一、功能概念与设计背景

为什么需要备用气源自动切换？

• 保障培养不间断：CO₂ 是细胞培养必需，若主气源用尽或压力下降，培养箱将无法维持 CO₂ 浓度，导致培养失败或重复性差。

• 提高实验可靠性：突然断气可能让培养条件异常偏离设定值，影响细胞活力及实验结果。

• 减少人为干预：手动更换气瓶或开关存在误操作风险、需要人工监控，无法满足轮班或无人值守实验环境需求。

311 的设计原则

Thermo 通过 “Gas Guard” 系统实现这一机制：内置气源监测与切换功能，自动判定是否需从备用瓶供气，无需人工操作，增强设备可用性。

二、311 系 Gas Guard 技术细节

2.1 监测与切换逻辑

来自 310/311 用户手册和资料说明：

• 内置 Gas Guard 默认开启（Factory installed），当主气源（Inlet #1）压力低于约 10 psig（约 0.69 bar）时，系统自动切换至备用气瓶（Inlet #2）供气，且控制屏将 “Tank Sel” 指示切换至 “#2” 

• 若只有主气源，则不影响使用，系统仍正常运行。

2.2 接口配置

• 在培养箱背面设有两个独立 CO₂ 进气口，分别对应 Inlet #1 与 Inlet #2。

• 用户需分别连接两瓶 CO₂ 针对各进气口，并配备双级减压调节器（0–2000 psig 高压与 0–30 psig 低压），维持箱体 15 psig 稳定供气压力 

2.3 报警与操作反馈

• 切换发生时，设备控制面板将同时发出 视觉（Tank 1 Low）与 听觉 警报，提醒操作者主瓶压力不足。

• 即使报警静音（Silence），报警灯留存；恢复状态需手动切换 Tank Sel 才重置主气源为 Inlet #1 。

三、动态与可配置性

3.1 默认与配置选项

• Gas Guard 初始状态为开启，若用户不需该功能，可通过控制界面（Configuration Mode）手动禁用该模块。

• Gas Guard 切换的 Tank Sel 指示亦可在控制界面中手动切换，实现灵活控制 。

3.2 恢复与切换逻辑

• 当备用瓶启用后，即使主瓶压力恢复，系统不会自动切回，需用户手动重新选择主要气源（重新设置 Tank Sel 为 “1”）。

• 若两瓶压力均低（低于切换阈值），设备会再次提示 “Tank 1&2 Low”，持续报警，直到气源恢复 。

四、与竞品及其他 Thermo 型号对比

• 311/310 属 Direct‑Heat 高容量系列，Gas Guard 是高频使用模块，也可外接 Auto Tank Switcher 配件进行升级 。

• 在较高型号（如 Series II/III 水套型 3111 等）中，Gas Guard 是标配，更适合需要连续 CO₂ 供气的实验环境中使用。

• 外置模块（catalog #3050）也可用于老型号的 Retrofit，具备相同切换功能 

五、使用 Gas Guard 的注意事项与最佳实践

5.1 气瓶与连接要求

• 气瓶须具备双级减压器（0–2000 & 0–30 psig），低压稳定即可，保持约 15 psig 给箱内 CO₂ 系统参考；

• 使用 1/4″ 内径软管连接气瓶与进气口，需使用气管卡扣防漏；

• 连接完成后需进行 泄漏检测，确保气体路径安全。

5.2 切换与复位步骤

1. 监测主瓶压力；

2. 主瓶不足时自动切换，箱体报警；

3. 更换主瓶或补充气源后，手动在控制器菜单中将 Tank Sel 设回 “1”；

4. 可选择静音报警，但需关注状态灯持续指示；

5. 若两瓶气源都不足，设备将重复报警直到恢复任一气源。

5.3 验证与维护建议

• 在 IQ/OQ 验证流程中应测试切换功能是否正常：模拟主瓶降低压力至触发阈值，检测系统是否自动切换，并日志及报警正常；

• 定期检查压力读数及阀门状态，确认切换可靠；

• 建议使用材料兼容的压力表与调节器记录压力状态，提供验证报告素材。

六、实践应用场景

6.1 连续培养项目

• 在需要长周期无中断培养（如干细胞制备、病毒扩增）中，无需半夜更换气瓶；

• 确保培养条件持续稳定，降低人为操作失误。

6.2 多轮班或无人值守环境

• Gas Guard 避免因气源耗尽而中断实验；

• 报警与指示灯可实时提醒夜间或无人值守时的实验室人员。

6.3 工艺验证流程支持

• 在 GMP 或 GLP 验证项目中，切换功能用于考察设备应急响应能力；

• 检验气压变化对 CO₂ 设定点的影响及控制精度，确保设备对气压意外情况有容错能力。