一种航天生物实验恒温箱

本发明涉及航天生物实验领域，尤其涉及一种航天生物实验恒温箱。

背景技术：

1、公知的，在航天生物实验中，恒温箱是维持实验生物所需环境温度的关键设备。然而，现有的恒温箱设计往往存在结构复杂、隔热效果不佳、能耗较高以及操作不便等问题。特别是在航天环境下，由于空间限制和能源供应的特殊性，这些问题更加突出。现有恒温箱存在以下技术缺陷：

2、1、现有的恒温箱设计往往结构复杂，零部件众多，不仅增加了制造成本，还降低了系统的可靠性，并且这种多零部件结构的恒温箱设计，使得在局部结构出现异常损坏时，维修和更换起来就会非常繁琐，特别是在航天这种特殊的环境下，操作会更加麻烦；

3、2、由于需要维持一个稳定的实验环境温度，需要在恒温箱内加入恒温设备结构，这样又会增加恒温箱整体的结构多样，增加维护难度，并且在现有的恒温箱，其在进行环境温度控制时，都是采用整个内部空间同时控温，在出现局部温度超温(超出设定温度阈值)时，难以对局部进行独立的控温，因此控温的能源消耗也相对较大，控温的效果也会有一定的影响。

技术实现思路

1、(一)发明目的

2、有鉴于此，本发明的目的在于提出一种航天生物实验恒温箱，该恒温箱整体形成模块化设计，在实际的操作时安装、拆卸方便，并且在部分结构损坏或者异常的情况下维修方便，并且对各个模块进行卡装结构设计，使得恒温箱主体在受到单一方向的外力时，不论外力的朝向，电控盒都能够保持卡合状态，不会异常受力脱落，从而保证了恒温箱主体的运行稳定。

3、(二)技术方案

4、为达到上述技术目的，本发明提供了一种航天生物实验恒温箱，其包括恒温箱主体、线虫芯片实验盒、电控盒、电源和控制系统，其中，所述恒温箱主体顶部设置有护盖，恒温箱主体内部具有保温层，所述保温层采用气凝胶或真空隔热板制成，降低箱体内部与外界的热交换，提高隔热效果，降低能耗，所述恒温箱主体内部安装有相变材料盒，相变材料是指温度不变的情况下而改变物质状态并能提供潜热的物质，转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热，目前在航天方面已经应用，所述相变材料盒内设置有恒温空间；线虫芯片实验盒可拆卸地安装在所述恒温空间内，线虫芯片实验盒用于向线虫提供稳定的营养生长环境，所述电控盒和电源均采用模块化卡装结构，可拆卸的安装在所述恒温箱主体上预留的模块化装配空间中，并通过标准化的接口进行电性连接，这样的结构设置使得该恒温箱整体形成模块化设计，在实际的操作时安装、拆卸方便，并且在部分结构损坏或者异常的情况下维修方便，这样在航天这类特殊环境下应用更加有利；控制系统设置于所述恒温箱主体内，用于对所述恒温空间内进行恒温控制以及对线虫芯片实验盒进行换液控制，通过控制系统可以实时的对恒温空间中的温度进行监测，从而在恒温空间中温度超出设定阈值后，对恒温空间进行干预调控，使其温度始终能够保持在设定范围内，保证线虫生长。

5、作为上述技术方案的进一步描述：所述线虫芯片实验盒包括盒盖和盒体两部分，其中，所述盒盖卡合在所述盒体上，所述盒体内具有两个腔室，分别为线虫存腔和储液腔，所述线虫存腔用于为线虫提供稳定的生长环境，所述储液腔分为上下两层独立区域，其中上部区域用于储存供线虫生长的新液，下部区域用于回收线虫使用后的废液，所述上部区域和下部区域均通过泵和泵液管路与线虫存腔连接，这样在线虫存腔内营养液到达换液时间时，通过泵将废液吸入到储液腔的下部区域中，再通过泵将新液从储液腔的上部区域泵入到线虫存腔中，实现换液。

6、作为上述技术方案的进一步描述：所述线虫存腔和储液腔的顶部均设有密封盖，所述线虫芯片实验盒上表面位于线虫存腔和储液腔的两端位置均开设有安装槽，所述安装槽内安装有弹扣，通过所述弹扣对所述密封盖进行卡合固定，具体的，所述密封盖的底部采用台阶结构，线虫存腔和储液腔的上口具有与台阶结构契合的槽，通过台阶结构和槽的配合使密封盖密封性更好，进一步地，所述密封盖的两端侧面开设有卡口，所述弹扣采用l型结构，其中，所述弹扣的一侧与安装槽的内壁通过弹簧连接，另一端在弹簧的弹力作用下挤压压合在密封盖端面的卡口内，实现对密封盖的固定。

7、作为上述技术方案的进一步描述：所述恒温箱主体表面位于所述模块化装配空间的侧面位置开设有扣合件装配槽，所述扣合件装配槽装配有扣合件，所述电控盒内壁开设有与所述扣合件适配的扣合孔，通过扣合件和扣合孔的配合将所述电控盒可拆卸的卡装在所述模块化装配空间内，这样的结构设置使得电控盒的安装、拆卸、维修和更换都及其方便，进一步的，所述扣合件供设置有两个，两个所述扣合件对称布置，当需要拆卸电控盒时，同时向内挤压扣合件，使两个扣合件同时向内靠拢脱离扣合孔，即可将电控盒抽离，操作方便快捷，并且两个扣合件的扣合方向相反，因此当恒温箱主体在受到单一方向的外力时，不论外力的朝向，两个扣合件中至少有一个保持扣合状态，这样电控盒都能够保持卡合状态，不会异常受力脱落，从而保证了恒温箱主体的运行稳定。

8、作为上述技术方案的进一步描述：所述扣合件包括滑动部、扣合部和弹性部，其中，所述滑动部截面呈“l”形，所述滑动部滑动卡合在所述扣合件装配槽内，扣合部一体成型在所述滑动部的一端，并伸入所述电控盒背面预留的扣合孔中，所述弹性部安装在所述扣合件装配槽内，所述弹性部的一端连接在所述滑动部上，具体的，所述扣合部采用l形结构，电控盒背面预留的扣合孔端部向内延伸，当扣合部的一端卡入扣合孔向内延伸的部位时，电控盒锁合固定，当扣合部在滑动部的带动下移动时，在扣合部完全移出扣合孔向内延伸的部位时，电控盒能够从模块化装配空间中抽离，操作方便快捷，进一步地，弹性部采用弹簧或者弹片，所述弹性部能够对滑动部施加一个推力，使不受外力的情况下，扣合部能够始终保持对电控盒锁紧的效果。

9、作为上述技术方案的进一步描述：所述模块化装配空间的上方和下方边缘位置设有限位卡条，所述电控盒的边缘位置开设有与所述限位卡条适配的限位卡槽，通过限位卡条和限位卡槽的相互卡合对位，使所述电控盒在安装时更方便，安装起来更容易对位，同时也能够保证电控盒的安装位置准确，需要说明的是，所述电源的卡装方式与所述电控盒的卡装方式一致，因此电源的安装和拆卸同样可以采用与电控盒的操作，方便快捷，进一步地，所述恒温箱主体顶部嵌设安装有电源按键。

10、作为上述技术方案的进一步描述：所述控制系统包括感应模块和制冷模块，其中，所述感应模块分布在所述恒温空间内，用于对恒温空间内实时温度进行感应，所述制冷模块可拆卸地卡合装配在恒温箱主体内，用于在恒温空间内温度超出设定阈值时，对恒温空间进行制冷降温，需要说明的是：线虫是活体生物，为保证线虫生理状态，需要在轨维持12℃左右的温度。

11、作为上述技术方案的进一步描述：所述感应模块采用温度传感器，所述温度传感器供设置有多组，分别等间距阵列分布于所述恒温空间的内壁，所述制冷模块包括tec制冷片、散热器、风扇和液冷板，其中，所述tec制冷片、散热器和风扇用于制冷，并将恒温箱主体内部的热量转移到外部，通过液冷板将tec制冷片、散热器、风扇产生和转移出来的热量，通过实验柜的液路循环带走。

12、作为上述技术方案的进一步描述：所述恒温空间内壁位于每个所述温度传感器的位置下方均开设有恒温口，其中，每个所述恒温口均通过内部管路与制冷模块连接，并通过电磁阀控制管路的通断，这样的结构设置使得在温度传感器感应到相应区域的温度超出设定阈值时，制冷模块能够独立对该区域进行降温控制，这样既能够节约能源，又可以使温度的调控更为准确，同时还可以避免出现局部温度高，局部温度低，难以统一调控的情况。

13、作为上述技术方案的进一步描述：所述控制系统的具体控制方法如下：

14、通过定时器设定换液周期时间，当换液时间到达时，定时器中断，发送换液指令，控制储液腔的下部区域中的泵将废液吸入到储液腔的下部区域中，再通过泵将新液从储液腔的上部区域泵入到线虫存腔中，完成换液后，重新进入换液计时；

15、设定温度干预阈值[t1,t2]，其中，t1＜t2；

16、通过温度传感器采集恒温空间中的温度数据t；

17、当t1≤t＜t2，制冷模块关闭；

18、当t≥t2时，生产控温指令，制冷模块启动，并且对应温度传感器下方的恒温口所连接的制冷管路打开，对该区域进行控温，直至t≤t1时停止，需要说明的是：t1,t2是根据线虫的生长需要由本领域技术人员综合考虑进行设定的，再有由于环境因素，恒温空间内的正常温度t始终会高于t1，因此t≤t1的情况不考虑。

19、在上述技术方案中，本发明提供的一种航天生物实验恒温箱，该恒温箱整体形成模块化设计，在实际的操作时安装、拆卸方便，并且在部分结构损坏或者异常的情况下维修方便，这样在航天这类特殊环境下应用更加有利，同时对各个模块进行卡装结构设计，使得恒温箱主体在受到单一方向的外力时，不论外力的朝向，电控盒都能够保持卡合状态，不会异常受力脱落，从而保证了恒温箱主体的运行稳定；

20、该恒温箱内部的控制系统能够对恒温箱中的恒温空间内进行恒温控制以及对线虫芯片实验盒进行换液控制，通过控制系统可以实时的对恒温空间中的温度进行监测，从而在恒温空间中温度超出设定阈值后，对恒温空间进行干预调控，使其温度始终能够保持在设定范围内，保证线虫生长，并且在进行温度干预调控时，能够根据实际的区域范围温度进行局部干预，这样既能够节约能源，又可以使温度的调控更为准确，同时还可以避免出现局部温度高，局部温度低，难以统一调控的情况，实现能耗的优化管理。

21、附图说明

22、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，下面将对实施例或现有技术描述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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

23、图1为本发明提供的一种航天生物实验恒温箱的整体结构示意图；

24、图2为本发明提供的一种航天生物实验恒温箱中护盖取下后的结构示意图；

25、图3为本发明提供的一种航天生物实验恒温箱中电控盒和电源安装结构示意图；

26、图4为本发明提供的一种航天生物实验恒温箱中电控盒取下时的结构示意图；

27、图5为本发明提供的一种航天生物实验恒温箱中扣合件的结构示意图；

28、图6为本发明提供的一种航天生物实验恒温箱中恒温空间内部结构示意图；

29、图7为本发明提供的一种航天生物实验恒温箱中线虫芯片实验盒结构示意图；

30、图8为本发明提供的一种航天生物实验恒温箱中线虫芯片实验盒内部结构示意图；

31、图9为本发明提供的一种航天生物实验恒温箱中控制系统控制流程框图。