CN101760430B - 一种光、温双梯度培养精确数据采集装置 - Google Patents

一种光、温双梯度培养精确数据采集装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光、温双梯度培养精确数据采集装置，包括封闭箱体，两侧面、顶面、背板及底板封闭，正面开启；封闭箱体支承箱设于封闭箱体下部；培养装置主板水平放置于封闭箱体中，根据实验内容需要设有不同的点位；照明光源以封闭箱体作为固定支承架，根据实验需要调整光强与光温，对培养装置主板上的培养物实施光照；温度传导部分，在培养装置主板两端导入差异温度，通过培养装置主板形成实验所需的梯度温度；控制单元设于封闭箱体支承箱内，对数据采集、温度控制及照明进行控制。本发明大量减少实验劳动强度与实验差错率，首次实现了生物实验光、温复合数据的一次性正交契合培养，适用于生物、微生物实验工作，数据全覆盖，微观技术数据反映准确。

Description

一种光、温双梯度培养精确数据采集装置
技术领域
本发明涉及一种应用于生物科学技术领域的实验数据采集装置，具体的说是一种光、温双梯度培养精确数据采集装置。
背景技术
在生物科学技术领域中，不同温度、照度培养条件下获得生物培养相关数据是生物科学实验的一种基本方法。
过去，由于缺少光、温双梯度培养这种针对生物科学实验的适用设备，相关的实验数据只能在单一指标条件下进行。例如，为获得一种生物的相关温度实验数据，因常规设备(温度光照培养箱)的温度在单一时间内只能单一设定，所以只能在一种温度条件下，通过必要的培养时间获得一个标定状态下的实验数据。实验最终获得的最佳数据，需要在不断重复不同培养温度的繁琐的过程中摸索完成。而一个培养周期因物种的不同需要，经历的培养时间长短各异，实验中受到不可控的外界干扰也比较多。再就是温度的梯度设计因常规技术的限制，容易缺失或忽视一些敏感的和重要的数据。以往这类的工作不仅工作量大且实验的可重复性非常艰难，光、温条件下的正交契合实验数据很难获得。目前，作为生物、微生物科学实验的双梯度培养装置未见报道。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明要解决的技术问题是使用金属薄板作为稳定的温度载体，提供一种可以在生物实验中同时控制温度、照度的光、温双梯度培养精确数据采集装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
本发明一种光、温双梯度培养精确数据采集装置包括：
封闭箱体，两侧面、顶面、背板及底板封闭，正面开启，用于实验作业以及箱内温度恒定的保障，屏蔽外界温度与杂波光源的干扰；
封闭箱体支承箱，设于封闭箱体下部，用于支承封闭箱体；
培养装置主板，水平放置于封闭箱体中，根据实验内容需要设有不同的点位，分别用于承载培养物并进行相关数据的采集、记录与传输；
照明光源，以封闭箱体作为固定支承架，根据实验需要调整光强与光温，对培养装置主板上的培养物实施光照；
温度传导部分，在培养装置主板两端导入差异温度，通过培养装置主板形成实验所需的梯度温度；
控制单元，设于封闭箱体支承箱内，对数据采集、温度控制及照明进行控制。
所述温度传导部分包括第1、2温度源及液相温度传输管路，其中：
第1、2温度源设于封闭箱体支承箱内，具有温度差，二者采用直接驳接或通过液相温度传输管路与封闭箱体中的培养装置主板两端相连；
液相温度传输管路采用复合保温材料包裹外壁，恒定传输管路的温度。
所述培养装置主板采用金属薄板材料传导温度，其上设有实验点位与数据采集装置，培养装置主板外敷设保温材料。
所述照明光源包括梯度照明光源组及平衡照明光源组，其中：
梯度照明光源组为一组以不同高度设置于封闭箱体内部背板上的日光灯组，梯度照明光源组所在平面垂直于培养装置主板；
均衡照明光源组，为一组与平行设置于培养装置主板上部的日光灯组。
在培养装置主板上按实验要求随机设置滤光部件。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.使用光、温双梯度培养装置可以大量减少实验劳动强度与实验差错率，首次实现了生物实验光、温复合数据的一次性正交契合培养。本装置可以宽泛的适用于生物、微生物的实验工作。具有相关数据过渡的全覆盖性质，可以准确反映微观的技术数据。
2.本实验装置可以有效获得大批量、对比数据稳定和翔实的实验结果，可以依据实验的具体要求，不受材质和场地的限制，制作形状与规格不同的产品，可以满足多种生物实验的要求。
3.本发明装置可以实时采集指定点位上温度、照度的精确数据并进行数据的传输与记录，还可以在全封闭实验中整体进行匀质操作，有效防止实验数据遭受外界干扰和污染。
4.本发明装置可以根据不同的科学实验要求，进行相应的功能调整，成为宽泛的、科学实验组合数据的采集平台。
附图说明
图1为本发明装置内部结构正面视图；
图2为本发明装置内部结构侧面视图；
图3为本发明装置内部光照度与温度的正交契合示意图。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明一种光、温双梯度培养精确数据采集装置包括：封闭箱体5，其两侧面、顶面、背板及底板封闭，正面开启，便于箱内作业以及温度的恒定，屏蔽外界温度与杂波光源的干扰；封闭箱体支承箱10设于封闭箱体5的下部，用于支承封闭箱体5，提供合适的工作台面高度，减少工作人员的劳动强度，同时也为控制显示单元提供存放空间；培养装置主板1，水平固定于封闭箱体5中，用于承载培养物；照明光源，以封闭箱体5作为固定支承架，根据实验需要调整光强与光温，对培养装置主板1上的培养物实施光照；温度传导部分，在培养装置主板1两端导入差异温度，通过培养装置主板1形成实验所需的梯度温度；控制显示单元，设于封闭箱体支承箱10内，对数据采集、温度控制及照明进行控制。
培养装置主板1采用导热性良好的金属薄板1作为热效介质，外层敷以发泡材料保温，并同时设有温度传感器进行数据采集与传输；内层的热效介质与外层的保温材料共同组成培养装置主板1。培养装置主板1的上层保温材料可以根据实验需要，设置不同直径或厚度的、底部完全开放的、各点位相对独立且局部金属薄板暴露的、相互之间不通透的实验器皿承放窝槽。作为装置的组成部分，外层的发泡保温材料将金属薄板严实包裹，阻隔温度的散失并保障实验点位上的温度恒定。培养装置主板1的下层保温材料则可根据实验的要求，在不同的点位设置温度、照度数据采集传感器。实时采集数据通过安装在温度显示器8中的数据存储单元实时显示、记录与传输；温度传感器获得的点位温度是实验温度控制的依据。温度调整可以手动亦可通过相关程序实现全自动控制。
本装置温度传导部分可以通过直接或间接方式向培养装置主板输送差别温度。
直接方式：是一种将温度源直接驳接在培养装置主板1两端的硬连接方式。温度输出装置可设在封闭箱体支撑箱10内。是根据极端温度要求较大的实验需求设置的一种温度供给方式。可使培养装置主板的两端温度分别达到冰点和摄氏70℃的极端数值。(注：直接方式图例中未显示)
间接方式：采用复合保温材料包裹外壁的绝缘软管9，将温度源61、62制备的不同温度通过液媒传导的方式分别恒定输入到培养装置主板1两端的保温液槽内，并从另一端回收。温度源装置设在封闭箱体支撑箱10内。间接的软管连接方式，可以方便进行培养物质的匀质操作，多用于常规的实验中，温度可在6～35℃范围内进行调整，并可根据实验要求获得小于0.1℃的点位温度差值。
对某一种温度条件要求较严格的实验，本装置能够采用直接/间接混合搭配的方式提供差值温度。本发明装置具有较好的兼容性。
所述照明光源包括梯度照明光源组及平衡照明光源组，其中梯度照明光源组3为一组以不同高度设置于封闭箱体5的内部背板上，梯度照明光源组3所在平面与培养装置主板呈垂直状；均衡照明光源组2为一组平行设置于封闭箱体5的内部顶面的日光灯组，提供实验需要的常规光线。
本实施例中，使用实验所需的照明灯具与可随机设置的滤光片组4组合，实现较为精确的照度梯度控制。滤光片组4根据实验需要垂直或按一定角度设置于培养装置主板1上，与梯度照明灯组3共同形成实验所需的照度值，满足不同实验的照度需求。所有照明开关单独设立。实验装置实时采集的光照数据通过安装在温度显示器8中的数据存储单元实时显示、记录与传输
如图3所示，在培养装置主板1所示的交叉点，在实际使用中是可以根据实验需要进行任意调整的，这也是本发明的核心意义所在。本发明装置在理论上，不仅能够根据实验要求获得任意点位的温度/照度的正交契合实验数据；也能够任意扩充有效实验面积，提供更多的温度、光强变化和更微观的实验数据。这是传统的实验设备做不到的。
本发明封闭箱体支承箱10内的温度控制单元7包括第1、2温度控制器71、72，分别用于接收温度传感器的信号，控制第1、2温度源61、62不同的温度，输出满足实验需要的温度梯度。通过对培养装置主板1各点位温度测定获得的温度数据，各点位温度数值，可由温度显示器8直观表达。

Claims (3)

1.一种光、温双梯度培养精确数据采集装置，其特征在于包括：
封闭箱体(5)，两侧面、顶面、背板及底板封闭，正面开启，用于实验作业以及箱内温度恒定的保障，屏蔽外界温度与杂波光源的干扰；
封闭箱体支承箱(10)，设于封闭箱体(5)下部，用于支承封闭箱体(5)；
培养装置主板(1)，水平放置于封闭箱体(5)中，根据实验内容需要设有不同的点位，分别用于承载培养物并进行相关数据的采集、记录与传输；所述点位可以根据实验需要进行任意调整；
照明光源，以封闭箱体(5)作为固定支承架，根据实验需要调整光强与光温，对培养装置主板(1)上的培养物实施光照；
温度传导部分，在培养装置主板(1)两端导入差异温度，通过培养装置主板(1)形成实验所需的梯度温度；
控制单元，设于封闭箱体支承箱(10)内，对数据采集、温度及照明进行控制；
所述温度传导部分包括第1、2温度源(61、62)，第1、2温度源(61、62)设于封闭箱体支承箱(10)内，具有温度差，其中：
第1、2温度源(61、62)采用直接驳接的方式与封闭箱体(5)中的培养装置主板(1)两端相连；或者
所述温度传导部分还包括液相温度传输管路(9)，液相温度传输管路(9)采用复合保温材料包裹外壁，恒定传输管路的温度，第1、2温度源(61、62)通过液相温度传输管路(9)与封闭箱体(5)中的培养装置主板(1)两端相连；
所述照明光源包括梯度照明光源组及均衡照明光源组，其中：
梯度照明光源组(3)为一组以不同高度设置于封闭箱体内部背板上的日光灯组，梯度照明光源组(3)所在平面垂直于培养装置主板(1)；
均衡照明光源组(2)，为一组平行设置于培养装置主板(1)上部的日光灯组。
2.按权利要求1所述的光、温双梯度培养精确数据采集装置，其特征在于：
所述培养装置主板(1)采用金属薄板材料传导温度，其上设有实验点位与数据采集装置，培养装置主板(1)外敷设保温材料。
3.按权利要求1所述的光、温双梯度培养精确数据采集装置，其特征在于：在培养装置主板(1)上按实验要求随机设置滤光部件。
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