正合儀器二氧化碳培養(yǎng)箱是通過在箱體內(nèi)模擬形成一個類似細胞/組織在生物體內(nèi)的生長環(huán)境，用來對細胞/組織進行體外培養(yǎng)的一種裝置。
一、為什么要使用二氧化碳培養(yǎng)箱?
氣體是哺乳動物細胞培養(yǎng)生存必需條件之一,所需氣體主要有氧氣和二氧化碳。氧氣參與三羧酸循環(huán),產(chǎn)生供給細胞生長增殖的能量和合成細胞生長所需用的各種成分。開放培養(yǎng)時一般把細胞置于95%空氣加5%二氧化碳混合氣體環(huán)境中。CO2既是細胞代謝產(chǎn)物，也是細胞所需成分，它主要與維持培養(yǎng)液的pH有直接關(guān)系。動物細胞多數(shù)需要微堿性環(huán)境，pH為7.2~7.4，以不超出6.8~7.6為宜。在細胞培養(yǎng)過程中，隨著CO2釋放量的增多，培養(yǎng)基會變酸，因此常在培養(yǎng)基中加入NaHCO3（與CO2溶于水后所形成的H2CO3構(gòu)成一個緩沖對）來調(diào)節(jié)pH。NaHCO3具有釋放CO2的傾向，加入CO2可以抑制這個反應(yīng)的進行。培養(yǎng)箱中CO2濃度應(yīng)與培養(yǎng)液中NaHCO3濃度相平衡，如果培養(yǎng)箱中CO2濃度設(shè)定在5%，培養(yǎng)液中NaHCO3的加入量應(yīng)為1.97 g/L；如果CO2濃度維持在10%，則NaHCO3的加入量應(yīng)為3.95 g/L。精確控制二氧化碳濃度，這就是二氧化碳培養(yǎng)箱成為細胞或組織體外培養(yǎng)環(huán)境不二之選的重要原因。
二、如何實現(xiàn)濃度控制？
1、紅外(IR)
利用特定波長的紅外線在特定氣體中傳播時信號衰減明顯的特性測量。發(fā)射的紅外波功率一定，測量接受紅外波的衰減，從而計算CO2濃度。一般在測量2000PPm(0.2%)CO2濃度以內(nèi)是Z佳的選擇。但培養(yǎng)箱要求的量程是0~20%，即200000PPm，所以屬于擴展量程。
當紅外發(fā)射接收對管上長菌，實際發(fā)射出的功率已經(jīng)衰減，且接收功率衰減得更多，測量出的數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)生變化，導(dǎo)致測量不準。因為發(fā)射和接收都發(fā)生變化，所以，不進氣時的零點和進到設(shè)定值的滿點都發(fā)生變化，滿點必須由專業(yè)檢測儀檢測校正。
2、超聲
利用超聲波在不同氣體媒介中傳播的速度不同，計算聲波從發(fā)射到接收的時間，從而計算氣體的濃度。用在培養(yǎng)箱中的超聲傳感器只有幾厘米長，所以在2000PPm以下是測量不太準的。但大量程時測量是很準的。當長菌時，聲波的功率會降低，但因為發(fā)射和接收距離是不變的，所以滿點是不會有差異的，只要在不進氣時校正零點即可，不需專業(yè)設(shè)備。
3、熱導(dǎo)(TC)
具有兩個溫度傳感器，一個密封，一個敞開，測量熱傳導(dǎo)的差異，檢測氣體濃度，同樣長菌后會導(dǎo)致敞開的傳感器熱傳導(dǎo)發(fā)生偏移，導(dǎo)致實際測量發(fā)生變化，所以，不進氣時的零點和進到設(shè)定值的滿點都發(fā)生變化，滿點必須由專業(yè)檢測儀檢測校正。箱內(nèi)溫度和相對濕度的改變會影響傳感器的精確度。
當培養(yǎng)箱箱門被頻繁打開時，不僅CO2濃度，溫度和相對濕度也會發(fā)生很大的波動，因而影響了TC傳感器的精度。當需要精確的培養(yǎng)條件和頻繁開啟培養(yǎng)箱門時，此控制系統(tǒng)就顯得不太適用了。熱導(dǎo)傳感器監(jiān)控CO2濃度的工作原理是基于對內(nèi)腔空氣熱導(dǎo)率的連續(xù)測量，輸入CO2氣體的低熱導(dǎo)率會使腔內(nèi)空氣的熱導(dǎo)率發(fā)生變化，這樣就會產(chǎn)生一個與CO2濃度直接成正比的電信號。
