一種溫控系統技術方案

本發明專利技術提供了一種溫控系統，包括冷卻模塊、樣品腔、加熱模塊和控制模塊；其中所述冷卻模塊、所述樣品腔和所述加熱模塊依次疊放，所述控制模塊采集所述樣品腔的溫度，并控制冷卻模塊及加熱模塊的溫度；所述冷卻模塊、所述樣品腔和所述加熱模塊都采用透光材料。本發明專利技術提供的溫控系統結構簡單，易于集成至其它系統中，其冷卻模塊、樣品腔及加熱模塊都采用了透光材料，因此不需要再定制進光孔即能觀察化學反應及物質形態變化的具體過程。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及溫控領域，特別涉及一種溫控系統。
技術介紹
溫度是化學反應和物質形態變化的重要影響因素，并且在某些領域中的化學反應及物質形態變化還需要在顯微鏡下實時的記錄其具體過程。例如在低溫生物醫學領域中經常需要觀察和記錄細胞或生物組織在冷凍和復溫過程中以及添加和去除低溫保護劑過程中的體積變化等信息，這些信息對于優化細胞和組織的低溫保存尤其重要，通過記錄細胞在不同的升降溫速率和不同濃度的低溫保護劑的條件下的體積變化，然后根據測得的數據，結合相關數學模型，擬合出細胞的特定生物物理學參數，從而制定出特定的低溫保存方案。目前，灌流顯微鏡常用于觀察化學反應及物質形態變化的具體過程。但灌流顯微鏡的溫控系統的冷卻模塊通常采用不透明的金屬材料(如鋁、銅等)，加熱模塊通常采用電熱薄膜，當該溫控系統與顯微鏡配套使用時，冷卻模塊和加熱模塊都需要定制進光孔，不但工藝復雜而且有效視野極其有限，在進行觀察時不易充分了解反應或物質形態變化的具體過程。進一步地，由于灌流顯微鏡中采用的電熱薄膜是由聚酰亞胺薄層內嵌電阻絲構成，其熱量是以電阻絲為中心向外傳導，因此電熱薄膜表面的溫度分布是不均勻的，從而造成加熱不均勻。此外，商業冷凍干燥臺也廣泛地應用于觀察樣品形態的變化，由于樣品處在一個密閉的環境中，因此不能動態向樣品區加入藥品，即不能實現在特定溫度和溶液組分同時變化時，對樣品形態變化進行觀察。并且冷凍干燥臺的溫度傳感器采集的溫度是冷卻模塊表面的溫度，而不是樣品周圍的溫度，不能清楚地表明樣品的實際溫度。
技術實現思路
本專利技術提供了一種溫控系統，這種溫控系統結構簡單，有利于清晰地觀察化學反應及物質形態變化的具體過程。為了實現本專利技術的目的，本專利技術提出的溫控系統包括冷卻模塊、樣品腔、加熱模塊和控制模塊；其中所述冷卻模塊、所述樣品腔和所述加熱模塊依次疊放，所述控制模塊采集所述樣品腔的溫度，并控制冷卻模塊及加熱模塊的溫度；所述冷卻模塊、所述樣品腔和所述加熱模塊都采用透光材料。優選地，所述樣品腔具有至少一個輸入口和至少一個輸出口。進一步地，所述樣品腔的輸入口和輸出口貫通所述冷卻模塊或所述加熱模塊。優選地，所述冷卻模塊的材料為聚甲基苯烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯中的一種或幾種。優選地，所述樣品腔的材料為聚二甲基硅氧烷、聚酰亞胺、聚甲基丙烯酸甲脂、聚對二甲苯、聚四氟乙烯中的一種或幾種。優選地，所述加熱模塊的材料為導電玻璃。優選地，所述控制模塊包括溫度傳感器、制冷裝置和PID溫控裝置，其中所述溫度傳感器置于所述樣品腔內并與PID溫控裝置連接，所述制冷裝置與所述冷卻模塊連接，所述PID溫控裝置與所述加熱模塊連接。進一步地，所述制冷裝置為低溫循環浴槽，所述溫度傳感器為T型熱電偶。更進一步地，所述冷卻模塊的內部具有U型冷卻槽，所述冷卻模塊的外壁具有兩個開口與所述U型冷卻槽連通，所述開口與所述低溫循環浴槽連接。本專利技術提供的溫控系統有如下優點I)結構簡單，體積大小可控，易于集成至別的配套系統中；2)冷卻模塊、樣品腔和加熱模塊都采用了透光材料，因此不需要再定制進光孔即能觀察化學反應及物質形態變化的具體過程。進一步地，本專利技術提供的溫控系統還有如下優點I)樣品腔具有輸入口和輸出口，可以實現動態加樣的目的；2)樣品腔的輸入口和輸出口貫通冷卻模塊或加熱模塊，可使溫控系統的結構更加緊湊；3)采用導電玻璃為加熱模塊，因導電玻璃是由玻璃表面涂覆的金屬氧化物薄層加熱，因此整個玻璃表面溫度均勻，可使溫控系統的加熱更加均勻；4)將溫度傳感器置于樣品腔內，有利于更準確的測得樣品的實際溫度，且PID溫控裝置采用神經網絡PID算法控溫，有利于減小溫控系統在升降溫過程中的溫度誤差；5)使用低溫循環浴槽有利于更好地控制冷卻模塊的溫度，且T型熱電偶測溫迅速而準確，可使溫控系統更加準確真實地反應出樣品的實際溫度；6)冷卻槽U型設計可使冷凍液在其內的流速更大，進而冷卻模塊能有較大的降溫速率。附圖說明圖1為本專利技術實施例1的結構示意圖。圖2為本專利技術實施例2的結構示意圖。具體實施例方式為使專利技術的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本專利技術的具體實施方式做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本專利技術，但是本專利技術還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本專利技術內涵的情況下做類似推廣，因此本專利技術不受下面公開的具體實施例的限制。實施例1請參閱圖1，如圖所示，冷卻模塊1、樣品腔2和導電玻璃3依次疊放。本領域技術人員可容易想到，上述冷卻模塊可有水冷、空冷等多種冷卻模式，冷卻模塊的材料可為各種透光材料如聚甲基苯烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯中的一種或幾種，上述樣品腔的形狀可為矩形、圓柱形或其他合適的形狀，樣品腔的材料可為各種透光材料如聚二甲基硅氧烷、聚酰亞胺、聚甲基丙烯酸甲脂、聚對二甲苯、聚四氟乙烯中的一種或幾種，上述導電玻璃也可替換為其他透明的加熱裝置。在本實施例中，冷卻模塊I由PMMA (聚甲基苯烯酸甲酯)制成，樣品腔2由PDMS (聚二甲基硅氧烷)制成，冷卻模塊I內部具有U型冷卻槽10，并且U型冷卻槽10和低溫循環浴槽9連接，低溫循環浴槽9內的冷凍液從“U”一邊流進，從“U”的另一邊流出，冷凍液在其內流動通暢，流速較大。此外，導電玻璃3表面的加熱層可由絕緣帶(如不涂覆金屬氧化物薄層部分或絕緣涂層)隔成相互獨立的區域，在這些不同區域接不同的電壓，可實現在一個二維平面內的溫度按梯度變化。如圖1所示，樣品腔2具有一個輸入口 4及輸出口 5、6。本領域技術人員可容易看出，樣品腔只要具有一個輸入口和一個輸出口就可以實現動態加樣，在具體的實施中，可以根據實際需要來設定輸入口及輸出口的個數。在本實施例中，兩個注入注射泵11、12通過導管并聯后與混合器13連接，混合器13通過導管與輸入口 4連接，抽取注射泵14通過導管與輸出口 5連接，其中混合器12可起到混合兩個注入注射泵11注入的樣品。如圖1所示，溫控系統的控制模塊包括PID (比例-積分-微分)溫控裝置7、T型熱電偶8及低溫循環浴槽9。本領域技術人員可容易想到其他可用于控溫的設備如控溫器等，可用于測溫的設備如測溫儀等，可用于制冷的裝置如制冷機、換熱器等。在本實施例中，PID溫控裝置7與導電玻璃3連接，通過導電玻璃自身電阻值和PID溫控裝置7提供給導電玻璃3的電源電壓值來控制導電玻璃3的發熱量。并且T型熱電偶8通過輸出口 6放置于樣品腔2內，PID溫控裝置與T型熱電偶8連接，檢測樣品腔2內的溫度。本實施例提供了溫控系統是由冷卻模塊和加熱模塊的協同工作來實現樣品腔的升降溫，具體地說，首先固定低溫循環浴槽9的溫度使冷卻模塊I提供一個穩定制冷量，再通過控制導電玻璃3的發熱量的大小來控制樣品腔2升溫或降溫，同時PID溫控裝置接收T型熱電偶8測得的溫度，并控制導電玻璃的工作時間，在低溫循環浴槽9的溫度、導電玻璃3自身的電阻值和PID溫控裝置7提供的電源電壓值在一定范圍內時，即能實現樣品腔2的升降溫速率可控。實施例2請參閱圖2，如圖所示，實施例2和實施例1的區別在于，實施例2的輸入口 4和輸出口 5貫通冷卻模塊1，通過這種貫通設計，實現了從溫控系統的外本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種溫控系統，包括：冷卻模塊、樣品腔、加熱模塊和控制模塊；其中所述冷卻模塊、所述樣品腔和所述加熱模塊依次疊放，所述控制模塊采集所述樣品腔的溫度，并控制冷卻模塊及加熱模塊的溫度；所述冷卻模塊、所述樣品腔和所述加熱模塊都采用透光材料。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙剛，朱凱旋，高大勇，王建業，任鍵，
申請(專利權)人：中國科學技術大學，
類型：發明
國別省市：