二氧化碳培养箱是通过在培养箱箱体内模拟形成一个类似细胞/组织在生物体内的生长环境，如稳定的温度、稳定的二氧化碳水平、恒定的酸碱度、较高的相对饱和湿度，来对细胞/组织进行体外培养的一种装置。
目前，二氧化碳培养箱广泛应用于医学、免疫学、遗传学、微生物、农业科学、药物学的研究和生产，已经成为上述领域实验室更普遍使用的常规仪器之一。
为了对细胞培养进行严格的质量监控，必须使用符合细胞培养要求的培养箱，而合格的CO2培养箱则必须具备两条更基本的要求。一是要求CO2培养箱能够对温度、二氧化碳浓度和湿度提供更精确稳定的控制，以便于其研究工作的进展；二是要求CO2培养箱能够对培养箱内的微生物污染进行有效的防范，并且能够定期消除污染，以保护研究成果，防止样品损失。
所以，在二氧化碳培养箱的内部小室中，通常配备有很多传感器检测元件。例如，温度探头、二氧化碳传感器、氧气传感器等。置于气流通路中的传感器结合和微处理器，能够对气流通路中的温度、二氧化碳浓度提供及时的监测提醒，以便对培养箱环境要素实现更为精确、稳定的控制。
例如，保持培养箱内恒定的温度是维持细胞健康生长的重要因素，因此精确可靠的温控系统是培养箱不可或缺的重要部分。而采用了温度探头传感器的多重温控功能的二氧化碳培养箱，则可缩短温度恢复时间，增强了箱体环境的稳定性。
而二氧化碳浓度的监测，可以通过红外式二氧化碳传感器或热导传感器进行监测。热导式技术成熟，易漂移，当需要精确的培养条件和频繁开启培养箱门时，此控制系统就显得不太适用了。红外式二氧化碳传感器，因为精度高，应用在进气口具有HEPA高效空气过滤器的培养箱中较为合适。
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