CN109490636B - 一种溶液冻结及融化过程的电导率变化测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种溶液冻结及融化过程的电导率变化测试仪，涉及生物制品冷冻、冻干领域，包括数据记录终端、与数据记录终端电气连接的测试终端。所述数据记录终端设有控制器以及数据接口，所述控制器用以产生检测信号并记录反馈的信号。所述数据测试终端包括测试容器、数据线、设置于测试容器内的温度探头、导电片，所述温度探头、导电片通过数据线与数据记录终端的数据接口连接。具有快速自动测定溶液在不同温度状态下导电率的功能。

Description

一种溶液冻结及融化过程的电导率变化测试仪

技术领域

本发明涉及生物制品冷冻、冻干领域的测试装置，具体为一种溶液冻结及融化过程的电导率变化测试仪。

背景技术

生物溶液由于成分复杂，导致冻结结晶过程非常复杂，晶核形成及生长过程，以及从冻结状态复融时，成分析出和浓度的变化，会使导致溶液的生物活性损失，降低生物冻存的效果。因此需要了解溶液冻结和溶解过程的电导率变化曲线，并作为冻结和复苏的过程控制依据，来控制冻干、冻存过程汇总的温度变化以达到较好的冻存冻干的效果，最大程度保存溶液的生物活性。因此发明一种溶液冻结及融化过程的电导率变化测试仪成为一种迫切的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供了一种具有测试溶液冻结及融化过程中溶液导电率变化功能的一种溶液冻结及融化过程的电导率变化测试仪。

本发明要解决的技术问题的技术方案是：一种溶液冻结及融化过程的电导率变化测试仪，其特征在于：包括数据记录终端、与数据记录终端电气连接的数据测试终端。所述数据记录终端设有控制器以及数据接口，所述控制器用以产生检测信号并记录反馈的信号。所述数据测试终端包括测试容器、数据线、设置于测试容器内的温度探头、导电片，所述温度探头、导电片通过数据线与数据记录终端的数据接口连接。

更好的，所述数据记录终端包括壳体，所述壳体包括结构层、隔温层，所述隔温层内侧设有温度传感器、电加热片。所述控制器设于壳体内部，控制器包括电源模块、溶液电导率的测量电路、微控制器，所述微控制器和电源模块、溶液电导率测量电路、温度传感器以及电加热片电气连接。所述数据接口为密封航空插座，所述密封航空插座对内与控制器电气连接。

更好的，所述测试容器包括导热底座、紧固底座、上压块、下压块以及紧固外壳。所述导热底座包括一体成型的底盘部、连接部，所述连接部为设有螺纹的柱体，连接部的轴心线垂直于底盘部。所述紧固底座设有下连接螺孔以及均匀分布在下连接螺孔周围的上连接螺孔，所述下连接螺孔与连接部螺接连接。所述下压块设有溶液孔以及均匀分布在溶液孔周围的固定孔，所述上压块与下压块的结构相同。所述温度探头、导电片夹设在上、下压块之间，所述导电片设有两个，温度探头设于两个导电片之间。所述紧固外壳为下部敞开的盒体，紧固外壳的上部设有注液孔以及分布在注液孔周围的紧固孔。所述紧固底座、上压块、下压块嵌设在紧固外壳内部，紧固外壳内壁与紧固底座、上压块、下压块外侧面紧密接触，并且下连接螺孔、溶液孔、注液孔上下重合，所述紧固孔、固定孔、上连接螺孔的数量相同，并且上连接螺孔、固定孔、紧固孔上下重合，紧固螺丝穿过紧固孔、固定孔与上连接螺孔螺接连接。所述紧固外壳的侧面设有引线孔，所述数据线穿过引线孔与温度探头、导电片电气连接，所述数据线与引线孔密封连接，所述数据线的另一端设有与密封航空插座匹配的密封航空插头。

更好的，所述引线孔处设有密封接头，所述数据线穿过密封接头与温度探头、导电片电气连接，所述上压块、下压块对应引线孔的位置设有数据线放置槽，所述数据线放置槽为半圆形槽，上、下压块的数据线放置槽构成圆孔，所述数据线上套设有倒推压紧圈，倒推压紧圈的大头端与上、下压块紧密贴合。

更好的，所述上压块的下部平面靠近溶液孔的一侧或下压块上部平面靠近溶液孔的一侧设有凹槽，所述凹槽用以嵌设温度探头、导电片。

更好的，所述测试容器设有冻干胶塞，所述冻干胶塞与注液孔匹配。

更好的，所述连接部的上端为圆台形，所述溶液孔的孔径略小于连接部的外径。

更好的，所述导热底座、紧固底座为不锈钢材质。

更好的，所述上压块、下压块为聚四氟乙烯材料制成。

一种溶液冻结及融化过程的电导率变化测试仪的使用方法，其特征在于：

步骤1、使用前清洗，将导热底座旋出，对下连接螺孔、溶液孔、注液孔进行清洗，如果测试样品为生物制品，则进行消毒处理，之后将导热底座旋入下连接螺孔，在干燥后使用。

步骤2、将测试溶液通过注液孔加入到溶液孔内部，并且剂量满足浸没导电片和温度探头。

步骤3、将数据测试终端通过数据线与数据记录终端连接，并将本发明放置在低温环境中。

步骤4、经过工艺要求的时间之后，取出本发明。

步骤5、将数据测试终端与数据记录终端断开连接，并将数据记录终端通过数据接口与电脑主机相连，通过电脑主机上的相应程序读取数据记录终端记录的数据。

本发明的有益效果为：

1、具有检测溶液导电率的功能；

2、具有检测溶液在冻结过程中导电率变化过程的功能；

3、具有检测溶液在融化过程中导电率变化过程的功能；

4、具有密封操作，防止溶液扩散以及污染而导致导电率不准确的有益效果；

5、具有可拆卸式结构，便于使用前后的清洗，防止交叉感染的有益效果。

附图说明

图1是本发明一种实施例的立体示意图，

图2是本发明一种实施例的数据测试终端的俯视图，

图3是图2中A方向的剖视图，

图4是本发明一种实施例的数据测试终端的剖视图，

图5是本发明一种实施例的紧固底座的俯视图，

图6是本发明一种实施例的数据记录终端的剖视图。

图中：

250、倒推压紧圈；262、紧固孔；261、注液孔；274、固定孔；273、溶液孔；282、上连接螺孔；281、下连接螺孔；292、连接部；291、底盘部；260、紧固外壳；272、下压块；271、上压块；280、紧固底座；290、导热底座；130、电加热片；120、温度传感器；112、隔温层；111、结构层；110、壳体；205、温度探头；204、导电片；140、控制器；200、数据测试终端；100、数据记录终端；

具体实施方式

为使本发明的技术方案和有益效果更加清楚，下面对本发明的实施方式做进一步的详细解释。

如图1所示，该发明为一种溶液冻结及融化过程的电导率变化测试仪，包括数据记录终端100、与数据记录终端100电气连接的数据测试终端200。

数据记录终端100用以产生检测溶液导电率的所需的高频信号源，并利用高频信号源检测溶液的导电性能。数据记录终端100设有控制器140以及数据接口。控制器140的作用是产生信号并检测返回的信号，然后对数据进行记录。对溶液进行导电率测量的技术已经是现有技术了，如申请号为201310518674.6的一种溶液电导率测量电路就公开了一种测量溶液电导率的电路。申请号为200610030555.6的一种溶液电导率的测量方法就公开了一种测量溶液电导率的测量方法。申请号为201720591236.6的一种水溶液的电阻率采样电路也公开了一种溶液电导率的测试电路及测试方法。基于上述现有技术，本发明中控制器140包括电源模块、溶液电导率的测量电路、微控制器。由于在检测溶液电导率的变化过程中，需要将溶液放置在冰冷的环境中，一次记录溶液的电导率与温度变化之间的曲线。而在溶液冻干或者冻存的过程中，会达到零下50度的低温状态，因此，为了保护控制器140不受低温的影响，数据记录终端100设置了壳体110，控制器140设置在壳体110的内部。壳体110包括结构层111、隔温层112。隔温层112内侧设有温度传感器120以及电加热片130。结构层111采用耐低温的材料制成，隔温层112采用保温材料制成，如胶木。微控制器和电源模块、溶液电导率测量电路、温度传感器120以及电加热片130电气连接。微控制器为一种微电脑处理器，是现在常用的一种小型控制系统，比如嵌入式系统、单片机系统等。电源模块用以提供电源，现有技术中较为常用的为蓄电池以及与蓄电池电气连接电压变换模块以及稳压模块。温度传感器120用以检测壳体110的内部的温度，如果温度达到下限值，就启动电加热片130给壳体内部加温，以保证硬件电路的正常运行。溶液电导率测量电路用以检测溶液的电导率，作为现有技术不在详细描述。

数据接口的功能为实现与数据测试终端200实现电气连接，以及为数据记录终端100充电。现有技术中数据接口有很多中，如常见的USB接口，既可以实现数据传输又可以实现电能的传递。在本发明中，需要将本发明放置到密闭、真空环境中，因此为了实现密封数据接口采用密封航空插座的形式实现。密封航空插座对内与控制电器电器连接，对外通过设有与密封航空插座的匹配的航空插头的数据线与数据测试终端200连接。密封航空插座以及插头已是成熟的现有技术，如申请号为201720883057.X一种电缆密封接头，就是一种既能实现密封又能实现电气连接的一种接头。申请号为201510649980.2的一种防淋雨型充电电源插座，也是一种密封插座。在此不再过多枚举。

数据记录终端100用以产生信号并检测和记录返回的信号，而数据测试终端200用以实现与溶液的接触以实现检测。数据测试终端200包括测试容器、数据线、设置于测试容器内的温度探头205、导电片204。温度探头205、导电片204通过数据线与数据记录终端100的数据接口连接。其中导电片204通过数据接口与溶液电导率测量电路电气连接，温度探头205通过数据接口与微控制器电气连接以记录溶液的温度。使用的过程中，将溶液加入到测试容器的内部，溶液与导电片204和温度探头205接触进而实现数据的采集。其中温度探头205为一种温度传感器。

测试容器为一种容器，其中瓶类容器较为常见。本发明为了实现对导电片204以及温度探头205进行夹持和固定对容器做了改进。测试容器包括导热底座290、紧固底座280、上压块271、下压块272以及紧固外壳260。导热底座290、紧固底座280、下压块272、上压块271自下而上层叠设置，紧固外壳260套设在紧固底座280、下压块272、上压块271外部。

导热底座290包括一体成型的底盘部291、连接部292。连接部292为设有螺纹的柱体，连接部292的轴心线垂直于底盘部291。更好的，底盘部291为圆形或者正多边形，连接部292设于底盘部291的中心位置。

更好的，连接部292的上端为圆台形。溶液孔的孔径略小于连接部292的外径。因此在连接部292与紧固底座280的下连接螺孔281连接时，连接部292穿过下连接螺孔281与下压块272的溶液孔273接触并塞入溶液孔273，进而实现密封。

紧固底座280设有下连接螺孔281以及均匀分布在下连接螺孔281周围的上连接螺孔282。下连接螺孔281与连接部292螺接连接。更好的，紧固底座280的形状是导热底座290的形状等比例缩小的形状相同。

更好的，为了增加热传递效果，导热底座290、紧固底座280为不锈钢材质。

上、下压块271、271用以固定导电片204和温度探头205。下压块272设有溶液孔273以及均匀分布在溶液孔273周围的固定孔274。上压块271与下压块272的结构相同。上、下压块271、271与紧固底座280的形状相同，并且三者的外周在上下方向上平齐。上、下压块271、271的溶液孔273用以盛放待检测的溶液。

更好的，上压块271、下压块272为聚四氟乙烯材料制成

温度探头205、导电片204夹设在上、下压块271、272之间。导电片204设有两个，温度探头205设有两个导电片204之间，温度探头205以及两个导电片204处在同一水平面上。

为了更好的放置温度探头205以及导电片204，上压块271的下部平面靠近溶液孔273的一侧或下压块272上部平面靠近溶液孔273的一侧设有凹槽。凹槽的形状与温度探头205、导电片204的形状匹配，放置温度探头205的凹槽的形状与温度探头205的形状匹配，并且温度探头205嵌设在凹槽内部且两者紧密接触。同样，放置导电片204的凹槽和导电片204的形状相同。

紧固外壳260为下部敞开的盒体，紧固外壳260的上部设有注液孔261以及分布在注液孔261周围的紧固孔262。注液孔261用以实现将溶液输入溶液孔273，为了防止溶液外溅同时又能进行冻干的挥发，测试容器设有冻干胶塞。冻干胶塞与注液孔匹配。注液孔位于紧固外壳260上部的中心位置，紧固孔262均匀分布在注液孔261的周围。

紧固外壳260腔体的截面形状与紧固底座280、上压块271、下压块272的水平截面形状相同，紧固底座280、上压块271、下压块272嵌设在紧固外壳260内部。紧固孔262、固定孔274、上连接螺孔282的数量相同，且三者在竖直方向上轴心线重合且上下相通。上连接螺孔282、固定孔274、紧固孔262上下重合，并且内部设有紧固螺丝，紧固螺丝从紧固孔262插入之后穿过固定孔274与上连接螺孔282螺接连接，通过紧固螺丝的螺接连接实现紧固外壳260、上压块271、下压块272以及紧固底座280之间的压实，进而形成一个密封的整体。连接之后，下连接螺孔281、溶液孔273、注液孔261上下重合，形成一个容器。

为了实现数据线的引出，紧固外壳260的侧面设有引线孔。数据线穿过引线孔与温度探头205、导电片204电气连接。数据线与引线孔密封连接。数据线的另一端设有与密封航空插座匹配的密封航空插头。

更好的，为了便于温度探头205以及导电片204的更换，在引线孔处设有密封接头。如申请号为201610544027.6的一种自密封接头就是一种电气设备中常用的密封接头。基于此，引线孔设有与密封接头固定部匹配的螺纹。同时，为了防止导线的支撑在上、下压块271、272产生缝隙进而影响密封，因此在上、下压块271、272对应引线孔的位置设有数据线放置槽。数据线放置槽的半圆形槽并且其半径与数据线的半径相同。上、下压块271、272上的两个数据线放置槽构成一个圆形通道用以放置数据线。为了更好的密封，在数据线上套设有倒推压紧圈250。倒推压紧圈250设于引线孔的外侧，倒推压紧圈250的大头端与上、下压块271、272紧密贴合。在密封接头的活动部与固定部连接并锁紧的时候，对倒推压紧圈250进行挤压进而实现对引线孔与数据线之间进行密封。

基于上述结构，一种溶液冻结及融化过程的电导率变化测试仪的使用方法，其特征在于：

步骤1、使用前清洗，将导热底座290旋出，对下连接螺孔281、溶液孔273、注液孔261进行清洗，如果测试样品为生物制品，则进行消毒处理，之后将导热底座290旋入下连接螺孔281，在干燥后使用；

步骤2、将测试溶液通过注液孔261加入到溶液孔273内部，并且剂量满足浸没导电片204和温度探头205；

步骤3、将数据测试终端200通过数据线与数据记录终端100连接，并将本发明放置在低温环境中，

步骤4、经过工艺要求的时间之后，取出本发明；

步骤5、将数据测试终端200与数据记录终端100断开连接，并将数据记录终端100通过数据接口与电脑主机相连，通过电脑主机上的相应程序读取数据记录终端100记录的数据。

综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的范围，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，凡依本发明的要求范围所述的形状、构造、特征及精神所谓的均等变化与修饰，均应包括与本发明的权利要求范围内。

Claims (8)

1.一种溶液冻结及融化过程的电导率变化测试仪，其特征在于：

包括数据记录终端（100）以及与数据记录终端（100）电气连接的数据测试终端（200），

所述数据记录终端（100）设有控制器（140）以及数据接口，所述控制器（140）用以产生检测信号并记录反馈的信号，

所述数据测试终端（200）包括测试容器、数据线、设置于测试容器内的温度探头（205）和导电片（204），所述温度探头（205）和导电片（204）通过数据线与数据记录终端（100）的数据接口连接；其中导电片（204）通过数据接口与溶液电导率测量电路电气连接，温度探头（205）通过数据接口与微控制器电气连接以记录溶液的温度；

所述数据记录终端（100）包括壳体（110），所述壳体（110）包括结构层（111）和隔温层（112），其中结构层（111）设置在隔温层（112）的外侧；所述隔温层（112）内侧设有温度传感器（120）和电加热片（130），

所述控制器（140）设于壳体（110）内部，控制器（140）包括电源模块、溶液电导率的测量电路和微控制器，所述微控制器和电源模块、溶液电导率测量电路、温度传感器（120）以及电加热片（130）电气连接，

所述数据接口为密封航空插座，所述密封航空插座对内与控制器（140）电气连接；

所述测试容器包括导热底座（290）、紧固底座（280）、上压块（271）、下压块（272）以及紧固外壳（260），

所述导热底座（290）包括一体成型的底盘部（291）和连接部（292），所述连接部（292）为设有螺纹的柱体，连接部（292）的轴心线垂直于底盘部（291），

所述紧固底座（280）设有下连接螺孔（281）以及均匀分布在下连接螺孔（281）周围的上连接螺孔（282），所述下连接螺孔（281）与连接部（292）螺接连接，

所述下压块（272）设有溶液孔（273）以及均匀分布在溶液孔（273）周围的固定孔（274），所述上压块（271）与下压块（272）的结构相同，

所述温度探头（205）和导电片（204）夹设在上、下压块（271、272）之间，所述导电片（204）设有两个，温度探头（205）设于两个导电片（204）之间，温度探头（205）以及两个导电片（204）处在同一水平面上；

所述紧固外壳（260）为下部敞开的盒体，紧固外壳（260）的上部设有注液孔（261）以及分布在注液孔（261）周围的紧固孔（262），

所述紧固底座（280）、上压块（271）和下压块（272）嵌设在紧固外壳（260）内部，紧固外壳（260）内壁与紧固底座（280）、上压块（271）以及下压块（272）外侧面紧密接触，并且下连接螺孔（281）、溶液孔（273）和注液孔（261）上下重合，所述紧固孔（262）、固定孔（274）和上连接螺孔（282）的数量相同，并且上连接螺孔（282）、固定孔（274）以及紧固孔（262）上下重合，紧固螺丝穿过紧固孔（262）和固定孔（274）与上连接螺孔（282）螺接连接，

所述紧固外壳（260）的侧面设有引线孔，所述数据线穿过引线孔与温度探头（205）和导电片（204）电气连接，所述数据线与引线孔密封连接，所述数据线的另一端设有与密封航空插座匹配的密封航空插头。

2.根据权利要求1所述的一种溶液冻结及融化过程的电导率变化测试仪，其特征在于：

所述引线孔处设有密封接头，所述数据线穿过密封接头与温度探头（205）以及导电片（204）电气连接，所述上压块（271）和下压块（272）对应引线孔的位置设有数据线放置槽，所述数据线放置槽为半圆形槽，上、下压块（271、272）的数据线放置槽构成圆孔，所述数据线上套设有倒推压紧圈（250），倒推压紧圈（250）的大头端与上、下压块（271、272）紧密贴合。

3.根据权利要求1所述的一种溶液冻结及融化过程的电导率变化测试仪，其特征在于：

所述上压块（271）的下部平面靠近溶液孔（273）的一侧或下压块（272）上部平面靠近溶液孔（273）的一侧设有凹槽，所述凹槽用以嵌设温度探头（205）和导电片（204）。

4.根据权利要求1所述的一种溶液冻结及融化过程的电导率变化测试仪，其特征在于：

所述测试容器设有冻干胶塞，所述冻干胶塞与注液孔匹配。

5.根据权利要求1所述的一种溶液冻结及融化过程的电导率变化测试仪，其特征在于：

所述连接部（292）的上端为圆台形，所述溶液孔的孔径略小于连接部（292）的外径。

6.根据权利要求1所述的一种溶液冻结及融化过程的电导率变化测试仪，其特征在于：

所述导热底座（290）和紧固底座（280）为不锈钢材质。

7.根据权利要求1所述的一种溶液冻结及融化过程的电导率变化测试仪，其特征在于：

所述上压块（271）和下压块（272）为聚四氟乙烯材料制成。

8.根据权利要求2所述的一种溶液冻结及融化过程的电导率变化测试仪的使用方法，其特征在于：

步骤1、使用前清洗，将导热底座（290）旋出，对下连接螺孔（281）、溶液孔（273）和注液孔（261）进行清洗，如果测试样品为生物制品，则进行消毒处理，之后将导热底座（290）旋入下连接螺孔（281），在干燥后使用；

步骤2、将测试溶液通过注液孔（261）加入到溶液孔（273）内部，并且剂量满足浸没导电片（204）和温度探头（205）；

步骤3、将数据测试终端（200）通过数据线与数据记录终端（100）连接，并将溶液冻结及融化过程的电导率变化测试仪放置在低温环境中，

步骤4、经过工艺要求的时间之后，取出溶液冻结及融化过程的电导率变化测试仪；

步骤5、将数据测试终端（200）与数据记录终端（100）断开连接，并将数据记录终端（100）通过数据接口与电脑主机相连，通过电脑主机上的相应程序读取数据记录终端（100）记录的数据。