[发明专利]一种用于细胞代谢热检测的开放式微纳量热计系统

说明书

一种用于细胞代谢热检测的开放式微纳量热计系统，包括热电堆传感器、样品滴定仪器、PCB电路板、数字源表及计算机；热电堆传感器内部腔室作为样品反应室，样品反应室下方为硅基板，硅基板上部设有薄膜，薄膜中心用于承放样品，样品周向薄膜上均布设有若干热电堆，热电堆依次通过PCB电路板及数字源表与计算机进行通信连接；样品反应室上方热电堆传感器外壳上设有送样口，送样口上方盖有玻璃板，玻璃板中心设有送样孔，送样孔由甘油密封；样品滴定仪器通过送样孔将样品输送至薄膜上；PCB电路板为放大电路；数字源表通过BNC接头与PCB电路板进行通信连接；计算机通过GPIB‑USB‑HS数据线与数字源表进行通信连接；样品反应室通过热电堆传感器外壳送样口与空气直接接触。

技术领域

本发明属于量热计技术领域，特别是涉及一种用于细胞代谢热检测的开放式微纳量热计系统。

背景技术

在过去的几十年里，通过纳米制造技术已经成功将传统的大型量热计小型化，形成了具有响应速度快和分辨率高的微纳量热计，而微纳量热计的一个重要应用，就是对细胞或微生物的代谢过程进行非侵入式的表征，用以揭示细胞代谢的未知机制或活动。

现有的微纳量热计从结构上可分为两类，一类是封闭式微纳量热计，另一类是开放式微纳量热计。对于封闭式微纳量热计来说，其使用封闭的流体腔室去输送样品，并且为了获得更高的灵敏度，有时还会将真空引入量热计系统内，这就意味着量热计系统需要高度复杂的构造，反而限制了封闭式量热计系统的推广应用。对于开放式微纳量热计来说，其可以在不接触流体腔室的情况下完成样品输送，具有构造简单、易于液体处理的优势，但却存在体积比热功率分辨率较低的缺陷。

虽然灵敏度、信噪比、体积比热功率分辨率等性能属性与样本体积的选择密切相关，但是样本体积的优化却相当困难。当样本体积较小时，虽然可以获得较高的灵敏度，但其体积比热功率分辨率会降低，同时信噪比也会降低。当样本体积较大时，则会导致信号变差。因此，样本体积的变化所带来的性能改进总会被其他因素抵消。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于细胞代谢热检测的开放式微纳量热计系统，能够满足样本体积的优化，不仅可以在细胞代谢热检测过程中提供足够的信噪比，同时还可以满足灵敏度和体积比热功率分辨率的性能要求，有效提高了开放式微纳量热计系统的综合性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于细胞代谢热检测的开放式微纳量热计系统，包括热电堆传感器、样品滴定仪器、PCB电路板、数字源表及计算机；所述热电堆传感器的内部腔室作为样品反应室，样品反应室的下方为硅基板，在硅基板上部设有薄膜，薄膜的中心用于承放样品，在样品周向的薄膜上均布设有若干热电堆，热电堆依次通过PCB电路板及数字源表与计算机进行通信连接；在所述样品反应室上方的热电堆传感器外壳上开设有送样口，在送样口上方覆盖有玻璃板，在玻璃板的中心开设有送样孔；所述样品滴定仪器通过送样孔将样品输送至薄膜上。

所述PCB电路板为放大电路，用于接收放大热电堆传感器输出的电压信号。

所述数字源表通过BNC接头与PCB电路板进行通信连接，通过数字源表检测PCB电路板输出的电压信号。

所述计算机通过GPIB-USB-HS数据线与数字源表进行通信连接，通过计算机对采集到的信号数据进行记录。

所述样品反应室通过热电堆传感器外壳上的送样口与空气直接接触。

当所述样品滴定仪器通过送样孔将样品输送至薄膜后，送样孔由甘油进行密封，用于对样品进行热保护。

本发明的有益效果：

本发明的用于细胞代谢热检测的开放式微纳量热计系统，能够满足样本体积的优化，不仅可以在细胞代谢热检测过程中提供足够的信噪比，同时还可以满足灵敏度和体积比热功率分辨率的性能要求，有效提高了开放式微纳量热计系统的综合性能。

附图说明