CN107340789B - 低温组织包埋适配器 - Google Patents

Abstract

低温组织包埋适配器属于生物样本低温组织包埋技术领域，尤其涉及一种低温组织包埋适配器。本发明提供一种工作效率高、使用效果好的低温组织包埋适配器。本发明包括壳体，壳体底座上设置有半导体元件限位槽，半导体元件限位槽内设置有加热制冷半导体元件，半导体元件限位槽上端覆盖有包埋块限位板，包埋块限位板上相应于半导体元件限位槽设置有包埋块限位口；所述壳体底座内设置有的控制电路，控制电路的控制信号输出端口与加热制冷半导体元件的控制信号输入端口相连，控制电路的检测信号输入端口与检测加热制冷半导体元件温度的温度传感器的检测信号输出端口相连。

Description

低温组织包埋适配器

技术领域

本发明属于生物样本低温组织包埋技术领域，尤其涉及一种低温组织包埋适配器。

背景技术

中国专利号为201610159556 .4的专利技术在低温生物样本存储方面提出了一套嵌入式的包埋解决方案，使得低温生物样本包埋技术节约大量时间、提高工作效率、节省大量存储空间，并且实现了批量自动化扫描存储。

上述技术虽然解决了样本的批量存储问题，但在后续使用过程中，需要对嵌入式标签实施解冻及复冻的操作，既往操作过程中研究者一般采用体温融化和冰箱冷环境冷冻，该过程耗时费力，且不利于批量操作，如果融化或复冻过程持久，还可能会影响到所包埋生物样本的核酸或蛋白信息。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种工作效率高、使用效果好的低温组织包埋适配器。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括壳体，壳体底座上设置有半导体元件限位槽，半导体元件限位槽内设置有加热制冷半导体元件，半导体元件限位槽上端覆盖有包埋块限位板，包埋块限位板上相应于半导体元件限位槽设置有包埋块限位口；所述壳体底座内设置有的控制电路，控制电路的控制信号输出端口与加热制冷半导体元件的控制信号输入端口相连，控制电路的检测信号输入端口与检测加热制冷半导体元件温度的温度传感器的检测信号输出端口相连。

作为一种优选方案，本发明所述加热制冷半导体元件采用二级加热制冷半导体元件。

作为另一种优选方案，本发明所述半导体元件限位槽设置在半导体元件限位板上，半导体元件限位板与壳体底座可拆装连接；半导体元件限位槽包括由半导体元件限位板边沿向中部延伸的条状滑口，滑口两端上部为向中部的第一凸起，滑口内端的半导体元件限位板的下端设置有限位挡块，滑口内侧下端设置有下承载板，下承载板两侧与半导体元件限位板下端相连；第一凸起内侧上部为向中部的第二凸起；壳体底座上安装半导体元件限位板的开口边缘相应于二级加热制冷半导体元件的第一级加热制冷半导体元件初始放入位置设置有承载导向板。

作为另一种优选方案，本发明所述半导体元件限位板上设置有四个半导体元件限位槽，四个半导体元件限位槽的中心的连线呈正方形；包埋块限位板设置有四个与半导体元件限位槽相对应的包埋块限位口。

作为另一种优选方案，本发明所述包埋块限位板的中部为十字形镂空部，每边中部均设置有向内的凹口。

作为另一种优选方案，本发明还设置有用于压紧包埋块限位口内组织样本包埋块的盖板，壳体上端设置有上盖，上盖一端与壳体轴接，上盖另一端与壳体卡和连接。

作为另一种优选方案，本发明所述壳体底座内相应于加热制冷半导体元件设置有散热片和散热风扇，散热风扇的控制信号输入端口与控制电路的控制信号输出端口相连。

其次，本发明嵌入式标签（参看专利201610159556 .4）上的组织切片后，将组织置于标签罩（参看专利201610159556 .4）内，嵌入式标签朝下插入包埋块限位口，控制加热制冷半导体元件加温，将嵌入式标签压进组织内再调转正负极，降温使嵌入式标签保持压进组织形成一体，将包埋块限位板上抬与半导体元件限位槽分离，将标签罩取出放入存储盒。

另外，本发明控制所述加热制冷半导体元件解冻时：加热至40度维持1秒，电极反转，制冷至温度为5度，维持5秒，迅速取下包埋块，揭开标签侧备用；

复位及复冻时：半导体元件设定为-20度，1立方厘米组织块加热至60度，停顿8秒，电极反转，散热风扇启动，制冷至-30度维持10秒，停顿5秒，电极反转，加热至温度为5度，停止工作，迅速取下样本。

本发明有益效果。

本发明是配合低温包埋的组织使用过程中的冻融过程的适配器。

本发明采用加热制冷半导体元件，升温和降温的速度快、效率高。

本发明设置包埋块限位口，可有效防止包埋盒盖滑动偏移。

使用本发明，可以使流程标准化，减少人为因素对样本和试验过程造成的差异化干扰。

本发明对样本生物学信息起到很好的保护作用，避免了常规处理时的破坏作用。

本发明控制电路可内置数个经实际检验的程序或模式，方便使用。

本发明针对“低温存储系统个标识携带元件”的特殊形状，提供摸索成熟的温度干预组套，可以在充分维持生物样本保存温度的情况下，分别实现-20、-40、-80摄氏度情况下的元件解离及复合操作。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明半导体元件限位板仰视图。

图3是本发明半导体元件限位板结构示意图。

图4是本发明包埋块限位板结构示意图。

图5是本发明承载导向板设置位置示意图。

图6是本发明盖板结构示意图。

图7是本发明CPU部分电路原理图。

图8是本发明电源转换部分电路原理图。

图9、10、11是本发明系统控制部分原理图。

图12是本发明存储器部分电路原理图。

图13、14是本发明系统反馈部分电路原理图。

图15是本发明显示部分电路原理图。

图16是本发明蓝牙部分电路原理图。

图17是本发明散热控制部分电路原理图。

图中，1为显示部分、2为上盖、3为半导体元件限位板、4为包埋块限位板、5为第二级加热制冷半导体元件、6为第一级加热制冷半导体元件、7为盖板、8为壳体、9为第一凸起、10为第二凸起、11为下承载板、12为滑口、13为直角状限位块、14为凹口、15为十字形镂空部、16为半导体元件限位槽、17为承载导向板、18为把手。

具体实施方式

如图所示，本发明包括壳体，壳体底座上设置有半导体元件限位槽，半导体元件限位槽内设置有加热制冷半导体元件，半导体元件限位槽上端覆盖有包埋块限位板，包埋块限位板上相应于半导体元件限位槽设置有包埋块限位口；所述壳体底座内设置有的控制电路，控制电路的控制信号输出端口与加热制冷半导体元件的控制信号输入端口相连，控制电路的检测信号输入端口与检测加热制冷半导体元件温度的温度传感器的检测信号输出端口相连。

所述加热制冷半导体元件采用二级加热制冷半导体元件。采用二级加热制冷半导体元件，可以进一步加快升温和降温的速度，加温、降温过程几秒钟便可完成。标本处理的时间缩短到极致，几乎可以忽略不计。

所述半导体元件限位槽设置在半导体元件限位板上，半导体元件限位板与壳体底座可拆装连接；半导体元件限位槽包括由半导体元件限位板边沿向中部延伸的条状滑口，滑口两端上部为向中部的第一凸起，滑口内端的半导体元件限位板的下端设置有限位挡块，滑口内侧下端设置有下承载板，下承载板两侧与半导体元件限位板下端相连；第一凸起内侧上部为向中部的第二凸起；壳体底座上安装半导体元件限位板的开口边缘相应于二级加热制冷半导体元件的第一级加热制冷半导体元件初始放入位置设置有承载导向板。

设置滑口便于将半导体元件推入，便于半导体元件的拆装。第二级加热制冷半导体元件设置在第一级加热制冷半导体元件中部并凸起，第一级加热制冷半导体元件初始置于承载导向板上，沿承载导向板向前推入滑口，继续向前第一级加热制冷半导体元件进入第一凸起的下端，最后第一级加热制冷半导体元件前端与限位挡块相抵，第一级加热制冷半导体元件下端置于下承载板上，第一级加热制冷半导体元件被第一凸起和下承载板夹住。第二级加热制冷半导体元件由于宽度较窄，处于两侧第一凸起之间，第二级加热制冷半导体元件两侧置于第二凸起下端，第二凸起之间的开口为包埋块与半导体元件的接触口。

半导体元件限位板与壳体底座可拆装连接；便于部件的拆装。

所述半导体元件限位板上设置有四个半导体元件限位槽，四个半导体元件限位槽的中心的连线呈正方形；包埋块限位板设置有四个与半导体元件限位槽相对应的包埋块限位口。设置多个半导体元件限位槽和包埋块限位口，便于包埋块的批量处理。

所述包埋块限位板的中部为十字形镂空部，每边中部均设置有向内的凹口。设置十字形镂空部便于包埋块限位板的取放。

本发明还设置有用于压紧包埋块限位口内组织样本包埋块的盖板，壳体上端设置有上盖，上盖一端与壳体轴接，上盖另一端与壳体卡和连接。

使用时，先将包埋块限位板放在半导体元件限位板上，再将包埋盒（参看专利201610159556 .4）放到包埋块限位口内，扣上上盖，使包埋盒下端盖与半导体元件紧密接触。半导体元件正负极调转可控制半导体元件低温面调转，半导体元件一面低温（低于另一面20度左右，也可在制冷面再贴半导体元件，即二级加热制冷半导体元件，该后贴半导体元件高温面温度与基础半导体元件低温面温度相同，使温度进一步降低），另一面与环境温度一致。

所述壳体底座内相应于加热制冷半导体元件设置有散热片和散热风扇，散热风扇的控制信号输入端口与控制电路的控制信号输出端口相连。

嵌入式标签（参看专利201610159556 .4）上的组织切片后，将组织置于标签罩（参看专利201610159556 .4）内，嵌入式标签朝下插入包埋块限位口，控制加热制冷半导体元件加温，将嵌入式标签压进组织内再调转正负极，降温使嵌入式标签保持压进组织形成一体，将包埋块限位板上抬与半导体元件限位槽分离，将标签罩取出放入存储盒。

组织切片前，先将包埋盒取出加热、开盖，点胶后粘在切片装置上进行切片。

本发明控制所述加热制冷半导体元件解冻时：加热至40度维持1秒，电极反转，制冷至温度为5度，维持5秒，迅速取下包埋块，揭开标签侧备用。

复位及复冻时：半导体元件设定为-20度，1立方厘米组织块加热至60度，停顿8秒，电极反转，散热风扇启动，制冷至-30度维持10秒，停顿5秒，电极反转，加热至温度为5度，停止工作，迅速取下样本。

上述技术参数，是发明人经过长期系统实验和反复参数摸索获得的。该工作方式可以在30秒内迅速使数个包埋块处于工作状态，可以1分钟内批量将数个使用完毕的包埋块标签复位并冻存牢固。

所述控制电路包括CPU、电源转换部分、系统控制部分、存储器、系统反馈部分、显示部分、蓝牙部分和散热控制部分，CPU的控制信号输出端口分别与系统控制部分的控制信号输入端口、散热控制部分的控制信号输入端口相连，CPU的检测信号输入端口与系统反馈部分的检测信号输出端口相连，CPU的信号传输端口分别与存储器的信号传输端口、显示部分信号传输端口、蓝牙部分的信号传输端口相连；显示部分设置在所述壳体前端。

电源转换部分的供电输出端口分别与CPU的电源端口、系统控制部分的电源端口、存储器的电源端口、系统反馈部分的电源端口、显示部分的电源端口、报警部分的电源端口、散热控制部分的电源端口相连。

根据实际需要，可以设置多个用户自定义模式。

所述CPU采用STM32F103RBT6芯片U1，U1的5脚分别与电阻R1一端、晶振X1一端、电容C1一端相连，U1的6脚分别与电阻R1另一端、晶振X1另一端、电容C2一端相连，电容C1另一端分别与地线、电容C2另一端、电容C3一端相连，电容C3另一端分别与电阻R2一端、U1的7脚相连，电阻R2另一端接3.3V电源；U1的60脚通过电阻R3接地，U1的38脚与发光二极管DS1阴极相连，发光二极管DS1阳极通过电阻RD1接3.3V电源，U1的37脚与发光二极管DS0阴极相连，发光二极管DS0阳极通过电阻RD2接3.3V电源。

所述电源转换部分包括LM2596S-5.0芯片U2和RT9167A-3.3芯片U3，U2的1脚分别与二极管D1阴极、电容C8正极相连，二极管D1阳极分别与15V电源、电容C12正极相连，电容C12负极分别与电容C8负极、地线相连；U2的2脚分别与二极管D2阴极、电感L1一端相连，二极管D2阳极接地，电感L1另一端分别与电容C9正极、U2的4脚、电容C10正极、电容C11正极、电源VCC相连，U2的3、5脚接地。

U3的1、3脚接电源VCC，U3的2脚接地，U3的4脚通过电容C17接地，U3的5脚分别与电容C18一端、电容C19正极、电容C20正极、3.3V电源相连，电容C18另一端分别与电容C19负极、电容C20负极、地线相连。

所述系统控制部分包括IRF740芯片MOS2、IRF740芯片MOS1、IRF740芯片MOS3、IRF740芯片MOS4、继电器SRD1、继电器SRD2、继电器SRD3、继电器SRD4和ULN2003芯片U4，继电器SRD1的5脚接GND_P1，继电器SRD1的4脚接15V_P1，继电器SRD1的1脚接电源VCC，继电器SRD1的3脚接U4的14脚，继电器SRD1的2脚接二级加热制冷半导体元件的第一级加热制冷半导体元件一引脚。

继电器SRD2的5脚接GND_P1，继电器SRD2的4脚接15V_P1，继电器SRD2的1脚接电源VCC，继电器SRD2的3脚接U4的13脚，继电器SRD2的2脚接二级加热制冷半导体元件的第一级加热制冷半导体元件另一引脚。

继电器SRD3的5脚接GND_P2，继电器SRD3的4脚接15V_P2，继电器SRD3的1脚接电源VCC，继电器SRD3的3脚接U4的16脚，继电器SRD3的2脚接二级加热制冷半导体元件的第二级加热制冷半导体元件一引脚。

继电器SRD4的5脚接GND_P2，继电器SRD4的4脚接15V_P2，继电器SRD4的1脚接电源VCC，继电器SRD4的3脚接U4的15脚，继电器SRD4的2脚接二级加热制冷半导体元件的第二级加热制冷半导体元件另一引脚。

15V电源通过热保护开关PROTECT1与15V_P1相连，15V电源通过热保护开关PROTECT2与15V_P2相连。

MOS2的2脚分别与GND_P1、MOS1的2脚相连，MOS2的1脚分别与U1的9脚、MOS1的1脚、电阻R7一端相连，电阻R7另一端接15V电源，MOS1的3脚和MOS2的3脚接地。

MOS3的2脚分别与GND_P2、MOS4的2脚相连，MOS3的1脚分别与U1的8脚、MOS4的1脚、电阻R6一端相连，电阻R6另一端接15V电源，MOS4的3脚和MOS3的3脚接地。

U4的1、2、3、4、5脚分别与U1的54、53、52、51、50脚对应相连，U4的12脚与蜂鸣器BUZ相连。

如图9、10、11所示，G1和G2为MOS1、 MOS2和MOS3 、MOS4的栅极控制信号，G1电压为15V时MOS1 、MOS2处于导通状态，G1为0V时MOS1 、MOS2为截止状态。当继电器闭合时，G1通过脉宽调制（PWM）可以调节负载的功率。当G1处于低电平（即MOS1、MOS2处于截止状态）来控制继电器的开关，当继电器开关完成后，再将G1控制为15V导通，这样可以使继电器在闭合或断开瞬间触点不会产生火花，大大延长继电器使用寿命。

BUZ为蜂鸣器，在系统工作异常（包括温度传感器故障、风扇故障、CPU故障、液晶屏通信故障）蜂鸣器间歇性发出响声，系统停止工作。

PROTECT接口为热保护开关接口。其中热保护开关可使用100℃/10A的常闭式保护开关，其串联在负载工作电源回路中，其作用是当系统失控时且负载一直在工作发出热量，当温度超过100℃时热保护开关断开，切断电源，防止由于过热产生灾害。

所述存储器采用W25X16芯片U5，U5的1脚与U1的20脚相连，U5的2脚与U1的22脚相连，U5的6脚与U1的21脚相连，U5的5脚与U1的23脚相连。

所述系统反馈部分包括电阻R10、电阻R11和电阻R13，电阻R10一端分别与电阻R11一端、电阻R13一端相连，电阻R10另一端分别与检测第一级加热制冷半导体元件温度的温度传感器、U1的14脚、电容C13一端相连，电容C13另一端接地。

电阻R11另一端分别与检测第二级加热制冷半导体元件温度的温度传感器、U1的15脚、电容C14一端相连，电容C4另一端接地。

电阻R13另一端分别与检测散热片温度的温度传感器、U1的24脚、电容C15一端相连，电容C15另一端接地。

电阻R10、电阻R11和电阻R13为分压电阻 通过分压电压值变化检测温度。

如图13、14所示，P5-P8是接温度传感器，其中P5 P6 P7分别接两组制冷片的温度传感器，散热片的温度传感器，P8为预留接口。

P5、P6测量两组制冷片的温度反馈给CPU，CPU通过反馈温度来调节制冷片的工作状态。P7测量散热片温度，CPU通过反馈温度来调节散热风扇的工作状态。

所述显示部分包括MAX232芯片U6，U6的1脚与3脚通过电容C4相连，U6的4脚与5脚通过电容C5相连，U6的11脚与U1的42脚相连，U6的12脚与U1的43脚相连，U6的13脚与LCD的RS232RXD脚相连，U6的14脚与LCD的RS232TXD脚相连。

LCD显示人际交互界面。显示内容可包括整个系统的运行状态控制（包括制冷片温度和持续时间的控制）、实时数据显示（包括制冷片温度和持续时间）、模式选择（包括制冷片温度和持续时间选择）、帮助（包括说明、企业介绍等）。

所述蓝牙部分采用HC-08蓝牙模块U7，U7的1、2脚与U1的17、16对应相连。可设置相应APP，进行无线通信。

所述散热控制部分包括AO3401芯片MOS5，MOS5的1脚分别与电阻R8一端、15V电源相连，电阻R8另一端分别与电阻R9一端、MOS5的2脚相连，MOS5的3脚接散热风扇，电阻R9另一端接CPU的控制信号输出端口。

加热制冷半导体元件可采用FPK2-15828NC型加热制冷半导体元件。

所述半导体元件限位板四角设置有直角状限位块，直角状限位块与包埋块限位板四角相对应；便于包埋块限位板准确定位。

所述盖板上端设置有把手；便于手持。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.低温组织包埋适配器，包括壳体，其特征在于壳体底座上设置有半导体元件限位槽，半导体元件限位槽内设置有加热制冷半导体元件，半导体元件限位槽上端覆盖有包埋块限位板，包埋块限位板上相应于半导体元件限位槽设置有包埋块限位口；所述壳体底座内设置有的控制电路，控制电路的控制信号输出端口与加热制冷半导体元件的控制信号输入端口相连，控制电路的检测信号输入端口与检测加热制冷半导体元件温度的温度传感器的检测信号输出端口相连；

所述加热制冷半导体元件采用二级加热制冷半导体元件；

所述半导体元件限位槽设置在半导体元件限位板上，半导体元件限位板与壳体底座可拆装连接；半导体元件限位槽包括由半导体元件限位板边沿向中部延伸的条状滑口，滑口两端上部为向中部的第一凸起，滑口内端的半导体元件限位板的下端设置有限位挡块，滑口内侧下端设置有下承载板，下承载板两侧与半导体元件限位板下端相连；第一凸起内侧上部为向中部的第二凸起；壳体底座上安装半导体元件限位板的开口边缘相应于二级加热制冷半导体元件的第一级加热制冷半导体元件初始放入位置设置有承载导向板；

所述半导体元件限位板上设置有四个半导体元件限位槽，四个半导体元件限位槽的中心的连线呈正方形；包埋块限位板设置有四个与半导体元件限位槽相对应的包埋块限位口；

所述包埋块限位板的中部为十字形镂空部，每边中部均设置有向内的凹口；

还设置有用于压紧包埋块限位口内组织样本包埋块的盖板，壳体上端设置有上盖，上盖一端与壳体轴接，上盖另一端与壳体卡和连接；

所述壳体底座内相应于加热制冷半导体元件设置有散热片和散热风扇，散热风扇的控制信号输入端口与控制电路的控制信号输出端口相连；

嵌入式标签上的组织切片后，将组织置于标签罩内，嵌入式标签朝下插入包埋块限位口，控制加热制冷半导体元件加温，将嵌入式标签压进组织内再调转正负极，降温使嵌入式标签保持压进组织形成一体，将包埋块限位板上抬与半导体元件限位槽分离，将标签罩取出放入存储盒；

控制所述加热制冷半导体元件解冻时：加热至40度维持1秒，电极反转，制冷至温度为5度，维持5秒，迅速取下包埋块，揭开标签侧备用；

复位及复冻时：半导体元件设定为-20度，1立方厘米组织块加热至60度，停顿8秒，电极反转，散热风扇启动，制冷至-30度维持10秒，停顿5秒，电极反转，加热至温度为5度，停止工作，迅速取下样本；

使用时，先将包埋块限位板放在半导体元件限位板上，再将包埋盒放到包埋块限位口内，扣上上盖，使包埋盒下端盖与半导体元件紧密接触；半导体元件正负极调转可控制半导体元件低温面调转，半导体元件一面低温，另一面与环境温度一致；

组织切片前，先将包埋盒取出加热并开盖，点胶后粘在切片装置上进行切片；

所述控制电路包括CPU、电源转换部分、系统控制部分、存储器、系统反馈部分、显示部分、蓝牙部分和散热控制部分，CPU的控制信号输出端口分别与系统控制部分的控制信号输入端口、散热控制部分的控制信号输入端口相连，CPU的检测信号输入端口与系统反馈部分的检测信号输出端口相连，CPU的信号传输端口分别与存储器的信号传输端口、显示部分信号传输端口、蓝牙部分的信号传输端口相连；显示部分设置在所述壳体前端；

电源转换部分的供电输出端口分别与CPU的电源端口、系统控制部分的电源端口、存储器的电源端口、系统反馈部分的电源端口、显示部分的电源端口、报警部分的电源端口、散热控制部分的电源端口相连；

LCD显示人机交互界面；显示内容包括整个系统的运行状态控制、实时数据显示、模式选择和帮助；

所述半导体元件限位板四角设置有直角状限位块，直角状限位块与包埋块限位板四角相对应；便于包埋块限位板准确定位；

所述盖板上端设置有把手；便于手持。

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