CN111394247A - 一种用于细胞原位培养的恒温加热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及温控领域，更具体的说是一种用于细胞原位培养的恒温加热系统，包括加热单元和控制器，所述加热单元包括外壳体、内壳体、风量调整装置、反馈装置和加热装置，可以通过加热装置调节加热的功率，风量调整装置调节流经加热单元的气体流量，通过调节这两个装置的参数就能实现对流经加热单元的气体的加热量进行控制，进而能够调节每次气体流经加热单元吸收的热量以及升高的温度；反馈装置使用的温度传感器精度达到±0.5℃，通过测定每次流经加热单元气体前后温度的变化值，就能让整个加热系统组成闭环，最终通过实验测定的方式对整个闭环反馈系统进行调试，使得加热单元能够输出25～55℃温度范围，温度精度达到±0.5℃的气体。

Description

一种用于细胞原位培养的恒温加热系统
技术领域
本发明涉及温控领域，更具体的说是一种用于细胞原位培养的恒温加热系统。
背景技术
在细胞原位培养实验当中，需要对某一特定样品的培养过程进行长时间的观察，比如微纳机器人促进细胞组织再生的实验。此类实验过程中样品不能够移动，要始终位于显微镜的观测视野下，而且还要保证样品在一定时间内保持活性，要观测样品的培养过程，因此需要原位的培养观察环境。现有的培养箱进行样品的培养，都需要将样品转移至培养箱内进行培养，然后再将样品转移至显微镜下进行观测，这个过程中样品的培养过程是无法进行观测的，而且样品在来回移动的过程中，在培养皿中的位置会发生剧烈的变化，对于此类实验显然是非常不合适的，所以现有的培养箱显然都不能够满足实验的需求。
例如公开号CN207193289U一种可恒温加热的细菌培养皿，包括皿体、皿盖、底座和控制面板，所述皿体上方设置有所述皿盖，所述皿体下面设置有所述底座，所述底座表面设置有所述控制面板，所述控制面板上设置有显示屏，所述显示屏旁侧设置有控制按钮，所述控制按钮旁侧设置有电源开关，所述电源开关旁侧设置有蜂鸣器，所述皿体内部底面设置有工作台；该实用新型的缺点是不能在一定温度范围内精准可控的加热。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于细胞原位培养的恒温加热系统，可以在一定温度范围内精准可控的加热。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种用于细胞原位培养的恒温加热系统，包括加热单元和控制器，所述加热单元包括外壳体、内壳体、风量调整装置、反馈装置和加热装置，外壳体内固定连接有内壳体，内壳体内设置有反馈装置和加热装置，外壳体和内壳体之间设置有风量调整装置，控制器控制风量调整装置、反馈装置和加热装置。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种用于细胞原位培养的恒温加热系统，所述风量调整装置设置有两个，两个风量调整装置分别为前风量调整装置和后风量调整装置，反馈装置设置有两个，两个反馈装置分别为前反馈装置和后反馈装置，加热装置设置有两个，两个加热装置分别为前加热装置和后加热装置。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种用于细胞原位培养的恒温加热系统，所述加前加热装置由加热丝和散热片组成，
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种用于细胞原位培养的恒温加热系统，所述用于细胞原位培养的恒温加热系统还包括支撑板，支撑板将加热装置固定在内壳体内，支撑板设置有两个，两个支撑板分别为前支撑板和后支撑板，反馈装置由温度传感器TMP112构成，温度传感器TMP112固定在风道的中心，温度传感器TMP112的信号线引到对应的支撑板上。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种用于细胞原位培养的恒温加热系统，所述支撑板为PCB板，通过PCB板上走线的方式将温度传感器TMP112的信号线以及加热装置的输入线引出。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种用于细胞原位培养的恒温加热系统，所述风量调整装置由PWM风扇构成。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种用于细胞原位培养的恒温加热系统，所述外壳体和内壳体均由6块带槽的PVC平板拼接而成。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种用于细胞原位培养的恒温加热系统，所述控制器包括显示屏、装置开关按钮、温度调节旋钮和加热开关按钮，显示屏对流经加热单元加热前后的温度进行实时的显示，开关按钮实现整个系统的开关，温度调节旋钮对加热的目标温度进行调整。
本发明一种用于细胞原位培养的恒温加热系统的有益效果为：
本发明一种用于细胞原位培养的恒温加热系统，可以通过加热装置调节加热的功率，风量调整装置调节流经加热单元的气体流量，通过调节这两个装置的参数就能实现对流经加热单元的气体的加热量进行控制，进而能够调节每次气体流经加热单元吸收的热量以及升高的温度；反馈装置使用的温度传感器精度达到±0.5℃，通过测定每次流经加热单元气体前后温度的变化值，就能让整个加热系统组成闭环，最终通过实验测定的方式对整个闭环反馈系统进行调试，使得加热单元能够输出25～55℃温度范围，温度精度达到±0.5℃的气体。
附图说明
下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明的用于细胞原位培养的恒温加热系统整体结构示意图；
图2是本发明的加热单元局部结构示意图一；
图3是本发明的加热单元局部结构示意图二；
图4是本发明的加热单元局部结构示意图三；
图5是本发明的控制器结构示意图。
图中：加热单元1；外壳体1-1；内壳体1-2；前风量调整装置1-3a；前反馈装置1-4a；前支撑板1-5a；前加热装置1-6a；加热丝1-6-1；散热片1-6-2；后加热装置1-6b；后支撑板1-5b；后反馈装置1-4b；后风量调整装置1-3b；控制器2，显示屏2-1，装置开关按钮2-2，温度调节旋钮2-3，加热开关按钮2-4。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式一：
下面结合图1-5说明本实施方式，一种用于细胞原位培养的恒温加热系统，包括加热单元1和控制器2，所述加热单元1包括外壳体1-1、内壳体1-2、风量调整装置、反馈装置和加热装置，外壳体1-1内固定连接有内壳体1-2，内壳体1-2内设置有反馈装置和加热装置，外壳体1-1和内壳体1-2之间设置有风量调整装置，控制器2控制风量调整装置、反馈装置和加热装置；本系统可以使样本培养环境温度稳定在25～55℃范围内的所设定的温度值，且温度精度达到±0.5℃，保证实验样本在原有位置的状态下就能维持生物活性，给细胞原位培养实验提供所需的恒定温度环境；本系统是采用循环加热的方式，因此需要给样本提供一个密闭的实验环境，所以在使用本系统前，需要将样本以及观测用的显微镜密封起来，这样本系统就能够对整个封闭培养环境的气体进行循环加热，才能保证较高的温度精度；加热单元最终实现±0.5℃温度精度的气体输出是主要是通过风量调整装置，加热装置以及所述反馈装置实现的；可以通过加热装置调节加热的功率，风量调整装置调节流经加热单元的气体流量，通过调节这两个装置的参数就能实现对流经加热单元的气体的加热量进行控制，进而能够调节每次气体流经加热单元吸收的热量以及升高的温度；反馈装置使用的温度传感器精度达到±0.5℃，通过测定每次流经加热单元气体前后温度的变化值，就能让整个加热系统组成闭环，最终通过实验测定的方式对整个闭环反馈系统进行调试，使得加热单元能够输出25～55℃温度范围，温度精度达到±0.5℃的气体。
具体实施方式二：
下面结合图1-5说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述风量调整装置设置有两个，两个风量调整装置分别为前风量调整装置1-3a和后风量调整装置1-3b，反馈装置设置有两个，两个反馈装置分别为前反馈装置1-4a和后反馈装置1-4b，加热装置设置有两个，两个加热装置分别为前加热装置1-6a和后加热装置1-6b。如图3所示，所述反馈装置在内壳体中有两个，分别位于内壳体的进风口和出风口处，即为前反馈装置1-4a和后反馈装置1-4b，能够对流经加热装置前后的气体温度进行准确的测定，同时也构成加热系统的反馈，使加热系统组成闭环，有利于控制；整个加热单元除了能够输出高温度精度的气体之外，所占空间不超过200×200×400mm，因此非常方便转移和运输；同时所述控制器2上有显示屏2-1，能够实时显示流经加热单元加热前后的气体温度状态以及需要设定的目标温度值，加热单元1的使用通过所述控制器2上面的装置开关按钮2-2、温度调节旋钮2-3和加热开关按钮2-4等交互硬件的方式就能实现，操控方便。
具体实施方式三：
下面结合图1-5说明本实施方式，本实施方式对实施方式二作进一步说明，所述加前加热装置由加热丝1-6-1和散热片1-6-2组成；所述加热装置利用风冷散热器的散热片1-6-2作为热量传递装置，将加热丝1-6-1放入散热片1-6-2上的铜管内部，通过驱动加热丝1-6-1加热，散热片1-6-2将加热丝1-6-1的热量传递给流经加热单元1的气体，从而实现对加热单元1中流动气体的加热，通过控制加热丝1-6-1的输出功率，对加热单元1的加热量进行控制。
具体实施方式四：
下面结合图1-5说明本实施方式，本实施方式对实施方式三作进一步说明，所述用于细胞原位培养的恒温加热系统还包括支撑板，支撑板将加热装置固定在内壳体1-2内，支撑板设置有两个，两个支撑板分别为前支撑板1-5a和后支撑板1-5b，反馈装置由温度传感器TMP112构成，温度传感器TMP112固定在风道的中心，温度传感器TMP112的信号线引到对应的支撑板上。
具体实施方式五：
下面结合图1-5说明本实施方式，本实施方式对实施方式四作进一步说明，所述支撑板为PCB板，通过PCB板上走线的方式将温度传感器TMP112的信号线以及加热装置的输入线引出。
具体实施方式六：
下面结合图1-5说明本实施方式，本实施方式对实施方式五作进一步说明，所述风量调整装置由PWM风扇构成；通过提供不同占空比的PWM信号就能对风扇的转速进行控制，进而控制每次流经加热单元1气体的风量，除此之外风量调整装置位于内壳体1-2与外壳体1-1之间，通过螺钉螺母连接的方式将内壳体1-2及其中包含的各类装置固定在外壳体1-1的中心位置；通过改变PWM风扇的转速来调整流经热加热单元1内的气体流量，通过反馈装置对加热单元1进风口以及出风口的温度进行测定，组成整个温控系统的反馈，最终实现加热单元1能够输出±0.5℃温度精度的气体。
具体实施方式七：
下面结合图1-5说明本实施方式，本实施方式对实施方式六作进一步说明，所述外壳体1-1和内壳体1-2均由6块带槽的PVC平板拼接而成；通过在PVC板材上加工凹槽实现定位，通过PVC板材胶对组装好的平板进行固定，而且PVC材料的导热系数很低，能够实现一定程度的保温功能；外壳体1-1和内壳体1-2均由5mm厚PVC板切割然后进行组装而成，PVC材料密度小，便于加工，而且导热系数低，向加热单元1外传递热量慢。
具体实施方式八：
下面结合图1-5说明本实施方式，本实施方式对实施方式七作进一步说明，所述控制器2包括显示屏2-1、装置开关按钮2-2、温度调节旋钮2-3和加热开关按钮2-4，显示屏2-1对流经加热单元加热前后的温度进行实时的显示，开关按钮2-2实现整个系统的开关，温度调节旋钮2-3对加热的目标温度进行调整；所述控制器2内部含有单片机，PCB电路板等电子元器件，所述加热装置加热丝1-6-1两端接入的是220V，50Hz交流电，因此一个正弦波周期为20ms，交流电每隔10ms过一次零点；通过所述PCB板上的加热丝驱动电路部分能够对交流电每次过零点进行检测，并将过零信号发给单片机，单片机能够根据过零信号改变加热丝两端交流电一个周期的通断时间，从而实现对加热丝1-6-1实际加热功率的控制；所述风量调整装置，是通过改变所述单片机输出的PWM信号的占空比再通过自制放大电路进行放大，作用到PWM风扇上实现对风量的控制；所述反馈装置，通过温度传感器与所述单片机之间进行IIC通信，就能将反馈装置反馈的数据读取出，并通过显示屏2-1进行实时显示，通过测定出每次流经热加热单元1加热前后的温度值，整个加热系统就能够构成闭环反馈系统，有利于系统的控制；所述控制器2上的开关按钮2-2、温度调节旋钮2-3和加热开关按钮2-4均可手动调节，并且通过单片机进行控制，实现对整个装置的开关以及加热状态的开关；所述控制器2上的温度调节旋钮2-3通过单片机进行控制，通过手动调节温度调节旋钮2-3就能够实现加热系统内部目标需求温度的调节的功能，并将数值实时显示在所述显示屏2-1上。
当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于细胞原位培养的恒温加热系统，包括加热单元(1)和控制器(2)，其特征在于：所述加热单元(1)包括外壳体(1-1)、内壳体(1-2)、风量调整装置、反馈装置和加热装置，外壳体(1-1)内固定连接有内壳体(1-2)，内壳体(1-2)内设置有反馈装置和加热装置，外壳体(1-1)和内壳体(1-2)之间设置有风量调整装置，控制器(2)控制风量调整装置、反馈装置和加热装置。
2.根据权利要求1所述的一种用于细胞原位培养的恒温加热系统，其特征在于：所述风量调整装置设置有两个，两个风量调整装置分别为前风量调整装置(1-3a)和后风量调整装置(1-3b)，反馈装置设置有两个，两个反馈装置分别为前反馈装置(1-4a)和后反馈装置(1-4b)，加热装置设置有两个，两个加热装置分别为前加热装置(1-6a)和后加热装置(1-6b)。
3.根据权利要求2所述的一种用于细胞原位培养的恒温加热系统，其特征在于：所述加前加热装置由加热丝(1-6-1)和散热片(1-6-2)组成。
4.根据权利要求3所述的一种用于细胞原位培养的恒温加热系统，其特征在于：所述用于细胞原位培养的恒温加热系统还包括支撑板，支撑板将加热装置固定在内壳体(1-2)内，支撑板设置有两个，两个支撑板分别为前支撑板(1-5a)和后支撑板(1-5b)，反馈装置由温度传感器TMP112构成，温度传感器TMP112固定在风道的中心，温度传感器TMP112的信号线引到对应的支撑板上。
5.根据权利要求4所述的一种用于细胞原位培养的恒温加热系统，其特征在于：所述支撑板为PCB板，通过PCB板上走线的方式将温度传感器TMP112的信号线以及加热装置的输入线引出。
6.根据权利要求1至5任一项所述的一种用于细胞原位培养的恒温加热系统，其特征在于：所述风量调整装置由PWM风扇构成。
7.根据权利要求1至5任一项所述的一种用于细胞原位培养的恒温加热系统，其特征在于：所述外壳体(1-1)和内壳体(1-2)均由6块带槽的PVC平板拼接而成。
8.根据权利要求1至5任一项所述的一种用于细胞原位培养的恒温加热系统，其特征在于：所述控制器(2)包括显示屏(2-1)、装置开关按钮(2-2)、温度调节旋钮(2-3)和加热开关按钮(2-4)，显示屏(2-1)对流经加热单元加热前后的温度进行实时的显示，开关按钮(2-2)实现整个系统的开关，温度调节旋钮(2-3)对加热的目标温度进行调整。
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