显微观察时维持样品温度恒定的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种显微观察时维持样品温度恒定的装置，该装置包括柔性绝缘材料、加热电热丝、测温热电阻、数据采集模块、通讯模块，该装置采用柔性绝缘材料包覆的电热丝加热，通过热电阻传感器采集柔性绝缘材料的温度信号，温度信号传送给控制计算机形成负反馈，通过计算机反馈信号来控制维持样品的温度恒定。使用中，该装置环绕样品皿，通过和样品皿换热，来控制样品皿中心样品的温度；该装置可实现在25～100℃温度范围内任一温度恒定；该装置可通过软连接扣连接，以方便包裹样品皿。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于分析测试仪器领域，尤其涉及一种显微观察时维持样品温度恒定的装置，具体地说，本技术对采用柔性绝缘材料包覆的电热丝进行加热，通过调节加热电热丝的功率来维持样品皿中样品的温度恒定。
技术介绍
在化学化工生产和科研过程中，经常需要通过显微镜实时、在线地观察样品不同温度时的微观光学形貌。传统的水浴、电热套、恒温箱等虽然可以控制样品的温度恒定，但无法实现通过显微镜实时、在线地观察样品。目前市场上有INSTEC公司生产的专用于显微镜的变温装置，可实现温度在-78 V _250°C的连续变化，但其操作复杂，设备昂贵，一般实验室承受不起。另外，此变温装置鉴于其自身的设计，有一个最大的不足:显微镜只可以用长工作距离物镜观察，物镜倍数越高，工作距离越短，对于100倍的物镜，即使是长工作距离物镜也无法利用此变温装置找到样品。因此，极大限制了此变温装置的广泛使用。市面上Tokai Hit公司生产了一种CO2孵育装置，用来将生物样品如细胞等维持在37°C，CO2含量保持在5%，湿度90%。这种装置非常适合做生物样品，但价格也很昂贵，操作复杂，还需要CO2钢瓶，占地面积大。最重要的是此装置需要有合适的载物台匹配，并不适合所有的光学显微镜。对于化学样品，经常需要分析的是不同温度时样品的光学特征，而且对于细胞样品来说，相对于湿度和CO2含量，温度是最重要的，只要温度维持在37°C，细胞的存活时间就会比在室温25°C下大大增加。另外，国产的加热装置主要是对样品的圆型托盘进行加热。这样虽然可以实现直接加热，但是由于圆形样品托盘直接与载物台连接，而载物台的材质一般都是塑料，不能承受高温。因此，长时间使用会有损载物台，进而影响载物台与样品托盘的连接。因此，本技术的目的是提供一种可使用普通物镜、对载物台安全，并可广泛应用于普通光学显微镜的维持 样品温度恒定的加热装置。
技术实现思路
为了克服上述缺陷，本技术设计了一种简单的维持样品温度恒定的装置，显微观察时，可以实时地、在线地控制温度。本技术所指的样品皿是用铝和盖玻片做成的圆筒状载物皿，类似于培养细胞的confocal皿。本技术的目的是提出一种显微观察时维持样品温度恒定的装置，所述装置包括柔性绝缘材料2、加热电热丝3、测温热电阻4、数据采集模块5、通讯模块6，其中，所述加热电热丝3包裹在所述柔性绝缘材料2内部；所述测温热电阻4置于所述柔性绝缘材料2的中心，用于测量所述柔性绝缘材料2的温度，并产生一温度信号；所述数据采集模块5采集所述温度信号并通过通讯模块6将所述温度信号传输至控制计算机。所述装置还包括DA输出模块7，所述DA输出模块7接收所述控制计算机通过所述通讯模块6发送过来的反馈信号，并根据所述反馈信号控制所述加热电热丝3的加热速率。所述装置还包括一连接扣8，用于连接所述装置与样品皿，以将所述装置固定在样品皿上，从而通过与样品皿的换热最终实现对样品皿中心样品温度的控制。 所述连接扣8为软连接扣。所述DA输出模块7通过控制所述加热电热丝3的功率大小来控制所述加热电热丝3的加热速率。所述样品皿中样品的实际温度tMal与所述测温热电阻4测得的温度t存在一对应关系。所述控制计算机根据所述测温热电阻4测得的温度t以及预先设定的样品需要达到的目标温度T生成一反馈信号，来控制所述装置的加热温度。所述反馈信号为增加/减小所述加热电热丝3的功率的反馈信号。利用本技术设计的装置，可在普通显微镜、荧光显微镜、共聚焦显微镜及双光子显微镜等仪器上实现实时、在线地观察样品不同温度的光学形貌。可使用普通物镜、对载物台安全。而且此装置简单、便宜，有助于在各实验室内的推广。附图说明图1是本实 用新型所提出的维持样品温度恒定的装置一柔性恒温器的结构示意及工作原理图。图2为图1所示的柔性恒温器与样品皿的连接示意图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术进一步详细说明。本技术提供一种维持样品温度恒定的装置，尤其是一种显微观察时维持样品温度恒定的装置，图1是所述维持样品温度恒定的装置-柔性恒温器的结构示意及工作原理图，图中:1为整个柔性恒温器，2为柔性绝缘材料，3为加热电热丝，4为测温热电阻，5为数据采集模块，6为通讯模块，7为DA输出模块，8为连接扣。图中所示的柔性恒温器I主要由柔性绝缘材料2、加热电热丝3、测温热电阻4、数据采集模块5、通讯模块6、DA输出模块7和连接扣8组成。柔性绝缘材料2内部包裹加热电热丝3用来加热样品皿，在柔性绝缘材料中心装有测温热电阻4以测量柔性绝缘材料的温度，即柔性恒温器的温度，并产生一温度信号，数据采集模块5采集所述温度信号并通过通讯模块6传输至控制计算机；DA输出模块7接收控制计算机通过通讯模块6发送过来的反馈信号，并根据所述反馈信号控制所述加热电热丝3的加热速率。连接扣8的作用是用来扣紧柔性恒温器和样品皿，以将柔性恒温器固定在样品皿上。实际上，样品皿中样品的实际温度tMal和柔性恒温器热电阻测得的温度是有差别的，样品实际温度tMal可通过温度计直接测量，而我们能控制的是柔性恒温器的温度tta 。在一定的温度范围内，确定柔性恒温器温度也就是热电阻测得的温度ttas#与样品实际温度tMal的对应关系，拟合成一函数。这样，当样品要达到某一个温度t,eal时，根据上述函数就能够确定柔性恒温器所需要达到的温度控制计算机按照基于传热学设计的程序，根据预先设定的实际样品需要达到的温度来控制柔性恒温器所需的加热温度，并给出一反馈信号，该反馈信号经通讯模块6传输至DA输出模块7，利用DA输出模块7控制加热电热丝的功率大小从而控制加热电热丝3的加热速率。上述功能通过计算机控制的加热程序实现，具体过程如下:要使样品达到实验要求的目标温度T，需要知道目标温度T与样品当时的实际温度tMal的差值来决定柔性恒温器的加热程序。在环境温度、样品目标温度T一定的情况下，通过柔性恒温器的热电阻测量温度与样品实际温度tMal有一一对应关系，可拟合成函数。在样品的实际温度tMal低于希望达到的目标温度T的情况下，当目标温度T与通过柔性恒温器的热电阻测量温度 对应的样品实际温度tMal的差值大于一定的At时，计算程序给出反馈信号，通过控制柔性恒温器加热电热丝3的功率，持续加热；当实际温度tMal升高至与目标温度T的差值小于等于一定的At时，计算机发出减小加热电热丝3的功率的反馈信号，通过控制柔性恒温器加热电热丝3的功率值，来降低加热速率，使加热电热丝3缓慢加热至样品需要的目标温度T ;当样品实际温度tMal高于样品希望达到的目标温度T情况下，且差值小于一定的At'时，控制计算机发出减小加热电热丝3的功率的反馈信号，以降低加热速率，使加热电热丝3缓慢加热，直至目标温度T与所述实际温度tMal的差值大于等于一定的At'时，停止加热。通过这种方法，能够控制样品温度来达到用户所需求的目标温度T。在实际使用中，所述柔性恒温器环绕在样品皿周围，优选地，柔性恒温器通过软连接扣8连接样品皿，以方便包裹样品皿。图2给出了柔性恒温器与样品皿的连接关系，图中，9为样品皿。环绕在样品皿9周围的柔性恒温器通过与样品皿9进彳丁换热，以最终实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种显微观察时维持样品温度恒定的装置，其特征在于，所述装置包括柔性绝缘材料(2)、加热电热丝(3)、测温热电阻(4)、数据采集模块(5)、通讯模块(6)，其中，所述加热电热丝(3)包裹在所述柔性绝缘材料(2)内部；所述测温热电阻(4)置于所述柔性绝缘材料(2)的中心，用于测量所述柔性绝缘材料(2)的温度，并产生一温度信号；所述数据采集模块(5)采集所述温度信号并通过通讯模块(6)将所述温度信号传输至控制计算机电热丝。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘美蓉，徐媛，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：实用新型
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