“3111 型”屬于 Thermo Fisher 的 Forma II 系列水套式 CO? 培養(yǎng)箱(Water-Jacketed CO? Incubators)。該系列以其優(yōu)良的溫度穩(wěn)定性、快速恢復(fù)能力、潔凈氣流設(shè)計(jì)和污染控制技術(shù),在科研與臨床細(xì)胞培養(yǎng)領(lǐng)域中得到廣泛認(rèn)可。
在 Forma II 系列中,3111 型為 230 V 電壓、使用熱導(dǎo)式(TC, thermal conductivity)CO? 傳感器的標(biāo)準(zhǔn)配置版本。它的腔體容量約為 184 升(6.5 cu ft),適用于中等規(guī)模的細(xì)胞培養(yǎng)用途。Thermo Fisher Scientific+2賽默飛世爾科技+2
“水套式”意指培養(yǎng)箱壁體包含循環(huán)水夾套結(jié)構(gòu),用以為內(nèi)腔提供溫源緩沖和平穩(wěn)溫度環(huán)境。相比直接加熱(直熱)型,這種結(jié)構(gòu)在溫度波動(dòng)控制與斷電響應(yīng)方面具備一定優(yōu)勢(shì)。
3111 型的主要特點(diǎn)可以總結(jié)為:溫控穩(wěn)定、溫度恢復(fù)快、潔凈控制、操作便捷、性能穩(wěn)定。下面將從多個(gè)維度對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)介紹。
為了滿足溫度控制精度、潔凈度要求及用戶操作便利性,3111 型在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與技術(shù)實(shí)現(xiàn)上做了多個(gè)優(yōu)化。
3111 型采用 三層壁結(jié)構(gòu):內(nèi)壁為拋光不銹鋼,夾層設(shè)有水套循環(huán)部分,外壁為結(jié)構(gòu)支撐殼體。水套層在內(nèi)部形成溫度緩沖區(qū),有助于減弱外界溫度干擾傳導(dǎo)到腔體。賽默飛世爾科技+2ManualsLib+2
水套中的熱水通過加熱器維持恒定溫度,熱容量大,有助于減緩瞬時(shí)溫度波動(dòng)。
這種設(shè)計(jì)使得即便在斷電或環(huán)境溫度突變時(shí),箱體內(nèi)部溫度下降較為緩慢,有利于維持細(xì)胞樣品的穩(wěn)定性。部分資料稱,在斷電 1 小時(shí)內(nèi),3110/3111 型箱體內(nèi)部溫度下降幅度遠(yuǎn)小于許多直熱或氣套培養(yǎng)箱。賽默飛世爾科技+3彬谷科技+3博為高科+3
加熱主要用于維持水套溫度,水套再向內(nèi)腔傳熱,從而使箱體內(nèi)部溫度穩(wěn)定。
培養(yǎng)箱內(nèi)部裝配雙溫度探頭,以提升控制精度與安全性。主控探頭用于溫度反饋,備用探頭通常用于監(jiān)測(cè)或超溫保護(hù)。ManualsLib+1
控制系統(tǒng)采用微處理器控制,具備溫度設(shè)定、超溫保護(hù)、報(bào)警、自動(dòng)恢復(fù)等功能組件。ManualsLib+1
面板可設(shè)定超限溫度(Over-Temp Setpoint),一旦溫度超過設(shè)定安全閾值,系統(tǒng)會(huì)中斷加熱并發(fā)出報(bào)警。ManualsLib+1
3111 型采用熱導(dǎo)式 CO? 傳感器(TC),通過監(jiān)測(cè)氣體混合物的熱導(dǎo)率來判斷 CO? 濃度。Thermo Fisher Scientific+2ManualsLib+2
CO? 控制范圍為 0–20%,常規(guī)設(shè)定為 5%。Thermo Fisher Scientific+2賽默飛世爾科技+2
進(jìn)氣口與取樣口通常裝配微生物過濾器,避免外部空氣顆粒進(jìn)入箱內(nèi)造成污染。賽默飛世爾科技+1
系統(tǒng)支持 CO? 過高 / 過低報(bào)警。ManualsLib
雖然 3111 型主要以水套溫控為主,但內(nèi)部仍設(shè)有被動(dòng)蒸發(fā)加濕系統(tǒng)(底部水盤),用于維持較高濕度,減少培養(yǎng)液蒸發(fā)。賽默飛世爾科技+2ManualsLib+2
在 37 ℃ 條件下,相對(duì)濕度可達(dá)到較高水平(多數(shù)資料稱可接近或略低于 90%以上水平)儀器網(wǎng)+2賽默飛世爾科技+2
加濕與溫控耦合設(shè)計(jì),使箱內(nèi)濕度與溫度狀態(tài)相互平衡。
腔體內(nèi)部裝有低流速風(fēng)扇或輔助氣流通道,用于將溫空氣均勻分布到箱體各處,減少溫度梯度。Thermo Fisher Scientific+2ManualsLib+2
內(nèi)置 HEPA 過濾器 可對(duì)箱內(nèi)空氣進(jìn)行循環(huán)過濾,提升潔凈級(jí)別。部分資料稱其空氣可在開門后 5 分鐘內(nèi)恢復(fù) ISO Class 5(Class 100)水平潔凈度。Thermo Fisher Scientific+2ThermoBid+2
加熱透光玻璃內(nèi)門帶加熱設(shè)計(jì)以防止冷凝,從而保持視窗清晰并減少冷凝水形成。賽默飛世爾科技+2ManualsLib+2
內(nèi)部采用鏡面拋光不銹鋼材質(zhì)(304 型號(hào)),結(jié)構(gòu)圓角無死角設(shè)計(jì),便于清潔與消毒。賽默飛世爾科技+2ManualsLib+2
擱板、支架設(shè)計(jì)可拆卸、免工具拆卸,適合日常維護(hù)清洗。ManualsLib+2Thermo Fisher Scientific+2
外門設(shè)計(jì)為雪樣結(jié)構(gòu)(可選擇左右開門方向),具備磁性門墊圈結(jié)構(gòu)以確保密封性。賽默飛世爾科技+1
箱體外殼通常采用粉末涂層鋼板結(jié)構(gòu),具備良好保溫性能與外觀抗腐蝕性。賽默飛世爾科技
以下是 3111 型(或近似版本)在技術(shù)規(guī)格方面的典型性能參數(shù)(具體以用戶手冊(cè)或廠商配置為準(zhǔn)):
參數(shù)項(xiàng)目 | 典型值 / 范圍 |
---|---|
容積 | 約 184 L (6.5 cu ft) Thermo Fisher Scientific+2賽默飛世爾科技+2 |
溫度控制范圍 | 環(huán)境溫度 +5 °C 至 50 °C 賽默飛世爾科技+2ManualsLib+2 |
溫控精度 | ±0.1 °C(穩(wěn)態(tài)條件下)ManualsLib+1 |
溫控均勻性 | 在 37 °C 條件下,典型偏差約 ±0.2 ~ ±0.3 °C 賽默飛世爾科技+3彬谷科技+3儀器網(wǎng)+3 |
CO? 控制范圍 | 0 – 20% Thermo Fisher Scientific+2賽默飛世爾科技+2 |
CO? 控制精度 | 通常 ±0.1%(依據(jù)傳感器與校準(zhǔn))ManualsLib+1 |
相對(duì)濕度 | 在 37 °C 的情況下濕度可維持在高水平(接近但可能略低于飽和狀態(tài))儀器網(wǎng)+1 |
空氣潔凈水平 | 可在開門后短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)至 ISO Class 5(Class 100)潔凈級(jí)別,空氣被動(dòng)過濾循環(huán) ThermoBid+2Thermo Fisher Scientific+2 |
斷電溫度緩降特性 | 利用水套緩沖結(jié)構(gòu)使內(nèi)部溫度下降速度較慢(斷電保護(hù)特性)彬谷科技+2博為高科+2 |
電源要求 | 230 V, 50/60 Hz Thermo Fisher Scientific+2賽默飛世爾科技+2 |
重量 | 凈重約 365 lb(約 165 kg)Thermo Fisher Scientific+1 |
外部尺寸(約) | 深 × 寬 × 高 ≈ 50.8 × 54.1 × 68.1 英寸/或相應(yīng)換算尺寸 Thermo Fisher Scientific+1 |
這些性能指標(biāo)確保 3111 型能夠在細(xì)胞培養(yǎng)、長(zhǎng)期孵育等對(duì)溫度穩(wěn)定性要求較高的場(chǎng)景中提供可靠支持。
3111 型培養(yǎng)箱作為一款中容量、高穩(wěn)定性的 CO? 培養(yǎng)箱,具備廣泛的應(yīng)用適用性。下面列舉其在不同科研 / 臨床方向中的應(yīng)用亮點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。
最基礎(chǔ)的用途即為人源或動(dòng)物源細(xì)胞系(如 HEK293、HeLa、CHO、腫瘤細(xì)胞等)的常規(guī)培養(yǎng)與傳代。3111 型以其溫度穩(wěn)定性、CO? 精確控制和濕度維持能力,能夠?yàn)榧?xì)胞提供一致、可重復(fù)的培養(yǎng)環(huán)境。
優(yōu)勢(shì)包括:
溫度和 CO? 控制精度高,減少環(huán)境干擾;
濕度控制減少培養(yǎng)液蒸發(fā),避免濃度偏移;
潔凈控制減少交叉污染風(fēng)險(xiǎn)。
干細(xì)胞與誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSC)對(duì)環(huán)境微擾極為敏感,溫度或 CO? 小幅波動(dòng)就可能影響其自我更新和分化路徑。3111 型的高穩(wěn)定性與低波動(dòng)特性可在長(zhǎng)期培養(yǎng)和誘導(dǎo)分化實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。
同時(shí),其潔凈環(huán)境與快速恢復(fù)能力也使其適合用于長(zhǎng)期多代細(xì)胞培養(yǎng),保證實(shí)驗(yàn)條件一致性。
在細(xì)胞水平的藥物篩選或毒性測(cè)試中,通常需要在多個(gè)條件下進(jìn)行并行培養(yǎng)。3111 型的溫控和 CO? 控制能力可以減少不同孔、板間的環(huán)境差異,提升數(shù)據(jù)可靠性。
特別是在長(zhǎng)時(shí)間實(shí)驗(yàn)(如 72 h、96 h 或更長(zhǎng))過程中,其穩(wěn)定性尤為重要,可顯著降低由環(huán)境漂移造成的誤差。
在病毒載體復(fù)制、感染實(shí)驗(yàn)中,細(xì)胞狀態(tài)和環(huán)境條件是關(guān)鍵變量。3111 型提供潔凈、穩(wěn)定且可控的環(huán)境,有助于保證病毒-細(xì)胞體系的可重復(fù)性與安全性。
此外,斷電緩沖特性對(duì)于保護(hù)在培養(yǎng)箱中的病毒樣品也具有額外價(jià)值。
盡管 3111 并非專用胚胎培養(yǎng)箱,但在一些輔助生殖實(shí)驗(yàn)室中,作為備用或中轉(zhuǎn)培養(yǎng)箱也可被采用,提供較為穩(wěn)定的 CO? + 溫度環(huán)境。
高潔凈空氣設(shè)計(jì)與溫控性能,使得其在某些輔助生殖操作環(huán)節(jié)具備可行性。
在組織工程實(shí)驗(yàn)中,常將細(xì)胞接種于三維支架材料中進(jìn)行長(zhǎng)期培養(yǎng)。支架培養(yǎng)通常對(duì)環(huán)境一致性要求更高。3111 型的溫控穩(wěn)定性、濕度維持與潔凈控制能力,特別適合于這類應(yīng)用。
盡管 3111 型設(shè)計(jì)出色,但要發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì),用戶在日常操作中仍需注意以下幾個(gè)方面。
需安裝于牢固、水平的平臺(tái),避免震動(dòng)干擾。
箱體背后與墻面保持一定距離,以利于散熱與維修。
避免靠近直射陽光、空調(diào)出風(fēng)口或溫度劇烈波動(dòng)環(huán)境。
安裝時(shí)應(yīng)進(jìn)行調(diào)水平、門體密封檢查。
使用無菌蒸餾水或去離子水注入水盤,避免礦物質(zhì)沉積。
定期更換水盤中的水,以防細(xì)菌滋生或沉淀污染。
若實(shí)驗(yàn)室水質(zhì)較差,建議安裝水處理裝置或使用純化水。
CO? 供氣瓶應(yīng)配備兩級(jí)減壓器、適當(dāng)過濾裝置以及安全裝置。
氣路、連接管道應(yīng)密封良好,避免泄漏或回流。
在氣體切換或調(diào)節(jié)時(shí),應(yīng)確保壓力穩(wěn)定,避免對(duì)傳感系統(tǒng)產(chǎn)生沖擊。
建議初次使用時(shí)對(duì)溫度和 CO? 傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。3111 型手冊(cè)中即包含溫度與 CO? 校準(zhǔn)指導(dǎo)。ManualsLib
設(shè)定溫度應(yīng)略低于目標(biāo)溫度,以給控溫系統(tǒng)留有余裕。
超溫點(diǎn)應(yīng)設(shè)定合理的安全閾值(通常高于設(shè)定溫度 1–2 ℃)。
定期(如每半年或每年)對(duì)溫度、CO? 進(jìn)行驗(yàn)證 / 校準(zhǔn)。
放置樣品時(shí)應(yīng)合理安排擱板高度與間距,避免阻塞空氣流道。
盡量避免頻繁開門操作,縮短開門時(shí)間,以減少環(huán)境擾動(dòng)。
開門后應(yīng)盡快關(guān)閉,并可適當(dāng)預(yù)熱以幫助恢復(fù)。
在取樣或接入樣品時(shí)應(yīng)盡量做好無菌操作,減少污染風(fēng)險(xiǎn)。
定期使用 70% 酒精或無腐蝕消毒劑擦拭內(nèi)壁、門封條、內(nèi)門玻璃。
拆卸擱板、支架進(jìn)行單獨(dú)清洗、滅菌處理。
水盤可定期取出清洗、消毒,去除沉積物或雜質(zhì)。
在清潔過程中,應(yīng)避免使用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或含氯化學(xué)劑,以免腐蝕金屬表面。
3111 型內(nèi)置溫度、CO?、開門超時(shí)等報(bào)警功能。遇報(bào)警應(yīng)及時(shí)響應(yīng)、排查原因。
若溫度或 CO? 超出設(shè)定范圍,應(yīng)暫停實(shí)驗(yàn)、檢查系統(tǒng)組件(傳感器、加熱器、氣路等)。
每次維護(hù)或更換部件后,應(yīng)重新校準(zhǔn)并驗(yàn)證系統(tǒng)性能。
要保持 3111 型長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行,必須建立嚴(yán)格的維護(hù)與驗(yàn)證體系。以下是建議的策略與流程。
每日記錄溫度、CO? 濃度讀數(shù)、報(bào)警情況。
檢查水盤水位,及時(shí)補(bǔ)充水源。
檢查門封條狀況、是否有松動(dòng)或老化。
檢查箱體外部是否有灰塵堆積或散熱不良。
周期 | 維護(hù)內(nèi)容 |
---|---|
每周 | 檢查水盤、清潔內(nèi)壁或擱板、觀察報(bào)警記錄 |
每月 | 拆卸 HEPA 或進(jìn)氣過濾器清潔 / 更換、檢查密封性能 |
每季度 | 檢查溫度傳感器、CO? 傳感器狀態(tài),更換老化部件 |
每半年 / 年度 | 全面校準(zhǔn)溫度、CO?;更換門封條、檢查加熱系統(tǒng)穩(wěn)定性 |
參考廠商手冊(cè)中的校準(zhǔn)程序(3111 操作與維修手冊(cè)包含溫度與 CO? 校準(zhǔn)說明)ManualsLib
使用經(jīng)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì) / CO? 分析儀進(jìn)行對(duì)比校驗(yàn)。
在校準(zhǔn)后進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)試(包括溫度均勻性、恢復(fù)速率、穩(wěn)態(tài)漂移等)。
編寫校準(zhǔn) / 驗(yàn)證報(bào)告,記錄偏差、修正值、測(cè)試曲線、操作人和審核人。
校準(zhǔn)周期建議為每 6–12 個(gè)月一次,或在重大維修 / 搬遷后立即校準(zhǔn)。
遇到溫度或 CO? 不穩(wěn)定、波動(dòng)劇烈、報(bào)警頻繁等異常情況,建議按照以下思路排查:
檢查傳感器連接狀態(tài)、探頭是否受污染或損壞。
檢查加熱器及水套循環(huán)系統(tǒng)是否正常;
檢查控制電路板及 PID 參數(shù)設(shè)置是否失調(diào);
檢查門封條是否老化導(dǎo)致密封不良;
檢查供氣系統(tǒng)、管路、調(diào)壓器是否存在泄漏或堵塞。
溫度穩(wěn)定性優(yōu)異:水套緩沖結(jié)構(gòu)使得內(nèi)腔溫度更加平滑,波動(dòng)小。
快速恢復(fù)能力強(qiáng):即使開門或環(huán)境干擾后,內(nèi)部溫度恢復(fù)速度快。
潔凈空氣控制:HEPA 過濾設(shè)計(jì)減少污染風(fēng)險(xiǎn),保持潔凈環(huán)境。
用戶操作便利:面板直觀、參數(shù)設(shè)定靈活、部件拆卸方便。
斷電緩沖能力:水套結(jié)構(gòu)對(duì)斷電溫度下降有緩沖效果,保護(hù)樣品。
多用途適應(yīng)性:可應(yīng)用于細(xì)胞、干細(xì)胞、藥物篩選、組織工程、病毒實(shí)驗(yàn)等。
與直熱型培養(yǎng)箱相比,水套結(jié)構(gòu)響應(yīng)速度略慢;
水套系統(tǒng)需要定期維護(hù)水質(zhì)、除垢與排水;
若室溫波動(dòng)較大,水套設(shè)計(jì)雖然有緩沖作用,但還是可能受到一定影響;
對(duì)濕度極端要求較高的實(shí)驗(yàn)(如超高濕條件)可能不足以滿足;
CO? 傳感器為熱導(dǎo)型,對(duì)溫濕度干擾較敏感,校準(zhǔn)和穩(wěn)定期要求較高。
若實(shí)驗(yàn)室追求更高溫度波動(dòng)控制,且對(duì)濕度、潔凈度有要求,3111 是不錯(cuò)選擇;
若實(shí)驗(yàn)對(duì) CO? 控制更加苛刻或要求更快響應(yīng),可考慮采用紅外(IR)傳感器配置型號(hào)(如 Forma II 系列中的 IR 版本)Thermo Fisher Scientific+1;
對(duì)于高通量實(shí)驗(yàn)室,可選擇多個(gè) 3111 單元并聯(lián)使用;
在選型時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮后續(xù)校準(zhǔn)能力、維修配件獲取便利性與技術(shù)服務(wù)支持。
隨著細(xì)胞技術(shù)、再生醫(yī)學(xué)與精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展,對(duì)培養(yǎng)環(huán)境的要求也越來越精細(xì)。3111 型雖然經(jīng)典可靠,但未來的發(fā)展趨勢(shì)可能包括以下幾方面:
智能控制算法升級(jí):基于 AI 或機(jī)器學(xué)習(xí)溫控預(yù)測(cè)模型,提前調(diào)整加熱策略。
多區(qū)隔溫控制:實(shí)現(xiàn)不同層次或區(qū)域溫度微調(diào)以適應(yīng)不同培養(yǎng)需求。
濕度主動(dòng)控制系統(tǒng):配備加濕 / 除濕模塊,實(shí)現(xiàn)更精確濕度調(diào)節(jié)。
遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與聯(lián)網(wǎng):通過網(wǎng)絡(luò)接口監(jiān)控溫 CO? 數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)警與數(shù)據(jù)可追溯性。
材料與節(jié)能優(yōu)化:采用更高效隔熱材料與節(jié)能控制器,進(jìn)一步降低功耗。
自動(dòng)滅菌功能集成:將高溫滅菌、紫外滅菌或氣體滅菌模塊集成,以簡(jiǎn)化消毒流程。
在未來實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化、數(shù)字化趨勢(shì)中,3111 或?qū)⑼ㄟ^軟硬件升級(jí)繼續(xù)延續(xù)其價(jià)值。
Forma II 系列水套式 CO? 培養(yǎng)箱 3111 型以其三層壁水套結(jié)構(gòu)、溫控穩(wěn)定性、高潔凈設(shè)計(jì)、斷電緩沖能力與操作便捷性,在中型細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室中具有廣泛應(yīng)用價(jià)值。
其結(jié)構(gòu)與技術(shù)特性使其在細(xì)胞培養(yǎng)、干細(xì)胞誘導(dǎo)、藥物篩選、病毒學(xué)研究等多種應(yīng)用場(chǎng)景中都能提供穩(wěn)定可靠的環(huán)境支持。
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