細(xì)胞培養(yǎng)（cell culture）技術(shù)是指選用各種細(xì)胞的最佳生存條件對(duì)活細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)和研究的技術(shù)，是廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)領(lǐng)域的重要技術(shù)。

一般細(xì)胞培養(yǎng)液的pH在7.0-7.4之間。由于碳酸鹽pH緩沖系統(tǒng)是一種生理pH緩沖系統(tǒng)（它是人體血液中重要的pH緩沖系統(tǒng)），所以大多數(shù)培養(yǎng)液用它來保持穩(wěn)定的pH。用粉末配制培養(yǎng)液時(shí)，常常需要加入一定量的碳酸氫鈉。對(duì)大多數(shù)以碳酸鹽作為pH緩沖系統(tǒng)的培養(yǎng)液而言，以為了維持穩(wěn)定的pH，培養(yǎng)箱中的二氧化碳需要維持在2-10%之間，以保持培養(yǎng)液中溶解的二氧化碳的濃度。同時(shí)細(xì)胞培養(yǎng)的器皿需要一定程度的透氣，以便于氣體的交換。

使用其他pH緩沖體系是否就不需要二氧化碳培養(yǎng)箱了？研究發(fā)現(xiàn)，由于空氣中二氧化碳濃度較低，如果不在二氧化碳培養(yǎng)箱中培養(yǎng)細(xì)胞，培養(yǎng)基中的HCO3-就會(huì)耗盡，從而干擾細(xì)胞的正常生長。因此，大多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞仍然在二氧化碳培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。

二氧化碳培養(yǎng)箱通過控制周圍環(huán)境條件，為細(xì)胞/組織創(chuàng)造更適宜的生長環(huán)境。條件控制的結(jié)果是一個(gè)穩(wěn)定的環(huán)境：例如恒定的酸堿度（pH：7.2-7.4）、穩(wěn)定的溫度（37°C）、較高的相對(duì)濕度（95%）以及穩(wěn)定的二氧化碳濃度（5%）。 此外，增加了CO2濃度控制，并采用單片機(jī)對(duì)培養(yǎng)箱進(jìn)行精確控溫，提高了生物細(xì)胞、組織等培養(yǎng)的成功率和效率。

二氧化碳培養(yǎng)箱中CO2濃度控制：

CO2濃度探測可通過兩種控制系統(tǒng)——紅外傳感器（NDIR）或熱傳導(dǎo)傳感器（TC）進(jìn)行測量。當(dāng)二氧化碳培養(yǎng)箱的門被打開時(shí)，CO2從箱體內(nèi)漏出，此時(shí)傳感器就會(huì)探測到CO2濃度的降低，并做出及時(shí)的反應(yīng)，重新注入CO2使其恢復(fù)到原先預(yù)設(shè)的水平。熱傳導(dǎo)傳感器（TC）監(jiān)控CO2濃度的工作原理是通過測量兩個(gè)電熱調(diào)節(jié)器（一個(gè)調(diào)節(jié)器暴露于箱體環(huán)境內(nèi)，另一個(gè)則是封閉的）之間的電阻變化來實(shí)現(xiàn)的。箱內(nèi)CO2濃度的變化會(huì)改變兩個(gè)電熱調(diào)節(jié)器間的電阻，從而促使傳感器產(chǎn)生反應(yīng)以達(dá)到調(diào)節(jié)CO2水平的作用。TC控制系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)就是箱內(nèi)溫度和相對(duì)濕度的改變會(huì)影響傳感器的精確度。當(dāng)箱門被頻繁打開時(shí)，不僅CO2濃度，溫度和相對(duì)濕度也會(huì)發(fā)生很大的波動(dòng)，因而影響了TC傳感器的精度。當(dāng)需要精確的培養(yǎng)條件和頻繁開啟培養(yǎng)箱門時(shí)，此控制系統(tǒng)就顯得不太適用了。紅外傳感器（NDIR）作為另一個(gè)可選擇的控制系統(tǒng)比TC系統(tǒng)具備更精確的CO2控制能力，它是通過一個(gè)光學(xué)傳感器來檢測CO2水平的。NDIR控制系統(tǒng)包括一個(gè)紅外發(fā)射器和一個(gè)傳感器，當(dāng)箱體內(nèi)的CO2吸收了發(fā)射器發(fā)射的部分紅外線之后，傳感器就可以檢測出紅外線的減少量，而被吸收紅外線的量正好對(duì)應(yīng)于箱體內(nèi)CO2的水平，從而可以得出箱體內(nèi)CO2的濃度。因?yàn)镹DIR系統(tǒng)不會(huì)因溫度和相對(duì)濕度的改變而受到影響，所以它比TC系統(tǒng)更精確，特別適用于需要頻繁開啟培養(yǎng)箱門的細(xì)胞培養(yǎng)。然而，此系統(tǒng)比TC系統(tǒng)更貴，這時(shí)就要結(jié)合經(jīng)費(fèi)預(yù)算進(jìn)行考慮了。

1.TC控制系統(tǒng)中熱導(dǎo)傳感器推薦：

荷蘭Xensor熱導(dǎo)式氣體傳感器XEN-3880是通過測量大氣中的電阻來工作的。傳感器通常包括兩個(gè)細(xì)胞，其中一個(gè)細(xì)胞充滿生長室的空氣。另一個(gè)是一個(gè)密封的電池，在受控溫度下包含參考大氣。每個(gè)單元都包含一個(gè)熱敏電阻（熱敏電阻），其電阻隨溫度、濕度和氣體成分而變化。

當(dāng)兩個(gè)電池的溫度和濕度相同時(shí)，電阻的差異將測量氣體成分的差異，在這種情況下，反映了室內(nèi)的二氧化碳水平。如果檢測到差異，系統(tǒng)將提示向腔室中添加更多的二氧化碳。

熱導(dǎo)式氣體傳感器的一種表示方法

2.NDIR控制系統(tǒng)中紅外二氧化碳傳感器推薦：

韓國Sensecube 高溫紅外二氧化碳傳感器 KCD-HS800 ：

該二氧化碳?xì)怏w傳感器專為高溫可滅菌細(xì)胞培養(yǎng)箱中的二氧化碳濃度控制而設(shè)計(jì)。

其檢測原理采用雙波長NDIR傳感器技術(shù)，是韓國率先研發(fā)并實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的產(chǎn)品。

與典型的單波長傳感器不同，這種雙波長傳感器能有效減少因時(shí)間變化及外部溫度影響而導(dǎo)致的測量誤差，從而確保長期數(shù)據(jù)穩(wěn)定性。

通過精密的校準(zhǔn)和檢測流程，該傳感器具備了出色的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

適用于測試設(shè)備、二氧化碳培養(yǎng)箱、細(xì)胞培養(yǎng)箱以及環(huán)境監(jiān)測與控制系統(tǒng)。

韓國Sensecube CO2傳感器探頭（1%、10%、20%） KCD-HP 描述：

與NDIR單類型傳感器不同，我們的二氧化碳?xì)怏w傳感器僅有微小的偏差，因此具備出色的長期穩(wěn)定性。

通過復(fù)雜的工藝和技術(shù)進(jìn)行測試和校準(zhǔn)，確保了其高穩(wěn)定性和精確度。

該傳感器易于應(yīng)用于各種場景，如檢測設(shè)施、細(xì)胞培養(yǎng)箱、二氧化碳培養(yǎng)室、環(huán)境控制系統(tǒng)及環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)等。

NDIR類型傳感器利用光學(xué)特性來檢測二氧化碳?xì)怏w。我們?cè)O(shè)計(jì)了專門的控制器，以防止設(shè)備受到?jīng)_擊和振動(dòng)的影響。