专利名称：测定生物样品冻结或融化过程中潜热的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于生物样品在冻结或融化过程中的温度信息来测定待测生物样品潜热的测量方法及装置。
背景技术：
低温生物学是近年来新兴并得到迅猛发展的交叉学科，随着研究的深入，其在各行各业的应用引人注目。医学方面，冷冻保存医用生物材料并进行移植是当前低温医学中最活跃的领域之一。医用生物材料的冷冻保存包括血液细胞、造血细胞、生殖细胞的冷冻保存；皮肤、角膜、骨与软骨、心脏瓣膜和大血管、内分泌腺以及器官等的低温保存。除冷冻保存外，冷冻外科是低温生物学在医学方面又一十分重要的应用。冷冻外科是利用低温冷冻方法破坏病变，最后达到去除病灶的目的，所以又称为低温手术。目前，冷冻外科在许多临床科目中都获得了应用，如口腔科、皮肤科、耳鼻喉科、眼科、外科、妇科等。其中，外科领域的各种肿瘤治疗最受关注。另一方面，在农、林、医药、食品等行业中，低温生物学也带来了巨大的效益，比如在挽救濒危珍稀植物、保护生物等方面也产生了深远的影响。
以上低温生物学的应用，总的来说，可分为低温保存和低温外科。在这两类应用中，低温达到了保存或破坏细胞组织功能和结构这两种截然不同的目的。研究表明，低温保存和低温外科中细胞和组织的损伤与冷冻过程的降温速率和复温过程的升温速率有着密切关系(刘金刚，刘作斌主编，低温医学，北京人民卫生出版社，1993)。因此，冷冻与复温过程中，建立合适的降温升温程序是成功的关键因素。而这里面，不可避免的会遇到相变问题。而对相变问题的研究，潜热参数的确定必不可少。总之，由于上述原因，就生物材料的相变潜热测量方法和仪器的研究一直是人们竞相探索的目标。
测量生物材料的相变潜热一般都采用DSC(Differential Scanning Calorimetry)方法。一方面该法所用的仪器十分昂贵，且操作起来十分繁琐。最主要的是，受其原理的限制，该法必需采用足够小的降温和升温速率，因而无法测得不同降温及升温速率下的相变潜热。此外，DSC方法测得的潜热实际为潜热与显热之和，只不过显热相对来说要比潜热小很多，而这不可避免地会引入新的测量误差。目前，还没有一种方法能测得不同降温及升温速率下的相变潜热。为此，本发明提供一种新的有较宽适用性的测定方法，不仅对低温生物领域的研究十分重要，而且对其它涉及相变(凝固或熔化或融化)的领域如合金材料等的研究也很有意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测定生物样品冻结或融化过程中潜热的方法；本发明的另一目的在于提供一种测定生物样品冻结或融化过程中潜热的装置；本发明的技术方案如下本发明提供的测定生物样品冻结或融化过程中潜热的方法，其步骤如下(1)对样品实施冻结或融化，以在样品内部造成变化的温度场；(2)采集生物样品温度场中沿冻结或融化方向空间各点x处的瞬态固相温度Ts及液相温度Tl信息；(3)将得到的瞬态温度信息输入至计算机中进行有限差分数据处理，得到待测生物样品沿冻结或融化方向上固、液相交界面s两侧的温度梯度Ts/x、Tl/x，其中Ts/x为界面处固相一侧的温度梯度，由固相一侧温度的空间各点有限差分得到，Tl/x为界面处液相一侧的温度梯度，由液相一侧温度的空间各点有限差分得到；待测样品的固相导热率ks及液相导热率kl，通过引入一热导率已知为ka的辅助导热平片，在得到该平片上、下表面及平片一侧样品中一点处的温度信息后，通过参比法得到；相变界面的移动速率ds/dt通过不同时刻t的界面位置s的时间差分得到；利用被测生物样品固、液相交界面s处的能量连续方程L=(ks·∂Ts/∂x-kl·∂Tl/∂x)ds/dt|s]]>得出待测生物样品的潜热L；所述待测生物样品为固态生物样品或液态生物样品。
本发明提供的测定生物样品冻结或融化过程中相变潜热的测量装置，包括制冷器c、样品室f、温度传感器、数据采集仪和计算机，所述制冷器c为由多级Peltier半导体制冷元件构成的平面制冷器，其制冷器c上端面上放置样品室f，下端面处设置有带散热肋片的散热器b，制冷器c与样品室f之间设有导热铜片d；导热铜片d与制冷器c及样品室f之间涂有导热硅酯；样品室f底部设有一热导率已知的辅助平片j1，辅助平j1的下表面中心位置处嵌有温度传感器1；样品室f顶部设有一热导率已知的辅助平j2，其上下表面上分别镶嵌温度传感器8和9；辅助平片j2固定连接有可在样品室上盖板的垂向通孔中滑动的活塞k；样品室f中垂向设置2-7个温度传感器；温度传感器的引线由活塞k的中心孔引出，并连接在数据采集仪的输入端；温度传感器1、8和9的引线由样品室f引出并连接在数据采集仪的输入端，数据采集仪的输出端口与用于将热电偶输入的瞬态温度数据进行有限差分数据处理，得出被测样品相变潜热的计算机输入端口相连；所述的样品室f由玻璃或有机玻璃作成，其内部空间为10mm×10mm×10mm到100mm×100mm×100mm之间；所述的样品室f外壁刻有标尺；样品室f外侧设置有机玻璃罩；所述的制冷器c的上表面面积为10mm×10mm到100mm×100mm范围；所述散热器b的散热肋片由铝或铜做成；所述制冷器c的电源为可调节电压大小的调节电源；所述制冷器c上表面覆盖的高导热铜片厚度为0.1到2mm；辅助平片j1、j2为玻璃或塑料制做的辅助平片。
下面对本发明提供的测试原理予以说明在生物材料各种热参数的测量途径中，热方法因其简捷性和价格低廉而逐渐受到注意。从热学角度出发，本发明给出一种新型的测定生物样品潜热的方法和装置。
样品在热过程中具有普遍适用性的热量平衡关系式为，ρc=∂T∂t=▿·(k▿T)---(1)]]>其中ρ，c分别为样品的密度、比热；k为样品的热导率。
上式可进一步表示为ρc∂T∂t=∂∂x(k∂T∂x)+∂∂y(k∂T∂y)+∂∂z(k∂T∂z)----(2)]]>为简便起见，我们仅考虑一维情形，生物材料热导率一般取常数，于是(2)式化简为ρc∂Ts∂t=k∂2Ts∂x2----(3)]]>生物材料发生相变后，冻结相的热导率发生变化，未冻结相的热导率不变。这样冻结相与未冻结相的热量平衡关系式分别为ρc∂Ts∂t=ks∂2Ts∂x2-----(4)]]>ρc=∂Tl∂t=kl∂2Tl∂x2----(5)]]>其中ks，kl分别为冻结相与未冻结相的热导率，下标s，l分别代表固相和液相。
在冻结相与未冻结相的交界面处，由能量守恒关系可得
ks∂Ts∂x-kl∂Tl∂x=Ldsdt,x=s-----(6)]]>其中，L为待测的相变潜热，s为相变界面的位置。
据此可建立实用的相变潜热测量方法，其基本思想为将包含空间信息的多点温度探针插入待测样品内，并采集到各测点的温度数据，则可由式(6)获得相变潜热为L=(ks·∂Ts/∂x-kl·∂Tl/∂x)ds/dt|x=s------(7)]]>这样，相变潜热的测量就归结到实现ks，kl，∂Ts∂x|x=s,∂Tl∂x|x=s]]>及 的测定上来。本发明的关键在于设计相应的温度测量装置并通过温度测量来确定以上各参数(ks，kl，∂Ts∂x|x=s,∂Tl∂x|x=s]]>及 )，从而得出相变潜热。图1给出了整个测量装置的结构简图，样品台中间的实心黑点为9枚温度传感器(如热电偶)的示意，温度传感器测温点的位置固定，且相互之间的垂直距离预先确定，从下到上的编号依次为1，2，3，...，9。上下两块辅助平片j的热导率已知，均为ka。温度传感器1，2与8，9分别固定在下侧及上侧平片j的上下表面，以测定各自所在部位的温度。下面以生物样品的冻结过程为例(融化过程的测量与此类似)，给出ks，kl，∂Ts∂x|x=s,∂Tl∂x|x=s]]>及 的基于温度测量的计算方法。设在冷冻器件c的作用下，样品中的冻结过程自下而上发展。于是，可首先确定出冻结相的热导率ks，温度传感器3所在位置的样品发生冻结后(某一位置的样品是否冻结可由该位置的温度来判断若T＞Tm，则未冻结；若T＜Tm，则已冻结；若T＝Tm，则相变界面正处于该位置。这里Tm为样品的凝固点)，温度传感器2所在位置的能量守恒关系可由以下差分式近似表示kaT2-T1d1,2=ksT3-T2d2,3----(8)]]>其中d1，2，d2，3分别为温度传感器1和2、2和3之间的垂直距离。这样，冻结相的热导率即可由上式确定ks=d2,3·(T2-T1)d1,2·(T3-T2)ka----(9)]]>未冻结相的热导率kl的确定方法与冻结相的热导率类似。温度传感器7所在位置的样品发生冻结前，温度传感器8所在位置的能量守恒关系的差分式形式为
kaT9-T8d8,9=klT8-T7d7,8----(10)]]>其中d7，8，d8，9分别为温度传感器7和8、8和9之间的垂直距离。这样，未冻结相的热导率即可由上式确定kl=d7,8·(T9-T8)d8,9·(T8-T7)ka------(11)]]>以上平片法测热导率，一般需要足够大的温度梯度。为减小上述热导率的测量误差，计算冻结相的热导率时要求相变界面离温度传感器3所在位置不能太远，同样计算未冻结相的热导率时要求相变界面离温度传感器7所在位置也不能太远。
上面已给出了ks和kl的计算方法，接着给出的是∂Ts∂x|x=s,∂Tl∂x|x=s]]>及 的计算方法。由温度传感器2、3、4、...、8随时间变化的温度曲线，我们可以知道温度传感器2、3、4、...、8所在位置的样品发生相变的具体时间t2、t3、t4、...、t8。下面我们以节点3为例说明∂Ts∂x|x=s,∂Tl∂x|x=s]]>及 的计算方法。当相变界面运动到节点3时∂Ts∂x|x=s=T3-T2d2,3,t=t3----(12)]]>∂Tl∂x|x=s=T4-T3d3,4,t=t3---(13)]]>dsdt=d23t3-t2-----(14a)]]>或dsdt=d3,4t4-t3----(14b)]]>其中，d3，4为温度传感器3和4之间的垂直距离，ds/dt可由式(14a)或式(14b)中任何一式确定。对于节点4、5、6和7，由式(12)-式(14)也可计算出相应的∂Ts∂x|x=s,∂Tl∂x|x=s]]>及 将以上计算出的ks，kl，∂Ts∂x|x=s,∂Tl∂x|x=s]]>及 代入式(7)，待测材料的相变潜热即可测出。
本潜热测量装置中，温度传感器9也可不用。前面各参数ks，kl，∂Ts∂x|x=s,]]>∂Tl∂x|x=s]]>及 的计算中，只有kl需要用到节点9处的温度。以下给出不用节点9的温度，未冻结相热导率kl的计算公式。温度传感器5所在位置的样品发生冻结时(即t＝t5时)，式(4)及式(5)的差分形式分别为ρc=T3|t=t5-T3|t=t4t5-t4=ksT4|t=t5-2T3|t=t5+T2|t=t5d2----(15)]]>ρc=T7|t=t5-T7|t=t4t5-t4=klT8|t=t5-2T7|t=t5+T6|t=t5d2----(16)]]>这里为表述方便，令d2，3＝d3，4＝d，d6，7＝d7，8＝d。联立上面二式可得klks=T4|t=t5-2T3|t=t5+T2|t=t5T8|t=t5-2T7|t=t5+T6|t=t5·T7|t=t5-T7|t=t4T3|t=t5-T3|t=t4-----(17)]]>式(9)中已给出了冻结相热导率ks的表达式，将其代入上式，未冻结相热导率kl即可确定。
由此，依据各点采集到的瞬态温度，就可以获得待测样品的相变潜热。整个过程由数据采集仪结合计算机自动记录和自动计算。用户可由显示屏读出所测量的相变潜热。
本发明的任务是在于依据上述原理提供一种可测量生物材料在不同降温或升温速率下的相变潜热的新型方法和装置，其实施方案如下本发明提供的测量生物样品冻结或融化潜热的方法，其特征在于1.样品潜热通过测量随时间及空间变化的样品温度得到；2.该方法还可同时测出冻结样品和未冻结样品的热导率。
本发明提供的待测生物样品相变潜热的测量装置，包括制冷器c、样品室f、温度传感器、数据采集仪和计算机，所述制冷器c为由多级Peltier半导体制冷元件构成的平面制冷器，其制冷器c上端面上放置样品室f，下端面处设置有带散热肋片的散热器b，制冷器c与样品室f之间设有导热铜片d；导热铜片d与制冷器c及样品室f之间涂有导热硅酯；样品室f底部设有一热导率已知的辅助平j1，辅助平j1的下表面中心位置处嵌有温度传感器1；样品室f顶部设有一热导率已知的辅助平j2，其上下表面上分别镶嵌温度传感器8和9；辅助平j2上连接一可上下滑动的活塞k；样品室f中的样品中垂向设置由下至上依次设有2-7个温度传感器；该2-7个温度传感器的引线由活塞k的中心孔引出，并连接在数据采集仪的输入端；温度传感器1、8和9的引线由样品室f引出并连接在数据采集仪的输入端，数据采集仪的输出端口与用于将热电偶输入的瞬态温度数据进行处理并计算出样品相变潜热的计算机输入端口相连；所述的样品室由玻璃或有机玻璃作成，其内部空间为10mm×10mm×10mm到100mm×100mm×100mm之间；所述的样品室外壁刻有标尺，样品室带有盖板；样品室外侧设置有机玻璃罩；散热肋片由铝或铜做成；所述制冷器的电源为可调节电压大小的调节电源；所述制冷器上表面覆盖的高导热铜片厚度为0.1到2mm；辅助平片为玻璃制做的辅助平片。
本发明提供的测定生物样品冻结或融化过程中相变潜热的测量装置，结构紧凑，响应速度快，成本低，且操作十分简便，可方便地通过改变制冷器输入电压而对生物样品实施不同的降温或升温速率，通过设置多个相对位置精确固定的温度传感器(如热电偶等)快速便捷地得出被测材料在相变过程中温度的空间及时间信息进而得到样品的相变潜热，而且所测试对象可为固体或液体。由于所采用的温度传感器精度高，响应速度快，测温范围广，从而能满足较宽范围的应用。本系统最显著的一个特点是能测量生物材料在不同降温或升温速率下的相变潜热。生物材料的相变潜热测量是生物医学工程界正在尝试探索的目标，本系统及其所采用的方法目前尚未见报道。
图1所示是本发明的结构及温度传感器布置示意图；图2为固定温度传感器的探针外形及热电偶布点位置示意；图3为探针内部结构及热电偶装配示意；其中a-水槽b-翅片式散热器 c-半导体制冷器d-导热铜片e-有机玻璃罩 f-样品室g-被测样品h-热电偶节点 i-热电偶引线j1、j2-辅助平片 k-活塞 l-盖板热电偶1、2、3、4、5、6、7、8、9 活塞k薄壁管具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明提供的待测生物样品相变潜热的测量装置，包括制冷器，位于制冷器上端的样品室；位于制冷器下端的散热肋片；制冷器与样品室之间设有导热铜片；导热铜片与制冷器及样品室之间涂有导热硅酯；样品室的底部为一热导率已知的辅助平片；该辅助平片下表面的中心位置处嵌有温度传感器1；样品上表面覆盖一热导率已知的辅助平片，该平片与样品接触很好，温度传感器8和9分别镶嵌在该平片的上下表面，平片上端与一活塞连接(样品膨胀或收缩时，平片可自由活动)；温度传感器2-7布置在待测样品中；若样品为软组织材料，温度传感器2-7通过探针刺入待测样品中(探针结构及温度传感器布置示于图2和图3中)；若样品为液体，温度传感器2-7即可通过探针布置到样品中，也可通过事先固定在样品室底部辅助平片上的细线来布置；罩在样品室外的有机玻璃罩及盖在样品室上的盖板用来减少样品室向周围的散热。其测试精度高、响应速度快、结构简单、成本低且操作十分简便，适用范围广。
所述制冷器为由多级Peltier半导体制冷元件构成的平面制冷器，通过调换正负电极，它既可用来冷却样品使其冻结，也可用来加热样品使其融化。使用过程中，散热肋片上可设小型风扇或直接浸入水槽中以便及时将肋片表面的热量或冷量移走；所述制冷器的电源为可调节电压大小的调节电源；所述温度传感器2-7的引线由活塞中空的通道引出，温度传感器1、8、9的引出方式如图1所示。
本发明提供的用于测量生物样品冻结或融化时相变潜热的装置，包括水槽a；翅片式散热器b；多级Peltier半导体制冷器c；导热铜片d；有机玻璃罩e；样品室f；温度传感器；辅助平片j；活塞k；盖板l；数据采集仪及计算机(图中未示出，简要说明如下热电偶引线与数据采集仪相连，数据采集仪再将采集到的数据信号通过数据线输入到计算机)。样品室f外壁刻有标尺，供确定热电偶1，2，...的相对位置用。
本发明的制冷器c采用由Peltier半导体制冷元件构成，市场上很容易买到，将一系列这样的元件集成封装，则可形成具有一个加热面和一个制冷面的平面制冷器，Peltier半导体制冷元件可以多级串联以增大制冷或加热功率。一旦该集成的制冷器接通电源(与变压器连接，以获得安全电压和电流)，则一侧平面发热，另一侧降温，接冷端者即起制冷作用，用于对生物样品进行降温冻结，接发热端则为加热作用，通过改变电流方向可调整加热或制冷面的相对位置。为提高加热或制冷效率，可在与制冷器连接的散热肋片上布置有一小风扇进行鼓风，通过迫使肋片周围空气对流将肋表面上热量或冷量迅速移走；也可直接将散热肋片浸入水槽中。所用散热肋片完全类同于市场上容易购得的用于冷却计算机芯片的肋片散热器，因而只需购买使用即可。
样品室的底部为一辅助平片j，该辅助平片用于确定样品的热导率，为减小测量误差，其本身的热导率不能太大亦不能太小，一般采用有机玻璃或玻璃钢等材料。基于此，样品室用有机玻璃或玻璃钢粘合而成。样品式上端的辅助平片所用材料与样品室相同。样品室的截面尺寸控制在10mm×10mm到100mm×100mm之间，高度控制在10mm到100mm之间。可配备不同大小的样品室，供不同量或不同尺寸的生物样品的测量选用。导热铜片与制冷器及样品室之间涂有导热硅酯。
多点温度测点的布置如图1所示。温度传感器1镶嵌在样品室底部的辅助平片下表面的中心位置处；温度传感器8和9分别镶嵌在样品上面的辅助平片的上下表面；温度传感器2-7布置在待测样品中；若样品为软组织材料，温度传感器2-7通过探针刺入待测样品中(探针结构及温度传感器布置示于图2和图3中)；若样品为液体，温度传感器2-7即可通过探针布置到样品中，也可通过事先固定在样品室底部辅助平片上的细线来布置。温度传感器之间的垂直距离应予标定并输送到计算机内的处理软件上。温度传感器可选用热电偶，其测温头大小应在能保证加工的前提下以最小尺寸为宜，当前商业上可购买到的较小热电偶丝直径为20μm、80μm等尺寸，可直接使用，或根据需要选用特殊加工的热电偶。
若温度传感器2-7通过探针固定，则探针的组装步骤如下(图3)先在薄壁31管壁上按标定位置开出微孔，形成均匀排列的系列小孔，其直径约在80-100μm左右，在这些微孔处将热电偶2-7的结点焊接于壁面上，且外露，以便与样品接触而测取该部位温度，而热电偶的线束则从中空的管内引出，其中各枚热偶要作标记。为避免薄壁管内的导热引起较大的温度测量误差，管壁材料的导热系数应尽可能小，如可采用玻璃钢或塑料等，否则，热电偶测得的将是管壁温度而非所触及部位样品的温度。且各热电偶之间的相对位置精确固定，其坐标信息存储于数据采集软件中。
温度传感器的信号输入到数据采集仪，具体可选用性能价格比较好的Agilent34970A型信号采集与处理器。本系统所用计算机采用普通型即可，价格十分便宜，而性能完全满足要求。
由上所述，本发明采用的温度传感器来源于热电偶(1，2，...，9)，其响应速度较快，且精度高，而价格则趋于低廉，整个装置的制作和组装相对容易，数据采集及处理十分方便，无复杂电路，结构简单，测试范围广(可对热电偶在不同温度范围进行精确标定来实现)。一旦测得冻结过程中热电偶1，2，...处的温度信息，则可基于前述原理确定出所测样品的相变潜热。本系统适宜于不同降温或升温速率下生物样品相变潜热的测量。
实施例利用本装置测量生物样品的相变潜热，可分冻结和融化两类情况进行。这里先介绍冻结情形下的测量步骤首先将样品放入样品室，并将热电偶按要求布置，热电偶引线连接到数据采集仪器，而数据采集仪器插接到计算机上，然后开启数据采集仪和计算机系统，于是热电偶开始采集所触及部位的温度信号，此时连通制冷器对样品降温，同时温度信号由数据采集仪和计算机监控，待样品完全冻结后，停止采集，利用所编制的计算程序并通过公式(7)即可求出样品的冻结潜热。对于融化情形，步骤如下预先将热电偶按要求布置在样品中，待样品完全冻结并达到稳态后，对半导体制冷器施加相反的电压，同时开启数据采集仪和计算机系统采集温度信号，当样品完全融化后，停止采集，利用所编制的计算程序并通过公式(7)即可得出样品的融化潜热。测试中，可改变半导体制冷器的输入电压，从而获得不同的降温或升温速率。
权利要求
1.一种测定生物样品冻结或融化过程中潜热的方法，其步骤如下(1)对待测生物样品实施冻结或融化，以在样品内部造成变化的温度场；(2)采集生物样品温度场中沿冻结或融化方向空间各点(x)处的瞬态固相温度(Ts)及液相温度(Tl)信息；(3)将得到的瞬态温度信息输入至计算机中进行有限差分数据处理，得到待测生物样品沿冻结或融化方向固、液相交界面(s)两侧的温度梯度(Ts/x)、(Tl/x)，其中(Ts/x)为界面处固相一侧的温度梯度，由固相一侧温度的空间各点有限差分得到，(Tl/x)为界面处液相一侧的温度梯度，由液相一侧温度的空间各点有限差分得到；待测样品的固相导热率(ks)及液相导热率(kl)，通过引入一热导率已知为(Ka)的辅助导热平片，在得到该平片上、下表面及平片一侧样品中一点处的温度信息后，通过参比法得到；相变界面的移动速率(ds/dt)通过不同时刻(t)的界面位置(s)的时间差分得到；利用被测生物样品固、液相交界面(s)处的能量连续方程L=(ks·∂Ts/∂x-kl·∂Tl/∂x)ds/dt|s,]]>得出待测生物样品的潜热(L)。
2.根据权利要求1所述的测定生物样品冻结或融化过程中潜热的方法，其特征在于所述待测生物样品为固态生物样品或液态生物样品。
3.一种权利要求1所述的测定生物样品冻结或融化过程中相变潜热的测量装置，包括制冷器(c)、样品室(f)、温度传感器、数据采集仪和计算机，所述制冷器(c)为由多级Peltier半导体制冷元件构成的平面制冷器，其制冷器(c)上端面上放置样品室(f)，下端面处设置有带散热肋片的散热器(b)，制冷器(c)与样品室f之间设有导热铜片(d)；导热铜片(d)与制冷器(c)及样品室(f)之间涂有导热硅酯；样品室(f)底部设有一热导率已知的辅助平片(j1)，辅助平片(j1)的下表面中心位置处嵌有温度传感器(1)；样品室(f)顶部设有一热导率已知的辅助平片(j2)，其上下表面上分别镶嵌温度传感器(8)和(9)；辅助平片(j2)固定连接有可在样品室上盖板的垂向通孔中滑动的活塞(k)；样品室(f)中垂向设置2-7个温度传感器；温度传感器的引线由活塞(k)的中心孔引出，并连接在数据采集仪的输入端；温度传感器(1)、(8)和(9)的引线由样品室(f)引出并连接在数据采集仪的输入端，数据采集仪的输出端口与用于将热电偶输入的瞬态温度数据进行有限差分数据处理，得出被测样品相变潜热的计算机输入端口相连。
4.根据权利要求3所述的测定生物样品冻结或融化过程中相变潜热的测量装置，其特征在于所述的样品室(f)为由玻璃或有机玻璃作成的样品室，其内部空间为10mm×10mm×10mm到100mm×100mm×100mm之间。
5.根据权利要求3或4所述的测顶生物样品冻结或融化过程中相变潜热的测量装置，其特征在于所述的样品室(f)的外壁刻有标尺。
6.根据权利要求3所述的测定生物样品冻结或融化过程中相变潜热的测量装置，其特征在于样品室(f)外侧设置有机玻璃罩(e)。
7.根据权利要求3所述的测定生物样品冻结或融化过程中相变潜热的测量装置，其特征在于所述的制冷器(c)的上表面面积为10mm×10mm到100mm×100mm范围。
8.根据权利要求3所述的测定生物样品冻结或融化过程中相变潜热的测量装置，其特征在于所述散热器(b)的散热肋片由铝或铜做成。
9.根据权利要求3所述的测定生物样品冻结或融化过程中相变潜热的测量装置，其特征在于所述制冷器(c)的电源为电压大小可调节的调节电源。
10.根据权利要求3所述的测定生物样品冻结或融化过程中相变潜热的测量装置，其特征在于所述制冷器(c)上表面覆盖的高导热铜片，其厚度为0.1到2mm。
11.根据权利要求3所述的测定生物样品冻结或融化过程中相变潜热的测量装置，其特征在于辅助平片(j1)、(j2)为玻璃或塑料制做的辅助平片。
全文摘要
本发明的测定生物样品冻结或融化过程中相变潜热的方法对待测生物样品实施冻结或融化，以在样品内部造成变化的温度场；采集生物样品温度场中沿冻结或融化方向空间各处的瞬态温度信息，并输入至计算机中进行有限差分数据处理，得到待测生物样品沿冻结或融化方向固、液界面两侧的温度梯度，导热率，移动速率，用被测生物样品固、液界面处的能量连续方程得出待测生物样品的潜热；其装置包括制冷器、样品室、温度传感器、辅助平片、数据采集仪及计算机等；热电偶引线接到与计算机连通的数据采集仪上；其测试精度高、响应速度快、结构简单、成本低且操作十分简便，适用范围广。
文档编号G01N25/02GK1514232SQ0216020
公开日2004年7月21日 申请日期2002年12月31日 优先权日2002年12月31日
发明者刘静, 邓中山, 刘 静 申请人:中国科学院理化技术研究所