專利名稱：低溫生物降溫控溫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于生物材料低溫保存的低溫生物降溫裝置。
對于生物材料的低溫保存，在以前用冰箱進行二步法降溫、用液氮容器內(nèi)氣相區(qū)的溫度梯度用手控辦法進行降溫，亦可用溶液的凝因特性實現(xiàn)了新的二步法降溫，目前隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，逐步研制成用微機控制液氮噴射式低溫生物降溫儀，它由冷卻箱、電磁閥、液氮容器、微機等幾部分組成，在運行中，微機通過測溫元件實測樣品的溫度并將其和要求的降溫程序相比較，根據(jù)比較的結(jié)果，通過微機控制低溫電磁閥的開啟與關(guān)閉，控制進入冷卻箱中的液氮流量，以控制生物樣品的溫度，這種降溫儀能按使用輸入的降溫程序進行工作，但它具有明顯的缺點，一是電磁低溫條件下，要產(chǎn)生結(jié)霜，易被損壞；二是液氮消耗量大。對于慢速降溫的程序，往往一個程序需要很長的時間，若使用此類降溫儀，液氮耗量很大，即使大容量的液氮容器也難滿足要求，而更換液氮容器或灌注液氮會破壞降溫程序的正常運行。
本實用新型的目的是利用液氮的自然蒸發(fā)在容器頸部所形成的溫度梯度場，提供一臺能根據(jù)溫度控制裝有生物的托盤在氣相區(qū)內(nèi)上下移動，使生物材料按給定降溫速率降溫的低溫生物降溫控制裝置。
本實用新型技術(shù)方案是把裝有生物材料的托盤置入利用液氮的自然蒸發(fā)在容器頸部形成溫度梯度場的液氮容器內(nèi)，托盤通過細(xì)繩經(jīng)懸臂梁前端之滑輪由步進電機率引，步進電機置于微機控制箱內(nèi)，懸臂梁后端由螺釘固定在微機控制箱或固定在一個支架上，托盤內(nèi)置有一個熱電偶測溫元件，熱電偶的冷端置于冰水瓶內(nèi)，熱電偶測得的生物材料溫度信號輸入微機控制箱，經(jīng)運算放大器放大，并將此模擬信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號被中央處理單元接受，進行處理，這一中央處理單元接受使用者輸入的降溫程序，微機根據(jù)實測的溫度與要求溫度進行對比，由對比結(jié)果對步進電機發(fā)生指令，控制其轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向，以達到控溫的目的。
本實用新型實施例結(jié)合附圖加以描述。


圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型微機控制箱原理框圖。
由圖1所示，裝有生物材料的托盤8置入氣相區(qū)內(nèi)形成溫度梯度的液氮容器1內(nèi)，托盤8通過細(xì)繩9經(jīng)懸臂梁3前端之滑輪2由步進電機5牽引，步進電機5置于微機控制箱4內(nèi)，懸臂梁3后端由螺釘固在微機控制箱面板上，托盤8內(nèi)靠近生物材料處置有一個熱電偶測溫元件，熱電偶可采用0.3mm的銅一康銅熱電偶，它在生物材料控溫范圍內(nèi)具有良好的熱電線性關(guān)系與溫度分辨率，敏感性優(yōu)于其他測溫元件，熱電偶冷端置于冰水瓶7內(nèi)，熱電偶的溫度參考點選為0℃，用冰水混合物能方便地維持這一溫度。由圖2所示，微機控制箱包括運算放大器、A／D轉(zhuǎn)換器、分配驅(qū)動器、中央處理單元、鎖存器、只讀存貯器、讀寫存貯器、鍵盤、顯示器、步進電機組成，由測溫元件測得生物材料所處的溫度信號，經(jīng)運算放大器放大，并將此模擬信號經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，被中央處理單元接受，采用MCS－5I系列的8031芯片作為中央處理單元，源程序存放在只讀存儲器內(nèi)，使用者將降溫要求通過鍵盤輸入微機處理，微機根據(jù)實測的溫度與要求的溫度進行對比，由對比結(jié)果使步進電機5轉(zhuǎn)或不轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，快轉(zhuǎn)或慢轉(zhuǎn)，步進電機5的轉(zhuǎn)動通過細(xì)繩9帶動托盤8在液氮容器內(nèi)上升、下降，快升、慢升或停止，這樣使托盤內(nèi)的生物材料保持需要的溫度。當(dāng)降溫程序執(zhí)行完成后，步進電機能夠自鎖，保持生物材料處于特定溫度，如果使用者需要將生物材料放入液氮中進行低溫保存，只要切斷電源，步進電機轉(zhuǎn)軸呈自由狀態(tài)，在重力作用下，生物材料就會落入液氮。
本實用新型的優(yōu)點1、利用液氮容器內(nèi)液氮蒸汽所具有的溫度梯度對材料進行降溫，所消耗液氮量極少，僅為液氮容器的自然蒸發(fā)量，溫度場極穩(wěn)定。
2、利用步進電機控制生物材料在液氮蒸汽中的垂直高度，步進電機的轉(zhuǎn)角可達1.5°，可作精確控制。
3、采用直徑為φ0.3mm的銅一康銅熱電偶測量，測溫靈敏度很高，從而可實行每分鐘測溫100次并可立即進行調(diào)整，控溫精度高。
4、微機、執(zhí)行系統(tǒng)等為一體，均裝于機箱內(nèi)，便于使用者攜帶與操作，且可靠性好。
5、利用51系列微處理機的軟件編程來直接控制步進電機的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向，節(jié)省了步進電機的前置電路，如脈沖發(fā)生器、環(huán)形分配器等，而且使運行更可靠、靈活。
本實用新型可應(yīng)用于生物、醫(yī)療、水產(chǎn)等部門，亦可推廣用于其他領(lǐng)域。
權(quán)利要求1.一種低溫生物降溫裝置，其特征在于，裝有生物材料的托盤8置入氣相區(qū)內(nèi)形成溫度梯度的液氮容器1內(nèi)，托盤8通過細(xì)繩9經(jīng)懸臂梁3前端之滑輪2由步進電機5牽引，步進電機5置于微機控制箱4上，托盤8內(nèi)靠近生物材料處置有一個熱電偶測溫元件6，熱電偶有冷端置于冰水瓶7內(nèi)，由熱電偶測得的生物材料溫度信號輸入到微機控制箱內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫生物降溫裝置，其特征在于，測溫元件6用0.3mm的銅一康銅熱電偶。
專利摘要本實用新型涉及一種利用具有溫度梯度場的液氮容器內(nèi)，根據(jù)溫度控制裝有生物材料的托盤上、下移動，從而保持生物材料所需溫度的低溫生物降溫控制裝置，其優(yōu)點是消耗液氮少，由步進電機可作精確控制生物材料在液氮蒸汽中的垂直高度，用銅—康銅熱電偶測溫，控溫靈敏度高，由微機的軟件編程直接控制步進電機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向，運行可靠靈活，微機，執(zhí)行系統(tǒng)為一體，便于攜帶操作，本實用新型可用于生物、醫(yī)療、水產(chǎn)等部門。
文檔編號G05D23/22GK2092118SQ91215370
公開日1992年1月1日 申請日期1991年4月22日 優(yōu)先權(quán)日1991年4月22日
發(fā)明者陳兒同, 趙林, 華澤釗 申請人:上海機械學(xué)院