专利名称：深低温温度传感装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于温度传感器领域，尤其涉及一种用于检测细胞所处环境的深低温射频探测传感器。
背景技术：
当前，随着IT技术、射频通讯技术、互联网通讯技术、数字化测控技术的高速发展，一个崭新的朝阳产业一物联网正在各行各业快速成长。细胞技术，作为现代疾控、医疗、军事、科研等相关领域的高端专业技术，已经成为影响国计民生的尖端专业技术之一。由于细胞技术对于环境的特定依赖性，细胞活性对温度、湿度等环境要素有特殊、专业的要求，细胞产品的取样、开发、生产、运输及仓储等环节中，对于温度、湿度等影响细胞活性的关键要素有着极其迫切、严格的测量和监控要求。玻璃态是物质的一种存在状态，此时的物质象固体一样具有一定的形状和体积， 又象液体一样分子之间的排列只是近似有序，因此是非晶态或无定形态，类似于我们熟知的透光材料玻璃；处于此状态的大分子聚合物的链段运动被冻结，只允许小尺寸的运动，所以其形变很小，因此称为玻璃态；而当大分子聚合物转变为柔软而具有弹性的固体时，就处于橡胶态。所谓无定形(Amorphous)是指物质所处的一种非平衡、非结晶状态，当饱和条件占优势并且溶质保持非结晶时，此时形成的固体就是无定形态；所谓玻璃化温度(Glass transition temperature, Tg)，是指当非晶态的食品从玻璃态到橡胶态的转变(玻璃化转变)时的温度(如图1所示)。20世纪80年代发展起来的生物材料玻璃化低温保存，是使细胞及其保护剂溶液以足够快的降温速率过冷到其玻璃化转变温度，而被固化为完全的玻璃态并以这种玻璃态在低温下长期保存的方法。在这一过程中细胞内外完全避免了结晶，从而得以避免由于结冰而引起的各种损伤。Papatz等人采用甘油保护剂实现红细胞悬浮液的玻璃化。Fahy等人探讨了玻璃化保存的基本原理，描述了如何实现玻璃化的基本过程。Rail等人的鼠胚胎玻璃化保存获得了成功。Fuku等人对牛的卵母细胞进行了玻璃化保存以及保存过程中超微结构变化的研究。细胞的深低温玻璃化存储，是当前实用最为广泛的先进存储技术，其核心要素是温度变化速率和温度平稳监测。当前，在细胞产品的开发、生产、运输及仓储过程中，一种方法是采用人工测量、纸质记录的方式对细胞的生存环境进行监测，此类方法人工消耗大，测量误差因人而异，浩瀚的纸质数据检索和分析困难重重，对于一些具有人体侵害性的细胞(病毒)，对人身的危害无法有效减免。第二种方法是通过使用特种设备进行个体化、离散的保存和监测，此类方法在测量一致性上有所提高，但仍需人工记录和分析，另外由于其采样点的固定性和数量限制，实际应用中不具备灵活性
实用新型内容
[0008]本实用新型的目的在于研制一款免接触、精确测量、可实时射频发射、具有高可靠性、适用于细胞深低温环境的深低温温度探测装置。本实用新型所采用的技术方案是一种深低温温度传感装置，用于监控细胞环境，包括直接探测环境温度的温度传感器，与所述的温度传感器相连接获取其温度数据并进行数据处理的温度数据控制装置， 所述的温度数据控制装置包括构成其外观的壳体、设置在其壳体内部的主板及可给所述的主板供能的供能装置，所述的主板包括的单片机、与单片机连接并实时存储温度数据的闪存芯片、与单片机连接并实时发送射频信号的射频芯片，及为各芯片单元提供1 读写总线的I2C芯片。其中，为提高温度数据的精确度，所述的单片机具有深低温温度补偿单元。为便于设置温度传感器及温度数据控制装置，所述的温度传感器与主板间通过单总线通讯接口进行连接。当然，为进一步提升本实用新型温度传感装置便捷配置性，所述的温度传感器为无线温度传感器，所述的主板包含匹配的温度数据无线接收模块，通过温度数据的无线传输，进一步减小了本实用新型深低温温度传感装置装配难度。本实用新型的有益效果是本发明的深低温温度传感器采用数据的射频发射，减少了数据线物理和距离的束缚，在射频有效接收范围内可任意部署在深低温冰箱或深低温液氮罐；其供能电池可重复充电，重复充电500次以上，且利用专有的智能电池管理技术， 在有外电源时不耗电池电量，进一步延长充电电池的使用寿命；测量数据经补偿单元处理后再传送，测量精度高，测量误差小于等于0. 5°C ；测量一致性高；实时性强，延时小于IS ； 测温环境适应能力强；维护便利，可反复充电；安装或充电无需破坏细胞存储设备。

图1为本实用新型温度传感装置的结构示意图；图2为本实用新型温度传感装置测温示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细说明如图1图2所示，本实用新型的深低温温度传感装置包括深低温温度传感器1， 与所述的深低温温度传感器1相连通的温度数据控制装置8及设置在温度数据控制装置8 外部的发射天线7。其中，优选地所述的深低温温度传感器1为PT100温度传感器，其利用PT100热电阻的温度与阻值变化关系，温度的采集范围大，可有效满足对细胞所存储环境温度检测条件。所述的温度数据控制装置8包括构成其外观的壳体及设置在其壳体内部的主板2 及可给所述的主板2供能的电池。所述的主板2包括具有深低温温度补偿单元的单片机3， 如C8051F410型；闪存芯片5，在程序控制将单片机3处理得到的温度数据写入并存储在闪存芯片5内以便作为一部分内置的事后记录查询数据库，所述的闪存芯片选择很多，如16 兆位SPI串行闪存芯片SST25VF016B ；可同时将将单片机3处理得到的温度数据通过无线
4方式发送至集线器或者服务器的射频芯片6，如ADF7020-1BCPZ ；及1 芯片4，其为各芯片单元提供1 读写总线，可选择的1 芯片类型很多，如A8563。所述的温度传感器1与单片机3数据连接，优选地，所述的深低温温度传感器1与主板2间通过单总线通讯接口进行连接。所述的电池采用可重复充电的电池，以延长电池的使用寿命，同时可以保证整个温度数据控制装置使用便利性和体积的小型化。S卩，本实用新型采用嵌入式深低温测温传感，并依照软件内部数据处理方法设置深低温温度补偿单元，在细胞深低温传感装置壳体内配备嵌入式射频发射芯片和低功耗单片机，实现温度数据的本地存储和无线射频发送。具体地说，PT100温度传感器探测目标细胞环境温度，其与主板间通过单总线通讯接口进行连接，主板C8051F410为整板的主控单元，通过I/O 口获取PT100的测温模拟结果，由单片机3进行数字换算，换算的方法是单片机内部A/D采样十六次累加后获取一个有效温度采样，该温度采样除以十六得到十六次采样平均值，然后根据电路特性，折算成单次A/D采样值。其换算的结果通过射频芯片ADF7020-1BCPZ经由天线进行射频数字发射， 另一方面同时将该结果写入闪存芯片SST25VF016B以便事后记录查询，同时，I2C芯片为各芯片单元提供1 读写总线。本实用新型的温度传感装置具备细胞仓储环境所需的深低温测温范围大 (_195°C 250°C )；采用数据的射频发射，减少了数据线物理和距离的束缚，在射频有效接收范围内可任意部署在深低温冰箱或深低温液氮罐；其供能电池可重复充电，重复充电 500次以上，且利用专有的智能电池管理技术，在有外电源时不耗电池电量，进一步延长充电电池的使用寿命；测量数据经补偿单元处理后在传送，测量精度高，测量误差小于等于 0. 5°C ；测量一致性高；采用主控芯片自动处理并将数据发出，实时性强，延时小于IS ；测温环境适应能力强；维护便利，可反复充电；安装或充电无需破坏细胞存储设备。本实用新型完全可以达到细胞深低温存储条件下无接触、高精度温度测量、安装和维护便利的目的，具有极大的实用意义和社会意义。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种深低温温度传感装置，用于监控细胞环境，其特征在于，包括直接探测细胞环境温度的深低温温度传感器(1)，与所述的深低温温度传感器(1)相连接获取其温度数据并进行数据处理的温度数据控制装置(8)，所述的温度数据控制装置(8)包括构成其外观的壳体、设置在其壳体内部的主板( 及可给所述的主板( 供能的供能装置，所述的主板 (2)包括的单片机(3)、与单片机连接并实时存储温度数据的闪存芯片(5)、与单片机连接并实时发送射频信号的射频芯片(6)，及为各芯片单元提供1 读写总线的I2C芯片(4)。
2.如权利要求1所述的深低温温度传感装置，其特征在于所述的单片机具有深低温温度补偿单元。
3.如权利要求1所述的深低温温度传感装置，其特征在于所述的深低温温度传感器 (1)与主板O)间通过单总线通讯接口进行连接。
4.如权利要求1所述的深低温温度传感装置，其特征在于所述的深低温温度传感器为无线温度传感器，所述的主板包含与无线温度传感器匹配的温度数据无线接收模块。
5.如权利要求1所述的深低温温度传感装置，其特征在于所述的供能装置为可重复充电的电池。
6.如权利要求1所述的深低温温度传感装置，其特征在于所述的温度数据控制装置 (8)壳体设置有发射天线(7)。
专利摘要本实用新型公开了一种深低温温度传感装置，用于监控细胞环境，包括直接探测环境温度的温度传感器，与所述的温度传感器相连接获取其温度数据并进行数据处理的温度数据控制装置，所述的温度数据控制装置包括构成其外观的壳体、设置在其壳体内部的主板及可给所述的主板供能的供能装置，所述的主板包括的单片机、实时温度数据的存储闪存芯片、射频芯片，及为各芯片单元提供I2C读写总线的I2C芯片。采用数据的射频发射，减少了数据线物理和距离的束缚，在射频有效接收范围内可任意部署在深低温冰箱或深低温液氮罐；测量数据经补偿单元处理后在传送，测量精度高，测量误差小于等于0.5℃；测量一致性高；实时性强，延时小于1S。
文档编号G01K1/02GK202033110SQ20112010362
公开日2011年11月9日 申请日期2011年4月11日 优先权日2011年4月11日
发明者罗元浩 申请人:天津英瑞圣华生物技术有限公司