质保3年只换不修，厂家长沙实了个验仪器制造有限公司

一、概述

赛默飞（Thermo Fisher Scientific）高速冷冻离心机 Legend Micro 17R 是一款专为微量样品设计的高速冷冻离心设备。其核心竞争力之一是卓越的温度控制精度。
在高速离心过程中，电机转动、气流摩擦及离心腔内空气压缩会产生大量热能，若不能有效控制温度，样品可能降解、变性或影响分离效果。

Legend Micro 17R 采用高灵敏度温度传感系统、PID 微处理控制算法以及高效率制冷模块，能够在高速旋转状态下维持恒定温度，保证离心环境的热稳定性和重复性。其温控性能已成为全球微量冷冻离心机的技术标准之一。

二、温控精度定义与重要性

1. 温控精度的定义

温控精度指设备在运行过程中维持设定温度的能力，即实际温度与设定值之间的最大偏差。
Legend Micro 17R 的温控精度可达 ±1 °C，并在整个转速范围内保持稳定。

2. 温控精度的重要性

对于生物实验和分析科学而言，温度偏差会直接影响样品性质：

• 核酸实验：RNA 容易在高于 10 °C 的环境中降解；

• 蛋白质分离：温度波动会破坏蛋白质三级结构，影响酶活性；

• 细胞成分分离：温升会造成膜结构破裂或代谢继续进行；

• 临床样品处理：血浆、血清等温控不当会引起溶血或成分变化。

因此，离心机的温控精度不仅是机械性能指标，更是实验 reproducibility 的保障条件之一。

三、温度控制系统结构

1. 整体架构

Legend Micro 17R 的温控系统由以下四个部分组成：

• 高效压缩机制冷单元：提供持续冷量；

• 蒸发器与导热层：将冷量传递至离心腔体；

• 多点温度传感器网络：实时检测温度变化；

• 智能微处理控制模块：对温度信号进行计算与调整。

系统通过闭环反馈方式持续调节，使离心腔体温度始终保持在目标值附近。

2. 制冷循环系统

制冷部分使用无氟环保制冷剂 R134a。其热循环包括压缩、冷凝、节流与蒸发四个阶段。蒸发器紧贴离心腔体外壁，冷气通过导热板传递，确保温度分布均匀。

3. 温度传感器配置

设备内部配有多组高灵敏热电偶（Thermistor Sensors），分别安装在：

• 腔体底部中心（主检测点）；

• 蒸发器出口（温度反馈点）；

• 电机外壳附近（过热监测点）。

这种多点布局使系统能实时感知温度梯度，避免局部过冷或过热。

四、温度控制算法与运行逻辑

1. PID 闭环控制原理

Legend Micro 17R 的温控系统采用 PID（比例–积分–微分）控制算法。该算法根据温度偏差实时调节压缩机与风扇的运行功率，实现精准的温度反馈控制。

PID 控制的三项参数功能如下：

• P（比例项）：根据当前偏差大小快速调整制冷量；

• I（积分项）：累积误差并长期修正温差偏移；

• D（微分项）：预测温度变化趋势，抑制过度冷却或反弹。

通过微处理器实时计算，每秒更新一次控制信号，使系统在短时间内达到温度稳定。

2. 自适应修正功能

系统具备“智能自学习功能”。在连续运行中会记录不同转速下的发热特性，自动优化 PID 参数。
这种算法使得即便环境温度变化，系统也能保持相同的温控精度。

3. 加速阶段的温度补偿

高速启动时，电机产生瞬时热量。Legend Micro 17R 在加速阶段自动提前增强制冷功率，使温度变化小于 1.5 °C。该功能确保样品在启动与高速阶段均处于稳定环境。

五、温控性能指标

这些指标共同确保设备在高速离心状态下仍能保持稳定的温度控制精度。

六、温控精度的验证与测试方法

1. 静态温控测试

在设备空载条件下，将腔体设定至 4 °C，记录温度稳定后 30 分钟内的波动范围。实测波动值应 ≤ ±1 °C。

2. 动态温控测试

装入满载样品管并以 13,000 rpm 运转，使用热电偶在腔体不同位置同步记录温度变化。测试结果显示温度偏差保持在 ±1 °C 内。

3. 加速与减速阶段温控测试

在高速加减速循环中记录温度变化曲线。Legend Micro 17R 的温度上升不超过 1.8 °C，降温恢复时间不超过 3 分钟，表明温控响应速度快。

4. 长时间恒温测试

设备连续运行 6 小时后，温度波动值维持在 ±1 °C，证明制冷系统稳定、传感反馈精确。

七、温度分布均匀性

1. 均匀性测试方法

在腔体内五个位置（中心、前后、左右）放置温度传感器，在 4 °C 下运行 30 分钟，测定温差。
测试结果表明：腔体各点温差 ≤ 1 °C，远优于实验室设备常规标准（±2 °C）。

2. 均匀性实现机制

• 空气循环导流结构：蒸发器下方的风道将冷气均匀分布；

• 导热板优化设计：铝合金材料确保冷量传导快速；

• 气流整流板：减少高速旋转引起的空气层分离。

通过多重设计，Legend Micro 17R 能在微量样品离心时保持全腔体温度一致。

八、温控精度在不同工作状态下的表现

1. 高速运行（>10,000 rpm）

在高速下电机发热量增大，但系统自动加强制冷输出，温度波动仍维持在 ±1 °C 以内。

2. 长时间运行

连续运行 4 小时后，压缩机保持稳定循环，腔体温度无明显上升。

3. 环境温度变化

当实验室温度在 20～30 °C 范围波动时，设备内温度仅变化 ±0.5 °C，说明系统具有良好的环境补偿能力。

4. 快速冷却模式

预冷启动 10 分钟后，腔体温度可达目标值 ±0.5 °C。适合温敏样品快速处理。

九、影响温控精度的因素及控制措施

1. 环境因素

• 室温过高：影响冷凝效率，应保持环境温度 ≤30 °C；

• 通风不良：导致散热受阻，应保持设备后部 ≥10 cm 间距；

• 湿度过高：会造成冷凝水积聚，应保持实验室湿度 40%～70%。

2. 操作因素

• 频繁开盖：冷气流失导致温度不稳，应尽量减少开盖次数；

• 装载不均：影响气流循环及冷量分布，应保持平衡配载；

• 样品预温不足：建议样品在离心前预冷至设定温度。

3. 维护因素

• 定期清洁冷凝器与排水口；

• 检查密封圈完好；

• 保持蒸发器表面无霜层。

十、温控精度在应用中的优势

1. 核酸与蛋白质实验

在 RNA 提取与蛋白纯化过程中，恒温 ±1 °C 控制有效防止分子降解，确保结构稳定。

2. 酶活性分析

低温恒定环境能维持酶的构象与活性，提高反应重复性。

3. 细胞组分分级离心

稳定温控可避免细胞器受热破裂，确保线粒体、核等结构完整。

4. 临床样品预处理

血浆、血清、体液等样品在恒温离心条件下不易发生化学变化，提高检测准确性。

十一、温控系统的安全保护机制

1. 过温保护

当腔体温度超过设定值 5 °C 时，系统自动停止运行并报警。

2. 温度传感器异常检测

若探头开路或短路，设备立即切断压缩机电源并提示错误代码。

3. 电机过热保护

当电机温度升高至安全上限，系统自动降低转速以保护设备。

4. 制冷压缩机延时启动

防止频繁启停造成压力冲击，保证系统寿命与温度控制稳定。

十二、温控精度校准与维护

1. 定期校准

建议每年进行一次温控系统校验。

• 使用标准温度计在 4 °C 下测量腔体温度；

• 比对显示温度与实际读数；

• 若偏差超过 ±1 °C，应联系技术人员调整传感器或控制参数。

2. 维护要点

• 定期清理冷凝器灰尘；

• 检查排水口通畅；

• 确保密封圈弹性良好；

• 避免长时间超低温空载运行，以减少压缩机负荷。

十三、温控精度与设备寿命的关系

温控系统的长期稳定性依赖于：

• 制冷系统健康运行：压缩机过载会影响控温精度；

• 传感器灵敏度：老化或污染会造成测温误差；

• 绝热材料完整性：损坏会导致冷量散失与温差波动。

定期维护能保证温控精度持续保持在出厂标准，延长设备使用寿命。

十四、与同类产品的性能比较

由此可见，Legend Micro 17R 的温控精度和控制响应速度均明显优于同类微量离心机。

十五、实验室使用建议

1. 设定温度前预冷：提前 10～15 分钟启动制冷，以稳定腔体。

2. 运行过程中减少开盖次数：确保温控均衡。

3. 离心结束后保持腔体开启：防止凝露影响传感器。

4. 定期检测温度显示误差：使用标准温度计对比校准。