厭氧培養箱的工作原理

厭氧培養箱（Anaerobic Workstation）是一種用于在無氧環境下培養厭氧微生物或進行相關實驗的設備，其核心原理是通過物理、化學或生物方法去除氧氣，并維持穩定的厭氧環境。以下是其工作原理的詳細說明：

1. 氧氣去除機制
厭氧培養箱通過以下方式實現無氧環境：
  氣體置換法：
向箱體內通入混合氣體（通常為N?（氮氣）、H?（氫氣）和CO?（二氧化碳）），通過持續的氣體流動置換箱內空氣。氫氣與殘留氧氣在催化劑（如鈀顆粒）作用下反應生成水，消除氧氣：
\[2H_2 + O_2 \xrightarrow} 2H_2O\]
  真空置換法：
先抽真空降低箱內氧濃度，再注入無氧混合氣體，重復多次以達到厭氧狀態。
  化學除氧劑：
部分型號會使用還原性化學物質（如連二亞硫酸鈉）吸收殘留氧氣。

2. 氣體組成控制
  N?：惰性氣體，作為主體氣體提供無氧環境。
  H?（5 10%）：與氧氣反應，并促進某些厭氧菌生長。
  CO?（5 10%）：維持適宜pH，模擬厭氧菌的自然生存環境（如腸道或土壤）。

3. 環境監測與穩定
  氧氣傳感器：實時監測箱內氧濃度（通常需低于0.1%）。
  溫濕度控制：保持恒溫（如37℃）和濕度（避免樣本干燥）。
  壓力平衡：通過進氣/排氣閥維持箱內微正壓，防止外部空氣滲入。

4. 操作艙設計
  氣密性結構：采用橡膠密封圈和負壓設計，確保操作時氣體不外泄。
  傳遞艙（Airlock）：
樣本通過小型傳遞艙進出，先抽真空再充無氧氣體，避免主艙氧氣波動。
  手套操作口：內置長手套，允許人員在無氧環境下操作，避免直接接觸空氣。

5. 應用場景
  厭氧微生物培養：如梭菌、擬桿菌等嚴格厭氧菌。
  臨床研究：分離病原性厭氧菌（如破傷風桿菌）。
  工業與環保：厭氧發酵、廢水處理等。

注意事項
  催化劑再生：鈀催化劑需定期高溫活化以恢復活性。
  泄漏檢測：定期檢查氣密性，防止氧氣滲入。
  安全防護：氫氣具有爆炸性，需控制濃度（通常<10%）并配備安全報警裝置。
通過以上機制，厭氧培養箱能夠精確模擬無氧環境，滿足科研和工業中對厭氧生物研究的苛刻需求。