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賽默飛（Thermo Fisher Scientific）高速冷凍離心機(jī) Legend Micro 17R 是一款專為微量樣品設(shè)計(jì)的高速冷凍離心設(shè)備。其核心競(jìng)爭(zhēng)力之一是卓越的溫度控制精度。
在高速離心過程中，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)、氣流摩擦及離心腔內(nèi)空氣壓縮會(huì)產(chǎn)生大量熱能，若不能有效控制溫度，樣品可能降解、變性或影響分離效果。
Legend Micro 17R 采用高靈敏度溫度傳感系統(tǒng)、PID 微處理控制算法以及高效率制冷模塊，能夠在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下維持恒定溫度，保證離心環(huán)境的熱穩(wěn)定性和重復(fù)性。其溫控性能已成為全球微量冷凍離心機(jī)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之一。
溫控精度指設(shè)備在運(yùn)行過程中維持設(shè)定溫度的能力，即實(shí)際溫度與設(shè)定值之間的最大偏差。
Legend Micro 17R 的溫控精度可達(dá) ±1 °C，并在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。
對(duì)于生物實(shí)驗(yàn)和分析科學(xué)而言，溫度偏差會(huì)直接影響樣品性質(zhì)：
核酸實(shí)驗(yàn)：RNA 容易在高于 10 °C 的環(huán)境中降解；
蛋白質(zhì)分離：溫度波動(dòng)會(huì)破壞蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)，影響酶活性；
細(xì)胞成分分離：溫升會(huì)造成膜結(jié)構(gòu)破裂或代謝繼續(xù)進(jìn)行；
臨床樣品處理：血漿、血清等溫控不當(dāng)會(huì)引起溶血或成分變化。
因此，離心機(jī)的溫控精度不僅是機(jī)械性能指標(biāo)，更是實(shí)驗(yàn) reproducibility 的保障條件之一。
Legend Micro 17R 的溫控系統(tǒng)由以下四個(gè)部分組成：
高效壓縮機(jī)制冷單元：提供持續(xù)冷量；
蒸發(fā)器與導(dǎo)熱層：將冷量傳遞至離心腔體；
多點(diǎn)溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)：實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度變化；
智能微處理控制模塊：對(duì)溫度信號(hào)進(jìn)行計(jì)算與調(diào)整。
系統(tǒng)通過閉環(huán)反饋方式持續(xù)調(diào)節(jié)，使離心腔體溫度始終保持在目標(biāo)值附近。
制冷部分使用無氟環(huán)保制冷劑 R134a。其熱循環(huán)包括壓縮、冷凝、節(jié)流與蒸發(fā)四個(gè)階段。蒸發(fā)器緊貼離心腔體外壁，冷氣通過導(dǎo)熱板傳遞，確保溫度分布均勻。
設(shè)備內(nèi)部配有多組高靈敏熱電偶（Thermistor Sensors），分別安裝在：
腔體底部中心（主檢測(cè)點(diǎn)）；
蒸發(fā)器出口（溫度反饋點(diǎn)）；
電機(jī)外殼附近（過熱監(jiān)測(cè)點(diǎn)）。
這種多點(diǎn)布局使系統(tǒng)能實(shí)時(shí)感知溫度梯度，避免局部過冷或過熱。
Legend Micro 17R 的溫控系統(tǒng)采用 PID（比例–積分–微分）控制算法。該算法根據(jù)溫度偏差實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)與風(fēng)扇的運(yùn)行功率，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的溫度反饋控制。
PID 控制的三項(xiàng)參數(shù)功能如下：
P（比例項(xiàng)）：根據(jù)當(dāng)前偏差大小快速調(diào)整制冷量；
I（積分項(xiàng)）：累積誤差并長期修正溫差偏移；
D（微分項(xiàng)）：預(yù)測(cè)溫度變化趨勢(shì)，抑制過度冷卻或反彈。
通過微處理器實(shí)時(shí)計(jì)算，每秒更新一次控制信號(hào)，使系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到溫度穩(wěn)定。
系統(tǒng)具備“智能自學(xué)習(xí)功能”。在連續(xù)運(yùn)行中會(huì)記錄不同轉(zhuǎn)速下的發(fā)熱特性，自動(dòng)優(yōu)化 PID 參數(shù)。
這種算法使得即便環(huán)境溫度變化，系統(tǒng)也能保持相同的溫控精度。
高速啟動(dòng)時(shí)，電機(jī)產(chǎn)生瞬時(shí)熱量。Legend Micro 17R 在加速階段自動(dòng)提前增強(qiáng)制冷功率，使溫度變化小于 1.5 °C。該功能確保樣品在啟動(dòng)與高速階段均處于穩(wěn)定環(huán)境。
| 項(xiàng)目 | 參數(shù)說明 |
|---|---|
| 溫度控制范圍 | –10 °C ～ +40 °C |
| 控制精度 | ±1 °C |
| 溫度顯示分辨率 | 0.1 °C |
| 溫度均勻性 | ≤1 °C（腔體不同位置） |
| 降溫速率 | 從室溫至 4 °C 約 10 分鐘 |
| 預(yù)冷功能 | 支持定點(diǎn)預(yù)冷模式 |
| 溫度傳感器數(shù)量 | 3～4 個(gè)獨(dú)立探頭 |
| 控制方式 | 微處理器 PID 閉環(huán)控制 |
| 冷媒類型 | R134a 無氟制冷劑 |
| 除霜機(jī)制 | 自動(dòng)除霜與氣流平衡系統(tǒng) |
這些指標(biāo)共同確保設(shè)備在高速離心狀態(tài)下仍能保持穩(wěn)定的溫度控制精度。
在設(shè)備空載條件下，將腔體設(shè)定至 4 °C，記錄溫度穩(wěn)定后 30 分鐘內(nèi)的波動(dòng)范圍。實(shí)測(cè)波動(dòng)值應(yīng) ≤ ±1 °C。
裝入滿載樣品管并以 13,000 rpm 運(yùn)轉(zhuǎn)，使用熱電偶在腔體不同位置同步記錄溫度變化。測(cè)試結(jié)果顯示溫度偏差保持在 ±1 °C 內(nèi)。
在高速加減速循環(huán)中記錄溫度變化曲線。Legend Micro 17R 的溫度上升不超過 1.8 °C，降溫恢復(fù)時(shí)間不超過 3 分鐘，表明溫控響應(yīng)速度快。
設(shè)備連續(xù)運(yùn)行 6 小時(shí)后，溫度波動(dòng)值維持在 ±1 °C，證明制冷系統(tǒng)穩(wěn)定、傳感反饋精確。
在腔體內(nèi)五個(gè)位置（中心、前后、左右）放置溫度傳感器，在 4 °C 下運(yùn)行 30 分鐘，測(cè)定溫差。
測(cè)試結(jié)果表明：腔體各點(diǎn)溫差 ≤ 1 °C，遠(yuǎn)優(yōu)于實(shí)驗(yàn)室設(shè)備常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)（±2 °C）。
空氣循環(huán)導(dǎo)流結(jié)構(gòu)：蒸發(fā)器下方的風(fēng)道將冷氣均勻分布；
導(dǎo)熱板優(yōu)化設(shè)計(jì)：鋁合金材料確保冷量傳導(dǎo)快速；
氣流整流板：減少高速旋轉(zhuǎn)引起的空氣層分離。
通過多重設(shè)計(jì)，Legend Micro 17R 能在微量樣品離心時(shí)保持全腔體溫度一致。
在高速下電機(jī)發(fā)熱量增大，但系統(tǒng)自動(dòng)加強(qiáng)制冷輸出，溫度波動(dòng)仍維持在 ±1 °C 以內(nèi)。
連續(xù)運(yùn)行 4 小時(shí)后，壓縮機(jī)保持穩(wěn)定循環(huán)，腔體溫度無明顯上升。
當(dāng)實(shí)驗(yàn)室溫度在 20～30 °C 范圍波動(dòng)時(shí)，設(shè)備內(nèi)溫度僅變化 ±0.5 °C，說明系統(tǒng)具有良好的環(huán)境補(bǔ)償能力。
預(yù)冷啟動(dòng) 10 分鐘后，腔體溫度可達(dá)目標(biāo)值 ±0.5 °C。適合溫敏樣品快速處理。
室溫過高：影響冷凝效率，應(yīng)保持環(huán)境溫度 ≤30 °C；
通風(fēng)不良：導(dǎo)致散熱受阻，應(yīng)保持設(shè)備后部 ≥10 cm 間距；
濕度過高：會(huì)造成冷凝水積聚，應(yīng)保持實(shí)驗(yàn)室濕度 40%～70%。
頻繁開蓋：冷氣流失導(dǎo)致溫度不穩(wěn)，應(yīng)盡量減少開蓋次數(shù)；
裝載不均：影響氣流循環(huán)及冷量分布，應(yīng)保持平衡配載；
樣品預(yù)溫不足：建議樣品在離心前預(yù)冷至設(shè)定溫度。
定期清潔冷凝器與排水口；
檢查密封圈完好；
保持蒸發(fā)器表面無霜層。
在 RNA 提取與蛋白純化過程中，恒溫 ±1 °C 控制有效防止分子降解，確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
低溫恒定環(huán)境能維持酶的構(gòu)象與活性，提高反應(yīng)重復(fù)性。
穩(wěn)定溫控可避免細(xì)胞器受熱破裂，確保線粒體、核等結(jié)構(gòu)完整。
血漿、血清、體液等樣品在恒溫離心條件下不易發(fā)生化學(xué)變化，提高檢測(cè)準(zhǔn)確性。
當(dāng)腔體溫度超過設(shè)定值 5 °C 時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)停止運(yùn)行并報(bào)警。
若探頭開路或短路，設(shè)備立即切斷壓縮機(jī)電源并提示錯(cuò)誤代碼。
當(dāng)電機(jī)溫度升高至安全上限，系統(tǒng)自動(dòng)降低轉(zhuǎn)速以保護(hù)設(shè)備。
防止頻繁啟停造成壓力沖擊，保證系統(tǒng)壽命與溫度控制穩(wěn)定。
建議每年進(jìn)行一次溫控系統(tǒng)校驗(yàn)。
使用標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)在 4 °C 下測(cè)量腔體溫度；
比對(duì)顯示溫度與實(shí)際讀數(shù)；
若偏差超過 ±1 °C，應(yīng)聯(lián)系技術(shù)人員調(diào)整傳感器或控制參數(shù)。
定期清理冷凝器灰塵；
檢查排水口通暢；
確保密封圈彈性良好；
避免長時(shí)間超低溫空載運(yùn)行，以減少壓縮機(jī)負(fù)荷。
溫控系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性依賴于：
制冷系統(tǒng)健康運(yùn)行：壓縮機(jī)過載會(huì)影響控溫精度；
傳感器靈敏度：老化或污染會(huì)造成測(cè)溫誤差；
絕熱材料完整性：損壞會(huì)導(dǎo)致冷量散失與溫差波動(dòng)。
定期維護(hù)能保證溫控精度持續(xù)保持在出廠標(biāo)準(zhǔn)，延長設(shè)備使用壽命。
| 性能指標(biāo) | Legend Micro 17R | 常規(guī)同級(jí)產(chǎn)品 |
|---|---|---|
| 控溫范圍 | –10 °C～+40 °C | –5 °C～+35 °C |
| 控溫精度 | ±1 °C | ±2 °C |
| 降溫速率 | 10 分鐘內(nèi)至 4 °C | 15～20 分鐘 |
| 溫度均勻性 | ≤1 °C | ≤2 °C |
| 自動(dòng)補(bǔ)償功能 | 支持 | 無 |
| 智能算法 | PID + 自適應(yīng)優(yōu)化 | 單一比例控制 |
由此可見，Legend Micro 17R 的溫控精度和控制響應(yīng)速度均明顯優(yōu)于同類微量離心機(jī)。
設(shè)定溫度前預(yù)冷：提前 10～15 分鐘啟動(dòng)制冷，以穩(wěn)定腔體。
運(yùn)行過程中減少開蓋次數(shù)：確保溫控均衡。
離心結(jié)束后保持腔體開啟：防止凝露影響傳感器。
定期檢測(cè)溫度顯示誤差：使用標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)對(duì)比校準(zhǔn)。
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