专利名称：生化温度特性实验仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种温度特性实验仪，尤其涉及一种生化温度特性实验仪。
背景技术：
目前生化反应器的温度控制大多是一室一控的形式，即一只控温仪控制一个反应 室或一个容器，做一次实验只能获得一个温度特性参数。近几年上市的多室梯度培养箱、恒 温器，最多也只有五个恒温室，控温方法还是一室一控，只不过是几个相对独立培养室的组 合，依然不适合温度特性研究工作，欲完成一条温度特性曲线的完善描述，还是要经过多次 实验才能完成。这种烦琐重复的实验不仅易受环境、试剂、操作手法、仪器稳定性等不确定 因素的干扰，还存在电能消耗大、效率低、费时、费力等缺陷。
发明内容针对现有产品的不足，本实用新型提供了一种高效、精密、节能的梯度恒温板式生 化温度特性实验仪，结构如图1。它可广泛适用于生产、教学、科研等相关行业的温度特性研 究，如在微生物培养、酶活反应、植物生长、种子萌发、昆虫繁育及卵孵化等相关生化、生物 技术专业领域的温度特性研究。本实用新型所述生化温度特性实验仪，包括梯度恒温板，绝热层，板两端的转轴及 轴承座，振荡电动机，升温装置，制冷装置，温控装置；其特征在于所述梯度恒温板是一整 块矩形长扁体金属板；板的表面包裹有绝热层，其中在板上面中间部位设一条贯穿金属板 长轴的、长方形易拆装的绝热层；在梯度恒温板的厚度长侧面上，沿长轴中部区域设有并列 对称的两排贯通金属板短轴的共20 100个试管安放孔；在梯度恒温板的厚度长侧面一端 内20毫米 60毫米处，开有与相邻两排试管安放孔端孔对称的2个制冷液循环孔，制冷液 循环孔的进出口分别连通设在梯度恒温板内的U字形制冷液循环通道；在梯度恒温板的厚 度长侧面的另一端内20毫米 60毫米处，开有与相邻两排试管安放孔端孔对称的2个电 加热棒安放孔；所述两个制冷液循环孔或两个电加热棒安放孔各自与其相邻的两个试管安 放孔之间的几何中心处分别设有一个温度传感器安放孔；所述梯度恒温板长轴方向的两端 面上的几何中心位置设有转轴，转轴与安装于机架上方的轴承座相连；所述梯度恒温板下 表面对应电加热棒安放孔几何中心的位置固定有摆叉，摆叉与振荡电动机上的曲轴连接， 振荡电动机的导线经调速器与电源连接；所述升温装置包括两个电加热棒，分别插入两个 电加热棒安放孔中，电加热棒的导线与温度传感器导线经高温端温度控制仪与电源连接； 所述制冷装置包括制冷液恒温桶、蒸发器、制冷液驱动泵、制冷液温度控制仪、制冷压缩机、 冷凝器、干燥器和毛细管；所述制冷液恒温桶中设有蒸发器并与压缩机、冷凝器、干燥器和 毛细管闭环连接，制冷液恒温桶的制冷液由软管分别与制冷液循环孔、制冷液回流口及制 冷液驱动泵连接，制冷液循环孔温度传感器与压缩机的导线经制冷液温度控制器与电源连 接；所述温控装置包括温度传感器、低温端温度控制仪和高温端温度控制仪，所述温度传感 器分别插入两个温度传感器安放孔中并分别与低温端温度控制仪和高温端温度控制仪相连。上述生化温度特性实验仪，所述试管安放孔单排数优选为20 30个；孔的直径优 选为10 30毫米；孔的中心距至少大于孔直径10毫米。进一步的，所述试管安放孔最优选为20个；孔的直径优选最为18毫米。上述生化温度特性实验仪，所述制冷液循环孔开孔优选在梯度恒温板的厚度长侧 面一端内30毫米 40毫米处。上述生化温度特性实验仪，所述电加热棒安放孔开孔优选在梯度恒温板的厚度长 侧面的另一端内30毫米 40毫米处。本实用新型所述生化温度特性实验仪的设计及工 作原理众所周知，金属是良好的导热体，当不同部位有温差时，就会发生热流传导。热能 从金属的较热部分传到较冷部分，热流经过的各点的温度，会随热点到冷点距离的增加在 均勻地减少，在经过足够长的时间后，每一点的温度不再随时间变化，即热流达到了稳态。 此时的温度梯度，也就是单位长度的温度变化，就是一个常数。从而在金属板的有效长度上 实现了等距离任两点的温度等差，且恒定。根据以上热传递原理，如果梯度恒温板1的两 端温度恒定且不相同时，板中就有热流传递，在达到稳态时，所产生的温度梯度就是一个常 数。如果所述梯度恒温板1的侧面等距离有20个试管安放孔，就会有20个不同的温度。若 安放20个试管，进行一次实验就可取得20个温度特性参数，以此即可描绘出一条准确的温 度特性曲线。本实用新型所述生化温度特性实验仪的特点与效果设所述梯度恒温板1有20个梯度恒温孔，就相当于20个恒温室，一次可进行20 个不同温度的实验。但只需对所述梯度恒温板1的两端进行恒温控制，即可实现对20个孔 室的梯度温度控制。与一室一控相比，可节省18个孔室的恒温控制，节约用电90%，。符合 国家大力提倡的节能减排方针。同时，原本20次的实验工作，现只需进行一次实验即可获得20次的实验结果，从 而大量节省了人力、物力和时间，所以，用本实用新型实验仪进行温度特性研究是高效的。还有，本实用新型实验仪的控温精度彡士0. 1°C，各孔室之间温度的相对误差也就 远小于0. rc。用如此高精度的温度特性参数所绘制的温度特性曲线，会更加精确完美。综上所述，本实用新型的生化温度特性实验仪，是一台使用简便、节能、环保、高 效、精密的先进仪器，推广使用后，有利于加快现代生物科学技术工作的研究进展。
图1为本实用新型的结构示意图，图2所示为制冷液循环通道AA剖示图，图3所 示为温度传感器安放孔BB剖视图，图4所示为试管安放孔CC剖视图，图5所示为电加热棒 安放孔DD剖视图。其中1-梯度恒温板，2-绝热层，3-试管安放孔，4-制冷液循环通道端口，5-电加热棒安 放孔，6-温度传感器安放孔，7-轴承座，8-转轴，9-摆叉，10-振荡电动机，11-曲轴，12-调 速电位器，13-调速器，14-高温端温度控制仪，15-电加热棒，16-温度传感器，17-制冷液恒 温桶，18-蒸发器，19-制冷液输出口，20-制冷液驱动泵，21-低温端温度控制仪，22-制冷液温度控制仪，23-制冷压缩机，24-干燥器，25-毛细管，26-制冷液回流入口，27-冷凝器，28-连续变温区绝热层。
具体实施方式
参看图1，本实用新型所述生化温度特性实验仪包括梯度恒温板1、，绝热层2、板 两端的转轴8及轴承座7、振荡电动机10、制冷液驱动泵20、电加热棒15和低温端温度控制 仪21、高温端温度控制仪14等。本实用新型所述梯度恒温板1是一整块矩形长扁体金属板，其长、宽、厚尺寸可根 据单列试管的只数，试管的直径与试管的有效长度确定。梯度恒温板的表面包裹有绝热层 2。梯度恒温板1的一端有制冷液循环通道，经软管与制冷液驱动泵20和制冷液恒温桶17 相连。另一端有电加热棒安放孔5，所放电加热棒15的导线经高温端温度控制仪14与电源 相连。沿梯度恒温板长轴中部区域设有并列对称的两排贯通金属板短轴的间距相等的试管 安放孔3，其孔数与实验所需等差恒温点数相同。试管安放孔3的端孔临边各开有一个温度 传感器安放孔6，所述温度传感器16分别插入两个温度传感器安放孔6中并分别以导线与 高温端温度控制仪14和低温端温度控制仪21相连。梯度恒温板1的下面对应电加热棒安 放孔几何中心的位置固定有一个摆叉9，摆叉与振荡电动机10的曲轴11相连。梯度恒温板 1的上表面中间部位设一条贯穿金属板长轴的、长方形易拆装的绝热层，即为一条可方便拆 卸的连续变温区绝热层28，用于置换放置连续培养容器。本实用新型所述振荡电动机10的电源线与调速器13相连，经调速电位器12预选 速度，由振荡电动机的曲轴11驱动梯度恒温板1做弧线摆动，速度从0 100次/分钟无级 可调。梯度恒温板1静止时，用于固体培养；摆动时用于液体培养。以满足培养条件需求。本实用新型所述制冷液驱动泵20，其输入端与制冷液恒温桶17的制冷液输出口 19相连，其输出端与制冷液循环通道口相连，其电源线经低温端温度控制仪21与电源相 连，通过改变制冷液的流量来恒定梯度恒温板1的低温端的温度。制冷压缩机23的电源 线经制冷液温度控制仪22与电源相连，同冷凝器27、干燥器24、毛细管25、蒸发器18、制冷 液恒温桶17组成一级制冷系统，将二级制冷系统所需的制冷液温度，恒定在低于梯度恒温 板1的低温端温度的一个适宜数值，以等量带走梯度恒温板1中的热流，使低温端的温度恒 定。本实用新型所述电加热棒15安装在梯度恒温板1的高温端电热棒安放孔5中，其 导线经高温端温度控制仪14与电源相连，通过自动改变供电电压来恒定高温端温度。本实用新型所述梯度恒温板1的温度梯度是通过下述步骤实现的将准备好的实验试管放入试管安放孔中(若实验的物是液体，则需用L型试管)，再接通实验仪电源，设定高温端、低温端、制冷液的恒温数值。然后启动一级制冷系统，待 制冷液温度恒定后，启动制冷液驱动泵20，接通高温端电加热棒15的控制电源。约半小时 后，所述梯度恒温板1的两端温度即可恒定到预选数值，此时相邻试管之间的温度之差都 相等，所有试管温度都在同一个温度梯度上，实验即可正常进行。固体培养时，所述梯度恒 温板1静止不动；如果是液体培养，可启动振荡电动机10，振荡频率由调速电位器12调整 确定，所述梯度恒温板1做弧线运动。本实用新型所述生化温度特性实验仪的应用实施例[0027]参看图1，所述梯度恒温板1是由一整块规格为660X160X60毫米的金属板制成， 侧面对称等距离设有两排试管安放孔，每排20孔，直径为15毫米，可对称各安放试管40 只，每个温度点有两只试管，实验结果可取均值，以减少干扰误差。例如对灵芝菌固体培养 菌丝的生长温度特性进行研究，可根据已知资料数据菌丝生长范围是6 36°C，实验温度 就可预选高端温度为42°C，低端温度为0°C，制冷液为_5°C。先将15X180的试管40只，按生物技术要求装料、灭菌、接种后放入试管孔，再接 通实验仪电源，设定高温端42°C、低温端0°C、制冷液-5°C。然后启动一级制冷系统，待制 冷液温度恒定后，启动制冷液驱动泵20，接通高温端电加热棒15的控制电源。经过半小时 后，梯度恒温板1的两端温度即可恒定到预选数值，待所有试管温度达到稳态后，各试管的 温度数值依次是2 °C、4 °C、6 °C…40 V，一个恒定的温度梯度在梯度恒温板1中形成，静止培 养实验可正常进行。一般两天后就可观察到菌丝的生长状态，7 10天时可明显观察到 菌 丝的不同的生长速率。由实验结果可知菌丝生长最快的是261的那支试管，其次是241、281、221、 30°C···，高温端36°C之后没有生长现象；低温端6°C以下也没有生长现象。利用本实用新 型所述生化温度特性实验仪所培养的各不同温度点试管的菌丝生长速度不同，测量其蔓延 长度，便可描绘出一条对灵芝菌固体栽培生产有实际指导价值的灵芝菌丝生长温度特性曲 线，其峰值便是发菌时要控制的最佳温度26士 1°C。自然，不同灵芝菌种的温度特性会有所 不同，只要按照所得最佳温度值去控制温度，就会取得最好的效益。同样，应用实用新型所述生化温度特性实验仪对各种微生物培养、酶活反应、植物 生长、种子萌发、昆虫繁育、卵孵化等专业的温度特性研究都能明显提高工作效率，能大幅 度节约时间、节约电能、节省人力物力，为科学技术研究工作提供较大便利。
权利要求一种生化温度特性实验仪，包括梯度恒温板，绝热层，板两端的转轴及轴承座，振荡电动机，升温装置，制冷装置，温控装置；其特征在于所述梯度恒温板是一整块矩形长扁体金属板；板的表面包裹有绝热层，其中在板上面中间部位设一条贯穿金属板长轴的、长方形易拆装的绝热层；在梯度恒温板的厚度长侧面上，沿长轴中部区域设有并列对称的两排贯通金属板短轴的共20～100个试管安放孔；在梯度恒温板的厚度长侧面一端内20毫米～60毫米处，开有与相邻两排试管安放孔端孔对称的2个制冷液循环孔，制冷液循环孔的进出口分别连通设在梯度恒温板内的U字形制冷液循环通道；在梯度恒温板的厚度长侧面的另一端内20毫米～60毫米处，开有与相邻两排试管安放孔端孔对称的2个电加热棒安放孔；所述两个制冷液循环孔或两个电加热棒安放孔各自与其相邻的两个试管安放孔之间的几何中心处分别设有一个温度传感器安放孔；所述梯度恒温板长轴方向的两端面上的几何中心位置设有转轴，转轴与安装于机架上方的轴承座相连；所述梯度恒温板下表面对应电加热棒安放孔几何中心的位置固定有摆叉，摆叉与振荡电动机上的曲轴连接，振荡电动机的导线经调速器与电源连接；所述升温装置包括两个电加热棒，分别插入两个电加热棒安放孔中，电加热棒的导线与温度传感器导线经高温端温度控制仪与电源连接；所述制冷装置包括制冷液恒温桶、蒸发器、制冷液驱动泵、制冷液温度控制仪、制冷压缩机、冷凝器、干燥器和毛细管；所述制冷液恒温桶中设有蒸发器并与压缩机、冷凝器、干燥器和毛细管闭环连接，制冷液恒温桶的制冷液由软管分别与制冷液循环孔、制冷液回流口及制冷液驱动泵连接，制冷液循环孔温度传感器与压缩机的导线经制冷液温度控制器与电源连接；所述温控装置包括温度传感器、低温端温度控制仪和高温端温度控制仪，所述温度传感器分别插入两个温度传感器安放孔中并分别与低温端温度控制仪和高温端温度控制仪相连。
2.如权利要求1所述生化温度特性实验仪，其特征在于所述试管安放孔单排数为 20 30个；孔的直径为10 30毫米；孔的中心距至少大于孔直径10毫米。
3.如权利要求2所述生化温度特性实验仪，其特征在于所述试管安放孔为20个；孔 的直径为18毫米。
4.如权利要求1所述生化温度特性实验仪，其特征在于所述制冷液循环孔在梯度恒 温板的厚度长侧面一端内30毫米 40毫米处。
5.如权利要求1所述生化温度特性实验仪，其特征在于所述电加热棒安放孔在梯度 恒温板的厚度长侧面的另一端内30毫米 40毫米处。
专利摘要一种生化温度特性实验仪，包括梯度恒温板，绝热层，板两端的转轴及轴承座，振荡电动机，升温装置，制冷装置，温控装置，梯度恒温板设有试管安放孔、制冷液循环孔、电加热棒安放孔、温度传感器安放孔；升温装置包括两个电加热棒；制冷装置包括制冷液恒温桶、蒸发器、制冷液驱动泵、制冷液温度控制仪、制冷压缩机、冷凝器、干燥器和毛细管；温控装置包括温度传感器、低温端温度控制仪和高温端温度控制仪。利用本实用新型的生化温度特性实验仪能快捷地对各种微生物培养、酶活反应、植物生长、种子萌发、昆虫繁育、卵孵化等专业的温度特性进行研究，能明显提高工作效率，能大幅度节约时间、节约电能、节省人力物力，为科学技术研究工作提供便利。
文档编号A01K67/033GK201598289SQ201020015088
公开日2010年10月6日 申请日期2010年1月15日 优先权日2010年1月15日
发明者段峰 申请人:段峰