实验室调温装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于在目标温度下储存实验室样品的实验室调温装置。它尤其涉及一种用于生长细胞培养物的培养箱(1)。本发明专利技术还涉及一种用于在实验室调温装置中设定目标温度的方法，该方法尤其基于对腔室内温度的估计。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】实验室调温装置和方法
本专利技术涉及一种用于调温实验室样品使其在目标温度的实验室调温装置。它尤其涉及一种用于生长细胞培养物的培养箱。本专利技术还涉及一种在实验室调温装置中设定目标温度的方法。本专利技术还涉及一种用于估计所述实验室调温装置的腔室内温度的方法。
技术介绍
实验室调温装置对于将实验室样品维持在特定目标温度下，特别是保持在受保护的环境中是必需的。生物和医学实验室使用培养箱将细胞培养物中的细胞保持在受控的环境条件下，从而促进活细胞的体外生长。为此，通过培养箱的部件将与环境隔离的培养箱腔室内的温度和气体成分、或湿度分别保持在期望值。真核细胞必须在CO2培养箱中培养。所述气氛是由具有特定CO2和O2含量以及特定湿度的空气形成；通常，合适的温度是37℃。这种实验室调温装置具有围绕培养箱腔室的壳体，例如具有壳体开口的外壳，通过该开口，用户可以将样品放入壳体内，并从壳体(特别是培养箱腔室)中取出样品。实验室调温装置的一个关键要求是精确维护或设置实验室调温装置腔室内的用户期望的目标温度。培养箱通常具有控制电路，在该控制电路中，培养箱内部或与培养箱内部相连的温度传感器被配置为测量元件，并且培养箱的温度控制单元被配置为控制元件。温度控制的准确性和可靠性决定性地影响温度传感器的准确性和可靠性。位于培养箱内的温度传感器在使用寿命期间会受到各种不利影响，这些不利影响是由实验室样品、清洁剂以及灭菌所需的高达180℃的各种不同温度造成的。还有用户的干扰，如实验室工作人员和维护人员，他们定期操纵腔室内部。温度传感器的可靠性可能由于所述影响而受损。为了确保其可靠性，温度传感器可以定期校准，然而，这需要一些努力。因此，需要有利于实验室调温装置可靠和有效运行的措施。US6,518,059B1公开了一种实验室微孔板培养箱，该培养箱包括壳体和温度控制组件，所述壳体具有封闭的培养腔室，所述温度控制组件将培养箱内的温度均一地保持在期望的范围内。所述温度控制组件包括位于壳体内用于加热腔室的加热器、温度传感器和控制器。US6,063,619公开了一种培养箱，该培养箱在培养罐内提供厌氧和恒温环境，并且包括培养箱主体、设置在所述培养箱主体中的顶部开口的培养罐、由铝制成的外圆柱形套管和由不锈钢制成的内圆柱形套管。平面加热器设置成与所述外圆柱形套管的外表面紧密接触，并且温度传感器安装在所述外圆柱形套管的壁中。加热器对培养罐的加热由设置在培养箱主体前部的开关控制。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种能够以可靠和有效的方式运行的增强的实验室调温装置，以及一种能够以可靠和有效的方式运行实验室调温装置的方法。本专利技术通过提供根据权利要求1的实验室调温装置和根据权利要求7和10的方法来解决这个问题。优选的实施方案尤其是从属权利要求的主题。根据本专利技术所述的实验室调温装置，其用于调温实验室样品使其在目标温度T目标，并且包括：-用于将实验室样品接收在腔室内的腔室，所述腔室的外侧由至少一个腔室壁和关闭腔室开口的腔室门形成，用户可以通过所述腔室开口进入腔室内部；-用于对所述腔室进行调温的温度控制单元，所述温度控制单元被安装成与该腔室的外侧热接触；-温度传感器，其被安装成与所述腔室的外侧热接触，以记录温度Tak；-绝缘元件，其使温度控制单元、温度传感器和腔室与环境热绝缘；以及-电子控制器，提供它来通过温度传感器和温度控制单元将温度Tak控制到具有预定值Tx0的设定点温度，使得温度设定Tak＝Tx0将导致腔室内的温度TK被设定为TK＝T目标。利用根据本专利技术的实验室调温装置，通过由位于腔室外的温度传感器进行测量来控制温度控制单元，从而设定腔室内的温度。利用这种布置，温度传感器位于不受环境和腔室内部影响的区域中。由于采用了绝缘元件，尤其是外壳，对于设置内部温度非常重要的温度传感器被充分保护起来。这将延长温度传感器的可靠使用寿命，并且实验室调温装置可以更有效地运行。术语“调温”通常描述通过加热和/或冷却来实现的温度设定，其可隐含控制单元或其他温度设定控制。所述温度T目标尤其可以是用户可选择的。根据本专利技术的这一概念基于原型测量，其令人惊讶地表明，为了能够可靠地设定通过绝缘装置与外部绝缘的腔室内的温度，不需要腔室内的温度传感器。相反，很明显，通过位于腔室外部的温度传感器和外部温度控制单元来控制温度就足够了。对于这种通常在外部温度介于18℃和28℃之间运行的实验室调温装置，腔室内温度按照不可变关系遵循在腔室外侧的控制温度，该不可变关系仅取决于使用的相应实验室调温装置。具体而言，所述不可变关系仅取决于实验室调温装置的个体配置，其被称为“装置特定的(device-specific)”，并且在实验室调温装置总是相同配置的情况下，它们仅取决于实验室调温装置的类型，其被称为“设备特定的(apparatus-specific)”。在设备特定的不可变关系或特性的情况下，相同的实验室调温装置在所述不可变关系或特性方面没有各自不同，并且所述不可变关系可以应用于所有相同的实验室调温装置(即一种类型的实验室调温装置)。在这种情况下，所述不可变关系涉及恒定的、装置特定的或设备特定的值Tx0：腔室内温度TK与腔室外测得的温度Tak相关，腔室外测得的温度Tak跟随腔室内的温度TK，并且在实验室调温装置的热流的静态平衡中，总是获得相同的值Tak＝Tx0。因此，为了能够可靠且准确地设置腔室内的温度TK，必须仅将外部温度传感器设置为Tak＝Tx0。对于腔室内每个期望的目标温度TK＝T目标，值Tx0均不同。值对(T目标；Tx0)或这些值中的几个值分别用实验室调温装置(如以下将要解释的)预先确定，然后在装置特定的不可变关系的情况下，可以在单独的实验室调温装置中使用，或者在设备特定的不可变关系的情况下，可以在所有相同的实验室调温装置中使用。Tx0或其他特性的装置特定的技术参数是有利的，因为并非所有生产系列的装置都必须配置相同，这允许在选择组件时有更大的灵活性。优选地，所述实验室调温装置不包括测量腔室内温度的温度传感器。因此，人们可以不用温度传感器，并节省了其维修成本。这将提高所述实验室调温装置的成本效率。优选地，所述实验室调温装置不包括控制腔室内温度TK的控制单元。优选地，所述实验室调温装置不包括这样的控制单元，该控制单元包括测量腔室内温度TK并且特别用作所述控制单元的测量元件的温度传感器。特别地，仅由于温度设定Tak＝Tx0，腔室内的温度TK被设定为期望值，这是所述实验室调温装置的固有特性或上述不可变关系的必然结果。换句话说，根据本专利技术，通过运行至少一个温度控制单元，将腔室外侧上的测量传感器的温度Tak设定为设定点温度Tx0，并且，通过预定的装置特定或设备特定的、Tx0与期望的目标温度TK＝T目标(腔室内)的相关性(T目标；Tx0)，腔室内的温度TK遵循该设定。因此，腔室内的这种温度控制也可以称为腔室内温度TK的“间接设定”，尽管它不是传统意义上的TK的温度设定。电子控制器优选包括数据存储单元。优选地，至少一个预定值Tx0被存储在所述数据存储单元中，其值从所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于调温实验室样品使其在目标温度T

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180316 EP 18162369.51.用于调温实验室样品使其在目标温度T目标的实验室调温装置(1)，其包括：
*腔室(2)，其用于将实验室样品接收在腔室空间(9)内，所述腔室空间(9)的外侧由至少一个腔室壁(2a)和一个腔室门(16b)形成，所述腔室门(16b)关闭腔室开口，通过所述腔室开口，用户可以进入腔室的内部，
*温度控制单元(6)，其用于调温所述腔室，所述温度控制单元以热接触的方式附接到所述腔室的外侧，
*温度传感器(3)，其以热接触的方式附接到所述腔室的外侧，用于记录温度Tak，
*绝缘元件(4)，其可将所述温度控制单元、所述温度传感器和所述腔室与环境热绝缘，和
*电子控制器5，其被配置为借助于温度传感器和温度控制单元将温度Tak调节到具有值Tx0的设定点温度，其中Tx0是预定的，这样使得温度设定Tak＝Tx0将导致腔室内温度TK被设定为TK＝T目标。


2.根据权利要求1所述的实验室调温装置，其不包括这样的温度传感器，所述温度传感器测量腔室内的温度，并用作所述电子控制器的温度控制的测量元件，所述电子控制器通过所述温度传感器和温度控制单元将Tak调节到具有值Tx0的设定点温度。


3.根据权利要求1或2所述的实验室调温装置，其中所述电子控制器包括数据存储单元，在所述数据存储单元中存储至少一个预定值Tx0，为了设定温度Tak＝Tx0，可从所述数据存储单元中提取所述预定值Tx0。


4.根据上述任一项权利要求所述的实验室调温装置，其中，在温度设定Tak＝Tx0期间，所述温度控制单元根据时间以电功率P调温(t)运行，并且所述电子控制器记录所述功率P调温(t)和时间依赖性值Tak(t)，并且所述电子控制器包括数据处理单元，所述数据处理单元被配置为计算作为所述功率P调温(t)和所测量的温度Tak(t)的函数的腔室内温度TKb。


5.根据权利要求4所述的实验室调温装置，
其中，所述实验室调温装置包括记录所述腔室门打开和关闭的腔室门传感器
或
所述实验室调温装置包括具有壳体门的外壳，以及记录所述壳体门的打开和关闭的壳体门传感器，当壳体门打开时，允许用户通过打开的腔室门进入腔室的内部，
其中，所述电子控制器被配置成记录作为时间函数的腔室门或壳体门的打开和关闭，并且计算作为腔室门或壳体门打开和关闭的时间点的函数的腔室内温度TKb。


6.根据权利要求4或5所述的实验室调温装置，其中，所述电子控制器被配置为计算在打开和关闭实验室调温装置的腔室门或壳体门之后的、作为时间t的函数的腔室内温度TKb(t)，所述计算按照下式进行
TKb(t)＝Tak(t)+T偏移-(P调温(t)–P基线(t))*F
其中，T偏移由T偏移＝Tx0-T目标定义，P基线(t)是打开腔室门或壳体门之前，在给定环境温度下在稳定状态下由温度控制单元施加的功率，并且F是比例因子。


7.方法(100)，其用于在根据权利要求1至6中任一项所述的实验室调温装置的所述腔室内设定目标温度T目标，所述方法包括以下步骤:
·确定设备特定值Tx0，其中Tx0是预定的，这样使得腔室内温度TK为TK＝T目标的设定是由温度设定Tak＝Tx0产生的；
·将外部温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗雷德里克·圣厄勒，帕特里克·舒尼曼，卢茨·蒂曼，
申请(专利权)人：埃佩多夫股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE