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冷冻离心机样品温度变化的原因

发布时间:2017-07-07      点击次数:1635

  蜀科冷冻离心机广泛应用于医院、血站、生物制品、生物制药、农业科学等生产和科研单位。冷冻离心机对温度进行控制,主要是为了保持样品的生物活性。但是当样品放进离心腔开始运转后,会发现有的样品温度有变化,今天我们细致得来了解一下这个样品“变温”的原因。

  本试验工况:工作环境温度为 26℃, 冷冻离心机电源采用 60Hz稳压电源。离心机转头低转速为 2000r /mi n ,高转速为 13000r /m i n。选择 3种不同转速作为测试转速 : 2000r/min、10000r /min 、13000r/min 。同时考虑到一般的血浆 、细胞分离试验会在 30mi n内完成, 因此选取 5、10、15、20、25、30、35mi n等 7个时间点对转子内样本试剂温度进行测量。为了确定腔体底部设定温度传感器测量的性 ,本试验在其附近安置一支经过标定的热电偶温度计 ,用于测量腔体内空气的温度,腔体内样本试剂温度试验及其结果。本试验以液态水代替实际医学实验中的样本试剂 。试验开始前 ,将转子置于 4℃环境中预冷 24h, 测试用试剂也应置于恒温水槽内预冷 4℃。 

  图 2示出离心机腔体设定温度 4℃工况下样品试剂温度在不同转速下随时间的变化关系, 图 3示出不同转速下离心机腔体内置热电偶实测温度随时间的变化。从图 2中可以看出, 随着冷冻离心机运行时间的增加, 高转速下样本试剂温度均呈上升趋势。当转速为2000r
/mi n时,转子内样本试剂温度在 30m i n内能够始终维持在 4℃左右 , 达到保持试剂活性的要求。而当转速为 10000r /m i n时, 试剂温度随时间的增加而上升并在 35m i n内未曾出现下降趋势。转速为 13000r /m i n时 ,试剂温度上升的趋势更为明显 , 与 4℃的偏差也越大 。试验结果说明在相同的初始温度下 ,转速越高 ,试剂温度上升趋势越明显 。
 

设定温度 T=4℃时样本试剂温度随时间变化

 设定温度 T=4℃时实测腔体温度随时间变化
 

  为了分析造成转子内试剂温度上升的原因 ,考虑到转子碳纤维材料的高热阻性能 ,提出以下假设:
  ( 1) 液态样本试剂在试管中随着转子的高速旋转本身也在试管内做高速运动产生热量 ,造成试剂温度上升;
  ( 2) 转子外表面与空气摩擦产生的热量由通过转子向内传递给试剂造成试剂温度上升 。

  从图 3 中可以看出 ,腔体内实际温度随运行时间的增加呈周期性波动 。这是由该冷冻离心机的制冷系统压缩机采用双位启停控制方法决定的 ,转速越高 ,空气摩擦发热量越大 ,压缩启停越频繁 , 波动周期越短 。同时 ,随着转速的增加 ,腔体内实际温度比控制温度高 。在设定温度为 4℃情况下 , 转速为10000r /m i n时 ,腔体温度在 3 ~ 8℃之间波动 , 平均值为 5. 5℃; 当转速为 13000r /m i n时 ,腔体温度在 4. 7 ~ 10. 6℃之间波动 ,平均值为 7. 1℃。分析控制温度测量和试验测量温度偏差引起的原因 ,可能是由于控制温度传感器采用不锈钢外壳的铜电阻 ,固定在不锈钢的腔体内表面上 , 插入空气中的长度不够造成的 , 温度传感器不仅感受到腔体内的空气温度 ,而且也感受到腔体底部内表面的温度 。

  为了验证试剂在离心机高速运转过程中液态自身运动产生热量导致温度升高的假设 , 取 2支相同试管分别注入一定质量的液态水以及硅胶 , 待硅胶干燥变硬后和液态水一起预冷 4℃, 进行液体试剂与固体硅胶温度测定对比试验 。试验结果见图 4所示可知 ,液态试剂与固体硅胶温度上升趋势基本一致 ,因此得知试剂温度上升并不是由试剂液体自身运动产生热量引起的 ,而是由转子外表面的摩擦热向转子内部样本试剂热传递造成的 。
 

转速为 13000r /mi n时 , 设定温度 4℃时液体试剂与固体硅胶温度随时间变化
 

  经过上面的介绍,大家是否对冷冻离心机运行过程中样品的温度变化有了一个更清晰的了解。选购冷冻离心机请认准蜀科仪器,蜀科冷冻离心机已在全国数十家医疗机构使用,运行平稳,性能出众,欢迎大家进一步了解咨询!

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