伯樂(lè)(Bio-Rad)電穿孔儀165-2661是一款集高精度控制、高安全性與多樣化適配能力于一體的電轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。
其主要功能是通過(guò)短時(shí)間高壓脈沖作用于細(xì)胞膜,瞬時(shí)改變細(xì)胞膜電勢(shì),形成可逆性微孔,從而使外源DNA、RNA或蛋白質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi),實(shí)現(xiàn)基因?qū)牖蜣D(zhuǎn)化。
該設(shè)備廣泛應(yīng)用于分子生物學(xué)、細(xì)胞工程、生物制藥及遺傳改良等領(lǐng)域,適合對(duì)細(xì)菌、酵母、真核細(xì)胞和植物原生質(zhì)體等多種細(xì)胞體系進(jìn)行電穿孔實(shí)驗(yàn)。
伯樂(lè)165-2661在165-2660基礎(chǔ)上進(jìn)行了升級(jí),在電壓控制精度、時(shí)間常數(shù)檢測(cè)、電弧監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)處理能力方面均有顯著提升。
本篇將系統(tǒng)介紹該型號(hào)的技術(shù)參數(shù)、性能特點(diǎn)、控制系統(tǒng)構(gòu)成及實(shí)驗(yàn)適用范圍,幫助科研人員全面理解其技術(shù)優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用潛能。
| 參數(shù)類(lèi)別 | 技術(shù)指標(biāo) | 說(shuō)明 |
|---|---|---|
| 型號(hào) | 165-2661 | Bio-Rad第二代電穿孔系統(tǒng) |
| 適用類(lèi)型 | 電穿孔(Electroporation) | 細(xì)胞導(dǎo)入與基因轉(zhuǎn)化 |
| 電源輸入 | AC 220V ±10%,50/60 Hz | 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室電源 |
| 功率消耗 | 150 W(最大) | 短時(shí)高能量釋放 |
| 重量 | 4.8 kg | 穩(wěn)定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) |
| 尺寸 | 280 mm × 230 mm × 150 mm | 緊湊型臺(tái)式設(shè)備 |
| 控制方式 | 數(shù)字微處理控制 | 全自動(dòng)檢測(cè)與反饋系統(tǒng) |
| 顯示界面 | LCD液晶顯示 | 支持中文/英文切換 |
| 操作按鍵 | 觸感薄膜按鍵 | 支持多功能組合輸入 |
整體性能設(shè)計(jì)以“高穩(wěn)定性、高精度、高重復(fù)性”為核心目標(biāo),滿足不同實(shí)驗(yàn)體系對(duì)能量控制與安全性的雙重需求。
電壓控制模塊是165-2661的核心部分,其主要負(fù)責(zé)能量升壓與放電電壓輸出。
輸出電壓范圍:0.2–2.5 kV
電壓調(diào)節(jié)分辨率:0.01 kV
電壓控制精度:±1%以內(nèi)
電壓上升時(shí)間:<10 ms
通過(guò)高壓PWM調(diào)制與反饋電路實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)電壓補(bǔ)償,確保放電能量的穩(wěn)定與線性響應(yīng)。
恒定電壓模式(Constant Voltage):適用于高導(dǎo)樣品;
指數(shù)衰減模式(Exponential Decay):模擬RC放電特性;
自動(dòng)切換模式:根據(jù)樣品阻抗動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出曲線。
過(guò)壓保護(hù):自動(dòng)切斷輸出;
漏電檢測(cè):當(dāng)檢測(cè)到異常電流時(shí)立即中斷;
電壓穩(wěn)定反饋:實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)±0.5%波動(dòng)范圍。
電容系統(tǒng)決定了電穿孔能量釋放速率與時(shí)間常數(shù)精度,是控制細(xì)胞膜可逆孔形成的關(guān)鍵技術(shù)單元。
165-2661配備多組高壓薄膜電容,通過(guò)電子切換實(shí)現(xiàn)多檔選擇:
25 μF
50 μF
125 μF
250 μF
500 μF
1000 μF
3300 μF
電容精度:±2%;
切換時(shí)間:<10 ms;
能量輸出誤差:≤±0.1%;
放電波形偏差:≤±0.05%。
放電波形符合標(biāo)準(zhǔn)RC衰減規(guī)律:
Vt=V0e?t/RCV_t = V_0 e^{-t/RC}Vt=V0e?t/RC
其中時(shí)間常數(shù)τ=R×C,系統(tǒng)可自動(dòng)測(cè)量并實(shí)時(shí)顯示τ值(0.1–99.9 ms范圍)。
時(shí)間常數(shù)(τ)是電穿孔能量釋放控制的重要指標(biāo),直接影響轉(zhuǎn)化效率與細(xì)胞存活率。
τ可測(cè)范圍:0.1–99.9 ms
測(cè)量精度:±0.2 ms
采樣頻率:1000次/秒
內(nèi)置高速A/D轉(zhuǎn)換模塊與分壓采樣電阻,監(jiān)測(cè)放電電壓變化并自動(dòng)計(jì)算τ值。
放電完成后,屏幕自動(dòng)顯示以下數(shù)據(jù):
實(shí)際電壓值
時(shí)間常數(shù)(τ)
電弧檢測(cè)狀態(tài)(ARC/NONE)
放電能量狀態(tài)
響應(yīng)時(shí)間:<1 ms;
電流變化閾值:1×10?? s;
自動(dòng)切斷延遲:<0.8 ms。
該系統(tǒng)能快速識(shí)別電流突變,防止高導(dǎo)樣品或氣泡引發(fā)的電弧放電。
| 功能 | 說(shuō)明 |
|---|---|
| 安全蓋聯(lián)鎖 | 蓋未閉合禁止放電 |
| 自動(dòng)放電 | 放電后0.5 s內(nèi)釋放殘余能量 |
| 過(guò)溫保護(hù) | 內(nèi)部溫度>45°C自動(dòng)限功率 |
| 過(guò)壓保護(hù) | 超過(guò)設(shè)定值2%立即斷開(kāi)輸出 |
| 接地檢測(cè) | 接地電阻>1Ω時(shí)禁止啟動(dòng) |
系統(tǒng)在任何異常情況下均會(huì)自動(dòng)報(bào)警,并在LCD屏顯示相應(yīng)錯(cuò)誤代碼。
微控制器(MCU)主頻:32 MHz;
控制精度:10-bit A/D轉(zhuǎn)換;
程序存儲(chǔ):可存50組實(shí)驗(yàn)參數(shù);
數(shù)據(jù)記錄:最多保存1000組放電數(shù)據(jù)。
屏幕類(lèi)型:高對(duì)比度LCD液晶屏;
分辨率:128×64像素;
背光亮度可調(diào);
顯示語(yǔ)言:中文/英文切換。
顯示內(nèi)容包括:
電壓與電容檔位;
模式狀態(tài)(SINGLE/MULTI/PROGRAM);
實(shí)際時(shí)間常數(shù);
電弧檢測(cè)結(jié)果;
系統(tǒng)溫度與安全狀態(tài)。
165-2661提供多種操作模式以滿足不同實(shí)驗(yàn)需求。
適用于細(xì)菌與酵母體系,放電能量高、持續(xù)時(shí)間短。
適用于哺乳動(dòng)物細(xì)胞體系,可進(jìn)行2–5次連續(xù)低電壓脈沖放電,提升細(xì)胞存活率。
支持多參數(shù)組合存儲(chǔ);
可快速調(diào)用常用實(shí)驗(yàn)方案;
允許用戶自定義編號(hào)與描述。
開(kāi)機(jī)后自動(dòng)進(jìn)行以下項(xiàng)目檢測(cè):
電源穩(wěn)定性;
電容連接狀態(tài);
安全蓋感應(yīng);
溫度與接地狀態(tài)。
| 實(shí)驗(yàn)體系 | 電壓范圍 | 電容檔位 | 推薦間隙 | 典型時(shí)間常數(shù) |
|---|---|---|---|---|
| 大腸桿菌 | 2.0–2.5 kV | 25 μF | 0.2 cm | 4–5 ms |
| 酵母菌 | 1.2–1.5 kV | 50 μF | 0.2 cm | 8–10 ms |
| 哺乳動(dòng)物細(xì)胞 | 0.25–0.8 kV | 250 μF | 0.1 cm | 15–25 ms |
| 植物原生質(zhì)體 | 0.8–1.0 kV | 500 μF | 0.4 cm | 20–30 ms |
該設(shè)備可兼容多種電轉(zhuǎn)杯品牌,電極材質(zhì)為鍍金鋁合金,確保導(dǎo)電均勻與電場(chǎng)分布穩(wěn)定。
雙風(fēng)道強(qiáng)制對(duì)流設(shè)計(jì);
內(nèi)置溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電容溫度;
自動(dòng)風(fēng)速調(diào)節(jié)系統(tǒng),噪音低于45 dB。
| 項(xiàng)目 | 指標(biāo) |
|---|---|
| 正常運(yùn)行溫度 | 20–35°C |
| 自動(dòng)降功率閾值 | 45°C |
| 過(guò)熱停機(jī)閾值 | 50°C |
| 溫度恢復(fù)啟動(dòng) | 40°C以下 |
通過(guò)智能溫控算法自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速,防止連續(xù)放電導(dǎo)致電容過(guò)熱。
可記錄1000組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù);
數(shù)據(jù)包括電壓、電容、時(shí)間常數(shù)、電弧狀態(tài)及時(shí)間戳;
非易失性存儲(chǔ),斷電后數(shù)據(jù)不丟失。
USB Type-A:數(shù)據(jù)導(dǎo)出;
RS-232:設(shè)備通信接口(可選);
Firmware升級(jí)接口:固件更新與校準(zhǔn)。
數(shù)據(jù)格式支持TXT和CSV,可直接導(dǎo)入分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理。
| 項(xiàng)目 | 指標(biāo) |
|---|---|
| 噪音水平 | <45 dB |
| 功率消耗 | <150 W |
| 待機(jī)功率 | <10 W |
| 電源效率 | ≥88% |
設(shè)備采用高效節(jié)能設(shè)計(jì),確保在高強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)下仍具能耗穩(wěn)定性。
| 項(xiàng)目 | 指標(biāo) |
|---|---|
| 平均無(wú)故障時(shí)間(MTBF) | ≥8000小時(shí) |
| 電容壽命 | ≥10?次充放電循環(huán) |
| 電壓漂移率 | ≤0.5% / 1000小時(shí) |
| 校準(zhǔn)周期 | 建議12個(gè)月 |
通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行測(cè)試驗(yàn)證,165-2661可在長(zhǎng)期使用中保持穩(wěn)定輸出與重復(fù)性。
電氣安全:符合IEC 61010-1實(shí)驗(yàn)室設(shè)備標(biāo)準(zhǔn);
電磁兼容:符合EN 61326-1標(biāo)準(zhǔn);
絕緣耐壓測(cè)試:2500 V;
泄漏電流:<0.1 mA;
通過(guò)ISO 9001質(zhì)量管理體系認(rèn)證。
安全系統(tǒng)包括:
蓋體聯(lián)鎖防護(hù);
自動(dòng)放電保護(hù);
接地檢測(cè)系統(tǒng);
電弧檢測(cè)與斷電控制。
高精度輸出控制:電壓分辨率0.01 kV,重復(fù)性高;
時(shí)間常數(shù)自動(dòng)檢測(cè):實(shí)時(shí)計(jì)算并顯示τ值;
數(shù)據(jù)可追溯性強(qiáng):支持多組數(shù)據(jù)記錄與導(dǎo)出;
電弧防護(hù)完善:防止高導(dǎo)樣品造成放電損傷;
多系統(tǒng)兼容性:適配多種細(xì)胞類(lèi)型與實(shí)驗(yàn)體系;
安全可靠:全方位防護(hù)設(shè)計(jì),保障操作者與設(shè)備安全。
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