SK682020U1 - Zapojenie ohrevu stolíka inverzného mikroskopu - Google Patents

Abstract

Zapojenie ohrevu stolíka inverzného mikroskopu pozostáva zo stabilizovaného zdroja (1), regulátora výkonu (2), stolíka (3) mikroskopu, vyhrievacích elementov (4) a (5), teplotných snímačov (6) a (7), riadiaceho systému (8) a pracovného počítača (9). Zapojenie ohrevu stolíka inverzného mikroskopu je možné aplikovať takmer na všetky typy stolíkov inverzných mikroskopov, pričom je možné podľa požiadaviek meniť počet a pozíciu vyhrievacích elementov a snímacích prvkov.

Description

Oblasť techniky

Technické riešenie sa týka ohrevu stolíka inverzného mikroskopu a spadá do oblasti elektrotechniky, najmä elektroniky a výkonovej elektroniky a regulácie.

Doterajší stav techniky

V mnohých oblastiach vedy a techniky, no predovšetkým v oblasti medicíny sa používajú inverzné mikroskopy s vyhrievaním pracovného stolíka resp. s ohrevom vy šetrovanej vzorky. Dôvodom je, že v prípade biologických objektov (mikroskopické živé preparáty a biologické vzorky) je obmedzená životnosť týchto objektov a meranie, alebo vyšetrovanie danej vzorky musí byť vykonané veľmi rýchlo po získaní a príprave mikroskopickej vzorky. Taktiež v iných oblastiach vedy a techniky je potrebné udržiavať teplotu tejto vzorky na požadovanej hodnote počas procesu vyšetrovania, aby boh dodržané predpísané vyšetrovacie metódy a nedošlo tak ku poškodeniuvzorky, alebo ku skresleniu získaných údajov.

Z uvedeného dôvodu výrobcovia mikroskopov dopĺňajú mikroskopy systémami na ohrev a udržiavanie požadovanej teploty vyšetrovanej vzorky. Tieto výhrevné systémy sú umiestňované v závislosti od spôsobu vyšetrovania a vyšetrovanej vzorky, buď na pracovný stolík mikroskopu (https://www.azom.com/equipmentdetails.aspx?EquipID=6694), alebo na objektív mikroskopu (http://biosciencetools.com/catalog/Heaters_Objective.htm), prípadne aj obatypy súčasne.

Tieto systémy na ohrev a udržiavanie požadovanej teploty vyšetrovanej vzorky sú buď založené na princípe ohrevu pracovného stolíku mikroskopu výhrevnou špirálou, odporom, alebo iným zdrojom tepla, ktoré sa vedením šíri po pracovnom stolíku a teda aj do vyšetrovanej vzorky. Druhým spôsobom je ohrev stolíku mikroskopu a teda aj vyšetrovanej vzorky pomocou pracovného média (kvapalného, plynného), ktoré prúdi od zdroja tepla ažpo vyšetrovanú vzorku. Presnosť týchto systémov na ohrev a udržiavanie požadovanej teploty vyšetrovanej vzorky sa pohybuje v rozsahoch cca O,1°C pri systémoch s širokýmrozsahompracovných teplôtažpo systémy precízne (najmä medicínske), kde je možné dosiahnuť presnosť aj pod hodnotu 0,01 °C.

Nevýhodou týchto systémov na ohrev a udržiavanie požadovanej teploty je ich vysoká zložitosť a taktiež vysoké obstarávacie náklady, najmä pri systémochurčenýchpre medicínske aplikácie.

Podstata technického riešenia

Uvedenú nevýhodu odstraňuje predkladané technické riešenie zapojenie ohrevu stolíka inverzného mikroskopu, ktoré je realizované na báze polovodičových súčiastok, pričom obstarávacie náklady predstavujú len zlomok ceny komerčne dostupných systémov, pričom volbou vhodného počtu a taktiež vhodným rozmiestnením vyhrievacích elementov a snímacích prvkov je možné dosiahnuť vysokú presnosť regulácie teploty. Zapojenie sa skladá z troch častí.

Prvú časť tvorí sústava vyhrievacích elementov a snímacích prvkov, ktoré sú vhodne rozmiestnené na pracovnom stolíku mikroskopu. Rozmiestnenie je väčšinou symetrické, čo najbližšie ku vyšetrovanej vzorke, aby bola vzorka rovnomerne ohrievaná. Ako vyhrievací element je použitý MosFet tranzistor, je však možné použiť aj výhrevné špirály, odpory či žiarovku. Ako výhrevný element je možné použiť aj Peltierov článok, pri použití ktorého je zmenou konfigurácie možné danú vzorku aj chladiť. Výhrevné elementy sú umiestnené najčastejšie zospodu pracovného stolíka. Umiestnenie snímačov je možné voliť podľa požiadaviek užívateľa. Počet výhrevných elementov a snímačov a taktiež ich vzájomná pozícia na stolíku mikroskopu určujú (ovplyvňujú) presnosť regulácie teploty.

Druhú časť zapojenia tvorí stabilizovaný zdroj a regulátor výkonu, ktoré dodávajú do vyhrievacích elementov výkon, potrebný na dosiahnutie požadovanej teploty. Výkon potrebný na ohrev a udržiavanie požadovanej teploty vyšetrovanej vzorky závisí od počtu pripojených vyhrievacích elementov. Stabilita zdroja a presnosť regulátora výkonu taktiež ovplyvňujú presnosť regulácie teploty.

Posledná časť zapojenia, riadiaca, je tvorená riadiacim systémom a pracovným počítačom Riadiaci systém komunikuje a pracovným počítačom, sníma žiadané hodnoty a porovnáva ich s nameranými a následne riadi regulátor výkonu, zároveň posiela informácie o činnosti zapojenia do pracovného počítača, kde sa zobrazujú nastavené a merané (skutočné) údaje a stav celého zapojenia.

Výhodnou vlastnosťou zapojenia je možnosť podľa požiadaviek meniť počet a pozíciu vyhrievacích elementov a snímacích prvkov a taktiež nízka obstarávacia cena.

S K 68-2020 U1

Prehľad obrázkov na výkresoch

Na obr. 1 je uvedenábloková schéma zapojenia ohrevu stolíka inverzného mikroskopu.

Príklady uskutočnenia

V zapojení ohrevu stolíka inverzného mikroskopu podľa obr. 1 sú na základe požiadaviek užívateľa údaje o požadovanej teplote odoslané z pracovného počítača 9 do riadiaceho systému 8, ktorý súčasne sníma aj všetky údaje o skutočných teplotách z tepelných snímačov 6 a 7 umiestnených na stolíku 3 mikroskopu. Zároveň riadiaci systém 8 posiela informácie o stave celého zapojenia do pracovného počítača 9, ktorý ich zobrazuje. Riadiaci systém 8 na základe požadovaných a skutočných údajov generuje riadiaci signál, ktorý posiela do regulátora 2 výkonu. Regulátor 2 výkonu, napájaný zo stabilizovaného zdroja 1, napája podľa aktuálnych požiadaviek vyhrievacie elementy 4 a 5.

Priemyselná využiteľnosť

Zapojenie ohrevu stolíka inverzného mikroskopu je určené predovšetkým do stolíkov inverzných mikroskopov. Toto technické riešenie je možné aplikovať takmer na všetky typy stolíkov inverzných mikroskopov, pričom je možnosť podľa požiadaviek meniť počet a pozíciu vyhrievacích elementov a snímacích prvkov, čím sa dosiahne požadovaná presnosť ohrevu. Výhodou zapojenia je taktiež jeho jednoduchosť a predovšetkým nízka cena.

S K 68-2020 U1

Zoznam vzťahových značiek

- stabilizovaný zdroj

- regulátor výkonu

3 - stolík mikroskopu

- vyhrievací element

- vyhrievací element

- teplotný snímač

- teplotný snímač

8 - riadiaci systém

- pracovný počítač

Claims (3)

NÁROKY NA OCHRANU

1. Zapojenie ohrevu stolíka inverzného mikroskopu pozostávajúce zo stabilizovaného zdroja (1), regulátora (2) výkonu, stolíka (3) mikroskopu, vyhrievacích elementov (4) a (5), teplotných snímačov (6) a (7), riadiaceho systému (8) a pracovného počítača (9), vyznačujúce sa tým, že pracovný počítač (9) je pomocou signálových vodičov obojsmerne pripojený ku riadiacemu systému (8) na prenos žiadaných a skutočných údajov, ďalej že tepelné snímače (6) a (7) sú pomocou signálových vodičov pripojené ku riadiacemu systému (8) a pracovnému počítaču (9) na snímanie teploty, pričom riadiaci systém (8) je pomocou signálových vodičov pripojený ku regulátoru (2) výkonu, ktorý je pomocou silových vodičov napájaný zo stabilizovaného zdroja (1), pričom regulátor (2) výkonu je pomocou silových vodičov pripojený ku vyhrievacím elementom (4) a (5) na dosiahnutie požadovanej teploty.

2. Zapojenie ohrevu stolíka inverzného mikroskopu, podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že vyhrievacie elementy (4) a (5) a teplotné snímače (6) a (7) sú umiestnené na stolíku (3) mikroskopu, pričom ako vyhrievacie elementy (4) a (5) sú použité rôzne výhrevné telesá, napríklad MosFet tranzistor, výhrevné špirály, odpory, žiarovky, ako aj Peltierov článok.

3. Zapojenie ohrevu stolíka inverzného mikroskopu, podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že počet vyhrievacích elementov (4), (5) je minimálne dva na zabezpečenie rovnomerného ohrevu stolíka (3) mikroskopu a počet teplotných snímačov (6), (7) je minimálne dva na p tesnejšie snímanie teploty.