KR20160072942A - Apparatus and method for controlling temperature gradient for studying thermotatic behaviors of living organisms - Google Patents

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Abstract

Disclosed are an apparatus and a method for controlling a thermal gradient for studying thermoperiodicity of organisms. According to the present invention includes: a polymeric gel block part; a plurality of thermoelement parts formed on an outer side of the polymeric gel block part and heating and cooling so as to create a spatial thermal gradient in the polymeric gel block; and a proportional integral derivative (PID) thermocontroller controlling a temperature of the thermoelement parts.

Description

생명체 주온성 연구를 위한 온도 구배 제어 장치 및 방법{Apparatus and method for controlling temperature gradient for studying thermotatic behaviors of living organisms}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a temperature gradient control apparatus and method for controlling the temperature of a living organism,

본 발명은 생명체 주온성 연구를 위한 온도 구배 제어 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 펠티어(peltier) 열전소자를 이용하여 생물 친화적 고분자 젤(polymer gel) 블록에 안정적인 온도 구배를 생성하고 제어할 수 있는 생명체 주온성 연구를 위한 온도 구배 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus and a method for controlling temperature gradients for living body temperature studies. More particularly, the present invention relates to a temperature gradient control apparatus and method for a living body temperature study capable of generating and controlling a stable temperature gradient in a bio-friendly polymer gel block using a peltier thermoelectric element.

온도 구배란 열전도성 물체의 서로 다른 쪽 면에서 일정한 온도 차가 발생할 때, 열전도 현상에 의해 열전도성 물체의 양단을 잇는 공간 상에서 연속적으로 온도가 변하는 현상을 말한다.
Temperature gradient refers to a phenomenon in which the temperature continuously changes in a space connecting both ends of a thermally conductive object due to heat conduction when a constant temperature difference occurs on the other side of the thermally conductive object.

이때, 열전도성 물체 내부에 다른 열원이 존재하지 않고 외부로의 열 손실이 없는 이상적인 상황을 가정할 경우, 온도구배는 열전도성 물체를 따라 선형적으로 형성된다.
At this time, assuming an ideal situation in which there is no other heat source inside the thermally conductive object and there is no heat loss to the outside, the temperature gradient is linearly formed along the thermally conductive object.

한편, 온도 구배 생성 및 제어 장치는 생물학 및 생화학 분야의 연구에 매우 유용하다. On the other hand, temperature gradient generation and control devices are very useful for research in biological and biochemical fields.

박테리아와 같은 단세포에서부터 고등한 생명체에 이르기까지, 대부분의 생명체들은 자신들의 생존에 가장 적합한 주변 온도를 찾아 이동하는 운동 양상을 출현하는데, 이를 주온성이라 한다. 이와 같은 생명체들이 갖고 있는 주온성에 관한 생물학적 연구를 위해선 생명 친화적 환경 속에서 안정적인 온도 구배의 형성 및 제어가 가능한 시스템의 개발이 요구된다.
From single cells such as bacteria to higher life, most life forms appear to move around in search of the ambient temperature most suitable for their survival, which is called zonality. For biological studies on the thermophilic nature of these organisms, it is required to develop a system capable of forming and controlling a stable temperature gradient in a life-friendly environment.

현재 온도 구배 생성 장치에 대해 기술하고 있는 종래기술의 예들은 살아 있는 생물학적 샘플의 관찰 및 측정 연구에 부합하지 않는다.
The prior art examples describing current temperature gradient generators are incompatible with observations and measurements of living biological samples.

일 실시예로써, 미국특허 “US 20130259181”는 핵연료 장치에서 온도 구배 생성에 관한 것으로 양단의 온도 차이가 1,000 ℃이상 발생하는 고온 온도 구배 생성 장치를 개발하였으나, 온도 구배 패턴을 단 시간에 쉽게 변형시킬 수 있는 기술적 특징이 없어 살아 있는 생물학적 샘플의 주온성을 관찰할 수 없다.
As an example, the US patent " US 20130259181 " relates to the production of a temperature gradient in a nuclear fuel assembly, in which a high temperature temperature gradient generator having a temperature difference of more than 1,000 DEG C at both ends is developed. However, There is no technical feature to be able to observe the zonality of living biological samples.

또 다른 실시예로써, 미국특허 “US 20060105460” 는 온도 차이를 생성시키기 위해 유체 순환 방식을 이용한 기술을 개시하였으나, 유체를 가열 및 냉각 시키기 위한 외부 순환 펌프 시스템이 필요하기 때문에 시스템이 복잡하고 전체 크기가 커지는 단점을 가진다. 또한, 외부에서 물을 이용하여 온도 구배 형성하기 때문에 반응 시간이 매우 느려 실시간으로 제어하는데 어려움이 따른다.
As another example, US Patent " US 20060105460 " discloses a technique using a fluid circulation method to generate a temperature difference, but since an external circulating pump system for heating and cooling the fluid is required, . In addition, since the temperature gradient is formed using water from outside, the reaction time is very slow and it is difficult to control in real time.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 생물학적 샘플의 온도 의존성 행동 양상를 이해하기 위해 온도 구배를 생성하고 제어하는 생명체 주온성 연구를 위한 온도 구배 제어 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a temperature gradient control apparatus and method for the study of the bioactivity of living organisms to generate and control temperature gradients in order to understand the temperature dependent behavioral behavior of biological samples.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 휴대성을 갖는 단순하고 간단한 장치를 제공하는 생명체 주온성 연구를 위한 온도 구배 제어 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
It is another object of the present invention to provide a temperature gradient control apparatus and method for life crucible research which provides a simple and simple apparatus having portability.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 온도 구배 형성 도달 시간을 줄이고 전자적으로 쉽게 제어 가능한 생명체 주온성 연구를 위한 온도 구배 제어 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
It is another object of the present invention to provide an apparatus and method for temperature gradient control for research on bio-ontion which can be easily controlled electronically by reducing the temperature gradient reaching time.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 온도 구배 패턴을 스위칭으로 빠르게 변경 가능한 생명체 주온성 연구를 위한 온도 구배 제어 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
It is another object of the present invention to provide an apparatus and method for temperature gradient control for life crucible research which can rapidly change the temperature gradient pattern by switching.

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 생명체 주온성 연구를 위한 온도 구배 장치는 고분자 젤 블록부; 상기 고분자 젤 블록부의 외측면에 형성되어 고분자 젤 블록에 공간적 온도 구배가 형성되도록 가열 및 냉각하는 복수의 열전 소자부; 및 상기 열전 소자부의 온도를 제어하는 PID 온도 제어부 포함할 수 있다. 또한, 상기 온도 구배 장치는 상기 PID 온도 제어부와 연결되어 전력을 공급하는 DC 전원 공급부; 및 상기 PID 온도 제어부 및 DC 전원 공급부 사이의 접속 상태를 변경하는 스위치를 더 포함할 수 있다.
In order to accomplish the above object, a temperature gradient apparatus for living organism determination study according to the present invention comprises a polymer gel block unit; A plurality of thermoelectric elements formed on an outer surface of the polymer gel block to heat and cool the polymer gel block to form a spatial temperature gradient; And a PID temperature controller for controlling the temperature of the thermoelectric element. The temperature gradient apparatus may further include a DC power supply unit connected to the PID temperature controller to supply electric power to the PID temperature controller; And a switch for changing a connection state between the PID temperature control unit and the DC power supply unit.

여기서, 상기 고분자 젤 블록부는, 상기 복수의 열전 소자부가 형성된 부분을 제외한 외측면에 형성되는 단열 외곽 케이스; 및 복수의 온도 센서를 포함할 수 있다.
Here, the polymer gel block portion may include: a thermally insulated outer case formed on an outer surface excluding a portion where the plurality of thermoelectric element portions are formed; And a plurality of temperature sensors.

이 때. 상기 단열 외곽 케이스는 상기 복수의 온도센서가 장착되도록 복수의 온도 센서 삽입 홀을 포함하고, 상기 단열 외곽 케이스의 소재는 아크릴, 폴리카보네이트(PVC) 및 유리 중 적어도 하나일 수 있다. 또한, 상기 온도 센서는 측온 저항체일 수 있다. At this time. The heat insulating outer case includes a plurality of temperature sensor insertion holes for mounting the plurality of temperature sensors, and the outer insulating case may be at least one of acrylic, polycarbonate (PVC), and glass. Further, the temperature sensor may be a temperature-measuring resistor.

또한, 상기 고분자 젤 블록부는 다수의 면을 갖는 다각형이고, 상기 고분자 젤 블록부의 다수의 면 중 적어도 2개 이상의 면에 상기 열전 소자부가 부착될 수 있다.
The polymer gel block may be a polygon having a plurality of surfaces, and the thermoelectric module may be attached to at least two of the plurality of surfaces of the polymer gel block.

상기 고분자 젤 블록부가 사각형인 경우, 상기 고분자 젤 블록에 대향하는 2개의 면의 외측에 단열 외곽 케이스가 형성되고, 상기 단열 외곽 케이스가 형성되지 않은 나머지 2개의 면의 외측에는 열전 소자부가 형성될 수 있다. 이 때, 상기 상기 단열 외곽 케이스가 형성되지 않은 나머지 2개의 면의 외측에 형성된 열전 소자부는 가열 및 냉각이 서로 반대 모드로 작동할 수 있다.
When the polymer gel block is quadrangular, a thermally insulated outer case is formed on the outer side of two surfaces opposite to the polymer gel block, and a thermoelectric element is formed on the outer sides of the remaining two surfaces on which the thermally insulated outer case is not formed have. At this time, the thermoelectric elements formed on the outer sides of the remaining two surfaces on which the heat insulating outer case is not formed can operate in opposite modes of heating and cooling.

상기 열전 소자부는, 상기 고분자 젤 블록이 가열 및 냉각되도록 흡열 및 발열하는 열전 소자; 상기 열전 소자 외측에 형성되어 상기 열전 소자의 양쪽 면의 열전 효과에 의해 발생한 온도차이가 유지될 수 있도록 방열판과 냉각펜을 단일 유닛화하여 열전도 효율을 상승시키는 열전도 효율 상승 유닛; 및 상기 열전 소자 내측에 형성되어 상기 열전 소자와 상기 고분자 젤 블록 사이 열전달을 돕는 열전도성 금속판을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 열전 소자부는, 상기 열전 소자, 방열판, 열전도성 금속판을 일체형으로 결합시키는 볼트 결합요소를 더 포함할 수 있다.
The thermoelectric element unit includes a thermoelectric element that absorbs heat and generates heat so that the polymer gel block is heated and cooled; A heat conduction efficiency increasing unit that is formed outside the thermoelectric element and increases the heat conduction efficiency by making the heat radiating plate and the cooling pen single unit so that the temperature difference caused by the thermoelectric effect of both surfaces of the thermoelectric element can be maintained; And a thermally conductive metal plate formed on the inner side of the thermoelectric element to assist heat transfer between the thermoelectric element and the polymer gel block. Here, the thermoelectric element may further include a bolt coupling element that integrally couples the thermoelectric element, the heat radiating plate, and the thermally conductive metal plate.

이 때, 상기 열전 소자부는, 상기 열전 소자의 양면에 형성되는 전기 극성을 변경하여 상기 열전 소자 양면의 흡열 및 발열 모드를 변경하고, 이로써, 상기 고분자 젤 블록에 형성된 온도 구배 기울기의 방향을 변경할 수 있다. At this time, the thermoelectric element changes the endothermic and exothermic modes on both surfaces of the thermoelectric element by changing the electric polarity formed on both surfaces of the thermoelectric element, thereby changing the direction of the temperature gradient slope formed on the polymer gel block have.

상기 PID 온도 제어부는, 상기 고분자 젤 블록부에 장착된 온도센서의 아날로그 신호를 수신하여 디지털 신호로 변환하는 ADC컨버터; 상기 변환된 디지털 신호와 상기 PID 온도 제어부와 연결된 사용자 컴퓨터로부터 수신된 정보를 기초로 상기 열전 소자부를 구동시키는 프로세서; 상기 프로세서와 상기 사용자 컴퓨터간의 통신 및 조작을 가능하게 하는 통신/조작회로; 및 상기 프로세서의 디지털 신호를 수신하여 아날로그 신호로 변환하는DAC 컨버터를 포함할 수 있다.
The PID temperature controller includes an ADC converter for receiving an analog signal of a temperature sensor mounted on the polymer gel block and converting the analog signal into a digital signal; A processor for driving the thermoelectric module based on the converted digital signal and information received from a user computer connected to the PID temperature controller; A communication / operation circuit for enabling communication and manipulation between the processor and the user computer; And a DAC converter for receiving and converting the digital signal of the processor into an analog signal.

본 발명에 따른 주온성 연구를 위한 온도 구배 제어 장치 및 방법에 의하면, 주온성을 갖는 다양한 작은 생명체들을 광학적으로 관찰할 수 있고, 생명체들의 생존에 무해한 젤이 담겨 있는 관측 용기 내부에 안정적인 온도 구배를 형성시킬 수 있다. 또한, 온도 구배 생성 및 조절 장치를 적용하고, 전자적으로 제어 가능하도록 설계하여 생명체의 온도 의존적 행동을 실시간으로 관찰 할 수 있다.
According to the apparatus and method for temperature gradient control for the zonality study according to the present invention, it is possible to optically observe various small organisms having zonality and to obtain a stable temperature gradient inside the observation vessel containing a gel harmless to living organisms . In addition, temperature gradient generation and control devices can be applied and electronically controlled so that temperature dependent behavior of living organisms can be observed in real time.

또한, 펠티어 열전소자에 연결된 전기 극성을 반대로 연결함으로써, 열전도 블록에 형성된 온도 구배 기울기의 방향을 스위칭을 이용하여 손쉽게 바꿀 수 있을 뿐 아니라, 온도 구배 형성 고분자 젤 블록 각각의 면에 부착하는 펠티어 열전소자의 숫자에 따라 다양한 형태의 온도 구배 패턴을 공간적으로 형성시킬 수 있다.
In addition, by reversely connecting the electric polarities connected to the Peltier thermoelectric elements, it is possible to easily change the direction of the temperature gradient slope formed in the thermally conductive block by switching, and further, the Peltier thermoelectric elements It is possible to spatially form various types of temperature gradient patterns depending on the number of the temperature gradient patterns.

또한, 펠티어 열전소자를 이용한 가열 및 냉각 파트와 온도 구배 형성 블록, 그리고 PID 온도 제어 파트가 일체형으로 제작되어, 전체 시스템 크기가 작아 휴대용으로 제작할 수 있으며, 제작 단가가 절감시킬 수 있다.
In addition, the heating and cooling part, the temperature gradient forming block, and the PID temperature control part using the Peltier thermoelectric device are integrally manufactured, so that the whole system size is small, so that it can be manufactured as a portable device and the manufacturing cost can be reduced.

또한, 열전도 블록의 재질은 광학적 관찰이 가능한 투명한 고분자 젤을 이용함으로써 각종 광학 장비를 이용한 실시간 관찰이 용이하며, 또한 손쉬운 탈부착이 가능해 생명체의 주온성 연구에 매우 적합한 온도 구배 제어 장치를 제공할 수 있다.
In addition, the material of the heat conduction block can be easily observed in real time using various optical equipments by using a transparent polymer gel which can be optically observed, and it is possible to easily attach and detach the material, and thus it is possible to provide a temperature gradient control device .

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생명체 주온성 연구를 위한 온도 구배 제어 장치를 도시한 구성도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 소자부의 측면도이다.
도 2b은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 소자부의 전면도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 PID 온도 제어부의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4a및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 구배 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5a은 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 젤 블록부의 평면도이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 젤 블록부의 측면도이다.
도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 젤 블록부의 전면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 젤 블록부에 형성된 온도 구배 측정값을 나타낸 그래프이다. FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a temperature gradient control apparatus for studying the bioactivity of living organisms according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
2A is a side view of a thermoelectric element according to an embodiment of the present invention.
2B is a front view of a thermoelectric element according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating the configuration of a PID temperature controller according to an embodiment of the present invention.
4A and 4B are flowcharts illustrating a temperature gradient control method according to an embodiment of the present invention.
5A is a plan view of a polymer gel block according to an embodiment of the present invention.
5B is a side view of a polymer gel block according to an embodiment of the present invention.
5C is a front view of a polymer gel block according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing a temperature gradient measurement value formed in a polymer gel block according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명할 수 있다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 할 수 있다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather obvious or understandable to those skilled in the art.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생명체 주온성 연구를 위한 온도 구배 제어 장치를 도시한 구성도이다. FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a temperature gradient control apparatus for studying the bioactivity of living organisms according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 1을 참조하면, 온도 구배 제어 장치(1)는 열전 소자부(100), 고분자 젤 블록부(200), PID 온도 제어부(400), 스위치(500) 및 DC 전원 공급부(600)을 포함할 수 있다. 이 때, 열전 소자부(100)는 제1열전 소자부(110)과 제2열전 소자부(120)을 포함할 수 있고, 고분자 젤 블록부(200)는 단열 외곽 케이스(210), 고분자 젤 블록(220) 및 복수의 온도 센서(230)를 포함할 수 있다.
1, the temperature gradient controller 1 includes a thermoelectric element 100, a polymer gel block 200, a PID temperature controller 400, a switch 500, and a DC power supply 600 . In this case, the thermoelectric element part 100 may include a first thermoelectric element part 110 and a second thermoelectric element part 120, and the polymer gel block part 200 may include a thermally insulated outer case 210, A block 220 and a plurality of temperature sensors 230. [

열전 소자부(100)는 고분자 젤 블록부(200)의 외측면에 복수개 형성되어 상기 고분자 젤에 공간적 온도 구배가 형성되도록 가열 및 냉각할 수 있다. 여기서, 열전 소자부(100)는 열전소자, 열전도 효율 상승 유닛 및 열전도성 금속판으로 구성되며, 각각의 구성요소에 대한 설명은 도 2를 통해 상세히 하기에 설명된다.
The thermoelectric element part 100 may be formed on the outer surface of the polymer gel block part 200 and may be heated and cooled so that a spatial temperature gradient is formed in the polymer gel. Here, the thermoelectric element portion 100 is composed of a thermoelectric element, a heat conduction efficiency increasing unit, and a thermally conductive metal plate, and the description of each component will be described in detail with reference to FIG.

고분자 젤 블록부(200)는 고분자 젤 블록(220), 단열 외곽 케이스(210) 및 온도 센서(230)을 포함할 수 있다. 고분자 젤 블록부(200)는 다수의 면을 갖는 다각형일 수 있다. 이 때, 고분자 젤 블록부(200)의 다수의 면 중 적어도 2개 이상의 면에 열전 소자부(100)가 부착될 수 있다.
The polymer gel block 200 may include a polymer gel block 220, a thermal insulation case 210, and a temperature sensor 230. The polymer gel block 200 may be a polygon having a plurality of surfaces. At this time, the thermoelectric element part 100 may be attached to at least two or more surfaces of the plurality of surfaces of the polymer gel block part 200.

여기서, 고분자 젤 블록(220)은 생물학적 샘플의 생존을 위해 수분과 영양분을 함유한 액체 또는 젤 형태의 배지를 포함할 수 있다. 또한, 고분자 젤 블록(220)의 상기 배지 상에는 주온성을 테스트하기 위한 생물학적 샘플이 놓일 수 있다.
Here, the polymer gel block 220 may comprise a liquid or gel-like medium containing water and nutrients for the survival of the biological sample. In addition, a biological sample for testing the thermophilicity can be placed on the medium of the polymer gel block 220.

또한, 단열 외곽 케이스(210)는 복수의 열전 소자부(100)가 형성된 부분을 제외한 외측면에 형성될 수 있고, 복수의 온도 센서(230)가 장착될 수 있도록 복수의 온도 센서 삽입 홀(hole)을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 온도 센서(230)는 측온 저항체일 수 있다.
The thermally insulated outer case 210 may be formed on the outer surface except the portion where the plurality of thermoelectric elements 100 are formed and may include a plurality of temperature sensor insertion holes ). At this time, the temperature sensor 230 may be a temperature-measuring resistor.

또한, 단열 외곽 케이스(210)는 현미경으로 투시가 가능한 소재로 이루어져야 하며, 예를 들어, 아크릴, 폴리카보네이트, 유리 중 적어도 하나일 수 있다.
In addition, the adiabatic outer case 210 should be made of a material that can be observed with a microscope, and may be at least one of acrylic, polycarbonate, and glass, for example.

PID 온도 제어부(400)는 열전 소자부(100)의 온도를 제어할 수 있다. 여기서, PID 온도 제어부(400)는 ADC컨버터, 프로세서, 통신/조작회로 및 DAC 컨버터로 구성되어 있으며, PID 온도 제어부(400)를 구성하는 각각의 구성요소들은 도 3를 통해 보다 상세하게 하기에 설명된다.
The PID temperature controller 400 can control the temperature of the thermoelectric element 100. Here, the PID temperature control unit 400 includes an ADC converter, a processor, a communication / operation circuit, and a DAC converter. The components of the PID temperature control unit 400 are described in more detail below with reference to FIG. do.

DC 전원 공급부(600)는PID 온도 제어부(400)와 연결되어 전력을 공급할 수 있다.
The DC power supply unit 600 may be connected to the PID temperature control unit 400 to supply power.

스위치(500)는 PID 온도 제어부(400) 및 DC 전원 공급부(600) 사이의 접속 상태를 변경할 수 있다.
The switch 500 may change the connection state between the PID temperature control unit 400 and the DC power supply unit 600. [

도 1에 도시된 바와 같이, 고분자 젤 블록부(200)가 사각형인 경우를 예를 들어 온도 구배 제어 장치의 형상을 설명하면, 고분자 젤 블록(220)에 대향하는 2개의 면의 외측에 단열 외곽 케이스(210)가 형성되고, 단열 외곽 케이스(210)가 형성되지 않은 나머지 2개 면의 외측에는 열전 소자부(100)가 형성될 수 있다.
As shown in FIG. 1, when the polymer gel block 200 is rectangular, for example, the shape of the temperature gradient control device will be described. The outer surface of the two opposing surfaces of the polymer gel block 220, The case 210 may be formed and the thermoelectric element 100 may be formed on the outside of the remaining two surfaces on which the thermally insulated outer case 210 is not formed.

보다 상세하게, 도 1을 참조하여 온도 구배 제어 장치의 일 실시예의 형상을 설명하면, 사각형의 고분자 젤 블록(220), 고분자 젤 블록의 대향하는 2개의 면의 외측에 형성된 단열 외곽 케이스(210), 단열 외곽 케이스가 형성되지 않은 일면의 외측에 형성되는 제1열전 소자부(100), 제1열전 소자부(110)와 대향하는 일면의 외측에 형성되는 제2열전 소자부(120) 및, 제1열전 소자부(101)와 제2열전 소자부(120)의 온도를 제어하는 PID 온도 제어부(400)를 포함한다. 이 때, 상기 열전 소자부(100)의 제1열전 소자부(110) 및 제2열전 소자부(120)는 가열 및 냉각이 서로 반대 모드로 작동한다.
1, a shape of a temperature gradient control device according to an embodiment of the present invention includes a rectangular polymer gel block 220, a heat insulating outer case 210 formed on the outer side of two opposing faces of the polymer gel block, A first thermoelectric element part 100 formed on the outer side of one surface on which the heat insulating outer case is not formed, a second thermoelectric element part 120 formed on the outer side of one surface facing the first thermoelectric element part 110, And a PID temperature controller 400 for controlling the temperatures of the first thermoelectric element part 101 and the second thermoelectric element part 120. At this time, the first thermoelectric element part 110 and the second thermoelectric element part 120 of the thermoelectric element part 100 operate in opposite modes of heating and cooling.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 소자부의 측면도이고, 도 2b은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 소자부의 전면도이다. FIG. 2A is a side view of a thermoelectric element according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a front view of a thermoelectric element according to an embodiment of the present invention.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 열전 소자부(100)는 열전소자(111), 열전도 효율 상승 유닛 및 열전도성 금속판(114)으로 구성되며, 열전도 효율 상승 유닛은 방열판(112)과 냉각펜(113)으로 구성된다. 이 때, 열전 소자부(100)는 열전소자(111), 방열판(112), 열전도성 금속판(114)을 일체형으로 결합시키는 볼트 결합요소(115)와, 외부로 열손실을 최소화하기 위한 단열재(116)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이 때, 단열재(116)는 볼트 결합요소(115)의 양단을 따라 발생할 수 있는 열 손실을 방지하기 위해, 볼트 결합요소(115)의 두 결합 부위에 사용될 수 있으며, 단열 와셔, 단열 패킹 등을 이용할 수 있다.
2A and 2B, the thermoelectric conversion module 100 includes a thermoelectric module 111, a heat conduction efficiency increasing unit, and a thermally conductive metal plate 114. The heat conduction efficiency increasing unit includes a heat sink 112 and a cooling pen 113). In this case, the thermoelectric element part 100 includes a bolt coupling element 115 for integrally connecting the thermoelectric element 111, the heat sink 112 and the thermally conductive metal plate 114, and a heat insulating material 116). ≪ / RTI > At this time, the heat insulating material 116 can be used at two joining parts of the bolt coupling element 115 to prevent heat loss that may occur along both ends of the bolt coupling element 115, and the heat insulating washer, Can be used.

보다 상세하게, 열전 소자부(100)의 각 구성요소들을 설명하면, 열전 소자(111)는 고분자 젤 블록(220)이 가열 및 냉각되도록 흡열 및 발열할 수 있다. 열전 소자(111)는 두 개의 면으로 구성되며, 각 면은 서로 다른 극성을 갖는다. 이를 이용하여, 열전 소자부(100)는 열전 소자의 양면에 형성되는 전기 극성을 변경하여 열전 소자 양면의 흡열 및 발명 모드를 변경할 수 있고, 이로써, 고분자 젤 블록(220)에 형성된 온도 구배 기울기의 방향을 쉽게 변경할 수 있다.
In more detail, the thermoelectric elements 111 can absorb heat and generate heat so that the polymer gel block 220 is heated and cooled. The thermoelectric element 111 is composed of two surfaces, and each surface has a different polarity. The thermoelectric element part 100 may change the polarity of the electric currents formed on both surfaces of the thermoelectric element to change the heat absorption mode and the invention mode on both sides of the thermoelectric element, You can easily change the direction.

보다 상세하게, 제1열전 소자부(110)가 발열되고, 제2열전 소자부(120)가 냉각되는 경우를 예를 들어 설명하면, 하나의 열전 소자부가 갖는 두 개의 면은 서로 다른 극성을 갖고, 열전 소자의 양면에 형성되는 전기 극성을 변경하여 열전 소자 양면의 흡열 및 발명 모드를 각각 변경할 수 있다. 즉, 제1열전 소자부(110) 열전소자의 냉각면은 방열판(112)을 향하며, 상기 열전 소자의 가열면은 고분자 젤 블록부(220)를 향한다. 반대로, 제2열전 소자부(120) 열전소자의 가열면은 방열판을 향하며, 냉각면은 고분자 젤 블록부(220)을 향한다. 이로써, 고분자 젤 블록의 온도구배를 형성할 수 있다.
More specifically, for example, when the first thermoelectric element part 110 generates heat and the second thermoelectric element part 120 is cooled, two surfaces of one thermoelectric element part have different polarities , It is possible to change the endothermic and inventive modes on both sides of the thermoelectric element by changing the electric polarity formed on both surfaces of the thermoelectric element. That is, the cooling surface of the first thermoelectric element 110 thermoelectric element faces the heat sink 112, and the heating surface of the thermoelectric element faces the polymer gel block 220. On the contrary, the heating surface of the second thermoelectric element 120 thermoelectric element faces the heat sink, and the cooling surface faces the polymer gel block 220. As a result, a temperature gradient of the polymer gel block can be formed.

또한, 제1열전 소자부(110) 열전소자의 가열면은 방열판(112)을 향하며, 냉각면은 고분자 젤 블록부(220)을 향한다. 반대로, 제2열전 소자부(120) 열전소자의 냉각면은 방열판을 향하며, 상기 열전 소자의 가열면은 고분자 젤 블록부(220)를 향한다. 이로써, 고분자 젤 블록의 다른 온도구배를 형성할 수 있고, 이러한 과정을 통해 온도 구배 기울기의 방향을 쉽게 변경할 수 있다.
Also, the heating surface of the first thermoelectric element 110 thermoelectric element faces the heat sink 112, and the cooling surface faces the polymer gel block 220. In contrast, the cooling surface of the second thermoelectric element 120 thermoelectric element faces the heat sink, and the heating surface of the thermoelectric element faces the polymer gel block 220. Thereby, another temperature gradient of the polymer gel block can be formed, and the direction of the temperature gradient slope can be easily changed through this process.

또한, 열전 소자(111)는 고분자 젤 블록의 크기와 열전도 효율에 따라 다양한 크기의 구동 전압을 갖는 열전소자들을 이용할 수 있다.
In addition, the thermoelectric element 111 can use thermoelectric elements having driving voltages of various sizes according to the size of the polymer gel block and the thermal conductivity efficiency.

열전 효율 상승 유닛은 열전 소자(111) 외측에 형성되어 열전 소자의 양쪽 면의 열전 효과에 의해 발생하는 온도 차이가 유지될 수 있도록 방열판(112)과 냉각펜(113)을 단일 유닛화하여 열전도 효율을 상승시킬 수 있다.
The thermoelectric efficiency increasing unit is formed outside the thermoelectric element 111 so that the heat radiating plate 112 and the cooling pen 113 are made into a single unit so that the temperature difference generated by the thermoelectric effect of both surfaces of the thermoelectric element can be maintained, Can be increased.

열전도성 금속판(114)은 열전 소자(111) 내측에 형성되어 열전 소자(111)와 고분자 젤 블록(220) 사이 열전달을 도울 수 있고, 열전소자(111)의 물리적 손상을 방지할 수 있다. 이 때, 열전도성 금속판(114)의 일 측면은 볼트 결합 요소(115)를 이용하여 열전소자(111), 방열판(112)과 밀착되고, 이는 열효율을 최대화 시킨다. 상기 결합 요소(115)는 나사와 너트 등을 포함할 수 있다.
The thermally conductive metal plate 114 may be formed inside the thermoelectric element 111 to help heat transfer between the thermoelectric element 111 and the polymer gel block 220 to prevent physical damage to the thermoelectric element 111. At this time, one side of the thermally conductive metal plate 114 is closely contacted with the thermoelectric element 111 and the heat sink 112 using the bolt coupling element 115, which maximizes thermal efficiency. The coupling element 115 may include screws, nuts, and the like.

또한, 열전도성 금속판(114)의 다른 측면은 열전도 블록부(200)의 일면과 밀착된다. 또한, 열전도성 금속판(114)은 열전 소자(111)와 고분자 젤 블록(220) 사이 열전달을 위하여, 구리와 알루미늄과 같은 열전도성이 뛰어난 재질을 사용한다.
The other side of the thermally conductive metal plate 114 is in close contact with one surface of the heat conduction block 200. The thermally conductive metal plate 114 is made of a material having excellent thermal conductivity such as copper and aluminum for heat transfer between the thermoelectric element 111 and the polymer gel block 220.

도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 PID 온도 제어부의 구성을 도시한 블록도이다. 3 is a block diagram illustrating the configuration of a PID temperature controller according to an embodiment of the present invention.

도 3를 참조하면, PID 온도 제어부(400)는 ADC 컨버터(410), 프로세서(420), 통신/조작회로(430) 및 DAC 컨버터(440)로 구성되어 있다.
3, the PID temperature controller 400 includes an ADC converter 410, a processor 420, a communication / operation circuit 430, and a DAC converter 440.

ADC 컨버터(410)는 고분자 젤 블록부(200)에 장착된 온도 센서(230)의 아날로그 신호를 수신하여 디지털 신호로 변환할 수 있다. 여기서, ADC 컨버터(410)는 상기 온도 센서(230)와 프로세서(420) 사이에 연결되어 있으며, 온도 센서(230)가 측정한 아날로그 신호를 받아서 디지털 신호로 변환하고, 변환된 디지털 신호를 프로세서(320)에 전달한다.
The ADC converter 410 receives the analog signal of the temperature sensor 230 mounted on the polymer gel block unit 200 and converts the analog signal into a digital signal. The ADC converter 410 is connected between the temperature sensor 230 and the processor 420. The ADC converter 410 receives the analog signal measured by the temperature sensor 230 and converts the analog signal into a digital signal, 320).

프로세서(420)는 ADC 컨버터(410)에서 변환된 디지털 신호와, PID 온도 제어부와 연결된 사용자 컴퓨터로부터 수신된 정보를 기초로 열전 소자부(100)를 구동시킬 수 있다. 이 때, 프로세서(420)는 열전 소자를 구동시키는 구동회로와 피드백 회로를 포함할 수 있다.
The processor 420 may drive the thermoelectric element part 100 based on the digital signal converted by the ADC converter 410 and the information received from the user computer connected to the PID temperature controller. At this time, the processor 420 may include a driving circuit and a feedback circuit for driving the thermoelectric elements.

통신/조작회로(430)는 프로세서(420)와 사용자 컴퓨터(700)간의 통신 및 조작을 가능하게 할 수 있다. 즉, 통신/조작회로(430)는 사용자에 의해 조작이 가능하다.
The communication / operation circuit 430 may enable communication and manipulation between the processor 420 and the user computer 700. That is, the communication / operation circuit 430 can be operated by the user.

DAC 컨버터(440)는 프로세서(420)의 디지털 신호를 수신하여 아날로그 신호로 변환할 수 있다.
The DAC converter 440 may receive the digital signal of the processor 420 and convert it to an analog signal.

도 4a및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서의 온도 구배 제어 방법을 도시한 흐름도이다. 4A and 4B are flowcharts illustrating a method of controlling a temperature gradient of a processor according to an embodiment of the present invention.

도1의 실시예를 참조하여 도 4a및 도4b를 설명하기 위해 제1열전 소자부가 고분자 젤 블록부(200)을 가열하는 기능을 갖는 열전 소자이고, 제2열전 소자부(120)가 고분자 젤 블록부(200)을 냉각하는 기능을 갖는 열전 소자인 경우를 가정한다.
Referring to FIGS. 4A and 4B, the first thermoelectric element is a thermoelectric element having a function of heating the polymer gel block 200, and the second thermoelectric element 120 is a polymer gel And a thermoelectric element having a function of cooling the block unit 200.

도 4a를 참조하면, 고분자 젤 블록부(200)의 저온 측 온도를 측정하여 입력한다(S110). 예를 들면, 온도 센서가 제2열전 소자부 측의 고분자 젤 블록의 온도를 측정한다. Referring to FIG. 4A, the low temperature side temperature of the polymer gel block 200 is measured and input (S110). For example, the temperature sensor measures the temperature of the polymer gel block on the second thermoelectric-element portion side.

다음, 상기 측정된 온도가 설정 온도 보다 높은지를 알아보고(S120), 상기 측정된 온도가 설정온도보다 높은 경우, PID 온도 제어부가 전압/전류를 계산한다(S130).Next, it is determined whether the measured temperature is higher than the set temperature (S120). If the measured temperature is higher than the set temperature, the PID temperature controller calculates the voltage / current (S130).

다음, 제2열전 소자부가 구동된다(S140). 즉, PID 온도 제어부는 상기 계산된 전압/전류의 값을 이용하여 고분자 젤 블록부(200)를 향하는 제2열전 소자부의 열전 소자면이 냉각되도록 제어한다.
Next, the second thermoelectric element section is driven (S140). That is, the PID temperature controller controls the thermoelectric element surface of the second thermoelectric element portion facing the polymer gel block 200 to be cooled using the calculated voltage / current value.

도 4b를 참조하면, 고분자 젤 블록부(200)의 고온 측 온도를 측정하여 입력한다(S210). 예를 들면, 온도 센서가 제1열전 소자부 측의 고분자 젤 블록의 온도를 측정한다. Referring to FIG. 4B, the high temperature side temperature of the polymer gel block 200 is measured and inputted (S210). For example, the temperature sensor measures the temperature of the polymer gel block on the first thermoelectric-element part side.

다음, 상기 측정된 온도가 설정 온도 보다 낮은지를 알아보고(S220), 상기 측정된 온도가 설정 온도보다 낮은 경우, PID 온도 제어부가 전압/전류를 계산한다(S230). Next, it is determined whether the measured temperature is lower than the preset temperature (S220). If the measured temperature is lower than the set temperature, the PID temperature controller calculates the voltage / current (S230).

다음, 제1열전 소자부가 구동된다(S150). 즉, PID 온도 제어부는 상기 계산된 전압/전류의 값을 이용하여 고분자 젤 블록부(200)를 향하는 제2열전소자부의 열전소자 면이 발열되도록 제어된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제어된 온도 구배를 통해 생물학적 샘플의 주온성을 테스트할 수 있다.
Next, the first thermoelectric element section is driven (S150). That is, the PID temperature control unit controls the thermoelectric element surface of the second thermoelectric conversion unit facing the polymer gel block unit 200 to generate heat using the calculated voltage / current value. As shown in FIG. 4, the thermodynamic nature of the biological sample can be tested through a controlled temperature gradient.

도 5a, 도 5b 및 도 5c각각은 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 젤 블록부의 평면도, 측면도 및 전면도이다. 5A, 5B and 5C are a plan view, a side view, and a front view, respectively, of a polymer gel block according to an embodiment of the present invention.

도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 고분자 젤 블록부(200)의 단열 외곽 케이스(210)는 복수의 온도 센서(230)가 삽입될 수 있는 복수개의 홀을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 복수개의 홀은 일정 간격으로 이격되어 형성된다. 이를 통해, 고분자 젤 블록부(200)의 고분자 젤 블록(220) 내부 구간별 온도를 측정할 수 있다.
5A to 5C, the adiabatic outer case 210 of the polymer gel block unit 200 may include a plurality of holes into which a plurality of temperature sensors 230 may be inserted. At this time, the plurality of holes are spaced apart at regular intervals. Thus, the temperature of the inner part of the polymer gel block 220 of the polymer gel block 200 can be measured.

또한, 도 5a를 참조하면, 고분자 젤 블록(220)은 생물학적 샘플(10)의 장시간 생존을 위해 수분과 영양분을 함유한 액체배지 또는 젤 형태의 고형배지를 포함할 수 있다. 5A, the polymer gel block 220 may include a liquid medium containing water and nutrients or a solid medium in the form of a gel for prolonged survival of the biological sample 10. [

또한, 단열 외곽 케이스(210)는 발열하는 열전 소자부(110 또는 120)에서 상기 샘플(10)로 열이 전달되는 과정에서 외부로의 열 손실을 최소화하기 위해 단열재를 포함할 수 있다.
The heat insulating outer case 210 may include a heat insulating material to minimize heat loss to the outside during heat transfer from the heat generating thermoelectric element 110 or 120 to the sample 10. [

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 젤 블록부에 형성된 온도 구배 측정값을 나타낸 그래프이다. FIG. 6 is a graph showing a temperature gradient measurement value formed in a polymer gel block according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 고분자 젤 블록의 위치에 따른 온도 변화를 확인할 수 있다. 즉, 도6은 발열하는 열전 소자부와 냉각하는 열전 소자부 사이 고분자 젤 블록에 형성되는 온도 구배를 나타내고 있다. 즉, 온도 구배 제어 장치(1)는 상기 형성된 온도 구배를 이용하여 생물학적 샘플의 주온성을 연구하는데 사용됨을 알 수 있다.
Referring to FIG. 6, the temperature change according to the position of the polymer gel block can be confirmed. That is, FIG. 6 shows the temperature gradient formed in the polymer gel block between the thermoelectric element portion that generates heat and the thermoelectric element portion that is cooled. That is, it can be seen that the temperature gradient controller 1 is used to study the thermodynamics of the biological sample using the temperature gradient thus formed.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation in the embodiment in which said invention is directed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the scope of the appended claims.

100: 열전 소자부
110: 제1열전 소자부
111: 열전 소자
112: 방열판
113: 냉각펜
114: 열전도성 금속판
115: 볼트 결합요소
120: 제2열전 소자부
200: 고분자 젤 블록부
210: 단열 외곽 케이스
220: 고분자 젤 블록
230: 온도 센서
400: PID 온도 제어부
410: ADC 컨버터
420: 프로세서
430: 통신/조작회로
440: DAC 컨버터
500: 스위치
600: DC 전원 공급부
700: 사용자 컴퓨터100: thermoelectric element part
110: first thermoelectric element part
111: thermoelectric element
112: heat sink
113: cooling pen
114: thermally conductive metal plate
115: Bolt coupling element
120: second thermoelectric element part
200: Polymer gel block part
210: Insulated outer case
220: Polymer gel block
230: Temperature sensor
400: PID temperature control section
410: ADC Converter
420: processor
430: Communication / operation circuit
440: DAC Converter
500: Switch
600: DC power supply
700: user computer

Claims (12)

고분자 젤 블록부;
상기 고분자 젤 블록부의 외측면에 형성되어 고분자 젤 블록에 공간적 온도 구배가 형성되도록 가열 및 냉각하는 복수의 열전 소자부; 및
상기 열전 소자부의 온도를 제어하는 PID 온도 제어부
를 포함하는 생명체 주온성 연구를 위한 온도 구배 제어 장치.
Polymer gel block part;
A plurality of thermoelectric elements formed on an outer surface of the polymer gel block to heat and cool the polymer gel block to form a spatial temperature gradient; And
A PID temperature control section for controlling the temperature of the thermoelectric element section
A temperature gradient controller for living matter zonality studies.
제 1항에 있어서,
상기 PID 온도 제어부와 연결되어 전력을 공급하는 DC 전원 공급부; 및
상기 PID 온도 제어부 및 DC 전원 공급부 사이의 접속 상태를 변경하는 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생명체 주온성 연구를 위한 온도 구배 제어 장치.
The method according to claim 1,
A DC power supply unit connected to the PID temperature control unit to supply power; And
Further comprising a switch for changing a connection state between the PID temperature control unit and the DC power supply unit.
제 1항에 있어서,
상기 고분자 젤 블록부는,
생물학적 샘플의 생존을 위해 수분과 영양분을 함유한 액체 또는 젤 형태의 배지인 고분자 젤 블록;
상기 복수의 열전 소자부가 형성된 부분을 제외한 상기 고분자 젤 블록의 외측면에 형성되는 단열 외곽 케이스; 및
상기 단열 외곽 케이스에 형성된 복수의 홀에 삽입되는 복수의 온도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 생명체 주온성 연구를 위한 온도 구배 제어 장치.
The method according to claim 1,
The polymer gel block portion comprises:
Polymer gel blocks, which are liquid or gel-like media containing water and nutrients for the survival of biological samples;
A thermally insulated outer case formed on an outer surface of the polymer gel block except for a portion where the plurality of thermoelectric element portions are formed; And
And a plurality of temperature sensors inserted in a plurality of holes formed in the heat insulating outer case.
제3항에 있어서,
상기 단열 외곽 케이스는 상기 복수의 온도센서가 장착되도록 복수의 홀(hole)을 포함하고,
상기 단열 외곽 케이스의 소재는 아크릴, 폴리카보네이트(PVC) 및 유리 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 생명체 주온성 연구를 위한 온도 구배 제어 장치.
The method of claim 3,
Wherein the heat insulating outer case includes a plurality of holes for mounting the plurality of temperature sensors,
Characterized in that the material of the heat insulating outer case is at least one of acrylic, polycarbonate (PVC) and glass.
제 4항에 있어서,
상기 온도 센서는 측온 저항체인 것을 특징으로 하는 생명체 주온성 연구를 위한 온도 구배 제어 장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the temperature sensor is a temperature-measuring resistor.
제 1항에 있어서,
상기 고분자 젤 블록부가 사각형인 경우, 상기 고분자 젤 블록에 대향하는 2개의 면의 외측에 단열 외곽 케이스가 형성되고, 상기 단열 외곽 케이스가 형성되지 않은 나머지 2개의 면의 외측에는 열전 소자부가 형성되며,
상기 상기 단열 외곽 케이스가 형성되지 않은 나머지 2개의 면의 외측에 형성된 열전 소자부는 가열 및 냉각이 서로 반대 모드로 작동하는 것을 특징으로 하는 생명체 주온성 연구를 위한 온도 구배 제어 장치.
The method according to claim 1,
When the polymer gel block is quadrilateral, a thermally insulated outer case is formed on the outer side of two surfaces opposite to the polymer gel block, a thermoelectric element is formed on the outer sides of the remaining two surfaces on which the thermally insulated outer case is not formed,
And the thermoelectric elements formed on the outer sides of the remaining two surfaces on which the heat insulating outer case is not formed operate in opposite modes of heating and cooling.
제 1항에 있어서,
상기 열전 소자부는,
상기 고분자 젤 블록이 가열 및 냉각되도록 흡열 및 발열하는 열전 소자;
상기 열전 소자 외측에 형성되어 상기 열전 소자의 양쪽 면의 열전 효과에 의해 발생한 온도차이가 유지될 수 있도록 방열판과 냉각펜을 단일 유닛화하여 열전도 효율을 상승시키는 열전도 효율 상승 유닛; 및
상기 열전 소자 내측에 형성되어 상기 열전 소자와 상기 고분자 젤 블록 사이 열전달을 돕는 열전도성 금속판
을 포함하는 것을 특징으로 하는 생명체 주온성 연구를 위한 온도 구배 제어 장치.
The method according to claim 1,
The thermoelectric-
A thermoelectric element which absorbs heat and generates heat so that the polymer gel block is heated and cooled;
A heat conduction efficiency increasing unit that is formed outside the thermoelectric element and increases the heat conduction efficiency by making the heat radiating plate and the cooling pen single unit so that the temperature difference caused by the thermoelectric effect of both surfaces of the thermoelectric element can be maintained; And
A thermally conductive metal plate formed on the inside of the thermoelectric element to assist heat transfer between the thermoelectric element and the polymer gel block,
Wherein the temperature gradient controller is adapted to control the temperature gradient of living organisms.
제 7항에 있어서,
상기 열전 소자부는,
상기 열전 소자의 양면에 형성되는 전기 극성을 변경하여 상기 열전 소자 양면의 흡열 및 발열 모드를 변경하고, 이로써, 상기 고분자 젤 블록에 형성된 온도 구배 기울기의 방향을 변경하는 것을 특징으로 하는 생명체 주온성 연구를 위한 온도 구배 제어 장치.
8. The method of claim 7,
The thermoelectric-
And changing the polarity of heat generated on both sides of the thermoelectric element to change the endothermic and exothermic modes on both surfaces of the thermoelectric element, thereby changing the direction of the temperature gradient gradient formed on the polymer gel block The temperature gradient controller for the temperature gradient.
제 1항에 있어서,
상기 PID 온도 제어부는,
상기 고분자 젤 블록부에 장착된 온도센서의 아날로그 신호를 수신하여 디지털 신호로 변환하는 ADC컨버터;
상기 변환된 디지털 신호와 상기 PID 온도 제어부와 연결된 사용자 컴퓨터로부터 수신된 정보를 기초로 상기 열전 소자부를 구동시키는 프로세서;
상기 프로세서와 상기 사용자 컴퓨터간의 통신 및 조작을 가능하게 하는 통신/조작회로; 및
상기 프로세서의 디지털 신호를 수신하여 아날로그 신호로 변환하는DAC 컨버터
를 포함하는 것을 특징으로 하는 생명체 주온성 연구를 위한 온도 구배 제어 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the PID temperature controller comprises:
An ADC converter for receiving an analog signal of a temperature sensor mounted on the polymer gel block and converting the analog signal into a digital signal;
A processor for driving the thermoelectric module based on the converted digital signal and information received from a user computer connected to the PID temperature controller;
A communication / operation circuit for enabling communication and manipulation between the processor and the user computer; And
A DAC converter for receiving the digital signal of the processor and converting the digital signal to an analog signal;
Wherein the temperature gradient controller is a temperature gradient controller for living organisms.
사각형의 고분자 젤 블록;
상기 고분자 젤 블록의 대향하는 2개의 면의 외측에 형성되는 단열 외곽 케이스;
상기 단열 외곽 케이스가 형성되지 않은 일면의 외측에 형성되는 제1열전 소자부;
상기 제1열전 소자부와 대향하는 일면의 외측에 형성되는 제2열전 소자부; 및
상기 열전 소자부의 온도를 제어하는 PID 온도 제어부
를 포함하는 생명체 주온성 연구를 위한 온도 구배 제어 장치를 이용한 온도 구배 제어 방법에 있어서,
상기 온도 구배 제어 방법은,
생물학적 샘플이 포함된 고분자 젤 블록을 복수의 열전 소자부를 구비한 고분자 젤 블록부에 장착하는 단계;
상기 고분자 젤 블록부를 향하는 상기 제1열전 소자부의 열전소자 면이 발열되는 동시에 상기 고분자 젤 블록부를 향하는 상기 제2열전 소자부의 열전소자 면이 냉각되어, 상기 고분자 젤 블록에 온도 구배를 형성하는 단계; 및
상기 온도 구배의 방향을 변경이 필요한 경우, 상기 고분자 젤 블록부를 향하는 상기 제1열전 소자부의 열전소자 면이 냉각되는 동시에 상기 고분자 젤 블록부를 향하는 제 2열전 소자부의 면이 발열되도록 제어하는 단계
를 포함하는 생명체 주온성 연구를 위한 온도 구배 제어 방법.
Square polymer gel block;
A heat insulating outer case formed on the outer side of two opposing surfaces of the polymer gel block;
A first thermoelectric element part formed on an outer side of the one surface on which the heat insulating outer case is not formed;
A second thermoelectric element part formed on an outer side of one surface facing the first thermoelectric element part; And
A PID temperature control section for controlling the temperature of the thermoelectric element section
Of temperature gradient control for living body zonality study In the temperature gradient control method,
The temperature gradient control method includes:
Attaching a polymer gel block including a biological sample to a polymer gel block portion having a plurality of thermoelectric elements;
The thermoelectric element surface of the first thermoelectric element portion facing the polymer gel block portion is heated and the thermoelectric element surface of the second thermoelectric element portion facing the polymer gel block portion is cooled to form a temperature gradient in the polymer gel block; And
Controlling the surface of the second thermoelectric element portion facing the polymer gel block portion to generate heat while cooling the thermoelectric element surface of the first thermoelectric element portion facing the polymer gel block portion when the direction of the temperature gradient is required to be changed
Temperature gradient control method for living organism consistency study.
제 10항에 있어서,
상기 고분자 젤 블록부를 향하는 상기 제1열전 소자부의 열전소자 면이 발열되는 동시에 상기 고분자 젤 블록부를 향하는 상기 제2열전 소자부의 열전소자 면이 냉각되어, 상기 고분자 젤 블록에 온도 구배를 형성하는 단계는,
온도 센서가 상기 제1열전 소자부 측의 고분자 젤 블록의 온도를 측정하고, 상기 측정된 온도가 설정 온도보다 낮은 경우,
PID 온도 제어부는 전압/전류를 계산하고, 상기 계산된 전압/전류를 이용하여 상기 고분자 젤 블록부를 향하는 상기 제1열전 소자부의 열전소자 면이 발열되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 생명체 주온성 연구를 위한 온도 구배 제어 방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the thermoelectric element surface of the first thermoelectric element portion facing the polymer gel block portion is heated and the thermoelectric element surface of the second thermoelectric element portion facing the polymer gel block portion is cooled to form a temperature gradient in the polymer gel block ,
The temperature sensor measures the temperature of the polymer gel block on the first thermoelectric-element part side, and when the measured temperature is lower than the set temperature,
The PID temperature control unit calculates the voltage / current and controls the thermoelectric element surface of the first thermoelectric conversion unit facing the polymer gel block unit to generate heat by using the calculated voltage / current. Temperature gradient control method.
제 10항에 있어서,
상기 온도 구배의 방향을 변경이 필요한 경우, 상기 고분자 젤 블록부를 향하는 상기 제1열전 소자부의 열전소자 면이 냉각되는 동시에 상기 고분자 젤 블록부를 향하는 제 2열전 소자부의 면이 발열되도록 제어하는 단계는,
온도 센서가 상기 제2열전 소자부 측의 고분자 젤 블록의 온도를 측정하고, 상기 측정된 온도가 설정 온도보다 높은 경우,
PID 온도 제어부가 전압/전류를 계산하고, 상기 계산된 전압/전류를 이용하여 상기 고분자 젤 블록부를 향하는 상기 제2열전 소자부의 열전소자 면이 냉각되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 생명체 주온성 연구를 위한 온도 구배 제어 방법.


11. The method of claim 10,
The step of controlling the surface of the second thermoelectric element part facing the polymer gel block part while the thermoelectric element surface of the first thermoelectric element part facing the polymer gel block part is cooled when the direction of the temperature gradient is required,
The temperature sensor measures the temperature of the polymer gel block on the second thermoelectric-element part side, and when the measured temperature is higher than the set temperature,
Wherein the PID temperature control unit calculates the voltage / current and controls the thermoelectric element surface of the second thermoelectric conversion unit facing the polymer gel block unit to be cooled using the calculated voltage / current. Temperature gradient control method.


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