Legend Micro 21R 所配備的冷卻系統是 “冷凍型” 微量離心機中的一個核心特色,其組成模塊一般包括:
壓縮機制冷單元:負責將制冷劑壓縮、循環并釋放熱量,從而實現離心腔室溫度下降。
冷凝器/蒸發器系統:冷凝器將高溫制冷劑散熱至外部環境,蒸發器在腔室內部吸熱,從而降低腔室溫度。
風扇散熱與通風通道:為了保證冷凝器與蒸發器有效散熱,設備配備風扇和通風孔,確保空氣流通。
溫度傳感器與控制系統:腔室內設溫度探頭,系統可實時監控溫度并配合控制器調整制冷運行狀態。
腔體密封結構與隔熱材料:離心腔室采用良好密封結構與隔熱設計,以減少外界熱量傳入、提升冷卻效率。
當設備設定為低溫操作時,冷卻系統啟動流程大致如下:
用戶在面板上設定目標溫度(如 -9 °C 或 4 °C 等)后,關閉蓋子并確保轉子安裝并平衡后啟動離心過程。
制冷壓縮機啟動,將制冷劑壓縮,釋放熱量于冷凝器,之后制冷劑在節流或膨脹閥處降壓進入蒸發器。
蒸發器在離心腔體內吸熱,帶走腔體熱量,使腔體溫度下降至設定值。
風扇及通風孔持續排出散熱器產生的熱量,并防止腔體與冷卻模塊溫度回升。
溫度探頭監控腔體溫度,當溫度達到設定值并維持后,系統進入“維持冷卻”狀態,壓縮機和風扇按照需要間歇運行,以維持溫度穩定。
在離心過程中,樣本因轉速快、離心力大可能產生熱量,冷卻系統同時運行以補償熱負荷,維持腔體溫度穩定,從而保護樣本。
這種冷卻系統設計使得微量離心操作不僅速度快、離心力高,而且能維持低溫狀態,適用于溫度敏感樣本(如 RNA 提取、蛋白活性保存、細胞裂解等)環境。
根據廠商公布的參數,Legend Micro 21R 的冷卻系統具備以下性能:
溫度可設定范圍大約為 -9 °C 到 +40 °C。
從室溫(一般實驗室溫度約 20-25 °C)快速冷卻至設定溫度所需時間約為 9 分鐘。
在高速離心過程中(最大轉速約 14,800 rpm,最大 RCF 21,100 × g)仍能維持設定溫度,從而兼顧速度和溫控需求。
噪音水平在冷凍型號情況下低于約 50 dB(A),部分由于良好散熱及冷卻控制。
樣本溫度保護:對于熱敏樣本(如 RNA、蛋白、酶反應池、細胞裂解液),在高速離心中溫度控制尤為關鍵。冷卻系統使得腔體溫度可控制在低于環境水平,從而減少樣本降解、酶活喪失或結構變性。
提升離心穩定性與重復性:在高速離心過程中,若無有效冷卻,腔體及轉子會因摩擦及空氣阻力產生熱量,可能引起樣本溫度升高、管壁熱膨脹、沉淀偏差。冷卻系統穩定溫度,有助于樣本分離結果的可重復性。
加快實驗流程:快速冷卻能力(9 分鐘)使得從室溫狀態預冷至指定低溫狀態的等待時間大大縮短,有利于高通量樣本處理。
保護設備組件:良好的冷卻與通風結構可減少冷卻模塊、風扇及轉子長期受熱損傷,延長設備壽命。
因此,該冷卻系統對于追求高速度、高離心力、低溫保護等綜合需求的實驗室來說,是一個顯著優勢。
在離心前,建議用戶先設定所需溫度(如 4 °C、0 °C 或 -9 °C)且蓋子關閉,以便腔體冷卻至設定值。這一步極其關鍵,尤其對溫敏樣本。
約 9 分鐘內設備可由室溫(例如 22-25 °C)冷卻至目標溫度。用戶可觀察顯示屏上的溫度讀數,當顯示已穩定于設定溫度后再裝載樣本。
裝樣與關閉蓋子應在預冷完成后,以減少樣本因溫差而受熱/冷沖擊。
在高速運行過程中,內部摩擦、氣流阻力、樣本液體也會產生熱量。冷卻系統自動調節以補償這些熱負荷,確保腔體溫度及樣本環境不超出設定范圍。
用戶可通過顯示屏監控溫度;若發現溫度上升趨勢明顯(例如設定為 4 °C 卻顯示 8-10 °C),應考慮是否樣本負荷過大、通風孔被堵、冷卻系統工作不良。
對于連續多個批次離心,應考慮 “脈沖運行” 模式:每次離心后讓設備短暫恢復、冷卻腔體再進行下一批次,以避免積熱。
對于一般微量離心操作(如洗滌液離心、柱過濾離心),設定溫度為 4-8 °C 即可。
對于敏感蛋白、酶反應產物或細胞裂解樣本,建議設定更低溫度,如 0-4 °C 或甚至 -9 °C,以最大程度地保護樣本活性。
若實驗流程并非溫度敏感,也可設定 20-25 °C 以簡化操作,但仍可利用冷卻系統維持恒溫狀態。
每次使用不同樣本類型或流程時,應檢查溫度是否正確設定并充分預冷后再離心。
冷凝器與風扇散熱系統要求設備放置于通風良好的空間。散熱孔不得被遮擋,設備周圍建議保留至少幾厘米的空間,以便空氣流通。
實驗室環境溫度影響冷卻效率:若室溫過高(如 >30 °C)或實驗室通風差,冷卻系統負載增加,冷卻時間可能延長或溫度設定難以維持。
定期檢查風扇、濾網、通風孔,并清理灰塵或雜質,以確保冷卻系統效率。
在離心前應確認離心腔溫度已達到設定值。若用戶著手裝樣時腔體仍在冷卻階段,樣本可能經歷溫度變化,導致液體密度變化、加速不均勻或擾動。
特別對于低溫設定(如 -9 °C)環境,建議在裝樣前讓設備空載運轉至目標溫度。
若需要使用多批樣本連續離心,應給予設備適當間歇恢復時間,避免冷卻系統因過度負荷而溫度上升。
若發現溫度逐漸上升或不能維持設定,應暫停運行、讓設備恢復冷卻狀態,再繼續使用。
樣本體積越大、離心管容量越大,離心過程中產生的熱量越高,對冷卻系統的要求越強。因此,對于大體積或密封管離心,應適當延長預冷時間或降低設定溫度。
微離心管(如 0.5 mL)雖然體積小,但若轉速高、離心時間長,也可能產生熱量。冷卻系統加以配合使用。
不建議設定溫度低于實際實驗要求過多(如將溫度設 -30 °C) — 設備并非低溫凍存離心機,最低設定約為 -9 °C。過低設定可能導致制冷壓縮機頻繁運轉、效率下降或樣本凍結風險。
設定溫度高于樣本耐受溫度也不恰當。例如蛋白離心時設定室溫模式但樣本實際需 4 °C 狀態,會降低樣本活性。
切勿將冷卻系統作為顯著降溫手段來替代其他冷卻措施(如樣本預冷、冰上操作),冷卻系統主要用于保持設定溫度、補償離心過程熱量。
建議每月(或根據使用頻率)檢查通風風扇、散熱口、濾網是否有灰塵堆積,清除灰塵可提升冷卻效率。
檢查設備背部、底部散熱區域是否有雜物或阻礙空氣流通的物體。
定期查看溫度讀數與設定溫度差異,若差異超過 2-3 °C,應考慮制冷系統可能出現問題。
制冷壓縮機、冷卻管路、膨脹節、冷凝器等為耗損部件,應安排廠家或專業維護人員每 1-2 年進行一次冷劑檢測和系統檢修。
如果設備閑置時間較長,建議關閉主電源、清理散熱通道、蓋上防塵罩,避免冷卻模塊積塵或腐蝕。
若冷卻預冷時間明顯延長(如從 9 分鐘延長至 15 分鐘以上)或者設定溫度無法達到,應首先檢查室溫、通風條件、風扇運轉情況以及散熱通道是否阻塞。
若溫度波動大或設定溫度后仍持續上升,可能為壓縮機性能下降或冷劑不足,此時應暫停使用,聯系服務。
避免在設備頂蓋打開或橫向振動的狀態下強行離心,因為這會導致制冷系統緩慢、樣本溫度偏高。
在維修或更換冷卻系統部件后,應進行冷卻性能測試(從室溫降至設定溫度所需時間)以確認系統恢復正常。
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