应用于SPR检测仪待测样本的温度控制单元、系统及方法

技术领域

本发明涉及表面等离子共振检测技术领域，特别是涉及一种应用于SPR检测仪待测样本的温度控制单元、系统及方法。

背景技术

表面等离子共振检测技术(Surface Plasmon Resonance，SPR)是一种基于SPR原理的新型生物传感分析技术。此技术通过在传感器表面发生的分子复合物的结合与解离曲线，实时监测分子结合过程中每一步变化的情况。

表面等离子体共振检测仪的一般使用场景是对生物分子的相互作用进行测试，例如亲和力测试、活性测试、活性浓度测试、生物分子筛选和分子垂钓等等。基于仪器的使用场景以及SPR技术自身的特点，温度控制在表面等离子共振检测中具有非常重要的作用。

生物分子的活性与温度相关，在低温环境下，其活性会降低，但是活性保持时间会大大增加，而在高温环境下，分子会失活。所以，如果将仪器样品储存部分的温度降低至10℃以下，分子的保存时间将会增加，仪器可以测试更多的样品。

现阶段的SPR检测仪并没有对待测样本的温度进行控制的过程中，待测样本从保温箱取出后直接进行检测。但随着时间的推移，待测样本没有保温装置以及控温装置，温度会逐渐趋于室温，待测样本会逐渐失去活性，导致检测失效或者检测错误，这将对后续试验造成严重的后果。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于SPR检测仪待测样本的温度控制单元、系统及方法，提高了SPR检测仪待测样本保温效果以及温度控制精度，具有低功耗、高效率、密封要求不高等特点，使得待测样本温度控制变得简单易实现。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种应用于SPR检测仪待测样本的温度控制单元，所述温度控制单元用于放置在SPR检测仓内，所述温度控制单元包括：保温盒外壳、保温盒内衬、待测样本支架以及保温盒盖，

所述保温盒外壳上设有密封条凹槽，所述密封条凹槽内设置密封条，且所述保温盒外壳的后端设置有电机驱动装置；

所述保温盒内衬嵌套设置在所述保温盒外壳内；

所述待测样本支架放置在所述保温盒内衬内；

所述保温盒盖上设有密封条压边，所述密封条压边用于压紧所述密封条，所述保温盒盖通过所述电机驱动装置与所述保温盒外壳连接，所述电机驱动装置带动所述保温盒盖翻转运动，实现所述保温盒盖的开启和关闭。

进一步地，所述待测样本支架包括支架本体、凸台、定位孔，多个所述凸台呈多行排列设置在所述支架本体的上表面，同一行排列设置的相邻两个凸台之间开设所述定位孔，盛放待测样本的试管放置在所述定位孔内，且试管的顶部边缘卡在所述凸台上。

进一步地，所述支架本体的前、后侧面对应设置有内嵌凹槽。

进一步地，所述密封条凹槽与所述内嵌凹槽对应的位置设有向外的凸起。

进一步地，所述密封条压边的位置与所述密封条凹槽的位置对应，且所述密封条压边与所述密封条凹槽的形状相同。

进一步地，所述电机驱动装置包括驱动电机以及传动机构，所述驱动电机与所述传动机构传动连接，所述传动机构与所述保温盒盖传动连接。

进一步地，所述保温盒内衬、待测样本支架采用高导热率材质，所述高导热率材质为金、铜、铝或石墨烯。

本发明还提供一种应用于SPR检测仪待测样本的温度控制系统，包括上述的应用于SPR检测仪待测样本的温度控制单元，还包括SPR检测仓以及一级温控装置、二级温控装置、中央控制器；

所述一级温控装置设置在SPR检测仓内，包括导热平台、第一温度调控器以及第一温度传感器，所述温度控制单元固定放置在所述导热平台上，所述第一温度调控器设置在所述导热平台下方，用于调控所述导热平台的温度，所述导热平台依次通过所述保温盒内衬、待测样本支架将温度传递到待测样本，所述第一温度传感器设置在所述温度控制单元底部，用于采集所述温度控制单元的温度；

所述二级温控装置包括第二温度调控器以及第二温度传感器，所述第二温度调控器设置在所述SPR检测仓的仓体后方，用于调控所述SPR检测仓内的环境温度，所述第二温度传感器设置在所述SPR检测仓内，用于采集所述SPR检测仓内的环境温度；

所述第一温度调控器、第一温度传感器、第二温度调控器以及第二温度传感器分别与所述中央控制器电性连接。

进一步地，所述第一温度调控器和所述第二温度调控器为制冷器。

本发明还提供一种应用于SPR检测仪待测样本的温度控制方法，适用于上述的应用于SPR检测仪待测样本的温度控制系统，包括以下步骤：

将温度控制单元放置在SPR检测仓内；

第一温度传感器采集所述温度控制单元的温度，并传递给所述中央控制器；

第二温度传感器采集所述SPR检测仓内的环境温度，并传递给所述中央控制器；

所述中央控制器根据设定的温度目标值，控制所述第一温度调控器和/或所述第二温度调控器制冷或加热。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的一种应用于SPR检测仪待测样本的温度控制单元、系统及方法，所述温度控制单元用于放置在SPR检测仓内，实现温度控制单元以及SPR检测仓的双层保温空间；温度控制单元结构简单、使用方便，适用于SPR检测仪，SPR检测仪无需进行结构改进，只要增设该温度控制单元，即可对待测样本实现更小空间内的保温效果，有利于温度精密控制，并且与原本的温控装置组合实现二级温度控制效果。该发明是是由二级温控系统组成，每级温控独立控制又互相影响，有效地将待测样本的温度控制在所需范围内，并可以长时间保持该温度。此发明通过这种叠加的方式实现使用较小的功率来达到较大的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的应用于SPR检测仪待测样本的温度控制单元的结构意图；

图2为本发明提供的保温盒外壳的结构示意图；

图3为本发明提供的待测样本支架的结构示意图；

图4为本发明提供的保温盒盖的结构示意图；

图5为本发明提供的电机驱动装置的结构示意图；

图6为本发明提供的应用于SPR检测仪待测样本的温度控制系统的结构示意图；

图7为本发明提供的一级温控装置的结构示意图；

图8为本发明提供的二级温控装置的安装结构示意图；

图9为本发明实施例提供的应用于SPR检测仪待测样本的温度控制系统的控制原理图；

图10为本发明实施例提供的应用于SPR检测仪待测样本的温度控制系统的控制实施例示意图；

附图标记说明：1、保温盒外壳；11、密封条凹槽；12、凸起；2、保温盒内衬；3、待测样本支架；31、支架本体；32、凸台；33、定位孔；34、内嵌凹槽；4、保温盒盖；41、密封条压边；5、电机驱动装置；51、驱动电机；52、传动机构；6、密封条；7、温度控制单元；8、一级温控装置；81、第一温度调控器；82、导热平台；83、第一温度传感器；9、二级温控装置；91、第二温度调控器；92、第二温度传感器；10、SPR检测仓；101、仓体门。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种应用于SPR检测仪待测样本的温度控制单元、系统及方法，提高了SPR检测仪待测样本保温效果以及温度控制精度，具有低功耗、高效率、密封要求不高等特点，使得待测样本温度控制变得简单易实现。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-图5所示，本发明提供的应用于SPR检测仪待测样本的温度控制单元，所述温度控制单元用于放置在SPR检测仓内，所述温度控制单元包括：保温盒外壳1、保温盒内衬2、待测样本支架3以及保温盒盖4；

如图2所示，所述保温盒外壳1上设有密封条凹槽11，所述密封条凹槽11内设置密封条6，且所述保温盒外壳1的后端设置有电机驱动装置5；

所述保温盒内衬2嵌套设置在所述保温盒外壳1内；保温盒内衬2材质为金、铜、铝、石墨烯等高导热率的材质；

所述待测样本支架3放置在所述保温盒内衬2内；该待测样本支架3为金、铜、铝、石墨烯等高导热率的材质；

如图4所示，所述保温盒盖4上设有密封条压边41，所述密封条压边41用于压紧所述密封条6，所述保温盒盖4通过所述电机驱动装置5与所述保温盒外壳1连接，所述电机驱动装置5带动所述保温盒盖4翻转运动，实现所述保温盒盖4的开启和关闭。

所述保温盒盖4的开启和关闭，可以通过外部的电脑控制实现，电脑通过通信线与温度控制单元相连，控制电机驱动装置5工作，完成开启与关闭动作。温度控制单元上配备保温盒盖4归零传感器，且归零位置为保温盒盖4的关闭位置。当设备开机，温度控制单元上电后，保温盒盖4执行初始化动作，初始化即为归零动作。归零传感器到达零位，保温盒盖4归零完成，保温盒盖4关闭。当电脑发送开启命令后，电机驱动装置5执行开启动作。当电脑发送关闭命令后，电机驱动装置5执行关闭动作。

此外，保温盒盖4的开启和关闭还可以采用常见的自动感应的开关控制方式等，以方便工作人员使用为准，本发明不做限定。

示例地，如图3所示，所述待测样本支架3包括支架本体31、凸台32、定位孔33，多个所述凸台32呈多行排列设置在所述支架本体3的上表面，同一行排列设置的相邻两个凸台32之间开设所述定位孔33，盛放待测样本的试管放置在所述定位孔33内，且试管的顶部边缘卡在所述凸台32上。该凸台32的设置，有利于试管的拿取。

所述支架本体31的前、后侧面对应设置有内嵌凹槽34，方便工作人员拿取。所述密封条凹槽11与所述内嵌凹槽34对应的位置设有向外的凸起12。所述凸起12与所述内嵌凹槽34相互配合，实现的空间，方便工作人员拿出或放入所述支架本体31。

所述密封条压边41的位置与所述密封条凹槽11的位置对应，且所述密封条压边41与所述密封条凹槽11的形状相同。密封条压边41配合压紧密封条6的设计，有利于提高密封效果。

示例地，如图5所示，所述电机驱动装置5包括驱动电机51以及传动机构52，所述驱动电机51与所述传动机构52传动连接，所述传动机构52与所述保温盒盖4传动连接。

上述温度控制单元中，保温盒内衬2放在保温盒外壳1内，密封条6放在保温盒外壳1的密封条凹槽11内，待测样本支架3放在保温盒内衬2内，电机仓外壳与保温盒外壳1相连，保温盒盖4安装在传动机构52上，并且可以扣在保温盒外壳1上，进而保温盒盖4上的密封条压边41正好压在密封条6上。

在驱动电机51的运动下，通过传动机构52，使保温盒盖4实现翻转运动，实现保温盒盖4的开启与关闭。在关闭后，密封条压边41压在密封条6上，形成密封，提升保温效果。

如图6-图8所示，本发明还提供一种应用于SPR检测仪待测样本的温度控制系统，包括上述的应用于SPR检测仪待测样本的温度控制单元7，还包括SPR检测仓以及一级温控装置8、二级温控装置9、中央控制器；

如图7所示，所述一级温控装置8设置在SPR检测仓10内，包括导热平台82、第一温度调控器81以及第一温度传感器83，所述温度控制单元7固定放置在所述导热平台82上，固定方式可以采用螺钉连接，所述第一温度调控器81设置在所述导热平台82下方，用于调控所述导热平台82的温度，所述导热平台82依次通过所述保温盒内衬2、待测样本支架3将温度传递到待测样本，所述第一温度传感器83设置在所述温度控制单元7底部，用于采集所述温度控制单元7的温度；

如图8所示，所述二级温控装置9包括第二温度调控器91以及第二温度传感器92，所述第二温度调控器91设置在所述SPR检测仓10的仓体后方，用于调控所述SPR检测仓10内的环境温度，所述第二温度传感器92设置在所述SPR检测仓10内，用于采集所述SPR检测仓10内的环境温度；所述SPR检测仓10设置有仓体门101；

所述第一温度调控器81、第一温度传感器83、第二温度调控器91以及第二温度传感器92分别与所述中央控制器电性连接。

所述第一温度调控器81和所述第二温度调控器91为制冷器。制冷方式有很多，比如制冷片、水冷、风冷、压缩机制冷等等。

所述一级温控装置8为整个温控系统提供所需的制冷量，冷量通过保温盒衬2、待测样本支架3传递到待测样本上；保温盒盖4盖上之后，温度控制单元7形成密封状态，温度控制单元7内部的温度可以长时间保持恒定。二级温控装置9为整个系统提供二级制冷系统，二级制冷系统可以将温度控制单元7外部、SPR检测仓10内部的环境温度控制在需要的温度。当保温盒盖4打开时，温度控制单元7内部的温度会发生变化，随着保温盒盖4开启时间的增加，其温度会逐渐趋于该环境温度。此系统可以有效的将待测样本的温度控制在所需范围内，并可以长时间保持该温度。

中央控制器可以为外部的电脑，进行整个SPR检测仪以及一级温控装置8、二级温控装置9的集中控制。

示例地，如图9-图10所示，从控制原理分析，所述系统可以包括：监测模块9-1、控制模块9-2、执行模块9-3、环境模块9-4。

监测模块9-1，连接到温度测量对象一以测量温度，包括所述的第一温度传感器83、电压转换器12。具体的，第一温度传感器83连接到温度控制单元7，通过电压转换器12输出与经过温度控制单元7的电流相应的电压，输出的电压具有与温度控制单元7内部的温度相对应的值。

控制模块9-2，即中央控制器，用于将通过输入模块测量的温度测量值与目标温度设定值进行比较，以下达加热或制冷的指令；包括CPU21、电压A/D转换器22。控制模块9-2接收通过监测模块1的测量值，通过电压A/D转换器22将数据进行转换，把转换值与CPU21中的目标值进行比较，然后当温度测量值和目标值相互不同时，控制模块9-2计算调整值以使温度测量值与目标值匹配。

执行模块9-3，根据控制模块9-2的指令进行加热或制冷的操作，包括制冷器81、制冷器91。执行模块3收到控制模块2的指令，启动所述的第一温度调控器81和所述第二温度调控器91。根据控制量，调节温控的功率。

环境模块9-4，连接到温度测量对象二以测量温度。包括第二温度传感器92、电压转换器12。具体的，第二温度传感器92连接到SPR检测仓10内，通过电压转换器12输出与经过SPR检测仓10的电流相应的电压，输出的电压具有与SPR检测仓10内的温度相对应的值。

此外，本发明还提供一种应用于SPR检测仪待测样本的温度控制方法，适用于上述的应用于SPR检测仪待测样本的温度控制系统，包括以下步骤：

将温度控制单元放置在SPR检测仓内；

第一温度传感器采集所述温度控制单元的温度，传递给所述中央控制器；

第二温度传感器采集所述SPR检测仓内的环境温度，传递给所述中央控制器；

所述中央控制器根据设定的温度目标值，控制所述第一温度调控器和/或所述第二温度调控器制冷或加热。例如，SPR检测仓内的温度设置为18℃，控制单元内设置的温度为4℃。

综上，本发明是是由多级温控系统组成，每级温控独立控制又互相影响。可以将待测样本温度控制在4～8℃，保证待测样本在检测时保持足够的活性，使其检测状态更接近实际使用需求；有效的将待测样本的温度控制在所需范围内，并可以长时间保持该温度。此发明通过这种叠加的方式实现使用较小的功率来达到较大的效果。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。