一、阶段性程序设定的意义与原理
意义
多阶段温度/CO₂控制：在同一次实验中，根据细胞或反应体系需求，分别设定预孵育、快速混匀、稳定培养、结束降温等不同阶段参数，无需人工中途干预。
提高实验自动化：在药物溶解、酶动力学、细胞应激与诱导等复杂流程中，可预先设计多段程序，一键启动即可完成。
保证数据一致性：通过标准化的分段流程，减少人为开门、调整带来的温度与CO₂波动，提升重复性与可追溯性。
原理
振荡（可选配件）/无振荡；
温度（20℃–60℃）和 CO₂ 浓度（0%–20%）；
持续时间（1 min–999 h）；
段间触发方式（自动、定时、手动确认、外部信号）。
Heracell 150i 的控制器内置可编辑的“Segment Program”模块，支持最多 8 段（Segment）设置。每段独立定义：
控制器通过内部时钟和 PID 算法，依次切换各段参数，并在达到设定条件后自动跳转。
二、编程前的准备工作
硬件与固件检查
确认培养箱固件版本为 v2.3 及以上（新增外部信号触发支持）；
检查 CO₂ 传感器零点校准是否在近 30 日内完成，如超过建议日期，先执行 AutoZero 校准；
若涉及振荡段，确认轨迹振荡模块已正确安装并通电自检通过。
环境与耗材准备
样品、培养瓶、微孔板或摇瓶架按分段需求预先摆放整齐，防止后续取放干扰；
记录用户实验方案，绘制“分段流程示意图”（见附录），标注各段参数与转换条件；
确保培养箱内湿化托盘水位正常，避免长时段高温造成干烧。
人员与权限
仅由经过培训的管理员或资深用户在“Program”菜单下编辑；
设定完成后应请第二人复核参数，并共同签署《分段程序设定确认单》。
三、阶段性程序设定的具体操作步骤
3.1 进入分段程序编辑模式
在主面板屏幕上，长按 “Program” 键 3 s，出现 Program 列表界面；
选择空白程序槽（P01–P10），按 “Enter” 进入编辑；
若覆盖已有程序，系统会提示 “Overwrite?”，确认后开始新一轮设置。
3.2 设置总段数
在 “Number of Segments” 项目，按 “+”/“-” 键选择所需段数（1–8）；
确认后按 “Next” 进入第 1 段参数编辑。
3.3 编辑各段参数
以下以三段程序为例说明，用户可依需要增减段数与内容。
段 1：预孵育阶段
Mode（模式）
选择 “Static”（静态模式）或 “Orbital”（轨迹振荡，如已安装摇摆模块）；
Temperature（温度）
输入 37℃，最小分度 0.1℃；
CO₂（浓度）
输入 5.0%；
Time（时长）
设定 00:10:00（10 min）；
Trigger（触发条件）
选择 “Auto” 自动；
编辑完成后按 “Save” 或 “Next”。
段 2：快速加压阶段
Mode
“Static”；
Temperature
保持 37℃；
CO₂
设定 10.0%（高速补气，模拟诱导环境）；
Time
00:05:00（5 min）；
Trigger
“Auto”；
确认 Next。
段 3：长期培养阶段
Mode
“Static”；
Temperature
37℃；
CO₂
5.0%；
Time
24:00:00（24 h）；
Trigger
“Auto”；
确认 Save Program，输入程序名称（如 “DrugTest”）并 Enter。
3.4 段间特殊触发
若需段 2 在达到指定温度后才启动，可在段 2 的 “Trigger” 项选择 “Wait Temp”，并设定 “Temp Threshold = 37.0℃”；
如外部实验设备（如激光照射仪）完成后触发下一段，可将 “Trigger” 设为 “Ext Signal”，并在背面 IO 口接入 TTL 5 V 信号。
3.5 保存并退出
编辑完成后，系统返回 Program 列表；
长按 “Exit” 键 2 s 可退出至主界面；
此时，Pxx 已具备完整分段参数，可直接调用。
四、典型分段程序示例
| 段号 | 模式 | 温度 | CO₂ | 时长 | 触发方式 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Static | 37.0℃ | 5.0% | 00:30:00 | Auto | 预孵育 |
| 2 | Orbital | 37.0℃ | 7.5% | 00:15:00 | Wait Temp | 配合外部加药后轮询 |
| 3 | Static | 37.0℃ | 5.0% | 48:00:00 | Ext Signal | 外部PLC触发后启动 |
| 4 | Static | 25.0℃ | 0% | 00:10:00 | Auto | 结束降温、除CO₂ |
说明：段 4 通过设定 CO₂=0% 与 25℃ 实现样品快速降温，手动取出前确保箱内气体排空。
五、程序验证与运行监控
空载测试
在不放置样品的情况下，加载所设程序并运行，观察面板显示是否按段切换；
记录温度与 CO₂ 曲线，通过箱体自带数据记录功能导出 CSV，确认各段到达时间与稳定性。
带样品验证
放置代表性样品（如细胞培养板、酶反应体系），启动程序并定时拍照或抽样检测；
对照预期反应指标，确保分段参数满足实验需求。
日志与追溯
利用 USB 导出程序执行日志，每段开始/结束时刻、报警记录、门开次数等均被记录；
将日志归档至 LIMS 或电子实验记录（ELN），与实验结果关联。
六、常见问题及排查
| 问题描述 | 可能原因 | 解决措施 |
|---|---|---|
| 程序无法启动，显示 “Seg Error” | 程序段数与实际编辑不符 | 重新编辑“Number of Segments”并保存 |
| 某段切换后温度/CO₂ 未达标，持续等待 | 触发方式设为 “Wait Temp/Wait CO₂” | 修改触发方式为 “Auto” 或调整阈值 |
| 外部信号触发无反应 | IO 接口接线错误或电平不匹配 | 检查背板信号端子，确认 TTL 5 V 信号到达并在菜单中启用 |
| 振荡模式在分段中不工作 | 该段未启用振荡或摇摆模块未安装 | 编辑该段 “Mode” 选项为 “Orbital” 或安装模块后重启 |
| 程序运行中途意外断电，重启后程序丢失 | 未保存程序或固件版本过低 | 升级至推荐固件版本，并在保存程序时确认写入 Flash 完成 |
七、维护与优化建议
定期备份程序
将常用程序导出并保存在实验室服务器，保证设备故障或重置后可快速恢复；
固件升级
关注厂商新版固件对分段功能的增强与 Bug 修复，每年升级至少一次；
参数优化
对长时段培养，建议在段与段之间增加短暂（1–2 min）“静态停顿”以减少系统 overshoot；
对振荡段，可结合细胞或溶液特性，优化频率/振幅，避免气泡产生或剪切损伤；
培训与审核
每季度组织分段程序编写与运行培训，并对新程序进行双人审核；
建立 “分段程序评审记录” 文档，注明实验目的与程序逻辑。
八、总结
赛默飞 Heracell 150i CO₂ 培养箱的阶段性程序功能，可满足从预孵育、反应诱导到长期培养及降温取样等多种复杂实验需求。通过规范的编程步骤、充分的验证流程及细致的维护策略，用户能够实现在一次操作中自动完成多段温度、CO₂、振荡等参数切换，极大提升实验自动化水平与数据一致性。本指南所述流程与示例，力求全面且不重复，供实验室设备管理员与科研人员参考并结合自身需求灵活应用。
