显微镜观察液体物质时维持液体物质恒温的加热装置的制作方法

本实用新型涉及分析测试仪器技术领域，特别涉及一种显微镜观察液体物质时维持液体物质恒温的加热装置。

背景技术：

在化学化工生产和科研中，经常需要通过显微镜在线观察液体物质在不同温度的变化。传统的水浴、电热套、恒温箱等虽然可以使液体物质温度恒定，但无法实现通过显微镜在线观察加热液体物质。目前市场上有INSTEC公司生产的专用于显微镜的变温装置，可实现温度在-78℃-250℃的连续变化，但其操作复杂，设备昂贵。且此变温装置有一个弊端：显微镜只能使用长工作距离的物镜进行观察。对于100倍的物镜，它的工作距离也无法利用此变温装置找到液体物质，限制了该变温装置的使用。另外，国产的显微镜恒温加热板主要是对载玻片里的细胞进行加热。这样虽然可以实现直接加热，但是由于使用条件(细胞生存温度37℃)限制，不能加热到高温，最高加热温度才50℃。又因恒温加热板有一定的高度，也需要使用长工作距离的物镜，增加了成本。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型的一个目的在于提出一种显微镜观察液体物质时维持液体物质恒温的加热装置，该装置可直接放置在载物台上，操作简单，加热快，控温精确。

为达到上述目的，本实用新型一方面提出了一种显微镜观察液体物质时维持液体物质恒温的加热装置，包括：

加热电热丝和培养皿；

硅胶绝缘材料，硅胶绝缘材料包覆加热电热丝设置，并设置于培养皿的底部，以形成硅胶加热垫；

测温热电偶丝，用检测培养皿内液体物质的温度；

以及PID温度控制器模块，用于根据液体物质的温度控制加热电路的导通或断开，使得液体物质的温度满足目标温度，以通过硅胶加热垫和培养皿换热来维持液体物质恒温的目的。

本实用新型的显微镜观察液体物质时维持液体物质恒温的加热装置，采用硅胶绝缘材料包覆的电热丝，通过调节电流进而控制加热装置，实现了在培养皿中液体物质温度恒定的需求，具有操作简单、加热快、控温精确、价格便宜、对载物台安全等优点，并且还可使用普通物镜、荧光显微镜、共聚焦显微镜等仪器上实现在线观察不同温度下液体物质的光学形貌变化，有助于在各实验室内推广。

进一步地，所述显微镜观察液体物质时维持液体物质恒温的加热装置还包括：设置于硅胶加热垫和显微镜载物台之间的隔热层，以防止温度传导到显微镜载物台上。

可选地，所述隔热层为陶瓷纤维隔热纸。

进一步地，所述PID温度控制器模块还用于调整加热电热丝的电流大小来控制加热电热丝的加热速率。

进一步地，所述培养皿中液体物质的实际温度treal与所述测温热电偶丝测得的温度t测温线是相等的，无需再换算。

进一步地，所述PID温度控制器模块还用于根据液体物质的温度和目标温度生成表示当前加热状态的反馈信号。

进一步地，所述反馈信号为增加或减小加热电热丝的电流的信号。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本实用新型一个实施例的显微镜观察液体物质时维持液体物质恒温的加热装置结构示意图；

图2为根据本实用新型一个实施例的图1所示的加热装置的电路连接示意图；

图3为根据本实用新型一个实施例的将图1加热装置中的培养皿换成开有凹槽的载玻片的结构示意图。

附图标记说明：

10-显微镜观察液体物质时维持液体物质恒温的加热装置、100-加热电热丝、200-培养皿、300-硅胶绝缘材料、400-测温热电偶丝、500-PID温度控制器模块、600-陶瓷纤维隔热纸、700-开有凹槽的载玻片、1-交流电源(220VAC)、2-继电器、3-指示器和4-温度传感器。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参照附图描述根据本实用新型实施例提出的显微镜观察液体物质时维持液体物质恒温的加热装置进行描述。

图1是本实用新型一个实施例的显微镜观察液体物质时维持液体物质恒温的加热装置的结构示意图。

如图1所示，该装置10包括：加热电热丝100，培养皿200，硅胶绝缘材料300，测温热电偶丝400、PID温度控制器模块500和陶瓷纤维隔热纸600。

其中，培养皿200用于微生物或细胞培养的实验室玻璃器皿，硅胶绝缘材料300用于硅胶绝缘材料包覆加热电热丝设置，并设置于培养皿的底部，以形成硅胶加热垫。测温热电偶丝400用于检测培养皿内液体物质的温度。PID温度控制器模块500用于根据液体物质的温度控制加热电路的导通或断开，使得液体物质的温度满足目标温度，以通过硅胶加热垫和培养皿换热来维持液体物质恒温的目的。本实用新型的实施例的装置10可直接放置在载物台上，操作简单，加热快，控温精确。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，显微镜观察液体物质时维持液体物质恒温的加热装置还包括：设置于硅胶加热垫和显微镜载物台之间的隔热层，以防止温度传导到显微镜载物台上。

可理解的是，在硅胶加热垫和显微镜载物台之间设置隔热层，是为了减少温度散失，进而减少因温度不稳定所造成显微镜观察液体物质时的误差，也能防止因温度过高对仪器造成不必要的损害情况发生。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，隔热层可以为陶瓷纤维隔热纸600。

其中，陶瓷纤维隔热纸600是由硅酸铝系耐火纤维加上少量经科学选择和严格控制结合剂生产而成，它具有高强抗撕扯、高柔韧性、抗热冲击、极低的导热率等性能，采用陶瓷纤维隔热纸600可以防止硅胶加热垫的温度传导到载物台上，保护载物台。

需要说明的是，硅胶加热垫(100和300)的厚度在1.6-1.8mm左右，陶瓷纤维隔热纸600的厚度在1mm左右，因此整体将培养皿200抬高2.6-2.8mm，抬高距离小，可适应绝大数物镜的工作距离。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，PID温度控制器模块还可以用于调整加热电热丝的电流大小来控制加热电热丝的加热速率。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，PID温度控制器模块还可以用于根据液体物质的温度和目标温度生成表示当前加热状态的反馈信号。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，培养皿中液体物质的实际温度treal与测温热电偶丝测得的温度t测温线是相等的，无需再换算。

具体而言，测温热电偶丝400测得的温度t测温线和预定设定的液体物质需要达到的目标温度T，生成一反馈信号，从而来控制加热装置，使得操作性更加简单化。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，反馈信号为增加或减小加热电热丝的电流的信号。

也就是说，反馈信号根据液体物质的温度和目标温度的比较情况产生，若测得的温度t测温线大于预定设定的液体物质目标温度T，则反馈减少加热电热丝的电流的信号；若测得的温度t测温线小于预定设定的液体物质目标温度T，则反馈增加加热电热丝的电流的信号。

下面是对本实用新型提出的显微镜观察液体物质时维持液体物质恒温的加热装置进行详细赘述。

如图1所示，也是维持液体物质温度恒定的加热装置—硅胶恒温器的结构示意图，其中，加热电热丝100放置在硅胶绝缘材料300内部组成硅胶加热垫。测温热电偶丝400放置在培养皿200里面，用于测量液体物质的温度，并产生一温度信号。PID温度控制器模块500采集温度信号，判断温度是否达到指定温度，并通过内部的继电器控制硅胶加热垫的电流通断，从而通过硅胶加热垫与培养皿200的换热最终实现对培养皿200内液体物质温度的控制。

当液体物质实际温度treal(也是测温热电偶丝的测得温度t测温线)低于希望达到的目标温度T的情况下，即目标温度T与treal差值大于0，计算程序给出反馈信号，通过控制硅胶恒温器加热电热丝的电流，持续加热。当液体物质实际温度treal高于目标温度T的情况下，计算程序发出中断加热电热丝电流的反馈信号，以降低加热速率，使加热电热丝停止加热，直至目标温度与所述实际温度的差值等于0。通过这种方法，能够控制液体物质温度达到用户所需求的目标温度T。

硅胶加热垫通过培养皿200进行换热，最终达到控制培养皿200中液体物质温度的目的。

另外，如图2所示，是本实用新型装置的电路连接示意图。指示器3、温度传感器4和测温热电偶丝400整体为PID温度控制器模块500。加热电路(交流电源1、继电器2和加热电热丝100)和温控电路(交流电源1、继电器2、指示器3、温度传感器4和测温热电偶丝400)并联，继电器2中温控电路常通，加热电路在低于液体物质所预定的温度T时通路。当测温热电偶丝400所测的温度t测温线超过液体物质所预定的温度T时，会通过温度传感器4发出反馈信号，使继电器2中断加热电路，加热电热丝100无电流通过，电热丝不再产生热量。当t测温线低于液体物质所预定的温度T时，会通过温度传感器400发出反馈信号，使继电器2让加热电路通路，加热电热丝100继续发热，使培养皿200内液体物质的温度上升，最终达到当t测温线等于液体物质所预定的温度T，培养皿200中液体物质恒温的目的。

需要说明的是，本实用新型所提出的显微镜观察液体物质时维持液体物质恒温的加热装置，并不局限于加热培养皿100，加热载玻片也是可行，如图3所示，可将被测液体物质放入开有凹槽的载玻片700中，观察液体物质在不同温度下的光学特征。该装置能实现在25℃-200℃内任一温度的恒定。另外，因其结构简单，液体物质受热均匀，整体装置高度低，对物镜要求不高，还可以放置在显微镜下在线观测液体物质，如溶胶微球在90℃硅油里的变化，观察溶胶微球到凝胶微球的转变过程，并明晰凝胶微球粘连聚合的机理。

根据本实用新型实施例提出的显微镜观察液体物质时维持液体物质恒温的加热装置，采用硅胶绝缘材料包覆的电热丝，通过调节电流进而控制加热装置，实现了在培养皿中液体物质温度恒定的需求，具有操作简单、加热快、控温精确、价格便宜、对载物台安全等优点，并且对显微镜放大倍数要求不高，进而可使用普通物镜、荧光显微镜、共聚焦显微镜等仪器上实现在线观察不同温度下液体物质的光学形貌变化，有助于在各实验室内推广。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。