實(shí)時(shí)溫控微型樣品室的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出一種實(shí)時(shí)溫控微型樣品室，包括控溫裝置(A)、樣品室(B)和控溫儀表(C)三部分?？販匮b置(A)包括U型支撐板(①)、半導(dǎo)體制冷片(TEC)(②)、TEC的金屬導(dǎo)熱片(③)、熱電偶探頭(④)、玻片支撐板(⑤)和隔熱板(⑥)。樣品室(B)包括上蓋玻片(⑦)、樣品室基板(⑧)和下蓋玻片(⑨)?？販貎x表(C)包括控溫電源、反饋控制器和導(dǎo)線。本實(shí)用新型可對(duì)樣品的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和調(diào)節(jié)，溫控范圍為6-90℃，溫度響應(yīng)時(shí)間≤3min，溫度控制精度為±0.5℃。樣品室不會(huì)引入任何機(jī)械振動(dòng)，無噪聲源；容積可調(diào)，最少僅需10μl溶液即可充滿樣品室；體積小，特別滿足由于高倍率物鏡導(dǎo)致的顯微鏡載物臺(tái)空間十分有限的情況。
【專利說明】實(shí)時(shí)溫控微型樣品室

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于顯微容器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種能夠?qū)崟r(shí)實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)控的微型 樣品室。

【背景技術(shù)】
[0002] 在顯微觀察實(shí)驗(yàn)和顯微操作實(shí)驗(yàn)中，普通的樣品室由于沒有溫度調(diào)節(jié)功能，只能 在室溫下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。但在實(shí)際應(yīng)用中，很多生物、物理以及化學(xué)實(shí)驗(yàn)需要在實(shí)驗(yàn)過程中維持 特定溫度（不一定是室溫），或者隨實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行而改變溫度，因此需要加裝帶有溫控設(shè)備的 樣品室。
[0003] 目前已有的樣品室溫控裝置一般體積較大，并多帶有風(fēng)扇等噪聲源，無法滿足使 用高倍率顯微物鏡的狹小工作空間以及高精度測(cè)量所需的超低噪聲要求。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型的目的在于：提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)溫度調(diào)控的微型樣品室，在實(shí)驗(yàn) 過程中對(duì)樣品室內(nèi)液體的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和調(diào)節(jié)，樣品室體積小，不引入任何機(jī)械振動(dòng)， 具有較好的對(duì)溫度時(shí)間響應(yīng)能力和溫度調(diào)節(jié)精度。
[0005] 本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：一種實(shí)時(shí)溫控微型樣品室，包括控溫裝置A、樣品 室B和控溫儀表C，其中：
[0006] 控溫裝置A包括U型支撐板①，半導(dǎo)體制冷片（TEC)②，TEC的金屬導(dǎo)熱片③，熱 電偶探頭④，玻片支撐板⑤和隔熱板⑥；
[0007] 控溫裝置A的U型支撐板①兩側(cè)下方為兩個(gè)半導(dǎo)體制冷片（TEC)②，每個(gè)半導(dǎo)體 制冷片（TEC)②下方均裝有TEC的金屬導(dǎo)熱片③，兩個(gè)TEC的金屬導(dǎo)熱片③下面共同連接 玻片支撐板⑤，玻片支撐板⑤下面為兩個(gè)隔熱板⑥，TEC的金屬導(dǎo)熱片（③）的方槽開口向 下，兩個(gè)熱電偶探頭④分別安裝在兩個(gè)TEC的金屬導(dǎo)熱片③的方槽內(nèi)，且使得熱電偶探頭 ④位于TEC的金屬導(dǎo)熱片③和玻片支撐板⑤之間。
[0008] U型支撐板①，半導(dǎo)體制冷片（TEC)②，TEC的金屬導(dǎo)熱片③，熱電偶探頭④，玻片 支撐板⑤使用導(dǎo)熱膠粘合，然后將隔熱板⑥使用普通粘合劑粘合在玻片支撐板⑤的下方， 最終組成控溫裝置A。
[0009] 樣品室B包括上蓋玻片⑦，樣品室基板⑧和下蓋玻片⑨，樣品室基板⑧為帶有方 孔的金屬片。
[0010] 將上蓋玻片⑦、樣品室基板⑧和下蓋玻片⑨用502速干膠順次粘合，從而成樣品 室B，由于樣品室基板⑧為帶有方孔的金屬片，因此粘合后會(huì)在上蓋玻片⑦和下蓋玻片⑨中 間形成一個(gè)長(zhǎng)條形的腔體，并在兩側(cè)分別留有一個(gè)小孔，可用于加樣和排氣。
[0011] 控溫儀表C包括控溫電源、反饋控制器以及導(dǎo)線。
[0012] 控溫裝置A和樣品室B使用透明膠連接，半導(dǎo)體制冷片（TEC)②的導(dǎo)線和熱電偶 探頭④的導(dǎo)線需連接至控溫儀表C的反饋控制器上。
[0013] 進(jìn)一步的，可以通過改變樣品室基板⑧的厚度來改變樣品室容積。
[0014] 進(jìn)一步的，控溫裝置A中的各個(gè)部件之間用導(dǎo)熱膠連接，保證熱傳導(dǎo)能力與機(jī) 械強(qiáng)度，并且保證U型支撐板①與TEC的金屬導(dǎo)熱片③不直接接觸，降低半導(dǎo)體制冷片 (TEC)②的冷熱面間的熱傳導(dǎo)。
[0015] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0016] ①本實(shí)用新型在實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)樣品室內(nèi)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和調(diào)節(jié)，具有較好的 對(duì)溫度時(shí)間響應(yīng)能力和溫度調(diào)節(jié)精度。
[0017] ②本實(shí)用新型樣品室體積小，實(shí)用性廣，特別滿足由于高倍率物鏡導(dǎo)致的顯微鏡 載物臺(tái)空間十分有限的情況。
[0018] ③本實(shí)用新型不引入任何機(jī)械振動(dòng)，無噪聲源，可用于高精測(cè)量。
[0019] ④本實(shí)用新型中樣品室⑶的內(nèi)部容積可調(diào)，最少僅需10 ill溶液即可充滿樣品 室（樣品室基板⑧厚度為〇? Imm時(shí)）。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為本實(shí)用新型一種能夠?qū)崟r(shí)實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)控的微型樣品室結(jié)構(gòu)不意圖，圖中編 號(hào)依次為：
[0021] ①為U型支撐板，
[0022] ②為TEC (半導(dǎo)體制冷片），
[0023] ③為TEC的金屬導(dǎo)熱片，
[0024] ④為熱電偶探頭，
[0025] ⑤為玻片支撐板，
[0026] ⑥為隔熱板，
[0027] ⑦為上蓋玻片，
[0028] ⑧為樣品室基板，
[0029] ⑨為下蓋玻片；
[0030] 圖2為能夠?qū)崟r(shí)實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)控的微型樣品室成品示意圖；
[0031] 圖3為U型支撐板①，其中圖（a)為U型支撐板俯視圖，圖（b)為U型支撐板側(cè)視 圖；單位：mm ;
[0032] 圖4為TEC的金屬導(dǎo)熱片③，其中圖（a)為TEC的金屬導(dǎo)熱片俯視圖，圖（b)為 TEC的金屬導(dǎo)熱片側(cè)視圖；單位：mm ;
[0033] 圖5為玻片支撐板⑤,75_X 25_X Imm ;
[0034] 圖6為樣品室基板⑧，32mmX 22mmX 0? Imm (0? Imm為基板厚度，其值可選）。

【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。
[0036] 本實(shí)用新型提出一種能夠?qū)崟r(shí)實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)控的微型樣品室。該微型樣品室的結(jié)構(gòu) 由控溫裝置A、樣品室B和控溫儀表C三部分組成?？販匮b置A和樣品室B的結(jié)構(gòu)如圖1所 示，組合形成的實(shí)時(shí)溫控微型樣品室為圖2的樣式。
[0037] 控溫裝置A :由元件①-⑤使用導(dǎo)熱膠粘合而成，⑥使用502速干膠粘附在 ⑤之下，如圖2所示。U型支撐板①：夕卜部尺寸90mmX40mmX 3mm，一側(cè)對(duì)稱中心加工 成50mmX30mm的方槽。U型部分的一面使用導(dǎo)熱膠與TEC②（20mmX20mmX3mm，型號(hào) tesl-04902)鏈接。TEC②的上下面的選擇要與外界控制器的正負(fù)極配合，接反會(huì)無法實(shí)現(xiàn) 溫度調(diào)控。TEC②的一面通過導(dǎo)熱膠與TEC的金屬導(dǎo)熱片③相連接。TEC的金屬導(dǎo)熱片③： 外部尺寸30mmX25mmX5mm，有3mmX3mm方形凹槽，如圖4所示。熱電偶探頭④通過導(dǎo)熱膠 固定于TEC的金屬導(dǎo)熱片③的凹槽內(nèi)。最后使用導(dǎo)熱膠或502速干膠分別將玻片支撐板⑤ 以及隔熱板⑥依次固定于TEC的金屬導(dǎo)熱片③下方。玻片支撐板⑤外部尺寸75mmX 25mm， 中心對(duì)稱加工成22mmX 19mm方槽，厚度為1mm，如圖5所不。
[0038] 樣品室B :由元件⑦-⑨使用502速干膠粘合而成。蓋玻片⑦（帆船牌）外觀 尺寸為 18mmX18mmX0. 17mm;下蓋玻片尺寸⑨（Corning Cover Glass Cat. No. 2865-22) 為22_X22_X0. 17mm ;樣品室基板⑧：薄銅片，外尺寸32_X22_X0. lmm,中心加工成 22_X4mm方孔，如圖6所示。樣品室基板厚度可選，若使用0. Imm薄片，貝U樣品室內(nèi)容積約 10 Pi。取清潔的上蓋玻片⑦和下蓋玻片⑨蓋玻片各一片，使兩片的中心重合、長(zhǎng)短邊分別 平行，將樣品室基板⑧壓置于中間并夾緊，制成樣品室B，如圖1中B所示。
[0039] 使用注射器將502速干膠滴至玻片邊緣，由于毛細(xì)效應(yīng)，膠水很快充滿兩玻片間 的空隙，約十幾秒后膠水干燥。待兩側(cè)玻片粘好之后，其間形便成一個(gè)長(zhǎng)條型的樣品腔，兩 端各留的開口，用于進(jìn)樣和排氣。
[0040] 使用前，先將樣品溶液加注入樣品室B中，并用高溫潤(rùn)滑脂（美孚金霸王）分別封 住兩端口，然后用透明膠將樣品室B固定于控溫A的下方，注意B的上玻片⑦朝上，此時(shí)上 玻片⑦將正好處于玻片支撐板⑤中心方槽內(nèi)。
[0041] 控溫儀表C:本實(shí)施例采用余姚眾泰儀表生產(chǎn)的溫控表頭以及相應(yīng)的穩(wěn)壓直流電 源作為外部控制元件。該控溫儀表用電磁繼電器控制通過TEC的電流的方向，從而控制 TEC②下方導(dǎo)熱金屬板③的溫度變化。控溫儀表C包括控溫電源、反饋控制器以及導(dǎo)線等都 屬于現(xiàn)有市場(chǎng)外購(gòu)器件。
[0042] 將微型熱電偶（美國(guó)Omega)置于樣品室B中，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)樣品室內(nèi)溶液的溫 度。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)本實(shí)施例能有效調(diào)節(jié)樣品室內(nèi)的溫度，有效調(diào)節(jié)范圍為6-90°C，在該范圍內(nèi)可 維持溫度基本恒溫，溫度波動(dòng)范圍為± 〇. 5 °C。
[0043] 本實(shí)用新型能夠?qū)崟r(shí)實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)控的微型樣品室，通過控制與樣品緊密接觸的導(dǎo) 熱金屬的溫度，來間接控制樣品室中樣品的溫度。導(dǎo)熱金屬的溫度通過熱電偶溫度計(jì)進(jìn)行 實(shí)時(shí)測(cè)量。這種樣品室可以滿足顯微生物、物理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)中對(duì)實(shí)驗(yàn)溫度進(jìn)行調(diào)控和恒溫的 要求。
[0044] 本實(shí)用新型能夠?qū)崟r(shí)實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)控的微型樣品室，具有如表1所示技術(shù)指標(biāo)。
[0045] 表 1

【權(quán)利要求】
1. 一種實(shí)時(shí)溫控微型樣品室，其特征在于：包括控溫裝置A、樣品室B和控溫儀表C三 部分，其中： 控溫裝置A包括U型支撐板（①），半導(dǎo)體制冷片TEC)②），TEC的金屬導(dǎo)熱片（③）， 熱電偶探頭（④），玻片支撐板（⑤）和隔熱板（⑥）； 控溫裝置A的U型支撐板（①）兩側(cè)下方為兩個(gè)半導(dǎo)體制冷片TEC (②），每個(gè)半導(dǎo)體 制冷片TEC (②）下方均裝有TEC的金屬導(dǎo)熱片（③），兩個(gè)TEC的金屬導(dǎo)熱片（③）下面 共同連接玻片支撐板（⑤），玻片支撐板（⑤）下面為兩個(gè)隔熱板（⑥），TEC的金屬導(dǎo)熱 片（③）的方槽開口向下，兩個(gè)熱電偶探頭（④）分別安裝在兩個(gè)TEC的金屬導(dǎo)熱片（③） 的方槽內(nèi)，且使得熱電偶探頭（④）位于TEC的金屬導(dǎo)熱片（③）和玻片支撐板（⑤）之 間； U型支撐板（①），半導(dǎo)體制冷片TEC (②），TEC的金屬導(dǎo)熱片（③），熱電偶探頭（④）， 玻片支撐板（⑤）使用導(dǎo)熱膠粘合，然后將隔熱板（⑥）使用普通粘合劑粘合在玻片支撐 板（⑤）的下方，最終組成控溫裝置A ; 樣品室B包括上蓋玻片（⑦），樣品室基板（⑧）和下蓋玻片（⑨），樣品室基板（⑧） 為帶有方孔的金屬片； 將上蓋玻片（⑦）、樣品室基板（⑧）和下蓋玻片（⑨）用502速干膠順次粘合，從而 成樣品室B，由于樣品室基板（⑧）為帶有方孔的金屬片，因此粘合后會(huì)在上蓋玻片（⑦） 和下蓋玻片（⑨）中間形成一個(gè)長(zhǎng)條形的腔體，并在兩側(cè)分別留有一個(gè)小孔，可用于加樣和 排氣； 控溫儀表C包括控溫電源、反饋控制器以及導(dǎo)線； 控溫裝置A和樣品室B使用透明膠連接，半導(dǎo)體制冷片TEC (②）的導(dǎo)線和熱電偶探頭 (④）的導(dǎo)線需連接至控溫儀表C的反饋控制器上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)時(shí)溫控微型樣品室，其特征在于：可以通過改變樣品 室基板（⑧）的厚度來改變樣品室容積。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)時(shí)溫控微型樣品室，其特征在于：控溫裝置A中的各 個(gè)部件之間使用導(dǎo)熱膠連接，保證熱傳導(dǎo)能力與機(jī)械強(qiáng)度，并且保證U型支撐板（①）與 TEC的金屬導(dǎo)熱片（③）不直接接觸，降低半導(dǎo)體制冷片TEC(②）的冷熱面間的熱傳導(dǎo)。
【文檔編號(hào)】G01N1/44GK204143278SQ201420591122
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】李迪, 李銀妹, 呼新堯, 周金華 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)