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質(zhì)保3年只換不修，廠家長沙實了個驗儀器制造有限公司

一、概述

賽默飛（Thermo Fisher Scientific）高速冷凍離心機 Legend Micro 17R 是一款專為微量樣品設(shè)計的高速冷凍離心設(shè)備。其核心競爭力之一是卓越的溫度控制精度。
在高速離心過程中，電機轉(zhuǎn)動、氣流摩擦及離心腔內(nèi)空氣壓縮會產(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)定性和重復性。其溫控性能已成為全球微量冷凍離心機的技術(shù)標準之一。

二、溫控精度定義與重要性

1. 溫控精度的定義

溫控精度指設(shè)備在運行過程中維持設(shè)定溫度的能力，即實際溫度與設(shè)定值之間的最大偏差。
Legend Micro 17R 的溫控精度可達 ±1 °C，并在整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。

2. 溫控精度的重要性

對于生物實驗和分析科學而言，溫度偏差會直接影響樣品性質(zhì)：

• 核酸實驗：RNA 容易在高于 10 °C 的環(huán)境中降解；

• 蛋白質(zhì)分離：溫度波動會破壞蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)，影響酶活性；

• 細胞成分分離：溫升會造成膜結(jié)構(gòu)破裂或代謝繼續(xù)進行；

• 臨床樣品處理：血漿、血清等溫控不當會引起溶血或成分變化。

因此，離心機的溫控精度不僅是機械性能指標，更是實驗 reproducibility 的保障條件之一。

三、溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1. 整體架構(gòu)

Legend Micro 17R 的溫控系統(tǒng)由以下四個部分組成：

• 高效壓縮機制冷單元：提供持續(xù)冷量；

• 蒸發(fā)器與導熱層：將冷量傳遞至離心腔體；

• 多點溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)：實時檢測溫度變化；

• 智能微處理控制模塊：對溫度信號進行計算與調(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值附近。

2. 制冷循環(huán)系統(tǒng)

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)四個階段。蒸發(fā)器緊貼離心腔體外壁，冷氣通過導熱板傳遞，確保溫度分布均勻。

3. 溫度傳感器配置

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（主檢測點）；

• 蒸發(fā)器出口（溫度反饋點）；

• 電機外殼附近（過熱監(jiān)測點）。

這種多點布局使系統(tǒng)能實時感知溫度梯度，避免局部過冷或過熱。

四、溫度控制算法與運行邏輯

1. PID 閉環(huán)控制原理

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)溫度偏差實時調(diào)節(jié)壓縮機與風扇的運行功率，實現(xiàn)精準的溫度反饋控制。

PID 控制的三項參數(shù)功能如下：

• P（比例項）：根據(jù)當前偏差大小快速調(diào)整制冷量；

• I（積分項）：累積誤差并長期修正溫差偏移；

• D（微分項）：預測溫度變化趨勢，抑制過度冷卻或反彈。

通過微處理器實時計算，每秒更新一次控制信號，使系統(tǒng)在短時間內(nèi)達到溫度穩(wěn)定。

2. 自適應(yīng)修正功能

系統(tǒng)具備“智能自學習功能”。在連續(xù)運行中會記錄不同轉(zhuǎn)速下的發(fā)熱特性，自動優(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。

3. 加速階段的溫度補償

高速啟動時，電機產(chǎn)生瞬時熱量。Legend Micro 17R 在加速階段自動提前增強制冷功率，使溫度變化小于 1.5 °C。該功能確保樣品在啟動與高速階段均處于穩(wěn)定環(huán)境。

五、溫控性能指標

這些指標共同確保設(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。

六、溫控精度的驗證與測試方法

1. 靜態(tài)溫控測試

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)的波動范圍。實測波動值應(yīng) ≤ ±1 °C。

2. 動態(tài)溫控測試

裝入滿載樣品管并以 13,000 rpm 運轉(zhuǎn)，使用熱電偶在腔體不同位置同步記錄溫度變化。測試結(jié)果顯示溫度偏差保持在 ±1 °C 內(nèi)。

3. 加速與減速階段溫控測試

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，降溫恢復時間不超過 3 分鐘，表明溫控響應(yīng)速度快。

4. 長時間恒溫測試

設(shè)備連續(xù)運行 6 小時后，溫度波動值維持在 ±1 °C，證明制冷系統(tǒng)穩(wěn)定、傳感反饋精確。

七、溫度分布均勻性

1. 均勻性測試方法

在腔體內(nèi)五個位置（中心、前后、左右）放置溫度傳感器，在 4 °C 下運行 30 分鐘，測定溫差。
測試結(jié)果表明：腔體各點溫差 ≤ 1 °C，遠優(yōu)于實驗室設(shè)備常規(guī)標準（±2 °C）。

2. 均勻性實現(xiàn)機制

• 空氣循環(huán)導流結(jié)構(gòu)：蒸發(fā)器下方的風道將冷氣均勻分布；

• 導熱板優(yōu)化設(shè)計：鋁合金材料確保冷量傳導快速；

• 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，Legend Micro 17R 能在微量樣品離心時保持全腔體溫度一致。

八、溫控精度在不同工作狀態(tài)下的表現(xiàn)

1. 高速運行（>10,000 rpm）

在高速下電機發(fā)熱量增大，但系統(tǒng)自動加強制冷輸出，溫度波動仍維持在 ±1 °C 以內(nèi)。

2. 長時間運行

連續(xù)運行 4 小時后，壓縮機保持穩(wěn)定循環(huán)，腔體溫度無明顯上升。

3. 環(huán)境溫度變化

當實驗室溫度在 20～30 °C 范圍波動時，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)境補償能力。

4. 快速冷卻模式

預冷啟動 10 分鐘后，腔體溫度可達目標值 ±0.5 °C。適合溫敏樣品快速處理。

九、影響溫控精度的因素及控制措施

1. 環(huán)境因素

• 室溫過高：影響冷凝效率，應(yīng)保持環(huán)境溫度 ≤30 °C；

• 通風不良：導致散熱受阻，應(yīng)保持設(shè)備后部 ≥10 cm 間距；

• 濕度過高：會造成冷凝水積聚，應(yīng)保持實驗室濕度 40%～70%。

2. 操作因素

• 頻繁開蓋：冷氣流失導致溫度不穩(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；

• 樣品預溫不足：建議樣品在離心前預冷至設(shè)定溫度。

3. 維護因素

• 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。

十、溫控精度在應(yīng)用中的優(yōu)勢

1. 核酸與蛋白質(zhì)實驗

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。

2. 酶活性分析

低溫恒定環(huán)境能維持酶的構(gòu)象與活性，提高反應(yīng)重復性。

3. 細胞組分分級離心

穩(wěn)定溫控可避免細胞器受熱破裂，確保線粒體、核等結(jié)構(gòu)完整。

4. 臨床樣品預處理

血漿、血清、體液等樣品在恒溫離心條件下不易發(fā)生化學變化，提高檢測準確性。

十一、溫控系統(tǒng)的安全保護機制

1. 過溫保護

當腔體溫度超過設(shè)定值 5 °C 時，系統(tǒng)自動停止運行并報警。

2. 溫度傳感器異常檢測

若探頭開路或短路，設(shè)備立即切斷壓縮機電源并提示錯誤代碼。

3. 電機過熱保護

當電機溫度升高至安全上限，系統(tǒng)自動降低轉(zhuǎn)速以保護設(shè)備。

4. 制冷壓縮機延時啟動

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。

十二、溫控精度校準與維護

1. 定期校準

建議每年進行一次溫控系統(tǒng)校驗。

• 使用標準溫度計在 4 °C 下測量腔體溫度；

• 比對顯示溫度與實際讀數(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)。

2. 維護要點

• 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；

• 避免長時間超低溫空載運行，以減少壓縮機負荷。

十三、溫控精度與設(shè)備壽命的關(guān)系

溫控系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性依賴于：

• 制冷系統(tǒng)健康運行：壓縮機過載會影響控溫精度；

• 傳感器靈敏度：老化或污染會造成測溫誤差；

• 絕熱材料完整性：損壞會導致冷量散失與溫差波動。

定期維護能保證溫控精度持續(xù)保持在出廠標準，延長設(shè)備使用壽命。

十四、與同類產(chǎn)品的性能比較

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。

十五、實驗室使用建議

1. 設(shè)定溫度前預冷：提前 10～15 分鐘啟動制冷，以穩(wěn)定腔體。

2. 運行過程中減少開蓋次數(shù)：確保溫控均衡。

3. 離心結(jié)束后保持腔體開啟：防止凝露影響傳感器。

4. 定期檢測溫度顯示誤差：使用標準溫度計對比校準。