二氧化碳培養箱是密封的，可控制氣候的盒子，用于生命科學實驗室以培養生物細胞培養物。他們必須保持與人體內部相同的條件。

• 7.4的pH中性
• 98.6°F（37°攝氏度）
• > 90％的相對濕度

這三個數字為生物細胞的生長創造了zui佳條件。

為什么培養箱中需要額外的二氧化碳？

人類zui舒適的二氧化碳水平為400ppm的（0.04％）或略高于400ppm的（0.04％），這就提出了一個問題，為什么用于組織培養的二氧化碳培養箱需要的二氧化碳水平為5-10％？ 

為了在zui佳條件下培養細胞，它們生長的培養基需要保持在中性pH值（約pH 7）中下。通過添加額外的CO2，可以將細胞中的H 2 O變成碳酸（H 2 CO 3）緩沖液。H2O和CO2的組合產生碳酸氫鹽（HCO 3 - ）和H2CO3，使pH值保持中性，因此已發現對生物細胞的生長影響zui小。

換句話說，通過以適當的水平添加額外的CO2，可以防止細胞內的pH值變為堿性或酸性，而這兩者都會抑制細胞的生長。

保持二氧化碳水平

使用精確的光學非分散紅外（NDIR）傳感器測量CO2培養箱內的CO2水平。使用NDIR CO2傳感器時有兩個問題：

1. 在高海拔環境中，必須根據大氣壓的變化調整傳感器讀數。
2. 傳感器要防高濕度。空氣中的水過多會導致CO2傳感器內部凝結，這會使傳感器無法工作。

保持濕度水平

雖然通常使用水盤來提高濕度，但是在打開和關閉門時，它會帶來污染和濕度不規則的潛在問題。因此，霧化器可與％RH傳感器一起用于提高濕度，以控制濕度。

消毒

二氧化碳培養箱內部污染的風險主要圍繞真菌，病毒和細菌的交叉污染。這可以通過樣品之間的滅菌來控制。但是，重要的是，用熱或過熱水進行的滅菌不要直接與二氧化碳傳感器接觸。因此，CO2傳感器應以不受滅菌周期影響的方式集成到培養箱中。這可以通過解決

• 培養箱外部的氣體采樣CO2傳感器（固定式或手持式）
• 帶耐熱防潮不銹鋼罩的CO2傳感器

二氧化碳培養箱的局限性

越來越多的研究*域是二氧化碳培養箱與氧氣水平相關的局限性。常識會告訴我們，由于像人類細胞培養這樣的活組織在20.9％的充滿氧氣的空氣中壯成長，因此這應該是細胞培養箱內所需的氧氣水平。由于環境空氣中的氧氣含量為20.9％，因此無需將CO2培養箱與外界空氣密封。 

問題在于，不同的活細胞培養物會在不同的氧氣水平下生長。例如，當  肺泡細胞暴露于20.9％的氧氣時，動脈血中的氧氣水平降至10.5-13％。許多器官在氧氣含量范圍為2％至8％的范圍內正常運作。從邏輯上講，將每種細胞培養物暴露在相同的20.9％氧水平下會產生與暴露于體內不同的環境，因此會改變細胞生長的結果。

為細胞培養物創造厭氧條件的需求包括廣泛的應用，包括器官組織的生長，癌癥診斷，基因組治療以及用于工業，制藥和農業科學的病毒和細菌研究。

為了應對這一挑戰，科學家們不使用CO2培養箱，而是使用密封的手套箱和三氣CO2 / O 2 / N 2孵化。氧氣濃度由氮氣控制，并通過測量氧氣和二氧化碳間接測量。