赛默飞培养箱3111控制程序设置详解

一、设备概述

赛默飞Forma 3111型CO₂培养箱是一款高性能恒温恒湿细胞培养设备，广泛应用于细胞学、组织学、药理学、生物制药和免疫学实验。该型号属于Forma系列中的中型机型，具备优异的温度、CO₂浓度控制精度与湿度稳定性。其控制程序采用微处理器智能控制系统，结合热导式CO₂传感器与PID算法，实现多参数闭环控制，使培养环境始终保持在最优状态。

设备以“高精度恒控”“系统化管理”“人机界面简洁”为设计理念，通过一体化电子控制模块实现温度、气体、湿度、报警与安全保护等多系统协同。3111系列在设计上兼顾了实验精度与操作便利性，控制逻辑清晰、参数设置灵活，适合科研机构、医疗实验室及生物制药企业长期使用。

二、系统控制结构

3111培养箱的控制系统分为五个主要模块：

1. 温度控制系统：采用多区加热设计，实现温度分布均匀，误差小于±0.2℃。

2. CO₂浓度控制系统：利用热导式传感器检测气体成分，通过比例电磁阀调节进气量。

3. 湿度控制系统：利用底部蒸发水盘形成自然湿度，湿度可维持在90%以上。

4. 空气循环系统：风道与风扇确保气体与热量均匀分布，避免局部温差。

5. 安全与报警系统：包括超温保护、气体报警、门未关报警、电源故障报警等。

所有模块均由中央微处理控制单元（CPU Board）管理，通过数据采集、比较和执行，形成自动闭环控制系统。

三、控制面板与操作界面

3111型控制面板由以下主要部分组成：

• 数字显示区：双行LED显示，上行显示当前温度或CO₂浓度，下行显示设定值或运行状态。

• 功能键区：包括MODE、SET、▲、▼、ENTER、SILENCE等按键，用于参数设定与确认。

• 指示灯区：显示运行状态，如HEAT（加热）、CO₂（注气）、ALARM（报警）等。

• 蜂鸣器：用于报警提示，异常状态时发出连续声响。

面板布局简洁明了，便于实验人员快速操作与监控。

四、控制程序运行逻辑

3111培养箱的控制逻辑采用分层程序结构，分为五种模式：

1. RUN模式：正常运行状态，系统维持温度、CO₂浓度、湿度恒定。

2. SET模式：用于设定目标参数，如温度、CO₂浓度、报警范围等。

3. CAL模式：执行校准功能，用于温度或CO₂传感器的校正。

4. CONFIG模式：设置系统功能参数，如报警开关、通信地址等。

5. STERI模式（部分机型）：执行高温灭菌程序。

程序的核心控制流程如下：

复制编辑系统启动 → 参数加载 → 温控与气控回路激活 → 实时检测 → 比较与修正 → 状态显示与报警

整个控制过程由微处理器完成，实现对所有传感器与执行单元的实时监控与动态调节。

五、控制程序设置步骤

（一）开机与初始化

1. 接通电源后，显示屏点亮，系统自动检测各模块。

2. 若设备为首次运行或重启后，面板显示“System Ready”。

3. 按下“MODE”键进入设置菜单，准备进行参数输入。

（二）温度设定

1. 按“MODE”键至“SET”模式。

2. 显示屏上方显示“TEMP SET”。

3. 使用“▲”或“▼”键调整目标温度值，范围通常为5.0℃～50.0℃。

4. 常规设定为37.0℃，适合哺乳动物细胞培养。

5. 按“ENTER”确认后，系统自动保存并退出。

6. 若需要设置超温报警，按“MODE”键进入“TEMP LIMIT”选项，将上限值设置为目标温度+1.0℃。

温控系统启动后，加热模块逐步升温，PID控制确保升温平稳无过冲。温度达到设定值后，系统自动进入稳态维持阶段。

（三）CO₂浓度设定

1. 按“MODE”键至“CO₂ SETPOINT”选项。

2. 显示屏显示当前目标浓度值。

3. 使用“▲”“▼”键调整，范围为0.0%～20.0%。

4. 常规设定为5.0%，适合细胞培养条件。

5. 按“ENTER”确认，系统自动记录参数。

在设定完成后，气体调节系统开始工作：

• 当CO₂浓度低于设定值时，电磁阀打开补气。

• 当浓度达到设定范围时，阀门自动关闭。

• 浓度误差超过±0.3%时，系统会发出校准提示。

（四）湿度设置与管理

3111型号采用自然蒸发式湿度调节方式，无独立湿度设定功能。用户可通过以下操作调节：

• 在水盘中加入纯净水或蒸馏水约半盘。

• 运行2～4小时后湿度可稳定在90%以上。

• 若需提高湿度，可略微提升温度或增加水量。

• 若湿度过高出现凝露，可减少水盘水量或暂时打开箱门排湿。

湿度系统与温控模块共用加热回路，因此保持温度稳定即能维持恒定湿度。

（五）校准模式（CAL）设置

1. 温度校准

• 按“MODE”键进入“CAL”模式，选择“Temp Cal”。

• 使用标准温度计测量箱内温度，与显示值比较。

• 若存在偏差，通过“▲”“▼”键修正。

• 按“ENTER”确认保存，系统自动记录校准系数。

2. CO₂校准

• 连接标准CO₂检测仪。

• 在“CAL”模式中选择“CO₂ Cal”。

• 注入标准气体（5.0% CO₂），系统自动检测传感器信号。

• 若误差超过±0.1%，调整跨度系数后确认保存。

• 退出校准界面，系统返回运行模式。

校准完成后应记录时间与校准值，建议每6个月进行一次。

（六）系统配置（CONFIG）设置

该模式用于定义报警范围、通信参数及附加功能：

1. 报警参数：

• 温度高限、低限报警。

• CO₂浓度高限、低限报警。

• 门未关闭报警延时。
  例如：

• TEMP HI = 38.0℃

• TEMP LO = 36.0℃

• CO₂ HI = 5.5%

• CO₂ LO = 4.5%

2. 声音报警开关：可选择启用或静音模式。

3. 数据通信地址：当设备接入实验室监控系统时，可设置RS485地址编号。

4. 灭菌功能设置（如配备）：选择是否启用高温灭菌程序。

5. 密码保护：为防止误操作，可设置四位操作密码。

设置完成后，按“ENTER”键确认保存，设备自动返回运行模式。

六、运行监控与维护

1. 实时运行监测

在RUN模式下，显示屏上方显示当前温度与CO₂浓度，下方显示目标设定值。

• “HEAT”指示灯闪烁：表示加热中。

• “CO₂”指示灯亮：表示气体正在注入。

• “STABLE”状态显示：表示系统达到稳态平衡。

2. 报警提示

设备运行中出现参数偏离时，系统立即报警：

• 超温报警：蜂鸣提示并闪烁“TEMP HI”。

• 气体报警：显示“CO₂ LOW”或“CO₂ HIGH”。

• 门开报警：提示“DOOR OPEN”。

按“SILENCE”键可暂时关闭蜂鸣声，但指示灯仍闪烁，直至故障排除。

3. 自动复位与数据保持

3111型具备掉电数据保持功能。若因断电而停机，重新通电后系统自动恢复上次设定值。

七、高温灭菌程序设置（配备型）

某些3111型号带有高温灭菌功能，可执行自动消毒。

1. 进入“STERI”模式。

2. 设定灭菌温度为140℃，持续时间约10小时。

3. 按“ENTER”启动灭菌程序。

4. 灭菌过程中CO₂与加热系统自动锁定，禁止操作。

5. 结束后显示“Cycle Complete”，系统自动降温并恢复常规控制模式。

灭菌完成后应重新加水、校准CO₂传感器，并运行空载模式2小时后再使用。

八、操作实例流程

以下为典型实验使用步骤：

1. 开机自检：通电检查面板及气源状态。

2. 设定温度与CO₂：温度37℃，CO₂浓度5%。

3. 注水加湿：在水盘加入纯水，关闭门体。

4. 系统预热：空载运行3小时，使温湿度稳定。

5. 放入样品：在超净工作台中操作，迅速放入培养物。

6. 监测与记录：定期记录温度、CO₂与湿度变化。

7. 报警处理：若参数偏离，立即检查气源与电源。

8. 实验结束：取出样品后执行清洁程序。

9. 停机操作：关闭气源、电源，打开门体通风干燥。

九、常见问题与解决方案

十、安全与维护

1. 不得使用含氯清洁剂清洗箱体，以防腐蚀。

2. 每周清洁一次腔体及水盘，防止微生物滋生。

3. 每半年校准温度与CO₂传感器。

4. 每年更换空气过滤器，保持气体洁净。

5. 遇异常声音、异味或过热时应立即断电检查。

十一、系统运行优化建议

1. 减少开门次数：频繁开门会导致温度和气体波动。

2. 保持水质纯净：使用去离子水可防止水垢沉积。

3. 合理放置样品：避免阻塞风道，保证空气循环。

4. 环境控制：实验室温度稳定有助于设备长期精度。

5. 记录管理：建立运行日志，记录设定值、报警信息与维护日期。

十二、总结

赛默飞Forma 3111培养箱的控制程序以高稳定性与操作简便著称。通过温度、气体和湿度的精确耦合控制，设备可持续提供理想的细胞生长环境。其多模式程序设计（RUN、SET、CAL、CONFIG、STERI）满足从日常培养到灭菌消毒的全流程管理需求。

掌握正确的程序设置是确保培养结果稳定与设备寿命延长的关键。科学设定参数、定期校准与规范操作，可使3111型培养箱长期保持高精度、高安全性和高可靠性，为科研实验与生产应用提供稳定保障。