一種細胞操作微環境溫度控制系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種細胞操作微環境溫度控制系統，該系統由操作平臺、PID溫控儀、30V可調直流穩壓電源、溫度探針、細胞載玻片、微環境操作臺、微環境支撐臺等組成。PID溫控儀、30V可調直流穩壓電源、微環境支撐臺分別固定在操作臺上，微環境操作臺固定在微環境支撐臺上。兩片細胞載玻片間隙注入細胞溶液，用溫度探針檢測其溫度。本實用新型溫度控制精度達到0.5攝氏度，且維持溫度性能穩定；設定PID溫控儀參數實現不同溫度恒定控制；調整30V可調直流穩壓電源電流大小可以控制溫度改變的速度；本實用新型用于細胞操作微環境溫度控制，具有普遍適用性，易于移植到其他類似微觀操作環境的溫度控制系統之中。
【專利說明】
一種細胞操作微環境溫度控制系統
技術領域
[0001]本發明涉及溫度控制系統，尤其是一種細胞操作微環境溫度控制系統，即在細胞操作微環境下的可調自動溫度控制系統。
【背景技術】
[0002]隨著現代科學研究的廣泛進步，學科之間的交叉融合變得越來常見，也越發重要與突出，如何合理巧妙地結合不同學科的優勢進行科學實驗是當前科研前進的一個重要方向。對于現代生物實驗來說，溫度是一個十分重要的因素，在實驗過程中對溫度進行控制很大程度上關乎著實驗的成敗。如很多細胞實驗中，需要控制細胞所處環境保持37°C的恒定溫度，以讓細胞達到最佳的生理狀態。目前市面上有許多溫度控制設備，在溫度控制功能實現上已經非常穩定，但自身體積和針對對象的體積非常龐大。基于物理、化學學科中的相關知識設計的一種基于細胞操作微環境溫度控制系統卻非常少見。
【發明內容】
[0003]本發明目的在于提供一種細胞操作微環境溫度控制系統。用高靈敏度的溫度探針感應溫度變化，用靈敏PID溫度控制儀控制熱量輸出。
[0004]為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案是:
[0005]本發明的細胞操作微環境溫度控制系統，包括PID溫控儀，30V可調直流穩壓電源，操作平臺，溫度探針，細胞載玻片，微環境操作臺，微環境支撐臺，導電銅紙，導電銅片；
[0006]PID溫控儀、30V可調直流穩壓電源、微環境支撐臺分別固定在操作平臺上。微環境操作臺固定在微環境支撐臺上。兩片細胞載玻片一上一下對應固定在微環境操作臺上，之間形成半封閉空間，空間中注入細胞溶液，兩側用油液密封，形成完全封閉空間，減緩水分蒸發。溫度探針接線連接在PID溫控儀7、8號接口，溫度探針頭部插進上述空間的油液中，用于檢測細胞溶液溫度。PID溫控儀1、2號接口接入220V交流電，5、6號輸出接口連接到30V可調直流穩壓電源的輸入接口。上細胞載玻片兩端分別粘貼導電銅紙。兩片導電銅片分別蓋在上細胞載玻片兩端上，用緊固螺釘固定于微環境操作臺上。30V可調直流穩壓電源正負極輸出分別連接到兩片導電銅片上的螺釘，導通電流。
[0007]所述PID溫控儀為REX-C900繼電器電子式溫控儀，溫控范圍:0-1380°C。
[0008]所述30V可調直流穩壓電源為305DM四位顯示直流穩壓電源，電流精度可達0.1mA。
[0009]所述溫度探針為K型鎧裝熱電偶WRNK-191探針熱電偶溫度傳感器。
[0010]所述細胞載玻片為實驗用ITO導電玻璃。
[0011]所述導電銅紙為實驗用ITO專用導電膠帶。
[0012]所述的微環境操作臺采用聚乳酸生物降解材料，由3D打印技術打印而成。
[0013]本發明具有的有益效果是:
[0014]本發明主要應用于生命科學領域的細胞或單分子微操作環境實驗的溫度控制，在極小的空間對溶液溫度進行精準的控制，讓細胞或者蛋白質大分子處于最佳的實驗狀態中，兼具以下優勢:
[0015]I)電源輸出電流小，且探針避開直接接觸溶液，將對實驗對象的傷害降低到了最低點；
[0016]2)溫度控制穩定，溫度升高均勻且可調。
[0017]3)該系統簡單易行，原理清晰明了，易以模塊化形式整合到其他類似的生命科學微環境操作實驗裝置之中。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明的系統結構原理圖。
[0019]圖2是本發明微環境操作臺結構圖。
[0020]圖3是本發明細胞載玻片粘貼導電銅紙示意圖。
[0021]圖4是本發明微環境操作臺固定細胞載玻片及導電銅片示意圖。
[0022]圖5是本發明微環境操作臺固定細胞載玻片及導電銅片示意圖(另一視角)。
[0023]圖中:1、PID溫控儀，2、30V可調直流穩壓電源，3、操作平臺，4、溫度探針，5、細胞載玻片，6、微環境操作臺，7、微環境支撐臺，8、導電銅紙，9、導電銅片，10、導線，11、緊固螺釘
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0025]如圖1所示，本發明包括PID溫控儀I，30V可調直流穩壓電源2，操作平臺3，溫度探針4，兩片細胞載玻片5，微環境操作臺6，微環境支撐臺7，兩片導電銅紙8，兩塊導電銅片9，三根導線10，四個緊固螺釘11。
[0026]如圖1、圖4所示，PID溫控儀1、30V可調直流穩壓電源2和微環境支撐臺7固定在操作平臺3的合適位置上，用導線10將兩者相連。微環境操作臺6固定在微環境支撐臺7合適位置上。導電銅紙8粘貼在上細胞載玻片5的兩端如圖3所示，兩塊導電銅片9用螺釘分別固定在上細胞載玻片5的兩端如圖4所示。溫度探針4從PID溫控儀I輸出，頭部從微環境操作臺6的小孔中插入兩片細胞載玻片5中的油液中。從30V可調直流穩壓電源2的正負極連接出來的兩根導線10分別接到上細胞載玻片5兩端的螺釘上。
[0027]所述PID溫控儀I為REX-C900繼電器電子式溫控儀，溫控范圍:0-1380°C。
[0028]所述30V可調直流穩壓電源2為305DM四位顯示直流穩壓電源，電流精度可達
0.1mA0
[0029]所述溫度探針4為K型鎧裝熱電偶WRNK-191探針熱電偶溫度傳感器。
[0030]所述細胞載玻片5為實驗用ITO導電玻璃。
[0031]所述導電銅紙8為實驗用ITO專用導電膠帶。
[0032]本發明細胞操作微環境溫度控制系統在很小的環境中實現溫度控制，有以下幾點特點:1、兩片載玻片之間的距離非常小，中間注入的細胞溶液體積也由此非常小，系統的設計尺度精度非常高；2、細胞溶液在環境中蒸發迅速，在兩側用油液進行密封可減緩溶液蒸發速度;3、溫度探針的體積必須非常微小才能順利插入細胞溶液中檢測溫度變化，且為了避免溫度探針中流過的電流傷害細胞，溫度探針必須置于油液中；4、運用電流通過使電阻發熱的原理，讓上載玻片上流過電流產生熱量傳遞到兩片玻璃之間的溶液中時必須做到溫度場緩慢均勻延伸，盡量避免溫度場渦流形成，以減少溫度控制系統本身對實驗帶來的附加影響。
[0033]本發明的工作原理如下:
[0034]PID溫控儀I根據說明書連接線路，將輸入插頭接入220V交流電源中，輸出端用導線連接到30V可調直流穩壓電源2，為其提供220V交流電源。調節PID溫控儀I的設置按鈕，將溫度設定為實驗所需溫度，如37°C，調節溫度變化范圍，如± TC。即溫度升高到38°C以上時，PID溫控儀I會切斷輸送給30V可調直流穩壓電源2的電源，停止加熱；當溫度降至36°C以下時，PID溫控儀I會恢復對30V可調直流穩壓電源2的電源供應，溫度重新上升，由此達到溫控的目的。
[0035]當PID溫控儀I工作時，根據載玻片電阻的大小和升溫速度要求，調節30V可調直流穩壓電源2的輸出電流至合適值，對細胞載玻片5輸送電源進行加熱。
[0036]本實驗中，細胞載玻片5的尺寸十分微小，為40X 22 X 0.3mm，上細胞載玻片5兩端分別粘貼上導電銅紙8，用以將電流平均分配到細胞載玻片5上，粘貼完導電銅紙8在細胞載玻片5兩端分別用緊固螺釘11固定上兩片導電銅片。
[0037]微環境操作臺6采用3D打印技術打印而成，材料是PLA聚乳酸生物降解材料，為了使得細胞載玻片5粘貼上去的時候更加牢固，應提高3D打印機的打印質量，如減緩出絲速度、采用更優質的打印耗材等。
[0038]兩片細胞載玻片5完全固定好之后，用生物用移液槍將少量含有細胞的溶液和其他試劑緩慢注入，注液完畢后兩側留下兩條狹窄的空間，用油液進行密封，形成最終的封閉空間。油液的作用是減緩溶液中水分蒸發速度，延長實驗時間。注射溶液的時候應注意微環境操作臺6應該保證水平固定在微環境支撐臺7上，注射速度也要保持緩慢均勻，防止出現氣泡和不規則形狀。
[0039]實驗結束后及時將溫度探針4從油液中抽出，用清潔紙清除上面粘貼的油液，妥善放置，防止探針變形。卸下細胞載玻片5，將空間中的溶液和油液清洗干凈，妥善放置，以備后續實驗重復使用，提高利用率。最后切斷電源，整理操作平臺3。
[0040]以上說明是對本發明一一細胞操作微環境溫度控制系統的詳細介紹，用于幫助理解本發明的方法及思想。在本發明的精神和權利要求的保護范圍內，對本發明作出的任何修改和改變，都落入本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種細胞操作微環境溫度控制系統，其特征在于:包括PID溫控儀(1)，30V可調直流穩壓電源(2)，操作平臺(3)，溫度探針(4)，細胞載玻片(5)，微環境操作臺(6)，微環境支撐臺(7)，導電銅紙(8)，導電銅片(9); PID溫控儀(1)、30V可調直流穩壓電源(2)、微環境支撐臺(7)分別固定在操作平臺(3)上，微環境操作臺(6)固定在微環境支撐臺(7)上，兩片細胞載玻片(5)—上一下對應固定在微環境操作臺(6)上，兩載玻片之間形成半封閉空間，空間中注入細胞溶液，兩側用油液密封，形成完全封閉空間以減緩水分蒸發。溫度探針(4)接線連接在PID溫控儀(1)7、8號接口，溫度探針(4)頭部插進上述空間的油液中，用于檢測細胞溶液溫度;PID溫控儀(1)1、2號接口接入220V交流電，5、6號輸出接口連接到30V可調直流穩壓電源(2)的輸入接口；上細胞載玻片(5)的兩端分別粘貼導電銅紙(8)，兩片導電銅片(9)分別蓋在上細胞載玻片兩端上并通過緊固螺釘固定于微環境操作臺(6)上，30V可調直流穩壓電源(2)正負極輸出分別連接到兩片導電銅片上的螺釘，導通電流。2.根據權利要求1所述的一種細胞操作微環境溫度控制系統，其特征在于:所述PID溫控儀(I)為REX-C900繼電器電子式溫控儀，溫控范圍:0-1380 °C。3.根據權利要求1所述的一種細胞操作微環境溫度控制系統，其特征在于:所述30V可調直流穩壓電源(2)為305DM四位顯示直流穩壓電源，電流精度可達0.1mA。4.根據權利要求1所述的一種細胞操作微環境溫度控制系統，其特征在于:所述溫度探針(4)為K型鎧裝熱電偶WRNK-191探針熱電偶溫度傳感器。5.根據權利要求1所述的一種細胞操作微環境溫度控制系統，其特征在于:所述細胞載玻片(5)為實驗用ITO導電玻璃。6.根據權利要求1所述的一種細胞操作微環境溫度控制系統，其特征在于:所述導電銅紙(8)為實驗用ITO專用導電膠帶。7.根據權利要求1所述的一種細胞操作微環境溫度控制系統，其特征在于:所述的微環境操作臺(6)采用聚乳酸生物降解材料，由3D打印技術打印而成。
【文檔編號】C12M1/38GK205687943SQ201620585856
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月15日 公開號201620585856.4, CN 201620585856, CN 205687943 U, CN 205687943U, CN-U-205687943, CN201620585856, CN201620585856.4, CN205687943 U, CN205687943U
【發明人】費攀宇, 陳偉
【申請人】浙江大學