一、实验模式概述

Thermo Fisher i160 CO₂ 培养箱内置多种“实验模式”（Experiment Modes），以满足不同细胞、组织及微生物培养需求。常见模式包括：

1. 标准培养模式（Standard Mode）：持续稳定控制温度、湿度、CO₂ 浓度，适合大多数哺乳动物细胞与微生物实验；

2. 快速预热模式（Quick Start）：提高加热功率，缩短从室温到设定温度的时间，适用于紧急实验启动；

3. 程序梯度模式（Programmed Ramp）：可设定多段温度、CO₂ 或 O₂ 梯度，支持模拟昼夜节律或分阶段培养；

4. 校准模式（Calibration Mode）：自动停止湿化、调低温度，进入专用校准殿堂，便于外部校验设备使用；

5. 用户自定义模式（User Defined Profiles）：允许用户保存多种参数组合并一键调用。

每种模式针对不同实验场景设计，用户可根据样本类型与实验目的灵活切换。

二、iCAN 触摸屏界面导航

i160 采用 7 英寸 iCAN 触摸屏，主界面分为“主页”、“模式选择”、“设置”与“运行状态”四大模块。

1. 主页：实时显示当前模式名称、温度、湿度及 CO₂ 浓度读数；

2. 模式选择：点击主页下方“模式”图标进入，左右滑动可浏览内置各预设模式，并可长按查看模式简介；

3. 设置：进入“设置→实验模式管理”子菜单，可启用/禁用特定模式，并调整默认启动模式；

4. 运行状态：在实验进行中，触摸“状态”即可查看当前模式剩余时间、梯度进度与历史曲线。

整个界面操作遵循单手触控加虚拟键盘输入，设计简洁，响应流畅。

三、模式切换操作步骤

以下以“标准模式”与“程序梯度模式”互切为示例：

1. 在主页界面，点击屏幕下方“模式”图标；

2. 滑动至“标准模式”，单击“选定”并确认；

3. 返回主页后点击“启动”；系统立即按标准算法调节环境；

4. 如需切换至“程序梯度”，再次点击“模式→程序梯度→选定”；

5. 在弹出参数界面中，编辑梯度段数、温度/CO₂ 设置点与时长；

6. 确认后触发“保存并切换”，系统自动按新程式循环执行。

若在运行过程中切换，i160 会在当前设定段结束后平滑过渡至新模式，以避免突然扰动。

四、程序梯度模式详解

“程序梯度模式”支持最多十段独立设定。每段可定义：

• 目标温度（环境温度+3 °C ～ 60 °C）；

• CO₂ 浓度（0 % ～ 20 %，精度 ± 0.05 %）；

• 持续时长（1 min ～ 999 h）；

• Ramp 速率（0.1 °C/min ～ 2 °C/min，可选）；

应用示例：模拟昼夜温差—白天 37 °C、5 % CO₂ × 14 h；夜间 34 °C、2 % CO₂ × 10 h；系统会自动按设定速率平滑升降。

五、快速预热与节能切换

• 快速预热模式：在模式选择中点按“Quick Start”，设备以最大功率加热并暂停湿化，缩短至设定温度时间；

• 节能待机模式：在“设置→节能”中启用，当箱门关闭且无操作超过 2 h，系统自动降温至环境+3 °C，并切换至低频风机与间歇湿化状态。

这两种模式可通过 iCAN 界面或远程命令一键调用，确保紧急和长时间空载场景下的能耗最优化。

六、远程模式调度与 API 控制

i160 支持通过 Thermo Connect 平台远程监控与下发“实验模式”切换指令：

1. 登录 Thermo Connect Web 或移动端；

2. 选中目标 i160 设备，进入“远程控制”页面；

3. 在“模式管理”下拉菜单中选择所需模式，并填写梯度参数（如有）；

4. 点击“立即生效”或“预约执行”，系统将在指定时间触发切换。

此外，i160 提供 RESTful API 接口，用户可集成至 LABVIEW、Python 脚本或 LIMS：

json复制编辑POST /api/v1/device/{id}/mode{
  "mode": "PROGRAM_RAMP",
  "parameters": { "segments": [...], "ramp_rates": [...] }}

通过校验 Token 与 HTTPS 安全传输，保障模式切换命令在网络中安全可靠。

七、用户自定义模式与模板管理

在“设置→实验模式管理”中，用户可将经常使用的参数组合保存为自定义模式：

1. 点击“新建模板”，为模板命名；

2. 输入温度、CO₂、时长及 Ramp 速率等参数；

3. 点击“保存”，即可在“我的模式”中一键调用；

4. 可对自定义模式进行导出/导入，便于跨实验室共享或备份。

该功能显著提高了重复性实验的一致性，并减少参数录入误差。

八、切换过程中的安全与恢复机制

• 平滑过渡：所有模式切换均在当前段结束或在下一个设定点以 Ramp 速率进行，避免环境骤变；

• 故障回退：若切换过程中 CO₂ > 设定值 ± 0.5 % × 5 min，系统自动回退至上一稳定模式并报警提示；

• 数据保全：切换日志会实时写入固态存储，断电恢复后可通过“日志查询”查看完整模式转换记录。

九、维护与最佳实践

1. 定期校验：每 6 个月在“校准模式”下对温度、CO₂ 传感器进行零点与跨度校准；

2. 模式库清理：建议每年审核自定义模板，删除不再使用的条目，避免模式过多导致检索困难；

3. 网络安全：远程模式切换需在专用 VLAN 内授权 IP 范围内操作，并启用 HTTPS 强制加密；

4. 培训与 SOP：为实验人员制定“模式切换 SOP”，包含关键步骤与故障处理，以降低误操作风险。