專利名稱：深低溫溫度傳感裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于溫度傳感器領域，尤其涉及一種用于檢測細胞所處環(huán)境的深低溫射頻探測傳感器。
背景技術：
當前，隨著IT技術、射頻通訊技術、互聯(lián)網(wǎng)通訊技術、數(shù)字化測控技術的高速發(fā)展，一個嶄新的朝陽產(chǎn)業(yè)一物聯(lián)網(wǎng)正在各行各業(yè)快速成長。細胞技術，作為現(xiàn)代疾控、醫(yī)療、軍事、科研等相關領域的高端專業(yè)技術，已經(jīng)成為影響國計民生的尖端專業(yè)技術之一。由于細胞技術對于環(huán)境的特定依賴性，細胞活性對溫度、濕度等環(huán)境要素有特殊、專業(yè)的要求，細胞產(chǎn)品的取樣、開發(fā)、生產(chǎn)、運輸及倉儲等環(huán)節(jié)中，對于溫度、濕度等影響細胞活性的關鍵要素有著極其迫切、嚴格的測量和監(jiān)控要求。玻璃態(tài)是物質(zhì)的一種存在狀態(tài)，此時的物質(zhì)象固體一樣具有一定的形狀和體積， 又象液體一樣分子之間的排列只是近似有序，因此是非晶態(tài)或無定形態(tài)，類似于我們熟知的透光材料玻璃；處于此狀態(tài)的大分子聚合物的鏈段運動被凍結，只允許小尺寸的運動，所以其形變很小，因此稱為玻璃態(tài)；而當大分子聚合物轉變?yōu)槿彳浂哂袕椥缘墓腆w時，就處于橡膠態(tài)。所謂無定形(Amorphous)是指物質(zhì)所處的一種非平衡、非結晶狀態(tài)，當飽和條件占優(yōu)勢并且溶質(zhì)保持非結晶時，此時形成的固體就是無定形態(tài)；所謂玻璃化溫度(Glass transition temperature, Tg)，是指當非晶態(tài)的食品從玻璃態(tài)到橡膠態(tài)的轉變(玻璃化轉變)時的溫度(如圖1所示)。20世紀80年代發(fā)展起來的生物材料玻璃化低溫保存，是使細胞及其保護劑溶液以足夠快的降溫速率過冷到其玻璃化轉變溫度，而被固化為完全的玻璃態(tài)并以這種玻璃態(tài)在低溫下長期保存的方法。在這一過程中細胞內(nèi)外完全避免了結晶，從而得以避免由于結冰而引起的各種損傷。Papatz等人采用甘油保護劑實現(xiàn)紅細胞懸浮液的玻璃化。Fahy等人探討了玻璃化保存的基本原理，描述了如何實現(xiàn)玻璃化的基本過程。Rail等人的鼠胚胎玻璃化保存獲得了成功。Fuku等人對牛的卵母細胞進行了玻璃化保存以及保存過程中超微結構變化的研究。細胞的深低溫玻璃化存儲，是當前實用最為廣泛的先進存儲技術，其核心要素是溫度變化速率和溫度平穩(wěn)監(jiān)測。當前，在細胞產(chǎn)品的開發(fā)、生產(chǎn)、運輸及倉儲過程中，一種方法是采用人工測量、紙質(zhì)記錄的方式對細胞的生存環(huán)境進行監(jiān)測，此類方法人工消耗大，測量誤差因人而異，浩瀚的紙質(zhì)數(shù)據(jù)檢索和分析困難重重，對于一些具有人體侵害性的細胞(病毒)，對人身的危害無法有效減免。第二種方法是通過使用特種設備進行個體化、離散的保存和監(jiān)測，此類方法在測量一致性上有所提高，但仍需人工記錄和分析，另外由于其采樣點的固定性和數(shù)量限制，實際應用中不具備靈活性
實用新型內(nèi)容
[0008]本實用新型的目的在于研制一款免接觸、精確測量、可實時射頻發(fā)射、具有高可靠性、適用于細胞深低溫環(huán)境的深低溫溫度探測裝置。本實用新型所采用的技術方案是一種深低溫溫度傳感裝置，用于監(jiān)控細胞環(huán)境，包括直接探測環(huán)境溫度的溫度傳感器，與所述的溫度傳感器相連接獲取其溫度數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)處理的溫度數(shù)據(jù)控制裝置， 所述的溫度數(shù)據(jù)控制裝置包括構成其外觀的殼體、設置在其殼體內(nèi)部的主板及可給所述的主板供能的供能裝置，所述的主板包括的單片機、與單片機連接并實時存儲溫度數(shù)據(jù)的閃存芯片、與單片機連接并實時發(fā)送射頻信號的射頻芯片，及為各芯片單元提供1 讀寫總線的I2C芯片。其中，為提高溫度數(shù)據(jù)的精確度，所述的單片機具有深低溫溫度補償單元。為便于設置溫度傳感器及溫度數(shù)據(jù)控制裝置，所述的溫度傳感器與主板間通過單總線通訊接口進行連接。當然，為進一步提升本實用新型溫度傳感裝置便捷配置性，所述的溫度傳感器為無線溫度傳感器，所述的主板包含匹配的溫度數(shù)據(jù)無線接收模塊，通過溫度數(shù)據(jù)的無線傳輸，進一步減小了本實用新型深低溫溫度傳感裝置裝配難度。本實用新型的有益效果是本發(fā)明的深低溫溫度傳感器采用數(shù)據(jù)的射頻發(fā)射，減少了數(shù)據(jù)線物理和距離的束縛，在射頻有效接收范圍內(nèi)可任意部署在深低溫冰箱或深低溫液氮罐；其供能電池可重復充電，重復充電500次以上，且利用專有的智能電池管理技術， 在有外電源時不耗電池電量，進一步延長充電電池的使用壽命；測量數(shù)據(jù)經(jīng)補償單元處理后再傳送，測量精度高，測量誤差小于等于0. 5°C ；測量一致性高；實時性強，延時小于IS ； 測溫環(huán)境適應能力強；維護便利，可反復充電；安裝或充電無需破壞細胞存儲設備。

圖1為本實用新型溫度傳感裝置的結構示意圖；圖2為本實用新型溫度傳感裝置測溫示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細說明如圖1圖2所示，本實用新型的深低溫溫度傳感裝置包括深低溫溫度傳感器1， 與所述的深低溫溫度傳感器1相連通的溫度數(shù)據(jù)控制裝置8及設置在溫度數(shù)據(jù)控制裝置8 外部的發(fā)射天線7。其中，優(yōu)選地所述的深低溫溫度傳感器1為PT100溫度傳感器，其利用PT100熱電阻的溫度與阻值變化關系，溫度的采集范圍大，可有效滿足對細胞所存儲環(huán)境溫度檢測條件。所述的溫度數(shù)據(jù)控制裝置8包括構成其外觀的殼體及設置在其殼體內(nèi)部的主板2 及可給所述的主板2供能的電池。所述的主板2包括具有深低溫溫度補償單元的單片機3， 如C8051F410型；閃存芯片5，在程序控制將單片機3處理得到的溫度數(shù)據(jù)寫入并存儲在閃存芯片5內(nèi)以便作為一部分內(nèi)置的事后記錄查詢數(shù)據(jù)庫，所述的閃存芯片選擇很多，如16 兆位SPI串行閃存芯片SST25VF016B ；可同時將將單片機3處理得到的溫度數(shù)據(jù)通過無線
4方式發(fā)送至集線器或者服務器的射頻芯片6，如ADF7020-1BCPZ ；及1 芯片4，其為各芯片單元提供1 讀寫總線，可選擇的1 芯片類型很多，如A8563。所述的溫度傳感器1與單片機3數(shù)據(jù)連接，優(yōu)選地，所述的深低溫溫度傳感器1與主板2間通過單總線通訊接口進行連接。所述的電池采用可重復充電的電池，以延長電池的使用壽命，同時可以保證整個溫度數(shù)據(jù)控制裝置使用便利性和體積的小型化。S卩，本實用新型采用嵌入式深低溫測溫傳感，并依照軟件內(nèi)部數(shù)據(jù)處理方法設置深低溫溫度補償單元，在細胞深低溫傳感裝置殼體內(nèi)配備嵌入式射頻發(fā)射芯片和低功耗單片機，實現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的本地存儲和無線射頻發(fā)送。具體地說，PT100溫度傳感器探測目標細胞環(huán)境溫度，其與主板間通過單總線通訊接口進行連接，主板C8051F410為整板的主控單元，通過I/O 口獲取PT100的測溫模擬結果，由單片機3進行數(shù)字換算，換算的方法是單片機內(nèi)部A/D采樣十六次累加后獲取一個有效溫度采樣，該溫度采樣除以十六得到十六次采樣平均值，然后根據(jù)電路特性，折算成單次A/D采樣值。其換算的結果通過射頻芯片ADF7020-1BCPZ經(jīng)由天線進行射頻數(shù)字發(fā)射， 另一方面同時將該結果寫入閃存芯片SST25VF016B以便事后記錄查詢，同時，I2C芯片為各芯片單元提供1 讀寫總線。本實用新型的溫度傳感裝置具備細胞倉儲環(huán)境所需的深低溫測溫范圍大 (_195°C 250°C )；采用數(shù)據(jù)的射頻發(fā)射，減少了數(shù)據(jù)線物理和距離的束縛，在射頻有效接收范圍內(nèi)可任意部署在深低溫冰箱或深低溫液氮罐；其供能電池可重復充電，重復充電 500次以上，且利用專有的智能電池管理技術，在有外電源時不耗電池電量，進一步延長充電電池的使用壽命；測量數(shù)據(jù)經(jīng)補償單元處理后在傳送，測量精度高，測量誤差小于等于 0. 5°C ；測量一致性高；采用主控芯片自動處理并將數(shù)據(jù)發(fā)出，實時性強，延時小于IS ；測溫環(huán)境適應能力強；維護便利，可反復充電；安裝或充電無需破壞細胞存儲設備。本實用新型完全可以達到細胞深低溫存儲條件下無接觸、高精度溫度測量、安裝和維護便利的目的，具有極大的實用意義和社會意義。以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種深低溫溫度傳感裝置，用于監(jiān)控細胞環(huán)境，其特征在于，包括直接探測細胞環(huán)境溫度的深低溫溫度傳感器(1)，與所述的深低溫溫度傳感器(1)相連接獲取其溫度數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)處理的溫度數(shù)據(jù)控制裝置(8)，所述的溫度數(shù)據(jù)控制裝置(8)包括構成其外觀的殼體、設置在其殼體內(nèi)部的主板( 及可給所述的主板( 供能的供能裝置，所述的主板 (2)包括的單片機(3)、與單片機連接并實時存儲溫度數(shù)據(jù)的閃存芯片(5)、與單片機連接并實時發(fā)送射頻信號的射頻芯片(6)，及為各芯片單元提供1 讀寫總線的I2C芯片(4)。
2.如權利要求1所述的深低溫溫度傳感裝置，其特征在于所述的單片機具有深低溫溫度補償單元。
3.如權利要求1所述的深低溫溫度傳感裝置，其特征在于所述的深低溫溫度傳感器 (1)與主板O)間通過單總線通訊接口進行連接。
4.如權利要求1所述的深低溫溫度傳感裝置，其特征在于所述的深低溫溫度傳感器為無線溫度傳感器，所述的主板包含與無線溫度傳感器匹配的溫度數(shù)據(jù)無線接收模塊。
5.如權利要求1所述的深低溫溫度傳感裝置，其特征在于所述的供能裝置為可重復充電的電池。
6.如權利要求1所述的深低溫溫度傳感裝置，其特征在于所述的溫度數(shù)據(jù)控制裝置 (8)殼體設置有發(fā)射天線(7)。
專利摘要本實用新型公開了一種深低溫溫度傳感裝置，用于監(jiān)控細胞環(huán)境，包括直接探測環(huán)境溫度的溫度傳感器，與所述的溫度傳感器相連接獲取其溫度數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)處理的溫度數(shù)據(jù)控制裝置，所述的溫度數(shù)據(jù)控制裝置包括構成其外觀的殼體、設置在其殼體內(nèi)部的主板及可給所述的主板供能的供能裝置，所述的主板包括的單片機、實時溫度數(shù)據(jù)的存儲閃存芯片、射頻芯片，及為各芯片單元提供I2C讀寫總線的I2C芯片。采用數(shù)據(jù)的射頻發(fā)射，減少了數(shù)據(jù)線物理和距離的束縛，在射頻有效接收范圍內(nèi)可任意部署在深低溫冰箱或深低溫液氮罐；測量數(shù)據(jù)經(jīng)補償單元處理后在傳送，測量精度高，測量誤差小于等于0.5℃；測量一致性高；實時性強，延時小于1S。
文檔編號G01K1/02GK202033110SQ20112010362
公開日2011年11月9日 申請日期2011年4月11日 優(yōu)先權日2011年4月11日
發(fā)明者羅元浩 申請人:天津英瑞圣華生物技術有限公司