一、前言

赛默飞 3131 培养箱是一款高精度恒温恒湿设备，广泛用于微生物培养、细胞生长、药物稳定性试验、样品保存等实验场景。湿度控制系统在保持培养环境稳定性方面起着关键作用，它影响培养基的蒸发速率、细胞存活率、菌落形态以及实验结果的可重复性。
本文件系统介绍 3131 培养箱的湿度范围、控制原理、调节方法、监测与维护策略，旨在帮助使用者掌握正确的湿度管理技巧，从而确保实验环境的科学性与稳定性。

二、湿度系统构成与原理

2.1 系统组成

赛默飞 3131 培养箱的湿度系统通常包括以下模块：

1. 加湿模块（Humidification System）：利用加热水盘或蒸汽产生水蒸气，通过气流分布到整个腔体内。

2. 水盘与水箱（Water Reservoir）：底部设置耐腐蚀不锈钢水盘，用于储水并提供蒸发源；部分型号配备自动补水系统。

3. 湿度传感器（Humidity Sensor）：实时监测腔体相对湿度（Relative Humidity，简称 RH）。

4. 温湿度控制主板（Controller）：采用闭环PID算法，实现加湿与除湿的平衡调节。

5. 风道循环系统（Air Circulation System）：通过内置风扇均匀分布湿气，维持腔体湿度一致性。

2.2 控制原理

赛默飞 3131 培养箱湿度调控原理基于蒸发平衡与反馈控制：

• 当传感器检测到湿度低于设定值时，加热模块启动，水盘加热产生水蒸气，湿度上升；

• 当湿度接近设定值时，控制系统降低加热功率，使湿度保持稳定；

• 若湿度超出上限，系统停止加热，借助自然冷凝与空气循环实现自降湿。

通过PID算法，系统能自动调节加热强度和工作时长，使湿度保持在±3%RH的稳定范围。

三、湿度范围与工作条件

3.1 标准工作范围

赛默飞 3131 培养箱在不同模式下的湿度范围如下：

通常情况下，标准配置的 3131 培养箱能够维持**≥90%RH 的高湿环境**，用于防止培养基蒸发与样品干裂。若需要低湿环境，可选配除湿模块或干燥气体通道。

3.2 湿度均匀性

设备内部湿度均匀性通常控制在 ±5%RH 以内。均匀性受以下因素影响：

• 加湿源分布位置；

• 风道气流设计；

• 样品装载密度与摆放方式；

• 门体开关频率；

• 环境温度波动。

3.3 环境要求

外部环境温度 15–30 °C，相对湿度不超过 80%RH，避免设备外壳冷凝。水源应为去离子水或蒸馏水，以减少水垢积累。

四、湿度调节与设定步骤

4.1 基本设定

1. 启动设备并进入主界面；

2. 按下“SET”键或进入“Humidity Setting”菜单；

3. 调整目标湿度值（如 90%RH）；

4. 按“ENTER”确认设定；

5. 系统自动保存并开始加湿控制。

4.2 手动加湿模式

在特定实验中（例如细胞培养启动期），可临时采用手动加湿方式：

1. 打开水箱或水盘盖；

2. 加入预热去离子水（30–40 °C）；

3. 启动“Manual Humidification”功能；

4. 控制加热时间 10–20 分钟，以快速提升湿度；

5. 达到目标后关闭手动模式，返回自动控制。

4.3 湿度上限与下限警报

可在控制面板中设定报警阈值，例如：

• 上限报警：>95%RH

• 下限报警：<75%RH
  当湿度超出范围时，系统发出声光报警并记录事件日志。

五、湿度控制优化与稳定策略

5.1 加湿效率优化

• 定期清洁水盘，避免水垢影响加热效率；

• 使用恒温室内水源，减少温差导致的冷凝；

• 若湿度响应缓慢，可检查风道是否堵塞。

5.2 湿度稳定性提升

• 避免频繁开门；

• 保持环境温度稳定；

• 确保门封条紧密；

• 在水盘中加入少量抑菌剂，防止微生物生长。

5.3 门开恢复测试

在稳定运行后打开门 30 秒，关闭后记录湿度恢复至设定±3%RH所需时间。
一般恢复时间应不超过 10 分钟。

六、湿度监测与验证

6.1 测量方法

推荐使用多点布置的湿度记录仪（如精度 ±1%RH）。
布点方案：

• 上层、中层、下层各布置 3 点，共 9 个监测点；

• 稳态采样间隔 1 分钟，持续 1 小时；

• 计算各点平均值与极差。

6.2 数据分析

• 稳态均匀性：最大差值 ≤5%RH；

• 稳定性：波动范围 ≤±3%RH；

• 恢复性：门开后恢复时间 ≤10 min。

结果以曲线或控制图形式保存，作为年度性能验证依据。

七、水源管理与加湿系统维护

7.1 水质要求

使用去离子水（电导率≤5 μS/cm）或二次蒸馏水，严禁使用自来水或含盐水源。
理由：

• 防止水垢附着加热盘；

• 避免离子杂质影响传感器寿命；

• 减少细菌或霉菌滋生。

7.2 定期维护

7.3 清洁程序

1. 关闭设备电源，待腔体冷却；

2. 拆下水盘与相关配件；

3. 使用中性清洁剂浸泡15分钟；

4. 冲洗干净并彻底干燥；

5. 重新装配并注入新水。

八、湿度传感器校准

8.1 校准原理

通过标准饱和盐溶液（如氯化钠溶液对应75%RH）建立参考环境，对比设备传感器读数与标准值，计算偏差并进行修正。

8.2 操作步骤

1. 准备密闭校准腔与标准盐溶液；

2. 将湿度传感器探头置入腔内，稳定2小时；

3. 记录仪表读数与标准值；

4. 若偏差＞±3%RH，进入“Calibration Mode”修正；

5. 保存新校准参数并退出。

九、湿度异常与故障处理

出现湿度异常后，应及时记录报警时间、原因、处理结果并由质量负责人审核。

十、湿度对实验的影响分析

10.1 对细胞培养

湿度直接决定培养液蒸发速率。

• 湿度＜70%RH：培养基蒸发明显，pH变化快；

• 湿度≥90%RH：蒸发率低，细胞状态稳定。

10.2 对微生物培养

湿度过低会导致琼脂干裂或菌落干缩，过高则易引发冷凝水滴落污染样品。
建议控制在 85–95%RH 之间。

10.3 对药品与样品保存

湿度不当可能影响药品稳定性，特别是吸湿性样品。
在此类试验中通常采用中湿或低湿设定（40–60%RH）。

十一、再验证与趋势分析

为保证湿度控制的长期一致性，应建立年度验证制度：

1. 每季度进行稳定性与均匀性测试；

2. 每半年核对传感器偏差；

3. 每年执行全面再验证，包括湿度恢复、均匀性、报警功能等。

验证数据应归档，用于趋势分析，若发现湿度偏差持续增大，应及时检修或重新校准。

十二、节能与环境优化建议

1. 避免过度加热水盘，合理设置目标湿度；

2. 使用绝缘垫减少热损耗；

3. 实验室保持通风与恒温，避免外界空气湿度剧烈变化；

4. 采用自动补水装置，可减少人工操作引起的波动。

十三、安全与防护措施

• 操作前确保电源关闭并确认地线连接；

• 清洁与加水时避免接触加热面；

• 使用防滑手套和防护眼镜；

• 加湿水盘内禁止加入有机溶剂或酸碱溶液；

• 若出现报警或烟雾，应立即断电并联系维护工程师。

十四、文件记录与可追溯性

每次湿度设定变更、校准或维修均需记录：

• 操作人、日期、设定值；

• 实测值与偏差；

• 校准仪器编号；

• 审核签名与确认。

电子版记录可导出为 CSV 文件，存档于设备验证资料中。

十五、结论

赛默飞 3131 培养箱具备宽范围、高精度的湿度控制能力，标准运行范围可达 30%–95%RH，并可在 ±3%RH 波动内稳定运行。
其湿度控制基于水盘加热蒸发与PID算法反馈，可适应多种实验需求。通过科学设定、定期维护与准确校准，用户可确保设备长期保持优异的湿度性能，从而提升实验可靠性与数据一致性。