IR と TC CO2 センサーの違いは何ですか?
細胞培養において、適切な成長を確保するには、温度、湿度、そしてCO2濃度を管理する必要があります。CO2濃度は培養液のpH値を制御する上で重要です。CO2濃度が多すぎると酸性度が高まり、少なすぎるとアルカリ性度が高まります。
CO2インキュベーターでは、培地中のCO2ガス濃度はチャンバー内のCO2供給量によって調整されます。問題は、システムがどのようにして必要なCO2量を「知る」のかということです。ここでCO2センサー技術が役立ちます。
主に 2 つのタイプがあり、それぞれに長所と短所があります。
* 熱伝導方式は、熱抵抗器を用いてガス組成を検出します。これはより安価な方法ですが、信頼性は低くなります。
* 赤外線CO2センサーは、赤外線を使用してチャンバー内のCO2量を検出します。このタイプのセンサーは高価ですが、より正確です。
この記事では、これら 2 種類のセンサーについて詳しく説明し、それぞれの実際的な意味について説明します。
熱伝導率CO2センサー
熱伝導率は、大気中の電気抵抗を測定することで機能します。センサーは通常2つのセルで構成され、1つは成長チャンバーからの空気で満たされます。もう1つは密閉されたセルで、温度制御された基準雰囲気が封入されています。各セルにはサーミスタ（熱抵抗器）が内蔵されており、その抵抗値は温度、湿度、ガス組成によって変化します。
熱伝導率センサーの図
両セルの温度と湿度が同じ場合、抵抗値の差からガス組成の差、つまりチャンバー内のCO2濃度の差が測定されます。差が検出されると、システムはチャンバー内にCO2を補充するよう指示します。
熱伝導率センサーの表現。
熱伝導体は、後述する赤外線センサーの安価な代替手段です。しかし、欠点がないわけではありません。抵抗差はCO2濃度以外の要因によっても影響を受ける可能性があるため、システムを適切に動作させるには、チャンバー内の温度と湿度を常に一定に保つ必要があります。
つまり、ドアが開くたびに温度と湿度が変動し、測定値が不正確になってしまうということです。実際、測定値は雰囲気が安定するまで正確ではなく、安定するまでには30分以上かかることもあります。熱伝導体は培養物の長期保存には適しているかもしれませんが、ドアの開閉が頻繁（1日に2回以上）な状況には適していません。
赤外線CO2センサー
赤外線センサーは、チャンバー内のガス量を全く異なる方法で検出します。これらのセンサーは、CO2が他のガスと同様に特定の波長（正確には4.3μm）の光を吸収するという事実を利用しています。
赤外線センサーの図
このセンサーは、4.3μmの波長の光がどれだけ透過するかを測定することで、大気中のCO2濃度を検出できます。大きな違いは、熱抵抗の場合のように、検出される光量が温度や湿度などの他の要因に依存しないことです。
つまり、ドアを何度開けてもセンサーは常に正確な測定値を表示します。その結果、チャンバー内のCO2濃度がより一定に保たれ、サンプルの安定性が向上します。
赤外線センサーの価格は下がっていますが、それでも熱伝導センサーに比べると高価です。しかし、熱伝導センサー使用時の生産性の低下に伴うコストを考慮すると、赤外線センサーを選択する経済的な根拠があるかもしれません。
どちらのタイプのセンサーも、インキュベーターチャンバー内のCO2濃度を検出できます。両者の主な違いは、温度センサーは複数の要因の影響を受けるのに対し、赤外線センサーはCO2濃度のみの影響を受けるという点です。
これにより、赤外線CO2センサーの精度が向上し、ほとんどの状況で好まれます。価格は高めですが、時間の経過とともに価格が下がってきています。
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投稿日時: 2023年8月24日