CO₂インキュベーターにおけるTCセンサーとIRセンサーの違いは何ですか？
細胞培養を行う際、適切な増殖を確保するためには、温度、湿度、二酸化炭素濃度を制御する必要があります。二酸化炭素濃度は培養液のpHを制御する上で重要です。二酸化炭素が多すぎると酸性になりすぎ、少なすぎるとアルカリ性になります。
あなたのCO2インキュベーター培地中の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、システムがどれだけのCO2を添加する必要があるかを「知る」方法です。ここでCO2センサー技術が重要な役割を果たします。
主な種類は2つあり、それぞれに長所と短所があります。
熱伝導法は、感温抵抗体を用いてガスの組成を検出します。費用は安価ですが、信頼性は劣ります。
赤外線式CO2センサーは、赤外線を用いてチャンバー内のCO2量を検出します。このタイプのセンサーは高価ですが、精度が高いです。
この記事では、これら2種類のセンサーについてより詳しく説明し、それぞれの実用的な意味合いについて考察します。
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、一方のセルには栽培室の空気が充填されています。もう一方のセルは、温度制御された基準大気を封入した密閉セルです。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模式図
両方のセルで温度と湿度が同じ場合、抵抗値の差によってガス組成の差が測定され、この場合はチャンバー内のCO2濃度が反映されます。差が検出されると、システムはチャンバーにCO2を追加するように指示されます。
熱伝導率センサーの模式図。
熱伝導体は、後述する赤外線センサーに代わる安価な選択肢です。しかし、欠点がないわけではありません。抵抗差は二酸化炭素濃度以外の要因にも影響されるため、システムが正常に動作するためには、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るということです。実際、空気の状態が安定するまで測定値は正確ではなく、30分以上かかる場合もあります。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、ドアの開閉が頻繁に行われる状況（1日に複数回）にはあまり適していません。
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、二酸化炭素が他のガスと同様に、特定の波長の光（正確には4.3μm）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の光がどれだけ通過するかを測定することで、大気中の二酸化炭素量を検出できます。大きな違いは、熱抵抗の場合とは異なり、検出される光の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提供します。その結果、チャンバー内のCO2濃度がより安定し、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きていますが、依然として熱伝導率センサーよりも高価な選択肢です。しかし、熱伝導率センサーを使用した場合の生産性低下によるコストを考慮すれば、赤外線センサーを選択する方が経済的に有利な場合もあります。
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二酸化炭素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、赤外線センサーは二酸化炭素濃度のみの影響を受ける点です。
これにより赤外線式CO2センサーはより高精度になり、ほとんどの場合において好ましい選択肢となります。価格は高めですが、時間の経過とともに価格は下がってきています。
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投稿日時：2024年1月3日