一種微生物培養(yǎng)儀及其溫度控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及生物樣本檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種微生物培養(yǎng)儀及其溫度控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]微生物培養(yǎng)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于檢測(cè)生物樣本(例如放置在培養(yǎng)瓶或其他類似器皿中的血液或無(wú)菌體液)中是否存在微生物的臨床檢測(cè)領(lǐng)域。用于檢測(cè)生物樣本的設(shè)備主要包括控制系統(tǒng)、測(cè)量檢測(cè)系統(tǒng)以及孵育溫控系統(tǒng)。其中，孵育溫控系統(tǒng)常用來(lái)提供準(zhǔn)確穩(wěn)定的孵育環(huán)境。通常，剛性骨架設(shè)置在孵育空間內(nèi)，剛性骨架用于裝載盛有生物樣本的容器，孵育空間保持恒定的溫度。在這種方式中，孵育空間與外界環(huán)境僅通過一層外殼隔離，外界環(huán)境的溫度波動(dòng)相對(duì)較容易影響孵育空間內(nèi)的孵育溫度，因此，較難確保測(cè)量檢測(cè)結(jié)果不受外界環(huán)境的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N微生物培養(yǎng)儀及其溫度控制系統(tǒng)，解決了外界環(huán)境的溫度波動(dòng)容易影響孵育空間內(nèi)孵育溫度的問題。
[0004]根據(jù)本申請(qǐng)的第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N溫度控制系統(tǒng)，包括:
[0005]由第一殼體圍繞成的與外界環(huán)境隔離的第一腔體；
[0006]由第二殼體圍繞成的第二腔體，所述第二腔體設(shè)置在第一腔體內(nèi)，用于容納保溫對(duì)象；
[0007]第一溫度控制器，用于對(duì)第一腔體和第二腔體進(jìn)行加熱和/或制冷。
[0008]根據(jù)本申請(qǐng)的第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N微生物培養(yǎng)儀，包括控制系統(tǒng)、測(cè)量檢測(cè)系統(tǒng)和上述的任一種溫度控制系統(tǒng)；所述溫度控制系統(tǒng)用于為生物樣本提供孵育環(huán)境；所述控制系統(tǒng)用于控制測(cè)量檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)所述生物樣本進(jìn)行測(cè)量檢測(cè)。
[0009]本申請(qǐng)?zhí)峁┑奈⑸锱囵B(yǎng)儀及其溫度控制系統(tǒng)，通過第一腔體將第二腔體與外界隔離，保溫對(duì)象放置在第二腔體內(nèi)，不容易被外界環(huán)境的溫度變化所影響，能夠達(dá)到更好的溫度控制效果。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本申請(qǐng)一種實(shí)施例中微生物培養(yǎng)儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2為本申請(qǐng)一種實(shí)施例中溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3為本申請(qǐng)另一種實(shí)施例中溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖4為本申請(qǐng)一種實(shí)施例溫度控制系統(tǒng)中剛性骨架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖5為本申請(qǐng)一種實(shí)施例中固體直熱方式的示意圖；
[0015]圖6a_6c為具體應(yīng)用例中外界環(huán)境、第一腔體和第二腔體、剛性骨架和保溫對(duì)象之間的溫度關(guān)系示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]請(qǐng)參考圖1，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種微生物培養(yǎng)儀，包括控制系統(tǒng)101、測(cè)量檢測(cè)系統(tǒng)102和溫度控制系統(tǒng)103。溫度控制系統(tǒng)103用于為生物樣本提供孵育環(huán)境?？刂葡到y(tǒng)101用于控制測(cè)量檢測(cè)系統(tǒng)102對(duì)生物樣本進(jìn)行測(cè)量檢測(cè)。其中，溫度控制系統(tǒng)103可以采用下面實(shí)施例中提供的任意一種。
[0017]需要說(shuō)明的是，在具體實(shí)施例中，第一溫度控制器包括第一加熱器和/或第一制冷器，通常，第二溫度控制器為第二加熱器，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)具體需要選擇第一溫度控制器為第一加熱器和/或第一制冷器。本申請(qǐng)實(shí)施例中主要以第一溫度控制器為第一加熱器、第二溫度控制器為第二加熱器為例進(jìn)行說(shuō)明。
[0018]下面通過【具體實(shí)施方式】結(jié)合附圖對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]請(qǐng)參考圖2，本實(shí)施例提供了一種溫度控制系統(tǒng)，包括由第一殼體201圍繞成的與外界環(huán)境隔離的第一腔體202、由第二殼體203圍繞成的第二腔體204和第一加熱器206。第二腔體204設(shè)置在第一腔體202內(nèi)，用于容納保溫對(duì)象205 ;第一加熱器206用于對(duì)第一腔體202和第二腔體204進(jìn)行加熱。
[0020]溫度控制系統(tǒng)通過第一腔體202將第二腔體204與外界隔離，保溫對(duì)象放置在第二腔體204內(nèi)，不容易被外界環(huán)境的溫度變化所影響，能夠達(dá)到更好的溫度控制效果。
[0021]在具體實(shí)施例中，第二殼體203上開設(shè)用于連通第一腔體202和第二腔體204的通孔。第一加熱器206對(duì)第一腔體202和第二腔體204進(jìn)行加熱，使之達(dá)到預(yù)設(shè)的溫度值。通孔用于第一腔體202和第二腔體204之間進(jìn)行熱傳導(dǎo)。第一加熱器206可以設(shè)置在第一腔體202或第二腔體204，第一加熱器206對(duì)其中任意一個(gè)腔體進(jìn)行加熱時(shí)，可以通過通孔的熱傳導(dǎo)作用同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)另一個(gè)腔體的加熱。第一加熱器206主要用于彌補(bǔ)因放入新的保溫對(duì)象、系統(tǒng)開門以及系統(tǒng)整機(jī)固有熱損所造成的熱量損失。
[0022]優(yōu)選的，通孔包括氣體從第一腔體202流出到第二腔體204的出風(fēng)口 208和氣體從第二腔體204流入到第一腔體202的入風(fēng)口 209。出風(fēng)口 208和入風(fēng)口 209分別設(shè)置在第二殼體203相對(duì)的兩端，第一腔體-出風(fēng)口 -第二腔體-入風(fēng)口 -第一腔體形成一循環(huán)風(fēng)道。
[0023]進(jìn)一步，第一腔體202內(nèi)設(shè)置有鼓風(fēng)裝置207，用于驅(qū)動(dòng)第一腔體202和第二腔體204內(nèi)的氣體沿著一固定方向在循環(huán)風(fēng)道內(nèi)流動(dòng)。鼓風(fēng)裝置207驅(qū)動(dòng)第一腔體202和第二腔體204內(nèi)的氣體沿循環(huán)風(fēng)道內(nèi)流動(dòng)的方向如圖2中的箭頭所示。在其他實(shí)施例中，鼓風(fēng)裝置207還可以驅(qū)動(dòng)第一腔體202和第二腔體204內(nèi)的氣體沿圖2箭頭相反的方向流動(dòng)。出風(fēng)口 208和入風(fēng)口 209的數(shù)量可以根據(jù)具體需要設(shè)置。具體的，鼓風(fēng)裝置207可以是風(fēng)扇。
[0024]循環(huán)風(fēng)道內(nèi)流動(dòng)的氣體可以保證第一腔體202和第二腔體204內(nèi)溫度的均勻性，同時(shí)也提高了溫度控制的效率。
[0025]由于第二腔體204內(nèi)放置有保溫對(duì)象205，因此，隨著氣流往入風(fēng)口 209處流動(dòng)，氣流要抵抗阻力做功，循環(huán)風(fēng)道內(nèi)流動(dòng)的氣體在從出風(fēng)口 208至入風(fēng)口 209處速度會(huì)被逐漸減小，因此，優(yōu)選的，溫度控制系統(tǒng)還包括設(shè)置在第二腔體204 —側(cè)的增壓板210，增壓板210到第二腔體204另一側(cè)的距離從出風(fēng)口 208至入風(fēng)口 209逐漸收窄。增壓板210的目的就是增加腔體在入風(fēng)口 209 —端的動(dòng)壓，進(jìn)而起到加快氣流流速的作用，保證各個(gè)保溫對(duì)象表面的氣體流速相同，以達(dá)到更好的溫度控制效果。增壓板210到第二腔體204另一側(cè)的距離從出風(fēng)口 208至入風(fēng)口 209收窄的幅度可以根據(jù)具體的風(fēng)速靈活設(shè)置。在具體實(shí)施例中，增壓板210可以是傾斜放置的板狀材料，也可以是一楔形材料。
[0026]為了減小氣流的阻力，并保證氣流具有一致的流向，第一腔體202的轉(zhuǎn)角處設(shè)置有與氣體流向存在一定角度的引流板211。
[0027]在具體實(shí)施例中，溫度控制系統(tǒng)還包括控制電路(圖中未示出)，其設(shè)置在第一殼體101外部，用于控制第一加熱器206通電或斷電。例如，在保溫對(duì)象的溫度達(dá)到目標(biāo)溫度時(shí)，控制電路控制第一加熱器206停止加熱。
[0028]溫度控制系統(tǒng)還包括設(shè)置在第一腔體202或第二腔體204內(nèi)的第一溫度傳感器，用于檢測(cè)第一腔體202和第二腔體204內(nèi)的溫度，并反饋給控制電路?？刂齐娐愤€用于根據(jù)第一溫度傳感器反饋的溫度信息控制第一加熱器206的工作狀態(tài)，例如控制控制第一加熱器206的輸出功率。
[0029]具體的，本實(shí)施例中，保溫對(duì)象205為微生物樣本。需要說(shuō)明的是，保溫對(duì)象通常盛裝在容器(例如培養(yǎng)瓶)內(nèi)，之后再放置在第二腔體內(nèi)；在某些實(shí)施例中，如果保溫對(duì)象為固體，則可以不需要容器盛裝，直接放置在第二腔體內(nèi)。
[0030]目前，溫度控制系統(tǒng)比較成熟的技術(shù)方案主要有兩種，一種是采用塑料材質(zhì)作為培養(yǎng)瓶等生物樣本器皿的剛性骨架，通過在封閉空間單純的空氣浴使培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)的樣本溫度升高并保持在設(shè)定溫度；另一種是采用導(dǎo)熱極好的金屬材料作為剛性骨架，通過功率加熱器件直接加熱金屬體，進(jìn)而較為快速的對(duì)培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)的樣本進(jìn)行加熱及保溫。
[0031]不過，這兩種技術(shù)路線都有自身不可避免的缺陷。對(duì)于第一種來(lái)說(shuō)，主要存在下面二個(gè)問題:
[0032]1、樣本加熱時(shí)間過長(zhǎng)。由于塑料熱導(dǎo)率低，因此需要較長(zhǎng)的時(shí)間將培養(yǎng)瓶中的樣本加熱至目標(biāo)溫度。
[0033]2、系統(tǒng)反應(yīng)遲滯。由于是通過熱空氣對(duì)培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)的樣本加熱，對(duì)空氣本身的加熱和冷卻速度較慢，因此，系統(tǒng)通過溫度傳感器反饋給溫度控制電路的目標(biāo)溫度值總會(huì)滯后于目標(biāo)實(shí)際溫度值。
[0034]3、溫控穩(wěn)定性差，控制精度低。由于系統(tǒng)反應(yīng)存在遲滯，同時(shí)加上外部的干擾例如熱損，會(huì)使溫度控制系統(tǒng)容易波動(dòng)，無(wú)法準(zhǔn)確控制溫度，并且當(dāng)加熱溫度超過目標(biāo)溫度之后，單純依靠自身則無(wú)法實(shí)現(xiàn)冷卻，需要等待儀器自行散熱降溫或者增加獨(dú)立冷卻設(shè)備。
[0035]對(duì)于第二種技術(shù)路線來(lái)說(shuō)，主要存在的問題在于金屬模塊溫升速度較快，極容易出現(xiàn)溫度過沖的現(xiàn)象，即實(shí)際溫度超過目標(biāo)溫度。例如，目標(biāo)溫度是35°C，加熱一段時(shí)候后，實(shí)際溫度為38°C。為了解決溫度過沖的問題，目前普遍的方法是引入外部溫度較低的空氣對(duì)其進(jìn)行冷卻。該方法可以較好的解決固體直熱帶來(lái)的溫度過沖問題，但是缺點(diǎn)也同樣顯著，大量空氣流入流出，會(huì)在儀器內(nèi)部積累大量的灰塵，過濾網(wǎng)需要頻繁清潔或更換。同時(shí)由于排出的空氣帶走了部分熱量，降低了儀器輸出功率的利用率。
[0036]為解決上述問題，本實(shí)施例提供的溫度控制系統(tǒng)還包括設(shè)置在第二腔體204內(nèi)的剛性骨架212，用于裝載盛裝保溫對(duì)象205的容器。進(jìn)一步，剛性骨架212側(cè)面貼附有第二加熱器213，用于對(duì)剛性骨架212和保溫對(duì)象進(jìn)行加熱。具體的，控制電路還用于控制第二加熱器213通電或斷電。
[0037]第二加熱器213可以使用柔性加熱器件例如硅膠加熱片、電阻絲、PTC (PositiveTemperature Coefficient,正溫度系數(shù)熱敏電阻)原理的加熱器件等。第二加熱器213主要用于彌補(bǔ)因放入新的保溫對(duì)象而造成的熱量損失。
[0038]具體的，剛性骨架212采用具有較高熱導(dǎo)率的金屬材料。剛性骨架212至少具有一個(gè)固定孔位，用于安裝固定盛裝保溫對(duì)象205的容器。如圖4所示，為剛性骨架212的結(jié)構(gòu)示意圖，2120為用于安裝固定保溫對(duì)象205的固定孔位，第二加熱器213貼附在剛性骨架212的兩個(gè)側(cè)面2121。在具體應(yīng)用例中，可以采用硬鋁機(jī)加工出放置保溫對(duì)象的圓孔固定孔位，并在底部放置溫度傳感器用于檢測(cè)溫度，在兩側(cè)安裝第二加熱器，利用鋁材具有輕質(zhì)及高導(dǎo)熱率的特性，可以有效保證剛性骨架的溫度均勻性和導(dǎo)熱能力。圖4所示為整機(jī)機(jī)械加工成型的剛性骨架，在其它實(shí)施例中，還可以以兩個(gè)孔位為單元進(jìn)行擠壓模加工，整體拼裝后得到剛性骨架。
[0039]