專利名稱：生化溫度特性實驗儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種溫度特性實驗儀，尤其涉及一種生化溫度特性實驗儀。
背景技術：
目前生化反應器的溫度控制大多是一室一控的形式，即一只控溫儀控制一個反應 室或一個容器，做一次實驗只能獲得一個溫度特性參數(shù)。近幾年上市的多室梯度培養(yǎng)箱、恒 溫器，最多也只有五個恒溫室，控溫方法還是一室一控，只不過是幾個相對獨立培養(yǎng)室的組 合，依然不適合溫度特性研究工作，欲完成一條溫度特性曲線的完善描述，還是要經(jīng)過多次 實驗才能完成。這種煩瑣重復的實驗不僅易受環(huán)境、試劑、操作手法、儀器穩(wěn)定性等不確定 因素的干擾，還存在電能消耗大、效率低、費時、費力等缺陷。
發(fā)明內容針對現(xiàn)有產(chǎn)品的不足，本實用新型提供了一種高效、精密、節(jié)能的梯度恒溫板式生 化溫度特性實驗儀，結構如圖1。它可廣泛適用于生產(chǎn)、教學、科研等相關行業(yè)的溫度特性研 究，如在微生物培養(yǎng)、酶活反應、植物生長、種子萌發(fā)、昆蟲繁育及卵孵化等相關生化、生物 技術專業(yè)領域的溫度特性研究。本實用新型所述生化溫度特性實驗儀，包括梯度恒溫板，絕熱層，板兩端的轉軸及 軸承座，振蕩電動機，升溫裝置，制冷裝置，溫控裝置；其特征在于所述梯度恒溫板是一整 塊矩形長扁體金屬板；板的表面包裹有絕熱層，其中在板上面中間部位設一條貫穿金屬板 長軸的、長方形易拆裝的絕熱層；在梯度恒溫板的厚度長側面上，沿長軸中部區(qū)域設有并列 對稱的兩排貫通金屬板短軸的共20 100個試管安放孔；在梯度恒溫板的厚度長側面一端 內20毫米 60毫米處，開有與相鄰兩排試管安放孔端孔對稱的2個制冷液循環(huán)孔，制冷液 循環(huán)孔的進出口分別連通設在梯度恒溫板內的U字形制冷液循環(huán)通道；在梯度恒溫板的厚 度長側面的另一端內20毫米 60毫米處，開有與相鄰兩排試管安放孔端孔對稱的2個電 加熱棒安放孔；所述兩個制冷液循環(huán)孔或兩個電加熱棒安放孔各自與其相鄰的兩個試管安 放孔之間的幾何中心處分別設有一個溫度傳感器安放孔；所述梯度恒溫板長軸方向的兩端 面上的幾何中心位置設有轉軸，轉軸與安裝于機架上方的軸承座相連；所述梯度恒溫板下 表面對應電加熱棒安放孔幾何中心的位置固定有擺叉，擺叉與振蕩電動機上的曲軸連接， 振蕩電動機的導線經(jīng)調速器與電源連接；所述升溫裝置包括兩個電加熱棒，分別插入兩個 電加熱棒安放孔中，電加熱棒的導線與溫度傳感器導線經(jīng)高溫端溫度控制儀與電源連接； 所述制冷裝置包括制冷液恒溫桶、蒸發(fā)器、制冷液驅動泵、制冷液溫度控制儀、制冷壓縮機、 冷凝器、干燥器和毛細管；所述制冷液恒溫桶中設有蒸發(fā)器并與壓縮機、冷凝器、干燥器和 毛細管閉環(huán)連接，制冷液恒溫桶的制冷液由軟管分別與制冷液循環(huán)孔、制冷液回流口及制 冷液驅動泵連接，制冷液循環(huán)孔溫度傳感器與壓縮機的導線經(jīng)制冷液溫度控制器與電源連 接；所述溫控裝置包括溫度傳感器、低溫端溫度控制儀和高溫端溫度控制儀，所述溫度傳感 器分別插入兩個溫度傳感器安放孔中并分別與低溫端溫度控制儀和高溫端溫度控制儀相連。上述生化溫度特性實驗儀，所述試管安放孔單排數(shù)優(yōu)選為20 30個；孔的直徑優(yōu) 選為10 30毫米；孔的中心距至少大于孔直徑10毫米。進一步的，所述試管安放孔最優(yōu)選為20個；孔的直徑優(yōu)選最為18毫米。上述生化溫度特性實驗儀，所述制冷液循環(huán)孔開孔優(yōu)選在梯度恒溫板的厚度長側 面一端內30毫米 40毫米處。上述生化溫度特性實驗儀，所述電加熱棒安放孔開孔優(yōu)選在梯度恒溫板的厚度長 側面的另一端內30毫米 40毫米處。本實用新型所述生化溫度特性實驗儀的設計及工 作原理眾所周知，金屬是良好的導熱體，當不同部位有溫差時，就會發(fā)生熱流傳導。熱能 從金屬的較熱部分傳到較冷部分，熱流經(jīng)過的各點的溫度，會隨熱點到冷點距離的增加在 均勻地減少，在經(jīng)過足夠長的時間后，每一點的溫度不再隨時間變化，即熱流達到了穩(wěn)態(tài)。 此時的溫度梯度，也就是單位長度的溫度變化，就是一個常數(shù)。從而在金屬板的有效長度上 實現(xiàn)了等距離任兩點的溫度等差，且恒定。根據(jù)以上熱傳遞原理，如果梯度恒溫板1的兩 端溫度恒定且不相同時，板中就有熱流傳遞，在達到穩(wěn)態(tài)時，所產(chǎn)生的溫度梯度就是一個常 數(shù)。如果所述梯度恒溫板1的側面等距離有20個試管安放孔，就會有20個不同的溫度。若 安放20個試管，進行一次實驗就可取得20個溫度特性參數(shù)，以此即可描繪出一條準確的溫 度特性曲線。本實用新型所述生化溫度特性實驗儀的特點與效果設所述梯度恒溫板1有20個梯度恒溫孔，就相當于20個恒溫室，一次可進行20 個不同溫度的實驗。但只需對所述梯度恒溫板1的兩端進行恒溫控制，即可實現(xiàn)對20個孔 室的梯度溫度控制。與一室一控相比，可節(jié)省18個孔室的恒溫控制，節(jié)約用電90%，。符合 國家大力提倡的節(jié)能減排方針。同時，原本20次的實驗工作，現(xiàn)只需進行一次實驗即可獲得20次的實驗結果，從 而大量節(jié)省了人力、物力和時間，所以，用本實用新型實驗儀進行溫度特性研究是高效的。還有，本實用新型實驗儀的控溫精度彡士0. 1°C，各孔室之間溫度的相對誤差也就 遠小于0. rc。用如此高精度的溫度特性參數(shù)所繪制的溫度特性曲線，會更加精確完美。綜上所述，本實用新型的生化溫度特性實驗儀，是一臺使用簡便、節(jié)能、環(huán)保、高 效、精密的先進儀器，推廣使用后，有利于加快現(xiàn)代生物科學技術工作的研究進展。

圖1為本實用新型的結構示意圖，圖2所示為制冷液循環(huán)通道AA剖示圖，圖3所 示為溫度傳感器安放孔BB剖視圖，圖4所示為試管安放孔CC剖視圖，圖5所示為電加熱棒 安放孔DD剖視圖。其中1-梯度恒溫板，2-絕熱層，3-試管安放孔，4-制冷液循環(huán)通道端口，5-電加熱棒安 放孔，6-溫度傳感器安放孔，7-軸承座，8-轉軸，9-擺叉，10-振蕩電動機，11-曲軸，12-調 速電位器，13-調速器，14-高溫端溫度控制儀，15-電加熱棒，16-溫度傳感器，17-制冷液恒 溫桶，18-蒸發(fā)器，19-制冷液輸出口，20-制冷液驅動泵，21-低溫端溫度控制儀，22-制冷液溫度控制儀，23-制冷壓縮機，24-干燥器，25-毛細管，26-制冷液回流入口，27-冷凝器，28-連續(xù)變溫區(qū)絕熱層。
具體實施方式
參看圖1，本實用新型所述生化溫度特性實驗儀包括梯度恒溫板1、，絕熱層2、板 兩端的轉軸8及軸承座7、振蕩電動機10、制冷液驅動泵20、電加熱棒15和低溫端溫度控制 儀21、高溫端溫度控制儀14等。本實用新型所述梯度恒溫板1是一整塊矩形長扁體金屬板，其長、寬、厚尺寸可根 據(jù)單列試管的只數(shù)，試管的直徑與試管的有效長度確定。梯度恒溫板的表面包裹有絕熱層 2。梯度恒溫板1的一端有制冷液循環(huán)通道，經(jīng)軟管與制冷液驅動泵20和制冷液恒溫桶17 相連。另一端有電加熱棒安放孔5，所放電加熱棒15的導線經(jīng)高溫端溫度控制儀14與電源 相連。沿梯度恒溫板長軸中部區(qū)域設有并列對稱的兩排貫通金屬板短軸的間距相等的試管 安放孔3，其孔數(shù)與實驗所需等差恒溫點數(shù)相同。試管安放孔3的端孔臨邊各開有一個溫度 傳感器安放孔6，所述溫度傳感器16分別插入兩個溫度傳感器安放孔6中并分別以導線與 高溫端溫度控制儀14和低溫端溫度控制儀21相連。梯度恒溫板1的下面對應電加熱棒安 放孔幾何中心的位置固定有一個擺叉9，擺叉與振蕩電動機10的曲軸11相連。梯度恒溫板 1的上表面中間部位設一條貫穿金屬板長軸的、長方形易拆裝的絕熱層，即為一條可方便拆 卸的連續(xù)變溫區(qū)絕熱層28，用于置換放置連續(xù)培養(yǎng)容器。本實用新型所述振蕩電動機10的電源線與調速器13相連，經(jīng)調速電位器12預選 速度，由振蕩電動機的曲軸11驅動梯度恒溫板1做弧線擺動，速度從0 100次/分鐘無級 可調。梯度恒溫板1靜止時，用于固體培養(yǎng)；擺動時用于液體培養(yǎng)。以滿足培養(yǎng)條件需求。本實用新型所述制冷液驅動泵20，其輸入端與制冷液恒溫桶17的制冷液輸出口 19相連，其輸出端與制冷液循環(huán)通道口相連，其電源線經(jīng)低溫端溫度控制儀21與電源相 連，通過改變制冷液的流量來恒定梯度恒溫板1的低溫端的溫度。制冷壓縮機23的電源 線經(jīng)制冷液溫度控制儀22與電源相連，同冷凝器27、干燥器24、毛細管25、蒸發(fā)器18、制冷 液恒溫桶17組成一級制冷系統(tǒng)，將二級制冷系統(tǒng)所需的制冷液溫度，恒定在低于梯度恒溫 板1的低溫端溫度的一個適宜數(shù)值，以等量帶走梯度恒溫板1中的熱流，使低溫端的溫度恒 定。本實用新型所述電加熱棒15安裝在梯度恒溫板1的高溫端電熱棒安放孔5中，其 導線經(jīng)高溫端溫度控制儀14與電源相連，通過自動改變供電電壓來恒定高溫端溫度。本實用新型所述梯度恒溫板1的溫度梯度是通過下述步驟實現(xiàn)的將準備好的實驗試管放入試管安放孔中(若實驗的物是液體，則需用L型試管)，再接通實驗儀電源，設定高溫端、低溫端、制冷液的恒溫數(shù)值。然后啟動一級制冷系統(tǒng)，待 制冷液溫度恒定后，啟動制冷液驅動泵20，接通高溫端電加熱棒15的控制電源。約半小時 后，所述梯度恒溫板1的兩端溫度即可恒定到預選數(shù)值，此時相鄰試管之間的溫度之差都 相等，所有試管溫度都在同一個溫度梯度上，實驗即可正常進行。固體培養(yǎng)時，所述梯度恒 溫板1靜止不動；如果是液體培養(yǎng)，可啟動振蕩電動機10，振蕩頻率由調速電位器12調整 確定，所述梯度恒溫板1做弧線運動。本實用新型所述生化溫度特性實驗儀的應用實施例[0027]參看圖1，所述梯度恒溫板1是由一整塊規(guī)格為660X160X60毫米的金屬板制成， 側面對稱等距離設有兩排試管安放孔，每排20孔，直徑為15毫米，可對稱各安放試管40 只，每個溫度點有兩只試管，實驗結果可取均值，以減少干擾誤差。例如對靈芝菌固體培養(yǎng) 菌絲的生長溫度特性進行研究，可根據(jù)已知資料數(shù)據(jù)菌絲生長范圍是6 36°C，實驗溫度 就可預選高端溫度為42°C，低端溫度為0°C，制冷液為_5°C。先將15X180的試管40只，按生物技術要求裝料、滅菌、接種后放入試管孔，再接 通實驗儀電源，設定高溫端42°C、低溫端0°C、制冷液-5°C。然后啟動一級制冷系統(tǒng)，待制 冷液溫度恒定后，啟動制冷液驅動泵20，接通高溫端電加熱棒15的控制電源。經(jīng)過半小時 后，梯度恒溫板1的兩端溫度即可恒定到預選數(shù)值，待所有試管溫度達到穩(wěn)態(tài)后，各試管的 溫度數(shù)值依次是2 °C、4 °C、6 °C…40 V，一個恒定的溫度梯度在梯度恒溫板1中形成，靜止培 養(yǎng)實驗可正常進行。一般兩天后就可觀察到菌絲的生長狀態(tài)，7 10天時可明顯觀察到 菌 絲的不同的生長速率。由實驗結果可知菌絲生長最快的是261的那支試管，其次是241、281、221、 30°C···，高溫端36°C之后沒有生長現(xiàn)象；低溫端6°C以下也沒有生長現(xiàn)象。利用本實用新 型所述生化溫度特性實驗儀所培養(yǎng)的各不同溫度點試管的菌絲生長速度不同，測量其蔓延 長度，便可描繪出一條對靈芝菌固體栽培生產(chǎn)有實際指導價值的靈芝菌絲生長溫度特性曲 線，其峰值便是發(fā)菌時要控制的最佳溫度26士 1°C。自然，不同靈芝菌種的溫度特性會有所 不同，只要按照所得最佳溫度值去控制溫度，就會取得最好的效益。同樣，應用實用新型所述生化溫度特性實驗儀對各種微生物培養(yǎng)、酶活反應、植物 生長、種子萌發(fā)、昆蟲繁育、卵孵化等專業(yè)的溫度特性研究都能明顯提高工作效率，能大幅 度節(jié)約時間、節(jié)約電能、節(jié)省人力物力，為科學技術研究工作提供較大便利。
權利要求一種生化溫度特性實驗儀，包括梯度恒溫板，絕熱層，板兩端的轉軸及軸承座，振蕩電動機，升溫裝置，制冷裝置，溫控裝置；其特征在于所述梯度恒溫板是一整塊矩形長扁體金屬板；板的表面包裹有絕熱層，其中在板上面中間部位設一條貫穿金屬板長軸的、長方形易拆裝的絕熱層；在梯度恒溫板的厚度長側面上，沿長軸中部區(qū)域設有并列對稱的兩排貫通金屬板短軸的共20～100個試管安放孔；在梯度恒溫板的厚度長側面一端內20毫米～60毫米處，開有與相鄰兩排試管安放孔端孔對稱的2個制冷液循環(huán)孔，制冷液循環(huán)孔的進出口分別連通設在梯度恒溫板內的U字形制冷液循環(huán)通道；在梯度恒溫板的厚度長側面的另一端內20毫米～60毫米處，開有與相鄰兩排試管安放孔端孔對稱的2個電加熱棒安放孔；所述兩個制冷液循環(huán)孔或兩個電加熱棒安放孔各自與其相鄰的兩個試管安放孔之間的幾何中心處分別設有一個溫度傳感器安放孔；所述梯度恒溫板長軸方向的兩端面上的幾何中心位置設有轉軸，轉軸與安裝于機架上方的軸承座相連；所述梯度恒溫板下表面對應電加熱棒安放孔幾何中心的位置固定有擺叉，擺叉與振蕩電動機上的曲軸連接，振蕩電動機的導線經(jīng)調速器與電源連接；所述升溫裝置包括兩個電加熱棒，分別插入兩個電加熱棒安放孔中，電加熱棒的導線與溫度傳感器導線經(jīng)高溫端溫度控制儀與電源連接；所述制冷裝置包括制冷液恒溫桶、蒸發(fā)器、制冷液驅動泵、制冷液溫度控制儀、制冷壓縮機、冷凝器、干燥器和毛細管；所述制冷液恒溫桶中設有蒸發(fā)器并與壓縮機、冷凝器、干燥器和毛細管閉環(huán)連接，制冷液恒溫桶的制冷液由軟管分別與制冷液循環(huán)孔、制冷液回流口及制冷液驅動泵連接，制冷液循環(huán)孔溫度傳感器與壓縮機的導線經(jīng)制冷液溫度控制器與電源連接；所述溫控裝置包括溫度傳感器、低溫端溫度控制儀和高溫端溫度控制儀，所述溫度傳感器分別插入兩個溫度傳感器安放孔中并分別與低溫端溫度控制儀和高溫端溫度控制儀相連。
2.如權利要求1所述生化溫度特性實驗儀，其特征在于所述試管安放孔單排數(shù)為 20 30個；孔的直徑為10 30毫米；孔的中心距至少大于孔直徑10毫米。
3.如權利要求2所述生化溫度特性實驗儀，其特征在于所述試管安放孔為20個；孔 的直徑為18毫米。
4.如權利要求1所述生化溫度特性實驗儀，其特征在于所述制冷液循環(huán)孔在梯度恒 溫板的厚度長側面一端內30毫米 40毫米處。
5.如權利要求1所述生化溫度特性實驗儀，其特征在于所述電加熱棒安放孔在梯度 恒溫板的厚度長側面的另一端內30毫米 40毫米處。
專利摘要一種生化溫度特性實驗儀，包括梯度恒溫板，絕熱層，板兩端的轉軸及軸承座，振蕩電動機，升溫裝置，制冷裝置，溫控裝置，梯度恒溫板設有試管安放孔、制冷液循環(huán)孔、電加熱棒安放孔、溫度傳感器安放孔；升溫裝置包括兩個電加熱棒；制冷裝置包括制冷液恒溫桶、蒸發(fā)器、制冷液驅動泵、制冷液溫度控制儀、制冷壓縮機、冷凝器、干燥器和毛細管；溫控裝置包括溫度傳感器、低溫端溫度控制儀和高溫端溫度控制儀。利用本實用新型的生化溫度特性實驗儀能快捷地對各種微生物培養(yǎng)、酶活反應、植物生長、種子萌發(fā)、昆蟲繁育、卵孵化等專業(yè)的溫度特性進行研究，能明顯提高工作效率，能大幅度節(jié)約時間、節(jié)約電能、節(jié)省人力物力，為科學技術研究工作提供便利。
文檔編號A01K67/033GK201598289SQ201020015088

公開日2010年10月6日 申請日期2010年1月15日 優(yōu)先權日2010年1月15日
發(fā)明者段峰 申請人:段峰