二氧化碳培養(yǎng)箱的主要用途是體外培養(yǎng)，為細胞和組織培養(yǎng)營造一個盡可能自然的生長環(huán)境。通過在培養(yǎng)箱箱體內(nèi)模擬形成一個類似細胞/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%），來對細胞/組織進行體外培養(yǎng)的一種裝置。

對于細胞培養(yǎng)，溫度、濕度和 CO2 水平這三個參數(shù)至關重要。這要求二氧化碳培養(yǎng)箱能夠?qū)囟?、二氧化碳濃度和濕度提供精確穩(wěn)定的控制，以便于其研究工作的進展。

1、溫度控制
保持培養(yǎng)箱內(nèi)恒定的溫度是維持細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)氣體進行加熱的。氣套式設計在箱門頻繁開關引起的溫度經(jīng)常性改變的情況下能夠迅速恢復箱體內(nèi)的溫度穩(wěn)定。而水套式培養(yǎng)箱是通過一個獨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，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)點和缺點。

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

氣套式與水套式相比，具有加熱快，溫度的恢復比水套式培養(yǎng)箱迅速的特點，特別有利于短期培養(yǎng)以及需要箱門頻繁開關的培養(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(jīng)常監(jiān)控水箱運作的情況)。

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由于過度干燥而導致培養(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95-98％）。一些培養(yǎng)箱有一個能在加熱的控制面板上保持水份的濕度蓄水池，這樣可以增強蒸發(fā)作用，此蓄水池能增加相對濕度水平達97-98％。但是，這個系統(tǒng)也更復雜，由于復雜結(jié)構的增加一些難以預料的問題也會在使用過程中出現(xiàn)。

3、CO2控制

CO2 濃度探測可通過兩種控制系統(tǒng)——熱傳導傳感器（TC）或紅外傳感器（IR）進行測量。當二氧化碳培養(yǎng)箱的門被打開時，CO2從箱體內(nèi)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。

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(diào)節(jié)器（一個調(diào)節(jié)器暴露于箱體環(huán)境內(nèi)，另一個則是封閉的）之間的電阻變化來實現(xiàn)的。箱內(nèi)CO2濃度的變化會改變兩個電熱調(diào)節(jié)器間的電阻，從而促使傳感器產(chǎn)生反應以達到調(diào)節(jié)CO2水平的作用。TC控制系統(tǒng)的一個缺點就是箱內(nèi)溫度和相對濕度的改變會影響傳感器的精確度。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。當需要精確的培養(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。

紅外傳感器（IR）作為另一個可選擇的控制系統(tǒng)比TC系統(tǒng)具備更精確的CO2控制能力，它是通過一個光學傳感器來檢測CO2水平的。IR系統(tǒng)包括一個紅外發(fā)射器和一個傳感器，當箱體內(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于箱體內(nèi)CO2的水平，從而可以得出箱體內(nèi)CO2的濃度。因為IR系統(tǒng)不會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)箱門的細胞培養(yǎng)。然而，此系統(tǒng)比TC系統(tǒng)更貴，這時就要結(jié)合經(jīng)費預算進行考慮了。