7.2 门开状态监测与报警

内置门开检测传感器，当舱门长时间未关闭或未密封时，系统发出警报，提醒操作人员及时处理。该功能可防止因门未关紧而造成气体泄漏、湿度下降、样品干涸等问题。

7.3 系统自检与数据追踪

240i 内置系统自检程序，可实时监测温度、湿度、CO₂、O₂等关键参数的运行状态。一旦检测到传感器漂移或调节异常，系统会发出报警提示，防止隐性故障导致环境失控。同时，设备支持数据记录与导出，用户可追踪每次操作、开门次数、灭菌记录等，方便质量管理与溯源。