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(gè)類似細(xì)胞/組織在生物體內(nèi)的生長環(huán)境，用來對(duì)細(xì)胞/組織進(jìn)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(dòng)物細(xì)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(xì)胞生長增殖的能量和合成細(xì)胞生長所需用的各種成分。開放培養(yǎng)時(shí)一般把細(xì)胞置于95%空氣加5%二氧化碳混合氣體環(huán)境中。CO2既是細(xì)胞代謝產(chǎn)物，也是細(xì)胞所需成分，它主要與維持培養(yǎng)液的pH有直接關(guān)系。動(dòng)物細(xì)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(xì)胞培養(yǎng)過程中，隨著CO2釋放量的增多，培養(yǎng)基會(huì)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(gè)緩沖對(duì)）來調(diào)節(jié)pH。NaHCO3具有釋放CO2的傾向，加入CO2可以抑制這個(gè)反應(yīng)的進(jìn)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(xì)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(shí)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(shí)信號(hào)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(jì)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(kuò)展量程。
當(dāng)紅外發(fā)射接收對(duì)管上長菌，實(shí)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(zhǔn)。因?yàn)榘l(fā)射和接收都發(fā)生變化，所以，不進(jìn)氣時(shí)的零點(diǎn)和進(jìn)到設(shè)定值的滿點(diǎn)都發(fā)生變化，滿點(diǎn)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(jì)算聲波從發(fā)射到接收的時(shí)間，從而計(jì)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(zhǔn)的。但大量程時(shí)測量是很準(zhǔn)的。當(dāng)長菌時(shí)，聲波的功率會(huì)降低，但因?yàn)榘l(fā)射和接收距離是不變的，所以滿點(diǎn)是不會(huì)有差異的，只要在不進(jìn)氣時(shí)校正零點(diǎn)即可，不需專業(yè)設(shè)備。
3、熱導(dǎo)(TC)
具有兩個(gè)溫度傳感器，一個(gè)密封，一個(gè)敞開，測量熱傳導(dǎo)的差異，檢測氣體濃度，同樣長菌后會(huì)導(dǎo)致敞開的傳感器熱傳導(dǎo)發(fā)生偏移，導(dǎo)致實(shí)際測量發(fā)生變化，所以，不進(jìn)氣時(shí)的零點(diǎn)和進(jìn)到設(shè)定值的滿點(diǎn)都發(fā)生變化，滿點(diǎn)必須由專業(yè)檢測儀檢測校正。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)培養(yǎng)箱箱門被頻繁打開時(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。熱導(dǎo)傳感器監(jiān)控CO2濃度的工作原理是基于對(duì)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(huì)使腔內(nèi)空氣的熱導(dǎo)率發(fā)生變化，這樣就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與CO2濃度直接成正比的電信號(hào)。
