CN106047686A - 细胞操作微环境温度控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种细胞操作微环境温度控制系统，该系统由操作平台、PID温控仪、30V可调直流稳压电源、温度探针、细胞载玻片、微环境操作台、微环境支撑台等组成。PID温控仪、30V可调直流稳压电源、微环境支撑台分别固定在操作台上，微环境操作台固定在微环境支撑台上。两片细胞载玻片间隙注入细胞溶液，用温度探针检测其温度。本发明温度控制精度达到0.5摄氏度，且维持温度性能稳定；设定PID温控仪参数实现不同温度恒定控制；调整30V可调直流稳压电源电流大小可以控制温度改变的速度；本发明用于细胞操作微环境温度控制，具有普遍适用性，易于移植到其他类似微观操作环境的温度控制系统之中。

Description

细胞操作微环境温度控制系统
技术领域
本发明涉及温度控制系统，尤其是一种细胞操作微环境温度控制系统，即在细胞操作微环境下的可调自动温度控制系统。
背景技术
随着现代科学研究的广泛进步，学科之间的交叉融合变得越来常见，也越发重要与突出，如何合理巧妙地结合不同学科的优势进行科学实验是当前科研前进的一个重要方向。对于现代生物实验来说，温度是一个十分重要的因素，在实验过程中对温度进行控制很大程度上关乎着实验的成败。如很多细胞实验中，需要控制细胞所处环境保持37℃的恒定温度，以让细胞达到最佳的生理状态。目前市面上有许多温度控制设备，在温度控制功能实现上已经非常稳定，但自身体积和针对对象的体积非常庞大。基于物理、化学学科中的相关知识设计的一种基于细胞操作微环境温度控制系统却非常少见。
发明内容
本发明目的在于提供一种细胞操作微环境温度控制系统。用高灵敏度的温度探针感应温度变化，用灵敏PID温度控制仪控制热量输出。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
本发明的细胞操作微环境温度控制系统，包括PID温控仪，30V可调直流稳压电源，操作平台，温度探针，细胞载玻片，微环境操作台，微环境支撑台，导电铜纸，导电铜片；
PID温控仪、30V可调直流稳压电源、微环境支撑台分别固定在操作平台上。微环境操作台固定在微环境支撑台上。两片细胞载玻片一上一下对应固定在微环境操作台上，之间形成半封闭空间，空间中注入细胞溶液，两侧用油液密封，形成完全封闭空间，减缓水分蒸发。温度探针接线连接在PID温控仪7、8号接口，温度探针头部插进上述空间的油液中，用于检测细胞溶液温度。PID温控仪1、2号接口接入220V交流电，5、6号输出接口连接到30V可调直流稳压电源 的输入接口。上细胞载玻片两端分别粘贴导电铜纸。两片导电铜片分别盖在上细胞载玻片两端上，用紧固螺钉固定于微环境操作台上。30V可调直流稳压电源正负极输出分别连接到两片导电铜片上的螺钉，导通电流。
所述PID温控仪为REX-C900继电器电子式温控仪，温控范围：0-1380℃。
所述30V可调直流稳压电源为305DM四位显示直流稳压电源，电流精度可达0.1mA。
所述温度探针为K型铠装热电偶WRNK-191探针热电偶温度传感器。
所述细胞载玻片为实验用ITO导电玻璃。
所述导电铜纸为实验用ITO专用导电胶带。
所述的微环境操作台采用聚乳酸生物降解材料，由3D打印技术打印而成。
本发明具有的有益效果是：
本发明主要应用于生命科学领域的细胞或单分子微操作环境实验的温度控制，在极小的空间对溶液温度进行精准的控制，让细胞或者蛋白质大分子处于最佳的实验状态中，兼具以下优势：
1)电源输出电流小，且探针避开直接接触溶液，将对实验对象的伤害降低到了最低点；
2)温度控制稳定，温度升高均匀且可调。
3)该系统简单易行，原理清晰明了，易以模块化形式整合到其他类似的生命科学微环境操作实验装置之中。
附图说明
图1是本发明的系统结构原理图。
图2是本发明微环境操作台结构图。
图3是本发明细胞载玻片粘贴导电铜纸示意图。
图4是本发明微环境操作台固定细胞载玻片及导电铜片示意图。
图5是本发明微环境操作台固定细胞载玻片及导电铜片示意图(另一视角)。
图中：1、PID温控仪，2、30V可调直流稳压电源，3、操作平 台，4、温度探针，5、细胞载玻片，6、微环境操作台，7、微环境支撑台，8、导电铜纸，9、导电铜片，10、导线，11、紧固螺钉
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明包括PID温控仪1，30V可调直流稳压电源2，操作平台3，温度探针4，两片细胞载玻片5，微环境操作台6，微环境支撑台7，两片导电铜纸8，两块导电铜片9，三根导线10，四个紧固螺钉11。
如图1、图4所示，PID温控仪1、30V可调直流稳压电源2和微环境支撑台7固定在操作平台3的合适位置上，用导线10将两者相连。微环境操作台6固定在微环境支撑台7合适位置上。导电铜纸8粘贴在上细胞载玻片5的两端如图3所示，两块导电铜片9用螺钉分别固定在上细胞载玻片5的两端如图4所示。温度探针4从PID温控仪1输出，头部从微环境操作台6的小孔中插入两片细胞载玻片5中的油液中。从30V可调直流稳压电源2的正负极连接出来的两根导线10分别接到上细胞载玻片5两端的螺钉上。
所述PID温控仪1为REX-C900继电器电子式温控仪，温控范围：0-1380℃。
所述30V可调直流稳压电源2为305DM四位显示直流稳压电源，电流精度可达0.1mA。
所述温度探针4为K型铠装热电偶WRNK-191探针热电偶温度传感器。
所述细胞载玻片5为实验用ITO导电玻璃。
所述导电铜纸8为实验用ITO专用导电胶带。
本发明细胞操作微环境温度控制系统在很小的环境中实现温度控制，有以下几点特点：1、两片载玻片之间的距离非常小，中间注入的细胞溶液体积也由此非常小，系统的设计尺度精度非常高；2、细胞溶液在环境中蒸发迅速，在两侧用油液进行密封可减缓溶液蒸发速度；3、温度探针的体积必须非常微小才能顺利插入细胞溶液中检测温度变化，且为了避免温度探针中流过的电流伤害细胞，温度探针必须置于油液中；4、运用电流通过使电阻发热的原理，让上载玻片 上流过电流产生热量传递到两片玻璃之间的溶液中时必须做到温度场缓慢均匀延伸，尽量避免温度场涡流形成，以减少温度控制系统本身对实验带来的附加影响。
本发明的工作原理如下：
PID温控仪1根据说明书连接线路，将输入插头接入220V交流电源中，输出端用导线连接到30V可调直流稳压电源2，为其提供220V交流电源。调节PID温控仪1的设置按钮，将温度设定为实验所需温度，如37℃，调节温度变化范围，如±1℃。即温度升高到38℃以上时，PID温控仪1会切断输送给30V可调直流稳压电源2的电源，停止加热；当温度降至36℃以下时，PID温控仪1会恢复对30V可调直流稳压电源2的电源供应，温度重新上升，由此达到温控的目的。
当PID温控仪1工作时，根据载玻片电阻的大小和升温速度要求，调节30V可调直流稳压电源2的输出电流至合适值，对细胞载玻片5输送电源进行加热。
本实验中，细胞载玻片5的尺寸十分微小，为40×22×0.3mm，上细胞载玻片5两端分别粘贴上导电铜纸8，用以将电流平均分配到细胞载玻片5上，粘贴完导电铜纸8在细胞载玻片5两端分别用紧固螺钉11固定上两片导电铜片。
微环境操作台6采用3D打印技术打印而成，材料是PLA聚乳酸生物降解材料，为了使得细胞载玻片5粘贴上去的时候更加牢固，应提高3D打印机的打印质量，如减缓出丝速度、采用更优质的打印耗材等。
两片细胞载玻片5完全固定好之后，用生物用移液枪将少量含有细胞的溶液和其他试剂缓慢注入，注液完毕后两侧留下两条狭窄的空间，用油液进行密封，形成最终的封闭空间。油液的作用是减缓溶液中水分蒸发速度，延长实验时间。注射溶液的时候应注意微环境操作台6应该保证水平固定在微环境支撑台7上，注射速度也要保持缓慢均匀，防止出现气泡和不规则形状。
实验结束后及时将温度探针4从油液中抽出，用清洁纸清除上面粘贴的油液，妥善放置，防止探针变形。卸下细胞载玻片5，将空间中的溶液和油液清洗干净，妥善放置，以备后续实验重复使用，提高 利用率。最后切断电源，整理操作平台3。
以上说明是对本发明——细胞操作微环境温度控制系统的详细介绍，用于帮助理解本发明的方法及思想。在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种细胞操作微环境温度控制系统，其特征在于：包括PID温控仪(1)，30V可调直流稳压电源(2)，操作平台(3)，温度探针(4)，细胞载玻片(5)，微环境操作台(6)，微环境支撑台(7)，导电铜纸(8)，导电铜片(9)；
PID温控仪(1)、30V可调直流稳压电源(2)、微环境支撑台(7)分别固定在操作平台(3)上，微环境操作台(6)固定在微环境支撑台(7)上，两片细胞载玻片(5)一上一下对应固定在微环境操作台(6)上，两载玻片之间形成半封闭空间，空间中注入细胞溶液，两侧用油液密封，形成完全封闭空间以减缓水分蒸发。温度探针(4)接线连接在PID温控仪(1)7、8号接口，温度探针(4)头部插进上述空间的油液中，用于检测细胞溶液温度；PID温控仪(1)1、2号接口接入220V交流电，5、6号输出接口连接到30V可调直流稳压电源(2)的输入接口；上细胞载玻片(5)的两端分别粘贴导电铜纸(8)，两片导电铜片(9)分别盖在上细胞载玻片两端上并通过紧固螺钉固定于微环境操作台(6)上。30V可调直流稳压电源(2)正负极输出分别连接到两片导电铜片上的螺钉，导通电流。
2.根据权利要求1所述的一种细胞操作微环境温度控制系统，其特征在于：所述PID温控仪(1)为REX-C900继电器电子式温控仪，温控范围：0-1380℃。
3.根据权利要求1所述的一种细胞操作微环境温度控制系统，其特征在于：所述30V可调直流稳压电源(2)为305DM四位显示直流稳压电源，电流精度可达0.1mA。
4.根据权利要求1所述的一种细胞操作微环境温度控制系统，其特征在于：所述温度探针(4)为K型铠装热电偶WRNK-191探针热电偶温度传感器。
5.根据权利要求1所述的一种细胞操作微环境温度控制系统，其特征在于：所述细胞载玻片(5)为实验用ITO导电玻璃。
6.根据权利要求1所述的一种细胞操作微环境温度控制系统，其特征在于：所述导电铜纸(8)为实验用ITO专用导电胶带。
7.根据权利要求1所述的一种细胞操作微环境温度控制系统，其特征在于：所述的微环境操作台(6)采用聚乳酸生物降解材料，由3D打印技术打印而成。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003116518A (ja) * 2001-10-12 2003-04-22 Taiei Denki Kk 生細胞観察用顕微鏡温度制御装置
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CN205687943U (zh) * 2016-06-15 2016-11-16 浙江大学 一种细胞操作微环境温度控制系统

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Non-Patent Citations (1)

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Title
李远等: "适用于显微镜下细胞连续观察的温度控制系统", 《军事医学》 *

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