一、检测背景与意义
湿度均一性的重要性
对于细胞培养、组织工程和微生物实验，高湿度可防止培养基蒸发，保持细胞生长环境稳定；
湿度分布不均会导致不同位置培养容器中水分损失率不同，造成实验误差、细胞死亡或差异表达；
因此，在150i培养箱投入正式实验前，必须验证其湿度场的均匀性。
检测目标
确认箱内各测点在设定湿度条件下达到并维持在同一相对湿度范围内；
评估加湿系统（加湿盘、喷水管或超声波装置）的性能及风机循环效果；
为日常校验和故障排查提供量化指标。
二、相关标准与规范
国际标准参考
IEC 61010-2-010：实验室用电器的安全要求，要求环境参数检测设备符合基础安全；
ISO 14644-1（洁净室）虽侧重颗粒，但其均一性评估思路可借鉴。
国内行业规范
GB/T 18218-2018《实验室仪器装备管理规范》，提出环境性能验证要求；
GMP 附件“设备验证”：对湿度分布应制定OQ测试，接受偏差在±5% RH以内。
厂商技术文档
参考赛默飞150i使用手册中湿度控制章节，了解加湿原理与测试建议；
结合Thermo Fisher提供的OQ测试协议，制定检测方案。
三、检测原理与方法概述
湿度场形成机理
通过水盘蒸发（被动加湿）或超声雾化（主动加湿）产生水汽，经风机循环送至腔体各处；
风道设计与风机转速决定气流速度和分布，从而影响湿度均匀性。
测量原理
使用精密温湿度传感器，在箱内多个典型位置同步采集环境相对湿度（RH）和温度（用于辅助漂移校正）；
数据采集后进行统计分析，评估均一性指标。
评估指标
最大–最小差值（ΔRH）：各点读数最高值与最低值之差；
平均偏差（MAD）：各点与箱内平均湿度之差的绝对值平均；
变异系数（CV）：各点湿度标准差与平均湿度之比×100%。
四、检测设备与工具
温湿度传感器
建议使用精度±0.5% RH、响应时间≤10 s 的智能温湿度探头；
传感器需带有校准证书，并在测试前进行二次校准。
数据记录与采集系统
可选用多通道数据采集仪（DAQ）或带有多个输入口的USB记录器；
确保所有通道同步触发，并具备时间戳功能。
支架与定位器
专用支架将传感器固定在各测点，避免接触腔体金属壁；
支架材质应耐高湿、不影响气流（如聚丙烯塑料）。
辅助仪器
风速计：测试出风口和回风口风速，以排除风机异常；
水平仪和垂直仪：确保传感器安装位置高度与水平一致；
测量标尺：标定测点与箱体几何位置关系。
五、检测方案设计
测点布局
横截面布点：在箱体高度方向（上、中、下）和深度方向（前、中、后）分别取点，典型建议9–12个点；
对称分布：保证各面及室中心都有测点，避免遗漏死角。
预热与稳定
将培养箱设定为标准湿度（如≥95% RH）、37 ℃运行，空载预热≥2 小时；
待系统进入稳定状态（湿度波动≤±0.5% RH，持续30 min）后开始采集。
采样周期与时长
建议每10 s 采集一次，持续不少于20 min；
取最后10 min 数据用于均一性分析，以剔除初始动态阶段干扰。
环境干扰排除
关闭箱门并锁定，避免频繁开门；
实验室温度波动应≤±1 ℃，CO₂浓度设定值稳定，避免影响蒸发速率。
六、数据采集与处理
数据预处理
剔除初始5 min 的遐变数据，只取稳定期数据；
对失效点（传感器通讯中断或跳变）进行标记，并视情况剔除或补偿。
统计分析
计算各测点平均湿度、最大值、最小值；
求箱内所有测点平均湿度 (RHₘ) 及标准差 (σ)；
计算均一性指标：
ΔRH=RHmax–RHminΔRH = RH_{max} – RH_{min}ΔRH=RHmax–RHminCV=σRHm×100%CV = \frac{σ}{RHₘ} × 100\%CV=RHmσ×100%MAD=1n∑i=1n∣RHi–RHm∣MAD = \frac{1}{n} ∑_{i=1}^{n} |RH_i – RHₘ|MAD=n1i=1∑n∣RHi–RHm∣
结果判定
根据GMP OQ标准，ΔRH ≤ 5% RH、CV ≤ 2% 为合格；
同时可参照用户内部规范，若CV ≤ 1% 则更为优异。
报告撰写
将各测点位置分布图、原始曲线图、统计表格与分析结论整合成OQ验证报告；
对可能存在的死角或异常点提出改进建议，如调整风速或风道方向。
七、故障诊断与优化措施
湿度分布不均原因
加湿盘水位不足：液面过低导致蒸发量不足；
风机风量不足：循环不畅造成局部湿度低；
风道堵塞：内部过滤器或风道积尘；
传感器放置误差：探头与壁面接触或高度不一。
优化方案
补水频率：根据蒸发速率调整水盘注水周期；
风机维护：清洁风机叶轮，检查风机转速并更换老化风机；
风道改装：微调流道导板或增设导流板，改善气流分布；
支架优化：采用细型探头支架减少阻流。
二次验证
完成优化后重新进行一次完整均一性测试，验证改造效果；
必要时进行多次迭代，直至满足指标要求。
八、周期性复测与维护
复测频率
建议半年或更换主要加湿元件（如加湿器、雾化片）后复测一次；
每次设备大修或搬迁后必须重新验证湿度均一性。
日常巡检
每周检查水盘水位、加湿器工作状态；
每月快速测量箱内中心与角部 RH，判定是否需进行全面测试。
保养要点
定期清洗加湿盘、水管及雾化元件，防止水垢或微生物堵塞；
更换水质推荐使用去离子水或蒸馏水，避免矿物质沉积；
保持过滤器清洁，按厂家建议定期更换。
九、常见问题与案例分享
案例一：角部湿度偏低
原因：风机循环主要集中在中部，边缘气流弱；
处理：调整风道导板角度，使气流向四角分散；
结果：ΔRH 由7% 降至4%，CV 从3.5% 降至1.8%。
案例二：湿度波动剧烈
原因：加湿器喷雾频率过低，间歇性补水造成湿度振荡；
处理：缩短补水周期并提高雾化功率；
结果：稳定期湿度波动幅度由±2.5% 降至±0.8%。
案例三：突发传感器失效
原因：探头漏电或电缆破损；
处理：更换探头并优化布线，避免受热蒸汽侵蚀；
建议：在高湿环境下使用耐湿专用线缆。
十、结语
赛默飞CO₂培养箱150i的湿度均一性直接关系到细胞培养及相关实验的稳定性与可重复性。本方案通过严谨的测点布置、精准的数据采集与科学的统计分析，为实验室提供了一整套可操作的OQ验证流程，并结合故障诊断与优化措施，实现对湿度场的持续监控与改进。建议各实验室根据自身使用频率与实验需求，建立完善的湿度均一性检测与维护体系，保障培养箱长期稳定可靠运行。
