解決方案與產(chǎn)品應(yīng)用
ExplorIR-M傳感器在醫(yī)用培養(yǎng)箱的應(yīng)用
更新時(shí)間：2025-12-22 09:54:09
應(yīng)用介紹
生物樣本（細(xì)胞、胚胎、微生物等）的活性與功能，高度依賴模擬體內(nèi)生理微環(huán)境的人工系統(tǒng)，這是傳統(tǒng)培養(yǎng)方式如恒溫箱、開放培養(yǎng)皿等無法突破的瓶頸。以細(xì)胞培養(yǎng)為例：人體細(xì)胞在體內(nèi)處于“37℃恒溫 + 5% CO?+95% 濕度”的穩(wěn)定環(huán)境，其中CO?通過與培養(yǎng)液中碳酸氫鹽緩沖體系反應(yīng)（CO?+H?O?H?CO??H?+HCO??），將 pH 值精準(zhǔn)控制在 7.2-7.4 的生理范圍。若脫離培養(yǎng)箱，室溫波動（±2℃即影響代謝）、CO?濃度驟降（暴露空氣后濃度從 5% 跌至0.04%）會導(dǎo)致：①細(xì)胞滲透壓失衡，12小時(shí)內(nèi)凋亡率升高 30% 以上；②酶活性紊亂，如 DNA 聚合酶活性下降50%，直接阻斷細(xì)胞分裂。
這種“精準(zhǔn)復(fù)刻體內(nèi)環(huán)境”的能力，是所有后續(xù)研究與診斷的前提，正是為了突破這一瓶頸，能夠高度模擬體內(nèi)生理微環(huán)境的醫(yī)用培養(yǎng)箱得以發(fā)展并廣泛應(yīng)用。
在政策上，近年來，國家藥監(jiān)局持續(xù)推動高端醫(yī)療器械自主創(chuàng)新，《"健康中國 2030" 規(guī)劃綱要》明確加快醫(yī)療器械創(chuàng)新發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級；《"十四五"科技創(chuàng)新規(guī)劃》推動高端醫(yī)療裝備智能化、數(shù)字化發(fā)展，鼓勵自主研發(fā)，如蘇州某醫(yī)療公司的時(shí)差培養(yǎng)箱獲證，正是說明醫(yī)用培養(yǎng)箱的發(fā)展順應(yīng)了市場需求與國家戰(zhàn)略的雙重驅(qū)動。
在應(yīng)用上，腫瘤細(xì)胞研究中，需長期培養(yǎng)癌細(xì)胞以觀察藥物作用效果 —— 若培養(yǎng)箱CO?濃度波動±0.5%，會導(dǎo)致癌細(xì)胞表面受體表達(dá)量差異達(dá)20%，同一藥物的抑制率結(jié)果偏差可能超過15%，直接導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)論不可信。干細(xì)胞研究、疫苗研發(fā)等領(lǐng)域?qū)Νh(huán)境的要求更苛刻。干細(xì)胞研究、疫苗研發(fā)等領(lǐng)域?qū)Νh(huán)境的要求更苛刻，干細(xì)胞定向分化（如分化為神經(jīng)細(xì)胞）需CO?濃度在 5%-7% 間精準(zhǔn)切換，且溫度波動不超過 ±0.1℃。
從上述介紹可以得知，CO2的測試在整個(gè)培養(yǎng)箱實(shí)驗(yàn)研究過程中，都是不可獲缺的一環(huán)。ExplorIR-M超低功耗紅外CO?傳感器，能精準(zhǔn)匹配培養(yǎng)箱的工作需求，具體有以下應(yīng)用優(yōu)勢：
一、超低功耗適配長期運(yùn)行
醫(yī)用培養(yǎng)箱需 24 小時(shí)連續(xù)運(yùn)行以維持穩(wěn)定的細(xì)胞生長環(huán)境，傳感器的功耗直接影響設(shè)備續(xù)航能力與運(yùn)行成本。ExplorIR-M傳感器采用創(chuàng)新光路設(shè)計(jì)與 IR LED 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了 5mW 的超低功耗，平均工作電流不足1.5mA，大幅降低培養(yǎng)箱的整體能耗，尤其適配具備電池備用功能的便攜式培養(yǎng)箱或野外科研設(shè)備，延長無外接電源時(shí)的運(yùn)行時(shí)間。低功耗特性減少傳感器自身發(fā)熱，避免局部溫度波動影響培養(yǎng)箱內(nèi)的溫濕度平衡，這對要求±0.1℃溫度精度的細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境至關(guān)重要。
二、快速響應(yīng)保障環(huán)境穩(wěn)定恢復(fù)
培養(yǎng)箱頻繁開門取放樣本會導(dǎo)致CO?濃度驟降，傳感器的響應(yīng)速度直接決定環(huán)境恢復(fù)效率。ExplorIR-M傳感器的預(yù)熱時(shí)間不足 10 秒，開機(jī)后 1.2 秒即可輸出準(zhǔn)確的CO?濃度值，響應(yīng)速度可通過用戶配置縮短至 10 秒，遠(yuǎn)快于傳統(tǒng)熱導(dǎo)式傳感器 30 秒以上的響應(yīng)周期。避免因濃度波動抑制細(xì)胞增殖或誘導(dǎo)凋亡。對于 IVF 胚胎培養(yǎng)等對環(huán)境敏感的場景，這種快速調(diào)節(jié)能力能減少胚胎暴露在不適環(huán)境中的時(shí)間，間接提升實(shí)驗(yàn)成功率。
三、環(huán)境耐受性適配培養(yǎng)箱工況
ExplorIR-M 傳感器的工作環(huán)境覆蓋0-50℃溫度范圍與 0-95% RH 非結(jié)露濕度范圍，完全匹配培養(yǎng)箱的內(nèi)部工況，采用的鍍金光路技術(shù)與全固態(tài)光源、探測器設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提升了環(huán)境抗干擾能力。相較于傳統(tǒng)熱導(dǎo)式傳感器需頻繁校準(zhǔn)溫濕度誤差，ExplorIR-M傳感器在高溫高濕環(huán)境下的測量偏差可控制在 ±70ppm+/-5% 以內(nèi)，減少校準(zhǔn)頻次與維護(hù)成本。
四、小巧集成契合設(shè)備設(shè)計(jì)需求
現(xiàn)代醫(yī)用培養(yǎng)箱趨向小型化、多功能化設(shè)計(jì)，對傳感器的體積與集成性提出更高要求。ExplorIR-M傳感器采用 20mm 直徑的探頭式封裝，體積小巧緊湊，可輕松嵌入培養(yǎng)箱的有限空間，不影響內(nèi)部氣流循環(huán)與溫度均勻性。
五、寬量程覆蓋多元培養(yǎng)場景
不同細(xì)胞培養(yǎng)場景對CO?濃度的需求存在差異，MINIR傳感器提供 0-5%、0-20%、0-60%、0-100% 多檔測量范圍可選，既能滿足常規(guī)細(xì)胞培養(yǎng) 5% 的標(biāo)準(zhǔn)濃度需求，也可適配微生物厭氧培養(yǎng)、特殊細(xì)胞分化等非常規(guī)濃度調(diào)控場景，適配性遠(yuǎn)超固定量程傳感器。
MINIR ExplorIR-M傳感器的技術(shù)參數(shù)如下：
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