二氧化碳培養(yǎng)箱的主要用途是體外培養(yǎng)，為細(xì)胞和組織培養(yǎng)營造一個(gè)盡可能自然的生長環(huán)境。通過在培養(yǎng)箱箱體內(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，培養(yǎng)箱要求穩(wěn)定的溫度（37°C）、穩(wěn)定的CO2水平（5%）、恒定的酸堿度（pH值：7.2-7.4）、較高的相對飽和濕度（95%），來對細(xì)胞/組織進(jìn)行體外培養(yǎng)的一種裝置。

對于細(xì)胞培養(yǎng)，溫度、濕度和 CO2 水平這三個(gè)參數(shù)至關(guān)重要。這要求二氧化碳培養(yǎng)箱能夠?qū)囟取⒍趸紳舛群蜐穸忍峁┚_穩(wěn)定的控制，以便于其研究工作的進(jìn)展。

1、溫度控制
保持培養(yǎng)箱內(nèi)恒定的溫度是維持細(xì)胞健康生長的重要因素。二氧化碳培養(yǎng)箱有兩種類型的加熱結(jié)構(gòu)可供選擇：氣套式加熱和水套式加熱。

氣套式加熱系統(tǒng)是通過箱體內(nèi)的加熱器直接對箱內(nèi)氣體進(jìn)行加熱的。氣套式設(shè)計(jì)在箱門頻繁開關(guān)引起的溫度經(jīng)常性改變的情況下能夠迅速恢復(fù)箱體內(nèi)的溫度穩(wěn)定。而水套式培養(yǎng)箱是通過一個(gè)獨(dú)立的熱水間隔間包圍內(nèi)部的箱體來維持溫度恒定的。熱水通過自然對流在箱體內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，熱量通過輻射傳遞到箱體內(nèi)部從而保持了溫度的恒定。

雖然這兩種加熱系統(tǒng)都是精確和可靠的，但是它們都有著各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

水套式設(shè)計(jì)有其優(yōu)點(diǎn)：水是一種很好的絕熱物質(zhì)，當(dāng)遇到斷電的時(shí)候，水套式系統(tǒng)就能更可靠地長久保持培養(yǎng)箱內(nèi)的溫度準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性(維持溫度恒定的時(shí)間是氣套式系統(tǒng)的4-5倍)。如果您的實(shí)驗(yàn)環(huán)境不太穩(wěn)定(如有用電限制，或者經(jīng)常停電)并需要保持長時(shí)間穩(wěn)定的培養(yǎng)條件，此時(shí)，水套式設(shè)計(jì)的二氧化碳培養(yǎng)箱比較好的選擇。

氣套式與水套式相比，具有加熱快，溫度的恢復(fù)比水套式培養(yǎng)箱迅速的特點(diǎn)，特別有利于短期培養(yǎng)以及需要箱門頻繁開關(guān)的培養(yǎng)。此外，對于使用者來說氣套式設(shè)計(jì)比水套式更簡單化(水套式需要對水箱進(jìn)行加水、清空和清洗，并要經(jīng)常監(jiān)控水箱運(yùn)作的情況)。

2、相對濕度控制

培養(yǎng)箱內(nèi)相對濕度的控制是非常重要的，維持足夠的濕度水平才能保證不會(huì)由于過度干燥而導(dǎo)致培養(yǎng)失敗。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，而大多數(shù)中、小型培養(yǎng)箱則是通過濕度控制面板的蒸發(fā)作用產(chǎn)生濕氣的（其產(chǎn)生的相對濕度水平可達(dá)95-98％）。一些培養(yǎng)箱有一個(gè)能在加熱的控制面板上保持水份的濕度蓄水池，這樣可以增強(qiáng)蒸發(fā)作用，此蓄水池能增加相對濕度水平達(dá)97-98％。但是，這個(gè)系統(tǒng)也更復(fù)雜，由于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的增加一些難以預(yù)料的問題也會(huì)在使用過程中出現(xiàn)。

3、CO2控制

CO2 濃度探測可通過兩種控制系統(tǒng)——熱傳導(dǎo)傳感器（TC）或紅外傳感器（IR）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（IR）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。IR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)镮R系統(tǒng)不會(huì)因溫度和相對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。