CN206523797U - 一种多通道生物样本的恒温控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多通道生物样本的恒温控制装置，包括若干阵列排布的控温模块，每一控温模块包括加热模块、底座、以及温度检测与控制模块；所述加热模块依次包括加热器、玻片座、以及温度传感器；所述的底座用于支撑加热模块；所述温度检测与控制模块设定有最优控温效果的预设目标值，分别与温度传感器、加热器连接，获取温度传感器的温度参数，并指令加热器作业匹配预设目标值。这样，由于所述的恒温控制装置采用良好设计结构、特殊的工艺要求及控制算法制作而成，具有集成度高，占用空间较小，解决了现有技术在酸碱及高温环境下，金属容易受到腐蚀、液体易泄露的可靠性问题，同时该模块在有限功率情况下温升速度快，多通道温度一致性好。

Description

一种多通道生物样本的恒温控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于生物样本的恒温控制装置，尤其涉及一种多通道生物样本的恒温控制装置，该装置用于组织化学染色机，或者荧光原位杂交等生物样本的前处理。

背景技术

在病理领域或体外诊断设备，例如但不限于免疫组织化学染色机，荧光原位杂交，需要对生物样本进行前处理，比如脱蜡、抗原修复，或生物样本的孵育等应用场合，前处理过程中需要对生物样本进行温度控制，一般要求要在2分钟内从常温状态快速升温到100℃，另外这些装置工作环境较为恶劣，需要耐酸碱，工作温度较高，又要防止液体泄漏，因此对装置的可靠性要求较高。比如，上述的免疫组织化学染色机很容易受到温度、时间以及不可预知的人为因素影响，造成结果不稳定，质量控制也比较难把握。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种多通道生物样本的恒温控制装置。

本实用新型的技术方案如下：

一种多通道生物样本的恒温控制装置，包括若干阵列排布的控温模块，每一控温模块包括加热模块、底座、以及温度检测与控制模块；

所述加热模块依次包括加热器、玻片座、以及温度传感器；

所述的底座用于支撑加热模块，起到隔热和隔离液体作用，防止液体泄漏进加热模块内部；

所述温度检测与控制模块设定有最优控温效果的预设目标值，分别与温度传感器、加热器连接，获取温度传感器的温度参数，并指令加热器作业匹配预设目标值。

较佳地，加热器是一种蚀刻合金箔发热元件，在上下两层采用聚酰亚胺薄膜材料覆盖粘合；蚀刻合金箔的阻值可根据实际要求定制，所述加热器通过胶粘固定在所述玻片座内侧底面。

较佳地，所述玻片座是一种高导热、耐酸碱的铝合金，在所述玻片座的上方表面刻有多条细槽沟道；所述玻片座通过卡扣方式装配于所述的底座的上方。当玻片与玻片座之间残留有试剂或液体时，因玻片座的高温导致液体沸腾，沸腾产生的气体及时从沟道快速排出，减少因沸腾而导致玻片移动。

较佳地，加热器下方增设有一个加热器压板，压紧加热器。

较佳地，所述底座是一种耐高温、耐酸碱的塑料，通过模具注塑而成；所述底座的四周有四个柱子，所述柱子上方各有两个顶角，用于限位玻片移动；所述的底座的下方底面刻有一个环形的凹槽，用于装配密封条；所述的底座的中间有一个长方形的通孔，用于穿过电线。所述的底座上方的两边各有一个长条卡扣，用于卡进所述的玻片座。在工艺上为了减少液体渗漏到装有电子器件的玻片座内侧，在所述底座与所述玻片座之间涂有一种耐酸碱、且耐高温的密封胶，要求密封胶具备良好长效性。

较佳地，所述的底座的上方两边各有两个突起的卡扣，用于卡进所述的玻片座；所述底座与所述加热模块之间涂有一种耐酸碱、且耐高温的密封胶。

较佳地，所述温度传感器是一种尺寸较小的热敏电阻，装配在所述玻片座的内孔里，所述温度传感器的两根引起线焊接在一个尺寸较小的电路板上，所述电路板通过螺钉固定在所述的玻片座。

较佳地，采用自动化PID控制算法，通过所述温度传感器采集的温度反馈至温度检测与控制模块，自动调节加热器的供电占空比，达到闭环控制所述玻片座的温度。

较佳地，PID控制算法引入比例、积分、微分控制及采集周期四个参数，根据本装置的比热容、导热率及响应时间特点，可调节配置所述四个参数值，达到最佳的控温效果。

较佳地，所述恒温控制装置可由一个通道或多个通道组成。

采用上述方案，本实用新型恒温控制装置采用良好设计结构、特殊的工艺要求及控制算法制作而成，具有集成度高，占用空间较小，解决了现有技术在酸碱及高温环境下，金属容易受到腐蚀、液体易泄露的可靠性问题，同时该模块在有限功率情况下温升速度快，多通道温度一致性好。本实用新型提供的全新的、多通道生物样本孵育用的恒温控温装置，实现在较短时间内从室温状态升温至100℃，且多个通道之间具有良好温度一致性。

附图说明

图1是本实用新型实施的结构示意图；

图2是本实用新型中加热模块的结构示意图；

图3是本实用新型中底座结构示意图；

图4是本实用新型中加热模块与底座的结构装配示意图；

图5是本实用新型中温度控制算法原理框图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

请参照图1，为本实用新型的结构示意图，该装置是由20个独立的控温模块组成，依次排开，分成两行，每行有十个控温模块。每一个独立的控温模块包括有加热模块1，底座2，以及相应的温度检测与控制模块3。

请参照图2，所述的加热模块1，从外部到内部依次包括加热器11、玻片座12，温度传感器13，电路板14，线束15、导热膜16，加热器压板17，以及热熔断器。所述加热器11是一种在聚酰亚胺薄膜基材蚀刻合金箔的电发热元件，蚀刻合金箔的阻值可根据实际要求定制，在本实用新型优先采用19欧姆的阻值。所述加热器11通过压敏胶(PSA)背胶，粘在玻片座12的内侧底面。

所述玻片座12的上平面刻有多条沟道121，用于快速排除水蒸气。所述沟道121以一定间隔均匀分布。所述玻片座12的内侧面两侧各有一个凹槽，用于卡进底座的卡扣。所述玻片座12的内侧面有两凸起柱子，长条柱子中间钻有一个光孔123，长条柱子两侧各钻有一个螺纹孔，另一个短柱子钻有螺纹孔。所述玻片座的12的四周有一围板125，用于与底座2的卡扣配合，并方便粘密封胶18。

所述温度传感器13是采用尺寸热敏电阻，装配在所述玻片座12的光孔123里，其两根引脚可通过电络铁焊接在所述电路板14。所述电路板14通过螺钉固定在所述玻片座12的螺纹孔。所述加热器11的两根引线也是焊接在所述电路板14。所述电路板14通过预先定制好的布线规则，通过所述线束15把电气信号引出进行温度检测。

为了减少因温度影响，所述加热器11的背胶易老化脱落，在所述加热器11的另一面增加所述导热膜16和加热器压板17。所述导热膜12与所述加热器贴平压紧，快速导热，均匀扩散热量，达到加热均匀的目的。最后，所述加热器压板17把所述导加热器11和所述热膜16压紧在所述玻片座12内侧，起到防脱落目的。

当温度失控的时，可能存在因高温引起的火灾等不可预知的情况发生，在所述加热模块1的内侧里增加所述热熔断器，在本实用新型，优先采用200℃自熔断。

请参照图3，所述的底座2四个角各有一个柱子21，所述柱子21上方有两个顶角211相互围成一个直角。所述底座2的两侧各有一个卡扣22。所述底座2的中间镂空，四周有一围板23用于与所述玻片座12的所述玻片座围板123配合装配。

请参照图4，所述加热模块1和所述底座2的装配示意图。所述玻片座12的围板123嵌套进所述底座2的围板23，并通过卡扣关系固定在一起。为了防止液体泄露进所述加热模块1的内侧面，损坏所述加热器11，在所述玻片座12与所述底座2之间的间隙点上一种耐高温且耐腐蚀的密封胶。

所述加热模块1的线束15连接到所述温度检测与控制模块3。本实用新型中，所述温度检测与控制模块3可用于连接20个所述加热模块1。所述温度检测与控制模块3根据本装置的比热容、导热率及响应时间特点设定有最优控温效果的预设目标值，其包含有温度采集电路和加热驱动电路，以及温度控制算法。所述的PID控制算法中，引入比例、积分、微分控制及采集周期四个参数，获取温度传感器的温度参数，可调节配置所述四个参数值，并指令加热器作业匹配预设目标值，达到最佳的控温效果。

请参考图5，所述温度控制算法的原理框图。所述的温度传感器13紧贴于所述玻片座12，感应当前所述玻片座12的温度。温控控制算法根据预设目标温度和所述玻片座12的温度之间的差值e(k)，通过比例Kp，积分Ti，微分Td参数，按照预定设计的算法公式,指导当前所述加热器11的驱动功率，在本实用新型，通过PMW控制方式来表达所述加热器11在当前时段的驱动功率。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多通道生物样本的恒温控制装置，包括若干阵列排布的控温模块，其特征在于，每一控温模块包括加热模块、底座、以及温度检测与控制模块；

所述加热模块依次包括加热器、玻片座、以及温度传感器；

所述的底座用于支撑加热模块，起到隔热和隔离液体作用，防止液体泄漏进加热模块内部；

所述温度检测与控制模块设定有最优控温效果的预设目标值，分别与温度传感器、加热器连接，获取温度传感器的温度参数，并指令加热器作业匹配预设目标值。

2.根据权利要求1所述的多通道生物样本的恒温控制装置，其特征在于，加热器是一种蚀刻合金箔发热元件，在上下两层采用聚酰亚胺薄膜材料覆盖粘合；蚀刻合金箔的阻值可根据实际要求定制，所述加热器通过胶粘固定在所述玻片座内侧底面。

3.根据权利要求2所述的多通道生物样本的恒温控制装置，其特征在于，所述玻片座是一种高导热、耐酸碱的铝合金，在所述玻片座的上方表面刻有多条细槽沟道；所述玻片座通过卡扣方式装配于所述的底座的上方。

4.根据权利要求3所述的多通道生物样本的恒温控制装置，其特征在于，加热器下方增设有一个加热器压板，压紧加热器。

5.根据权利要求4所述的多通道生物样本的恒温控制装置，其特征在于，所述底座是一种耐高温、耐酸碱的塑料，通过模具注塑而成；所述底座的四周有四个柱子，所述柱子上方各有两个顶角，用于限位玻片移动；所述的底座的下方底面刻有一个环形的凹槽，用于装配密封条；所述的底座的中间有一个长方形的通孔，用于穿过电线。

6.根据权利要求5所述的多通道生物样本的恒温控制装置，其特征在于，所述的底座的上方两边各有两个突起的卡扣，用于卡进所述的玻片座；所述底座与所述加热模块之间涂有一种耐酸碱、且耐高温的密封胶。

7.根据权利要求6所述的多通道生物样本的恒温控制装置，其特征在于，所述温度传感器是一种尺寸较小的热敏电阻，装配在所述玻片座的内孔里，所述温度传感器的两根引起线焊接在一个尺寸较小的电路板上，所述电路板通过螺钉固定在所述的玻片座。

8.根据权利要求7所述的多通道生物样本的恒温控制装置，其特征在于，采用自动化PID控制算法，通过所述温度传感器采集的温度反馈至温度检测与控制模块，自动调节加热器的供电占空比，达到闭环控制所述玻片座的温度。

9.根据权利要求8所述的多通道生物样本的恒温控制装置，其特征在于，PID控制算法引入比例、积分、微分控制及采集周期四个参数，根据本装置的比热容、导热率及响应时间特点，可调节配置所述四个参数值，达到最佳的控温效果。

10.根据权利要求9所述的多通道生物样本的恒温控制装置，其特征在于，所述恒温控制装置可由一个通道或多个通道组成。