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如何實現二氧化碳濃度的控制

二氧化碳培養(yǎng)箱常用熱導（TC）傳感器或紅外（IR）傳感器檢測箱體內二氧化碳濃度的變化。當二氧化碳培養(yǎng)箱的門被打開時，CO2從箱體內漏出，此時傳感器就會探測到CO2濃度的降低，并做出及時的反應，重新注入CO2使其恢復到原先預設的水平。
（1）熱導（TC）傳感器 熱傳導傳感器(TC)監(jiān)控CO2濃度的工作原理是通過測量兩個電熱調節(jié)器之間的電阻變化來實現的。箱內CO2濃度的變化會改變兩個電熱調節(jié)器間的電阻，輸入CO2氣體的低熱導率會使腔內空氣的熱導率發(fā)生變化，這樣就會產生一個與CO2濃度直接成正比的電信號。從而促使傳感器產生反應以達到調節(jié)CO2水平的作用。 TC控制系統(tǒng)存在的缺點：1.TC控制系統(tǒng)檢測結果會產生漂移。2.重新校準的周期較長。3.箱內溫度和相對濕度的改變會影響傳感器的度。當箱門被頻繁打開時，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。
（2）紅外（IR）傳感器 紅外傳感器（IR）系統(tǒng)包括一個紅外發(fā)射器和一個接收檢測器，當箱體內的CO2吸收了發(fā)射器發(fā)射的部分紅外線之后，接收檢測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應于箱體內CO2的水平，從而可以得出箱體內CO2的濃度。IR系統(tǒng)相比TC系統(tǒng)，穩(wěn)定性更高，檢測結果無漂移，重新校準更快，因而價格也會有所上升。當前市場上出售的二氧化碳培養(yǎng)箱常規(guī)配置的是TC系統(tǒng)，當然也有一些生產制造商更為注重CO2的濃度控制，出廠的所有二氧化碳培養(yǎng)箱均標配IR系統(tǒng)。
但是也并不是所有的CO2濃度紅外傳感器的工作原理都是一樣的，基于非發(fā)散性紅外線氣體檢測原理的測量方法主要有3種：單光束單波長測量、雙光束雙波長測量和單光束雙波長測量。 單光束單波長測量，顧名思義，這種CO2傳感器只能提供單一波長的光線，由于其穩(wěn)定性易受到諸如燈泡老化、灰塵污染、溫度變化及光線發(fā)射特性變化等因素的影響，因而其測量的穩(wěn)定性和精度都不夠準確。 雙光束雙波長測量，這種測量儀器備有2個光波通道，1個探測器和2個濾光鏡，與單光束單波長測的儀器比較，其精度和穩(wěn)定性都有所提高，但在實際應用中，2個光波通道受到的影響程度同樣也會給這類測量儀器帶來因非對稱影響而精度失準的問題。 單光束雙波長測量，保證了二氧化碳濃度控制的高精度性，避免了雙光束衰減干擾不同步引起的誤差，也避免了單光束單波長探頭的不穩(wěn)定性，好的保護了寶貴的培養(yǎng)材料。
如何實現溫度的控制
維持培養(yǎng)細胞旺盛生長,有恒定而適宜的溫度。不同種類的細胞對培養(yǎng)溫度要求也不同，例如魚、昆蟲和兩棲類細胞的適宜培養(yǎng)溫度是25-28℃，哺乳動物細胞的適宜培養(yǎng)溫度是35-37℃，發(fā)生轉化的細胞則適合在高于40℃的條件下生長。人體細胞培養(yǎng)的標準溫度為36.5℃±0.5℃,偏離這一溫度范圍,細胞的正常代謝會受到影響,甚至死亡。保持培養(yǎng)箱內恒定的溫度是維持細胞健康生長重要因素。CO2培養(yǎng)箱的溫度是通過電熱絲加熱的, 主要有水套式加熱和氣套式加熱兩種加熱系統(tǒng)。
（1）水套式加熱 水套式加熱是通過一個獨立的水套層包圍內部的箱體來維持溫度恒定的，其優(yōu)點：水是一種很好的絕熱物質，當遇到斷電的時候，水套式系統(tǒng)就可以比較長時間的保持培養(yǎng)箱內的溫度準確性和穩(wěn)定性，有利于實驗環(huán)境不太穩(wěn)定（如有用電限制或經常停電）的用戶選用。
（2）氣套式加熱 氣套式加熱是通過遍布箱體氣套層內的加熱器直接對內箱體進行加熱的，又叫六面直接加熱。氣套式與水套式相比，具有加熱快，溫度的恢復比水套式培養(yǎng)箱迅速的特點，有利于短期培養(yǎng)以及需要箱門頻繁開關取放樣的培養(yǎng)。此外，對于使用者來說氣套式設計比水套式更簡單化（水套式需要對水箱進行加水、清空和清洗，并要經常監(jiān)控水箱運作的情況，還有潛在的污染隱患）。
氣套式加熱優(yōu)點總結：
1.重量更輕、運輸或搬運更方便；
2.加熱快，溫度的恢復比水套式培養(yǎng)箱迅速，有利于短期培養(yǎng)以及需要箱門頻繁開關取放樣的培養(yǎng)；
3.不會發(fā)生因為漏水造成樣品污染；
4.可選擇更多滅菌方式（水套利用水作為傳熱介質，高溫加熱滅菌困難）。 為了滿足低溫培養(yǎng)的需求，二氧化碳培養(yǎng)箱廠家勵精圖治開發(fā)出了內置制冷系統(tǒng)的產品可供研究者選擇，
5如何滿足細胞培養(yǎng)濕度的要求 水是細胞的重要組成部分，在培養(yǎng)箱中對細胞進行培養(yǎng)過程里，制冷或者制熱直接的影響是細胞的培養(yǎng)基快速蒸發(fā)失水，蒸發(fā)將導致培養(yǎng)基上的滲透作用增強，產生滲透性脫水；培養(yǎng)基中鹽濃度增加，細胞中水分跑出細胞外細胞收縮，新陳代謝變緩，細胞死亡。 培養(yǎng)箱內相對濕度的控制室重要的，飽和濕度環(huán)境可以避免培養(yǎng)液中二氧化碳逃逸，保持pH值穩(wěn)定，也能防止由于干燥使培養(yǎng)液中水分蒸發(fā)，滲透壓升高，導致細胞培養(yǎng)失敗。大多數的二氧化碳培養(yǎng)箱是通過增濕盤的蒸發(fā)作用產生濕氣的，大型的二氧化碳培養(yǎng)箱是用蒸汽發(fā)生器或噴霧器來控制相對濕度水平的。一些培養(yǎng)箱在底部設置濕度蓄水池，這樣可以增強蒸發(fā)作用，但是，這個系統(tǒng)也更復雜，由于復雜結構的增加一些難以預料的問題也會在使用過程中出現。