DE102013111568A1

DE102013111568A1 - Device for holding test specimens with living cells

Info

Publication number: DE102013111568A1
Application number: DE201310111568
Authority: DE
Inventors: Helmut Lawrinenko
Original assignee: PECON GmbH
Current assignee: PECON GmbH
Priority date: 2013-10-21
Filing date: 2013-10-21
Publication date: 2015-04-23
Anticipated expiration: 2033-10-22
Also published as: DE102013111568B4

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Halterung von Probenkörpern mit lebenden Zellen angegeben, umfassend ein flächenhaftes Element, das geeignet ist, den Probenkörper mit lebenden Zellen abzudecken oder aufzunehmen, wobei das flächenhafte Element ein Heizmittel umfasst, das wenigstens ein resistives Element aufweist, dessen Stromfluss anhand eines Sollwerts zur Einstellung eines Ist-Werts einer Temperatur des flächenhaften Elements regelbar ist, wobei der Wärmeeintrag des resistiven Elements in das flächenhafte Element in einem ersten Teilbereich mit geringeren Wärmeverlusten des flächenhaften Elements gegenüber einem zweiten Teilbereich mit größeren Wärmeverlusten des flächenhaften Elements zur Reduzierung von Temperaturunterschieden innerhalb des flächenhaften Elements wenigstens teilweise unterschiedlich ist, wobei der Ist-Wert der Temperatur im ersten Teilbereich mittels des Sollwerts regelbar ist und die Temperatur im zweiten Teilbereich aus dem Ist-Wert im ersten Teilbereich festlegbar ist.The invention relates to a device for holding sample bodies with living cells, comprising a sheet-like element which is suitable for covering or taking up the sample body with living cells, wherein the planar element comprises a heating means having at least one resistive element, the current flow of which is based on a Setpoint for adjusting an actual value of a temperature of the sheet-like element is controllable, wherein the heat input of the resistive element in the planar element in a first portion with lower heat losses of the planar element over a second portion with greater heat losses of the planar element for reducing temperature differences within of the planar element is at least partially different, wherein the actual value of the temperature in the first sub-range can be regulated by means of the desired value and the temperature in the second sub-range from the actual value in the first Teilbere I am fixable.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Halterung von Probenkörpern mit lebenden Zellen.The invention relates to a device for holding sample bodies with living cells.

Aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannte Vorrichtungen zur Halterung von Schalen mit lebenden Zellen werden häufig in der medizinischen Forschung eingesetzt. So hängt bei der Forschung an lebenden Zellen bzw. Geweben aber auch in der In-Vitro-Fertilisation (extra korporale Befruchtung) der beabsichtigte Erfolg der vorgenommenen Maßnahmen auch davon ab, dass am Mikroskop optimale Lebensbedingungen für die Zellen sicher gestellt werden. Demgemäß ist eine gleichmäßige Temperatur über diejenige Fläche vorzusehen, die mit den lebenden Zellen bzw. Geweben versehen sind. So werden typischerweise ungefähr 37°C mittels einer Heizvorrichtung eingestellt, um Schädigungen der zu untersuchenden bzw. zu behandelnden Strukturen zu verhindern.Devices known in the art for supporting living cell shells are often used in medical research. Thus, in research on living cells or tissues but also in in vitro fertilization (extra corporal fertilization), the intended success of the measures taken also depends on the microscope optimal living conditions are ensured for the cells. Accordingly, it is necessary to provide a uniform temperature over the area provided with the living cells or tissues. Thus, typically about 37 ° C are adjusted by means of a heater to prevent damage to the examined or treated structures.

Eine bekannte Vorrichtung bei der Untersuchung lebender Zellen stellt der sog. Inkubator dar. Ein Inkubator besteht in einer möglichen Variante aus einem Gehäuse und einer Abdeckung, und kann eine Petrischale aufnehmen. In der Petrischale befindet sich ein Nährsubstrat, das die lebenden Zellen als Probe enthält. Mit einem Mikroskop wird die Probe beispielsweise über einen längeren Zeitraum beobachtet. Um nun am Mikroskop die Lebensbedingungen für die Zellprobe in der Petrischale sicher zu stellen, wird das Gehäuse und die Abdeckung des Inkubators beheizt sowie oftmals in den Inkubator eine mit Wasserdampf und kontrolliert mit Kohlenstoffdioxid angereicherte und konstant temperierte Luft eingeleitet. Um einen abgeschlossenen Inkubationsraum zu bilden, wird üblicherweise die obere Abdeckung transparent ausgeführt, wobei jedoch zu beachten ist, dass bei Temperaturunterschieden Kondenswasser entstehen kann, das die mikroskopische Beobachtung erschwert bzw. verhindert. Die Beheizbarkeit der transparenten Abdeckung kann beispielsweise mittels eines elektrisch leitenden und für sichtbares Licht im wesentlichen transparenten Film erreicht werden, der mit einer Spannungs- bzw. Stromquelle verbunden ist, so dass durch den Stromfluss im elektrisch leitenden Film elektrische Energie in Wärmeenergie umgewandelt wird. Im randnahen Bereich der transparenten Abdeckung befindet sich üblicherweise ein Temperatursensor, der die gemessene Temperatur an ein Regelgerät weiter leitet. Das Regelgerät, das üblicherweise als Baugruppe außerhalb des zu beheizenden Teils der Vorrichtung angeordnet ist, sorgt für ein Erreichen bzw. Halten der am Regelgerät eingestellten Soll-Temperatur.A known device in the investigation of living cells is the so-called incubator. In one possible variant, an incubator consists of a housing and a cover, and can accommodate a petri dish. In the Petri dish is a nutrient substrate containing the living cells as a sample. With a microscope, for example, the sample is observed over a longer period of time. In order to ensure the living conditions for the cell sample in the Petri dish on the microscope, the housing and the cover of the incubator is heated and often introduced into the incubator with an air-enriched and controlled with carbon dioxide and constant temperature air. In order to form a closed incubation chamber, usually the top cover is made transparent, but it should be noted that in temperature differences condensation can occur that complicates or prevents the microscopic observation. The heatability of the transparent cover can be achieved, for example, by means of an electrically conductive film which is substantially transparent to visible light and which is connected to a voltage or current source, so that electric current is converted into heat energy by the flow of current in the electrically conductive film. In the near-edge region of the transparent cover is usually a temperature sensor that passes the measured temperature to a control device on. The control device, which is usually arranged as an assembly outside the part of the device to be heated, ensures that the desired temperature set on the control device is reached or maintained.

Dazu ist das Regelgerät mittels einer elektrischen Leitung mit der zu beheizenden Komponente verbunden. Über diese Leitung wird die zu beheizende Komponente mit geregelter elektrischer Energie versorgt und über diese Leitung findet auch der Informationsfluss vom Temperatursensor zum Regelgerät statt.For this purpose, the control device is connected by means of an electrical line with the component to be heated. About this line, the component to be heated is supplied with regulated electrical energy and via this line also takes place the flow of information from the temperature sensor to the control unit.

Bei diesem Aufbau ergibt sich jedoch folgendes Problem. Da die transparente Abdeckung in einen typischerweise massiven Körper eingefügt ist, wird von deren Rand ausgehend Wärmeenergie an diesen abgeführt, so dass sich in der transparenten Abdeckung eine ungleichmäßige Temperaturverteilung ergibt. Da der Temperatursensor randnah auf der transparenten Abdeckung sitzt, im mittleren Bereich wäre der Sensor ein Störfaktor hinsichtlich der mikroskopischen Beobachtung, stellt sich am Ort dieses Sensors in der Regelschleife die gewünschte Solltemperatur von beispielsweise 37°C ein. Da aber am Rand der transparenten Abdeckung viel Wärmeenergie abfließt, bleibt der Rand der transparenten Abdeckung kühler als die Soll-Temperatur, während sich in der Mitte der transparenten Abdeckung eine überhöhte Temperatur einstellt.In this construction, however, the following problem arises. Since the transparent cover is inserted into a typically solid body, thermal energy is dissipated from the edge of the latter, resulting in an uneven temperature distribution in the transparent cover. Since the temperature sensor sits close to the edge of the transparent cover, in the central region of the sensor would be a disturbing factor in terms of microscopic observation, the desired setpoint temperature, for example, 37 ° C is at the location of this sensor in the control loop. However, since a lot of heat energy flows away at the edge of the transparent cover, the edge of the transparent cover remains cooler than the setpoint temperature, while an excessive temperature occurs in the middle of the transparent cover.

Diese nicht erwünschte, ungleichmäßige Temperaturverteilung ist während der Aufheizphase besonders ausgeprägt. Bei zunehmend längerer Betriebszeit werden die Temperaturunterschiede vom Randbereich bis zur Mitte geringer, weil sich die Wärmemenge durch die Wärmeleitfähigkeit der transparenten Abdeckung besser verteilt. Dennoch bleibt auch bei einer Betriebszeit von mehreren Stunden noch eine für viele Anwendungen nicht tolerierbare, ungleichmäßige Wärmeverteilung bestehen, wobei eine Anheizphase über mehrere Stunden von einem Anwender in der Praxis kaum akzeptiert werden wird.This unwanted, uneven temperature distribution is particularly pronounced during the heating phase. With increasingly longer operating time, the temperature differences from the edge region to the center are lower because the amount of heat distributed by the thermal conductivity of the transparent cover better. Nevertheless, even with an operating time of several hours, an uneven heat distribution which is intolerable for many applications still persists, with a heating phase for several hours hardly being accepted by a user in practice.

Die bisher in Zusammenhang mit einem Inkubator erläuterten Probleme ergeben sich in gleicher oder ähnlicher Form auch bei anderen Anwendungen, wie z.B. bei der In-Vitro-Fertilisation oder bei transparenten Wärmeplatten, auf welche Petrischalen oder Objektgläser mit Zellproben gelegt werden können, um diese mit einem Mikroskop untersuchen zu können.The problems discussed hitherto in connection with an incubator arise in the same or similar form also in other applications, such as e.g. in in vitro fertilization or in transparent hot plates on which Petri dishes or slides with cell samples can be placed in order to examine them with a microscope.

Folglich besteht in der Technik ein Bedarf nach einer Vorrichtung, die die oben genannten Nachteile überwindet, in dem sie eine Verbesserung bezüglich der Temperaturunterschiede aufweist.Thus, there is a need in the art for a device which overcomes the above drawbacks by having an improvement in temperature differences.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung anzugeben, die eine möglichst homogene Wärmeverteilung auf einer Platte ohne langes Anheizen aufweist, wobei die Vorrichtung eine einfache Einbindung in ein bestehendes Regelsystem bieten soll, ohne dass dabei zusätzliche Signalleitungen bereit gestellt werden müssen.It is therefore an object of the invention to provide a device which has the most homogeneous possible heat distribution on a plate without long heating, the device should provide a simple integration into an existing control system without additional signal lines must be provided.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche. Diese können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich. This object is solved by the features of patent claim 1. Further advantageous embodiments of the invention are each the subject of the dependent claims. These can be combined in a technologically meaningful way. The description, in particular in conjunction with the drawing, additionally characterizes and specifies the invention.

Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Halterung von Probenkörpern, insbesondere von Probenkörpern mit lebenden Zellen, geschaffen, umfassend ein flächenhaftes Element, das geeignet ist, den Probenkörper mit lebenden Zellen abzudecken oder aufzunehmen, wobei das flächenhafte Element ein Heizmittel umfasst, das wenigstens ein resistives Element aufweist, dessen Stromfluss anhand eines Soll-Werts zur Einstellung eines Ist-Werts einer Temperatur des flächenhaften Elements regelbar ist, wobei der Wärmeeintrag des resistiven Elements in das flächenhafte Element in einem ersten Teilbereich des flächenhaften Elements gegenüber einem zweiten Teilbereich des flächenhaften Elements zur Reduzierung von Temperaturunterschieden innerhalb des flächenhaften Elements wenigstens teilweise unterschiedlich ist, wobei der Ist-Wert der Temperatur im ersten Teilbereich mittels des Soll-Werts regelbar ist und die Temperatur im zweiten Teilbereich aus dem Ist-Wert im ersten Teilbereich festlegbar ist.According to the invention, there is provided an apparatus for supporting specimens, in particular specimens with living cells, comprising a sheet-like element suitable for covering or taking up the specimen with living cells, the laminar element comprising a heating means comprising at least one resistive element Element, whose current flow is adjustable based on a target value for setting an actual value of a temperature of the planar element, wherein the heat input of the resistive element in the planar element in a first portion of the planar element with respect to a second portion of the planar element for reduction of temperature differences within the planar element is at least partially different, wherein the actual value of the temperature in the first sub-range by means of the desired value is controllable and the temperature in the second sub-range of the actual value in the first sub-range fe is settable.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt eine getrennte Beheizung über das Heizmittel in verschiedenen Teilbereichen des flächenhaften Elements als zu temperierende Fläche, so dass eine vermehrte Abfuhr von Wärmeenergie oder ein vermehrter Wärmeeintrag von außerhalb kompensiert werden kann, so dass sich eine weitestgehend homogene Wärmeverteilung ergibt. Die getrennte Beheizung wird dabei so ausgeführt, dass dem ersten Teilbereich mittels einer Regelung der von außen einstellbare Sollwert zugeführt wird. Die Temperatur im zweiten Teilbereich erhält keinen von außen zuführbaren Sollwert, da üblicherweise in Anordnungen zur Untersuchung von Probenkörpern mit lebenden Zellen in einem Mikroskop nur eine einzige Regelschleife vorgesehen ist. Demgemäß muss die Temperatur im zweiten Teilbereich aus dem Ist-Wert des ersten Teilbereichs festgelegt werden, so dass sich wenigstens teilweise unterschiedliche Wärmeeinträge ergeben, um Temperaturunterschiede innerhalb des flächenhaften Elements zu reduzieren. Demgemäß ist es möglich, bei bereits vorhandenen Einrichtungen die Kompensation von Temperaturunterschieden zu erreichen, ohne dabei große Änderungen an der Mikroskopier-Einrichtung vornehmen zu müssen.In the apparatus according to the invention, a separate heating via the heating means in different subregions of the planar element takes place as a surface to be tempered, so that an increased dissipation of heat energy or an increased heat input from outside can be compensated, so that a largely homogeneous heat distribution results. The separate heating is carried out so that the first portion is supplied by means of a control of the externally adjustable setpoint. The temperature in the second sub-range receives no externally supplied setpoint, since usually in arrangements for the investigation of specimens with living cells in a microscope, only a single control loop is provided. Accordingly, the temperature in the second subregion must be determined from the actual value of the first subregion so that at least partially different heat inputs result in order to reduce temperature differences within the planar element. Accordingly, it is possible to achieve the compensation of temperature differences in existing facilities, without having to make major changes to the microscope device.

In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der erste Teilbereich einen Randbereich des flächenhaften Elements. In one embodiment of the invention, the first subregion comprises an edge region of the planar element.

Der erste Teilbereich ist gemäß dieser Ausführungsform mit einer höheren Wärmeabstrahlung über den Randbereich versehen, so dass sich im Vergleich zum zweiten Teilbereich eine unterschiedliche Temperatur einstellen würde.According to this embodiment, the first subarea is provided with a higher heat radiation across the edge region, so that a different temperature would be set in comparison to the second subarea.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der zweite Teilbereich eine Seite des flächenhaften Elements, die im Vergleich zum ersten Teilbereich eine Wärmequelle oder Wärmesenke darstellt. In a further embodiment of the invention, the second subregion comprises a side of the planar element that represents a heat source or heat sink in comparison to the first subregion.

Es ist jedoch auch möglich, dass im zweiten Teilbereich eine Wärmequelle beispielsweise von außen auf das flächenhafte Element einwirkt oder dass beispielsweise über eine Halterung das flächenhafte Element im zweiten Teilbereich eine Wärmesenke bildet. Die Erfindung ermöglicht die Reduzierung von Temperaturunterschieden innerhalb des Flächenelements auch in diesem Fall, wobei die oben beschriebene Kompensation zwischen randnahen und randfernen Bereichen noch zusätzlich vorgenommen werden kann.However, it is also possible for a heat source, for example, to act on the planar element from the outside in the second partial area, or for the planar element in the second partial area to form a heat sink, for example via a holder. The invention also makes it possible to reduce temperature differences within the surface element in this case, wherein the above-described compensation between regions close to the edge and regions remote from the edge can be additionally made.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Heizmittel wenigstens ein an gegenüberliegenden Seiten des flächenhaften Elements angeordnetes leitfähiges Anschlusspaar, wobei eine leitfähige Schicht zwischen dem Anschlusspaar als resistives Element ausgebildet und mit dem Anschlusspaar elektrisch verbunden ist.In a further embodiment of the invention, the heating means comprises at least one arranged on opposite sides of the planar element conductive terminal pair, wherein a conductive layer between the pair of terminals is formed as a resistive element and electrically connected to the terminal pair.

Eine Möglichkeit, das Heizmittel zu bilden, kann dadurch erreicht werden, dass das flächenhafte Element an gegenüber liegenden Seiten mit einem Anschlusspaar versehen wird, so dass eine leitfähige Schicht zwischen dem Anschlusspaar elektrische Energie in Wärmeenergie umwandeln kann. Dazu kann beispielsweise eine Schicht aus einer Legierung umfassend Indium- und Zinnoxid, in der Technik als ITO-Schicht (Indium-Tin-Oxid) bekannt, verwendet werden, welche beispielsweise mittels Kathodenzerstäubung auf das flächenhafte Element aufgebracht werden kann. Diese an sich in der Technik bekannte Vorgehensweise läßt sich somit auch bei der Erfindung einsetzen.One way of forming the heating means can be achieved by providing the planar element on opposite sides with a connection pair, so that a conductive layer between the connection pair can convert electrical energy into thermal energy. For this purpose, for example, a layer of an alloy comprising indium oxide and tin oxide, known in the art as an ITO layer (indium tin oxide), can be used, which can be applied to the planar element by means of sputtering, for example. This procedure, which is known per se in the art, can thus also be used in the invention.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die leitfähige Schicht so strukturiert, dass deren Flächenwiderstand in Bereichen größerer Wärmeverluste des flächenhaften Elements größer ist als in Bereichen geringerer Wärmeverluste des flächenhaften Elements.In a further embodiment of the invention, the conductive layer is structured in such a way that its surface resistance is greater in regions of greater heat losses of the planar element than in regions of lower heat losses of the planar element.

Demgemäß wird die leitfähige Schicht mit unterschiedlichen Flächenwiderständen belegt, so dass in Bereichen größerer Wärmeverluste mehr Wärmeenergie eingebracht wird. Dabei kann die Temperatur anhand des von außen zugefügten Sollwerts im ersten Teilbereich geregelt werden, wobei sich über die Strukturierung der leitfähigen Schicht die Temperatur im zweiten Teilbereich festlegen läßt. Die Temperatur im zweiten Teilbereich korreliert mit dem Ist-Wert im ersten Teilbereich, so dass über eine einzige Regelschleife umfassend den Sollwert und den Ist-Wert im zweiten Teilbereich eine Reduzierung von Temperaturunterschieden innerhalb des flächenhaften Elements möglich ist.Accordingly, the conductive layer is covered with different surface resistances, so that more heat energy is introduced in areas of greater heat losses. In this case, the temperature can be regulated on the basis of the externally added setpoint in the first sub-area, wherein on the Structuring the conductive layer can set the temperature in the second part. The temperature in the second partial region correlates with the actual value in the first partial region, so that a reduction of temperature differences within the planar element is possible via a single control loop comprising the desired value and the actual value in the second partial region.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Heizmittel darüber hinaus ein oder mehrere weitere resistive Elemente, die außerhalb der leitfähigen Schicht angeordnet sind, wobei das erste Anschlusspaar und die resistiven Elemente jeweils mit einer eigenen Stromquelle verbindbar sind, deren Leistungsabgabe aus dem Ist-Wert im ersten Teilbereich festlegbar sind. In a further embodiment of the invention, the heating means further comprises one or more further resistive elements, which are arranged outside the conductive layer, wherein the first terminal pair and the resistive elements are each connectable to a separate power source whose power output from the actual value in first subarea are definable.

Bei dieser Ausführungsform kann die leitfähige Schicht vollflächig ausgebildet sein, es sind jedoch zusätzliche resistive Elemente vorgesehen, die beispielsweise im Randbereich außerhalb der leitfähigen Schicht für einen höheren Wärmeeintrag in Bereichen größerer Wärmeverluste sorgen können. Die weiteren resistiven Elemente werden dabei von einer eigenen Stromquelle versorgt, wobei die Leistungsabgabe wiederum über die Regelschleife zur Festlegung der Temperatur im ersten Teilbereich auch die Temperatur im zweiten Teilbereich festlegt. Dazu kann beispielsweise die Leistungsabgabe der weiteren resistiven Elemente mit einem festen Faktor aus dem Ist-Wert im ersten Teilbereich beaufschlagt werden.In this embodiment, the conductive layer may be formed over the entire surface, however, additional resistive elements are provided which, for example in the edge region outside the conductive layer, can provide a higher heat input in regions of greater heat losses. The other resistive elements are supplied by a separate current source, wherein the power output in turn determines the temperature in the second sub-range via the control loop for determining the temperature in the first sub-range. For this purpose, for example, the power output of the further resistive elements can be acted upon by a fixed factor from the actual value in the first subarea.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die resistiven Elemente durch Strukturierung der leitfähigen Schicht gebildet, bei der die resistiven Elemente als Schichtwiderstände aufgebracht sind oder bei der die resistiven Elemente als diskrete Widerstände gebildet sind.In a further embodiment of the invention, the resistive elements are formed by structuring the conductive layer, in which the resistive elements are applied as sheet resistors or in which the resistive elements are formed as discrete resistors.

Als zusätzliche resistive Elemente kann beispielsweise im Randbereich des flächenhaften Elements benachbart zu dem leitfähigen Anschlusspaar eine Strukturierung mittels Ätzen vorgesehen sein, so dass dieser Teil als weitere resistive Elemente herangezogen werden kann. Demnach sind keine zusätzlichen Bauteile oder Bearbeitungsschritte zur Bildung der weiteren resistiven Elemente notwendig. Alternativ oder auch zusätzlich können die resistiven Elemente auch durch beispielsweise aufgedampfte oder aufgedruckte Schichtwiderstände gebildet werden, wobei es ebenso möglich ist, die resistiven Elemente als diskrete Widerstände beispielsweise mittels eines Lötverfahrens auf geeignete leitfähige Strukturen aufzubringen, um eine Verbindung mit der eigens vorgesehenen Stromquelle herzustellen.As additional resistive elements, structuring by etching may be provided, for example, in the edge region of the planar element adjacent to the conductive connection pair, so that this part can be used as further resistive elements. Accordingly, no additional components or processing steps to form the other resistive elements are necessary. Alternatively or in addition, the resistive elements can also be formed by, for example, vapor-deposited or printed-on sheet resistors, it likewise being possible to apply the resistive elements as discrete resistors, for example by means of a soldering process, to suitable conductive structures in order to establish a connection to the power source intended for this purpose.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das flächenhafte Element mit einem ersten Temperatursensor versehen, der den Ist-Wert der Temperatur des flächenhaften Elements innerhalb eines ersten Regelkreises ausgeben kann, wobei der erste Regelkreis geeignet ist, unter Berücksichtigung des Sollwerts eine Temperaturregelung im ersten Teilbereich des mehrere resistive Elemente umfassenden Heizmittels auszuführen.In a further embodiment of the invention, the planar element is provided with a first temperature sensor, which can output the actual value of the temperature of the planar element within a first control loop, wherein the first control loop is suitable, taking into account the desired value, a temperature control in the first part of the perform multiple resistive elements comprehensive heating medium.

Zur Bestimmung des Ist-Werts im ersten Teilbereich ist gemäß dieser Ausführungsform ein Temperatursensor vorgesehen, der beispielsweise durch einen Platinwiderstand (PT100-Element) nebst entsprechender elektronischer Beschaltung ausgebildet sein kann. Dies stellt eine einfache und kostengünstige aber dennoch präzise Realisierungsform eines Temperatursensors dar, wobei der Temperatursensor üblicherweise im Randbereich angeordnet ist, so dass eine Untersuchung der lebenden Zellen mittels des Mikroskops nicht gestört wird. Der Temperatursensor ist in einen ersten Regelkreis eingebunden, der auf fachübliche Art eine Temperaturregelung anhand des Sollwerts im ersten Teilbereich durchführt. Dazu wird der Sollwert von einem Bediener an den Regler, der beispielsweise als Differenzregler ausgeführt ist, übertragen.In order to determine the actual value in the first subarea, a temperature sensor is provided according to this embodiment, which may be formed, for example, by a platinum resistor (PT100 element) together with appropriate electronic circuitry. This represents a simple and cost-effective, yet precise implementation of a temperature sensor, wherein the temperature sensor is usually arranged in the edge region, so that an examination of the living cells by means of the microscope is not disturbed. The temperature sensor is integrated in a first control loop, which carries out a temperature control based on the desired value in the first sub-range in the usual way. For this purpose, the setpoint is transmitted from an operator to the controller, which is designed, for example, as a differential controller.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zusätzlich ein zweiter Regelkreis vorgesehen, der geeignet ist, unter Berücksichtigung eines zweiten Sollwerts eine Temperaturregelung einer zweiten Teilgruppe des mehrere resistive Elemente umfassenden Heizmittels auszuführen.In a further embodiment of the invention, a second control circuit is additionally provided, which is suitable for carrying out a temperature control of a second subgroup of the heating element comprising a plurality of resistive elements, taking into account a second desired value.

Gemäß dieser Ausführungsform wird auch der zweite Teilbereich in einen Regelkreis eingebunden, der eine präzisere Regelung der Temperatur im zweiten Teilbereich ermöglicht. Um den eingangs genannten Einschränkungen Rechnung zu tragen, wird der Regler im zweiten Regelkreis jedoch nicht mit einem von einem Bediener einstellbaren Sollwert beaufschlagt. Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen ermöglichen die Festlegung des Sollwerts im zweiten Teilbereich auf unterschiedliche Weise unter Bezugnahme auf den ersten Regelkreis.According to this embodiment, the second subarea is also integrated into a control loop, which enables a more precise regulation of the temperature in the second subarea. In order to take account of the restrictions mentioned above, however, the controller in the second control loop is not acted on by a setpoint that can be set by an operator. The embodiments described below make it possible to determine the desired value in the second partial area in different ways with reference to the first control circuit.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Sollwert für den zweiten Regelkreis mittels des Ist-Werts des ersten Temperatursensors bestimmbar.In a further embodiment of the invention, the second setpoint value for the second control loop can be determined by means of the actual value of the first temperature sensor.

Gemäß dieser Ausführungsform wird der vom ersten Temperatursensor bestimmte Ist-Wert auch an den zweiten Regelkreis übertragen. Zwar führt die Kopplung der beiden Regelkreise über das gemeinsame Eingangssignal aus dem Ist-Wert des ersten Temperatursensors in manchen Fällen zu Instabilitäten der Regelschleifen, eine Weitergabe des Ist-Werts aus dem ersten Temperatursensor ist jedoch auf diese Weise prinzipiell denkbar, wobei eventuell entsprechende Schaltungsmaßnahmen getroffen werden müssten, um die Stabilität der Regelkreise gewährleisten zu können. Da mittels des ersten Regelkreises die Temperatur im ersten Teilbereich so eingestellt wird, dass der Ist-Wert im ersten Teilbereich dem Sollwert entspricht, kann aus dem Ist-Wert im ersten Teilbereich der Sollwert für den zweiten Teilbereich abgeleitet werden, wobei beispielsweise ein fester Faktor oder Summand vorgesehen werden kann, um den Wärmeeintrag im zweiten Teilbereich so zu verändern, dass Temperaturunterschiede reduziert werden.According to this embodiment, the actual value determined by the first temperature sensor is also transmitted to the second control loop. Although the coupling of the two control circuits via the common input signal from the actual value of the first temperature sensor in some cases leads to instabilities of the control loops, a passing of the actual value from the first temperature sensor is in principle conceivable in this way, with possibly appropriate circuit measures would have to be taken in order to ensure the stability of the control loops can. Since the temperature in the first sub-range is adjusted by means of the first control loop such that the actual value in the first sub-range corresponds to the desired value, the desired value for the second sub-range can be derived from the actual value in the first sub-range, wherein, for example, a fixed factor or Summand can be provided to change the heat input in the second portion so that temperature differences are reduced.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Sollwert für den zweiten Regelkreis über einen zum ersten Temperatursensor benachbart angeordneten zweiten Temperatursensor bestimmbar.In a further embodiment of the invention, the second setpoint value for the second control loop can be determined via a second temperature sensor arranged adjacent to the first temperature sensor.

Gemäß dieser Ausführungsform wird der Sollwert des zweiten Regelkreises anhand eines zweiten Temperatursensors bestimmt, der unmittelbar benachbart zum ersten Temperatursensor angeordnet ist. Demgemäß sollten sich, wenn der erste Regelkreis den Ist-Wert im ersten Teil-Bereich auf den Sollwert geregelt hat, gleiche Ausgangswerte für den ersten und den zweiten Temperatursensor ergeben. Der Wert dieses zweiten Temperatursensors wird als Sollwert an den Regler im zweiten Regelkreis weitergeleitet, wobei im zweiten Regelkreis nunmehr ein zusätzlicher Temperatursensor im zweiten Teil-Bereich ausgewertet wird, der den Ist-Wert im zweiten Teilbereich anzeigt. Der Sollwert für den zweiten Regelkreis kann beispielsweise wieder durch einen festen Faktor oder einen Summanden beaufschlagt sein. Diese Vorgehensweise ermöglicht eine präzise Einstellung des Wärmeeintrags im zweiten Teilbereich unter Berücksichtigung eines gegenüber den dem von außen einstellbaren Sollwerts geänderten zweiten Sollwert durch die zweite Regelschleife.According to this embodiment, the desired value of the second control loop is determined by means of a second temperature sensor, which is arranged directly adjacent to the first temperature sensor. Accordingly, when the first control loop has adjusted the actual value in the first partial range to the desired value, identical initial values for the first and the second temperature sensor should result. The value of this second temperature sensor is forwarded as set value to the controller in the second control loop, wherein in the second control loop now an additional temperature sensor is evaluated in the second part area, which indicates the actual value in the second partial area. The setpoint value for the second control loop can, for example, be acted upon again by a fixed factor or a summand. This procedure enables a precise adjustment of the heat input in the second partial area, taking into account a second setpoint value changed by the second control loop as compared to the second setpoint value that can be set from the outside.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind darüber hinaus weitere Regelkreise vorgesehen, die jeweils geeignet sind, unter Berücksichtigung weiterer Sollwerte eine Temperaturregelung weiterer Teilgruppen des mehrere resistive Elemente umfassenden Heizmittels auszuführen, wobei deren Ist-Werte über weitere Temperatursensoren bestimmbar sind.In a further embodiment of the invention, further control circuits are provided, which are each suitable for carrying out temperature control of further subgroups of the heating element comprising a plurality of resistive elements, taking into account further setpoint values, the actual values of which can be determined via further temperature sensors.

Gemäß dieser Ausführungsform wird das oben beschriebene Konzept auf mehrere parallel betriebene Regelkreise erweitert, das vorteilhafterweise dann eingesetzt werden kann, wenn das flächenhafte Element eine Segmentierung aufweist, so dass in jedem Segment des flächenhaften Elements eigens vorgesehene Regelkreise eine Temperaturkompensation durchführen können.According to this embodiment, the above-described concept is extended to a plurality of parallel-operated control loops, which can advantageously be used when the planar element has a segmentation, so that in each segment of the planar element specially provided control loops can perform a temperature compensation.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung stehen der Sollwert des zweiten Regelkreises und/oder die Sollwerte der weiteren Regelkreise in einem wählbaren Verhältnis oder einem wählbaren funktionalen Zusammenhang zu dem Ist-Wert des ersten Regelkreises.In a further embodiment of the invention, the desired value of the second control loop and / or the setpoint values of the further control circuits are in a selectable ratio or a selectable functional relationship to the actual value of the first control loop.

Die Sollwerte der weiteren Regelkreise können beispielsweise mit einem festen Faktor beaufschlagt werden oder mittels einer mathematischen Funktion in Abhängigkeit von der gewünschten Zieltemperatur bestimmt werden. Dies ermöglicht eine flexible Temperaturkompensation über einen weiten Bereich von Zieltemperaturen sowie in unterschiedlichen Ausgestaltungen der Vorrichtung.The setpoint values of the further control circuits can be acted upon by a fixed factor, for example, or determined by means of a mathematical function as a function of the desired target temperature. This allows flexible temperature compensation over a wide range of target temperatures as well as in different embodiments of the device.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das wählbare Verhältnis, oder der wählbare funktionale Zusammenhang der Sollwerte über den zweiten Regelkreis festlegbar.In a further embodiment of the invention, the selectable ratio, or the selectable functional relationship of the setpoint values can be established via the second control loop.

Vorteilhafterweise wird das wählbare Verhältnis der Sollwerte über den zweiten Regelkreis (oder die weiteren Regelkreise, sofern vorhanden) bestimmt, so dass eine entsprechende Abhängigkeit von dem durch den Benutzer von außen einstellbaren Sollwert als Zieltemperatur erfolgen kann.Advantageously, the selectable ratio of the setpoint values is determined via the second control loop (or the further control loops, if present), so that a corresponding dependency on the setpoint value which can be set externally by the user can be effected as the target temperature.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das flächenhafte Element ein transparentes oder teiltransparentes Substrat vorzugsweise aus Glas, wobei das Substrat den Probenkörper abdeckt oder als Halterung für den Probenkörper dient.In a further embodiment of the invention, the planar element comprises a transparent or partially transparent substrate, preferably made of glass, wherein the substrate covers the sample body or serves as a holder for the sample body.

Demgemäß wird das flächenhafte Element lichtdurchlässig ausgeführt, so dass es in einem Mikroskop eingesetzt werden kann. Das flächenhafte Element kann dabei eine transparente Abdeckung beispielsweise in einem Inkubator bilden, in dessem Inneren sich der Probenkörper mit den lebenden Zellen befindet. Es ist aber auch möglich, dass beispielsweise eine Petri-Schale direkt auf das transparente Substrat aufgestellt wird, so dass die Einstellung der optimalen Lebensbedingungen für die lebenden Zellen über das transparente Substrat erfolgen kann.Accordingly, the sheet-like member is made translucent, so that it can be used in a microscope. In this case, the planar element can form a transparent cover, for example in an incubator, in the interior of which the sample body with the living cells is located. But it is also possible that, for example, a petri dish is placed directly on the transparent substrate, so that the adjustment of the optimal living conditions for the living cells can be done on the transparent substrate.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das flächenhafte Element eine vorzugsweise metallische, insbesondere auch segmentierte Grundplatte mit einer Öffnung, wobei die Öffnung den Probenkörper aufnehmen kann.In a further embodiment of the invention, the planar element comprises a preferably metallic, in particular also segmented base plate having an opening, wherein the opening can receive the sample body.

Oftmals ist es auch vorgesehen, dass beispielsweise eine Petri-Schale direkt auf eine mechanische Grundplatte aufgesetzt wird, die eine Öffnung umfasst, durch die die lebenden Zellen durch die transparente Petri-Schale hindurch untersucht werden können. Hierbei können je nach Aufbau der Grundplatte in unterschiedlichen Bereichen Wärmesenken bzw. Wärmequellen auftreten, die mittels der Erfindung kompensiert werden können. Wie bereits eingangs erwähnt, ist es dabei besonders vorteilhaft, dass nur ein einziger Sollwert von einem Benutzer vorgegeben werden muss, so dass bereits vorhandene Laborausrüstungen, die nur eine einzige Möglichkeit zur Einstellung der Temperatur aufweisen, weiter verwendet werden können, aber dennoch eine Temperaturkompensation in unterschiedlichen Bereichen erreicht wird.Often it is also envisaged that, for example, a petri dish is placed directly on a mechanical base plate comprising an opening through which the living cells can be examined through the transparent petri dish. Here, depending on the structure of the base plate in different areas heat sinks or heat sources occur, by means of Invention can be compensated. As already mentioned, it is particularly advantageous that only a single setpoint must be specified by a user, so that existing laboratory equipment, which have only one way to adjust the temperature, can still be used, but still a temperature compensation in different areas is achieved.

Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:Some embodiments will be explained in more detail with reference to the drawing. Show it:

1 eine erste Ausführungsform in einer Querschnittansicht, 1 a first embodiment in a cross-sectional view,

2 eine zweite Ausführungsform in einer Querschnittsansicht, 2 a second embodiment in a cross-sectional view,

3 eine dritte Ausführungsform ein einer Querschnittsansicht, 3 a third embodiment of a cross-sectional view,

4 eine Ausführungsform eines flächenhaften Elements für die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Draufsicht, 4 an embodiment of a planar element for the device according to the invention in a plan view,

5 eine weitere Ausführungsform eines flächenhaften Elements für die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Draufsicht, 5 a further embodiment of a planar element for the device according to the invention in a plan view,

6 eine weitere Ausführungsform des flächenhaften Elements für die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Draufsicht, 6 a further embodiment of the planar element for the device according to the invention in a plan view,

7 das flächenhafte Element aus 6 in einer Querschnittsansicht, 7 the planar element 6 in a cross-sectional view,

8 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Ansicht, 8th a further embodiment of the device according to the invention in a schematic view,

9 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Ansicht und 9 a further embodiment of the device according to the invention in a schematic view and

10 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Ansicht. 10 a further embodiment of the device according to the invention in a schematic view.

In den Figuren sind gleiche oder funktional gleich wirkende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical components are provided with the same reference numerals.

Unter Bezugnahme auf 1 wird im Folgenden eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben. Die Vorrichtung 1 gemäß 1 kann beispielsweise ein Inkubator sein, um lebende Zellen mit einem Mikroskop zu beobachten. Die Vorrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 27 und eine Abdeckung 9, wobei eine Aufnahme für eine Petri-Schale 28 vorgesehen ist. In der Petri-Schale 28, die einen Probenkörper bildet, befindet sich ein Nährsubstrat 29, in dem sich die lebenden Zellen als Probe befinden, die mit dem Mikroskop betrachtet werden sollen. Ein Objektiv 30 des Mikroskops befindet sich gemäß dieser Ausführungsform unterhalb der Petri-Schale 28, während sich eine Lichtquelle mit einem Kondensor 31 oberhalb der Petri-Schale 28 befindet. Die Vorrichtung 1, d. h. insbesondere die Abdeckung 9 und das Gehäuse 27, wird beheizt, wobei beispielsweise eine Temperatur von 37°C eingestellt werden soll. Desweiteren wird in die Vorrichtung 1 eine mit Wasserdampf und kontrolliert mit Kohlendioxid angereicherte und konstant temperierte Luft eingeleitet, um am Mikroskop die Lebensbedingungen für die Zellprobe in der Petri-Schale 28 sicher zu stellen. Um einen abgeschlossenen Inkubationsraum zu bilden, wobei dennoch die notwendigen optischen Verhältnisse zwischen Kondensor 31, dem zu untersuchenden Objekt in dem Nährsubstrat 29 und dem Objektiv 30 für verschiedene mikroskopische Verfahren zu realisieren, muss die Abdeckung 9 in der dem Kondensor 31 zugewandten Bereich transparent sein. Dies wird durch ein transparentes flächenhaftes Element 2 erreicht. With reference to 1 In the following, a first embodiment of a device according to the invention will be described. The device 1 according to 1 For example, it may be an incubator to observe living cells with a microscope. The device 1 includes a housing 27 and a cover 9 , being a receptacle for a petri dish 28 is provided. In the petri dish 28 , which forms a specimen, is a nutrient substrate 29 in which the living cells are to be sampled, which are to be viewed with the microscope. A lens 30 of the microscope is below the Petri dish according to this embodiment 28 while getting a light source with a condenser 31 above the petri dish 28 located. The device 1 , ie in particular the cover 9 and the case 27 , is heated, for example, a temperature of 37 ° C should be set. Furthermore, in the device 1 an air enriched with water vapor and controlled by carbon dioxide and constantly tempered air is introduced to the microscope to determine the living conditions for the cell sample in the petri dish 28 to make sure. To form a closed incubation room, while still the necessary optical relationships between the condenser 31 , the object to be examined in the nutrient substrate 29 and the lens 30 For different microscopic procedures, the cover needs to be realized 9 in the condenser 31 be transparent area facing. This is done by a transparent planar element 2 reached.

Hierbei ist es jedoch zu vermeiden, dass das flächenhafte Element 2 eine geringere Temperatur als die Luftatmosphäre im Inkubationsraum 32 aufweist, da ansonsten auf der Unterseite des flächenhaften Elements 2 Kondenswasser entstehen würde, was die mikroskopische Betrachtung erschwert oder verhindert. Das transparente flächenhafte Element 2 ist in die Abdeckung 9 aus Metall oder Kunststoff eingebaut, die auf das einen Inkubatorkörper bildende Gehäuse 27 aufgesetzt ist. Das flächenhafte Element 2 ist mit einer leitfähigen Schicht 3 beschichtet, die für sichtbares Licht weitestgehend transparent ist. Die leitfähige Schicht 3 umfasst typischerweise eine sog. ITO-Schicht, die durch Kathodenzerstäubung aufgebracht sein kann.However, it is to be avoided that the planar element 2 a lower temperature than the air atmosphere in the incubation room 32 otherwise, on the underside of the planar element 2 Condensation would occur, which complicates or prevents the microscopic observation. The transparent planar element 2 is in the cover 9 built of metal or plastic, which on the incubator body forming a housing 27 is attached. The planar element 2 is with a conductive layer 3 coated, which is largely transparent to visible light. The conductive layer 3 typically includes a so-called ITO layer, which may be deposited by sputtering.

In 2 ist eine weitere Ausführung der Vorrichtung 1 gezeigt. Die wesentliche Änderung besteht darin, dass hier kein abgeschlossener Inkubatorraum gebildet wird, sondern die Petri-Schale 28 mit der zu untersuchenden Probe auf das flächenhafte Element 2 aufgelegt wird, wobei das flächenhafte Element 2 wiederum transparent ist, um mittels der Komponenten des Mikroskops eine Beobachtung durchführen zu können. Demgemäß wird auf das flächenhafte Element 2, das wiederum auf seiner Unterseite mit einer leitfähigen Schicht 3 versehen ist, die Petri-Schale 28 oder auch ein Objektglas mit der Probe gelegt. Die in 2 dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung 1 wird beispielsweise bei der In-Vitro-Fertilisation angewendet. Das flächenhafte Element 2 ist dabei direkt in einen Rahmen 9 eingebaut, der die im Zusammenhang mit 1 dargestellte Abdeckung ersetzt.In 2 is another embodiment of the device 1 shown. The main change is that here no closed incubator room is formed, but the petri dish 28 with the sample to be examined on the planar element 2 is applied, with the planar element 2 is again transparent in order to be able to carry out an observation by means of the components of the microscope. Accordingly, to the areal element 2 , in turn, on its underside with a conductive layer 3 is provided, the petri dish 28 or put a slide with the sample. In the 2 illustrated embodiment of the device 1 is used, for example, in in vitro fertilization. The planar element 2 is directly in a frame 9 built in, which is related to 1 replaced cover shown replaced.

In 3 ist eine weitere Variante gezeigt, bei der das flächenhafte Element als nicht transparente Grundplatte ausgeführt ist, die über ihre Oberfläche hinweg homogen temperiert werden soll. Im Zentrum des flächenhaften Elements 2 befindet sich eine Öffnung, in der die Petri-Schale 28 mit der Probe in Nährsubstrat 29 angeordnet ist. Das Heizmittel 3 ist in der in 3 gezeigten Ausführungsform in das flächenhafte Element 2 integriert. In 3 a further variant is shown in which the sheet-like element is designed as a non-transparent base plate, which is to be tempered homogeneously over its surface. In the center of the planar element 2 There is an opening in which the Petri dish 28 with the sample in nutrient substrate 29 is arranged. The heating medium 3 is in the in 3 shown embodiment in the planar element 2 integrated.

Unter Bezugnahme auf 4 wird nun eine erste Ausführungsform des flächenhaften Elements 2 gezeigt, das insbesondere im Zusammenhang mit der in 1 und mit der in 2 beschriebenen Vorrichtung 1 verwendet werden kann. Das flächenhafte Element 2 umfasst als Heizelement 3 den eingangs beschriebenen elektrisch leitenden und optisch transparenten Film als Widerstandsschicht auf dem Glas, der durch Wegätzen von Teilbereichen 10 so strukturiert ist, dass sich im Mittenbereich ein geringerer elektrischer Widerstand für die Strompfade zwischen dem als Elektroden ausgebildeten Anschlusspaar 4 als im Randbereich ergibt. Somit entsteht im Mittenbereich zwischen dem Anschlusspaar 4 ein geringerer Spannungsabfall, so dass hier eine geringere elektrische Leistung umgesetzt wird. With reference to 4 Now, a first embodiment of the planar element 2 shown in particular in connection with the in 1 and with the in 2 described device 1 can be used. The planar element 2 includes as a heating element 3 the electrically conductive and optically transparent film described above as a resistive layer on the glass, by etching away partial areas 10 is structured so that in the middle region, a lower electrical resistance for the current paths between the pair of terminals designed as electrodes 4 as in the border area. Thus arises in the middle area between the connection pair 4 a lower voltage drop, so that here a lower electrical power is converted.

Das Heizmittel 3 wird mittels einer Spannungs- bzw. Stromquelle 5 mit elektrischer Energie versorgt, so dass durch den Stromfluss im Heizmittel 3 elektrische Energie in Wärmeenergie umgewandelt wird. Üblicherweise befindet sich im randnahen Bereich des flächenhaften Elements 2 ein Temperatursensor (nicht in 4 gezeigt), der die Temperatur des flächenhaften Elements 2 an ein Regelgerät melden kann. Das Regelgerät, das eine Einheit außerhalb der Vorrichtung 1 bildet, bemisst den Strom durch das Heizelement derart, dass die am Regelgerät eingestellte Solltemperatur erreicht und gehalten wird. Das Regelgerät kann dabei mittels einer elektrischen Leitung mit dem flächenhaften Element 2 bzw. dem Heizmittel 3 verbunden sein. Über diese Leitung wird das Heizmittel 3 mit geregelter elektrischer Energie versorgt und über diese Leitung findet auch der Informationsfluss vom Temperatursensor zum Regelkreis statt. The heating medium 3 is by means of a voltage or current source 5 supplied with electrical energy, so by the flow of current in the heating medium 3 electrical energy is converted into heat energy. Usually located in the near-edge area of the planar element 2 a temperature sensor (not in 4 shown), which is the temperature of the planar element 2 can report to a control device. The control device, which is a unit outside the device 1 forms, measures the current through the heating element such that the target temperature set on the controller is reached and maintained. The control device can by means of an electrical line with the planar element 2 or the heating medium 3 be connected. About this line is the heating medium 3 supplied with regulated electrical energy and over this line also takes place the flow of information from the temperature sensor to the control loop.

Aufgrund der weggeätzten Teilbereiche 10 stellt sich somit im Randbereich ein höherer Wärmeeintrag auf das flächenhafte Element 2 ein, wobei durch Größe und Form der Teilbereiche 10 der zur Kompensation eventueller Temperaturschwankungen vorgesehene Wärmeeintrag in Abhängigkeit des durch den Temperatursensor festgelegten Ist-Werts bestimmt wird. Die Teilbereiche 10 können darüber hinaus auch entlang der Seitenlinie des flächenhaften Elements 2 eine unterschiedliche Form bzw. Größe aufweisen, so dass auch entlang dieser Richtung eine Temperaturkompensation erfolgen kann.Due to the weggeätzten sections 10 Thus, a higher heat input on the planar element arises in the edge region 2 a, wherein by size and shape of the subregions 10 the heat input intended to compensate for any temperature fluctuations is determined as a function of the actual value determined by the temperature sensor. The subareas 10 In addition, also along the sidelines of the planar element 2 have a different shape or size, so that also along this direction, a temperature compensation can take place.

Das in 5 gezeigte Ausführungsbeispiel des flächenhaften Elements 2 unterscheidet sich von dem der 4 dadurch, dass außerhalb des Heizelements 3, was wiederum durch die oben beschriebene resistive Schicht gebildet wird, ein partielles Abätzen in den frei gelegten Bereichen 19 erfolgt, so dass Widerstandsbereiche 20 geschaffen werden, die über dafür vorgesehene Kontakte 21 an deren Enden elektrisch kontaktiert werden können. Diese Widerstandsbereiche 20 können nunmehr kontrolliert und von dem Heizmittel 3 unabhängig beheizt werden. Dafür sind sie mit geeigneten Spannungs- oder Stromquellen 23 und 24 verbunden, deren Leistungsabgabe im Vergleich zur Spannungsquelle 5 unterschiedlich gewählt werden kann, wobei das Verhältnis über einen festen Faktor anhand des Ist-Werts des in 5 nicht dargestellten Temperatursensors einstellbar ist.This in 5 shown embodiment of the planar element 2 is different from that of 4 in that outside of the heating element 3 which, in turn, is formed by the resistive layer described above, partial etching in the exposed areas 19 done so that resistance areas 20 created through the contacts provided for this purpose 21 can be contacted electrically at the ends. These resistance areas 20 can now controlled and from the heating medium 3 be heated independently. But they are with suitable voltage or current sources 23 and 24 whose power output compared to the voltage source 5 can be chosen differently, the ratio over a fixed factor based on the actual value of in 5 Temperature sensor, not shown, is adjustable.

In 6 bzw. 7 ist eine alternative Ausführungsform zu der in 5 gezeigten Variante dargestellt. Diese Variante unterscheidet sich dadurch, dass zusätzliche elektrische Widerstände 25 als Heizmittel angebracht sind, die von dem Heizmittel 3 des flächenhaften Elements 2 elektrisch isoliert sind, in dem sie beispielsweise auf eine Isolatorschicht 26 aufgebracht sind, wie in 7 in der Querschnittsansicht gezeigt ist. Die Widerstände 25 stehen aber im thermischen Kontakt mit dem flächenhaften Element 2, so dass Wärmeenergie insbesondere im Randbereich des flächenhaften Elements 2 abgegeben wird.In 6 respectively. 7 is an alternative embodiment to that in 5 shown variant shown. This variant differs in that additional electrical resistances 25 as heating means are attached, by the heating means 3 of the planar element 2 are electrically isolated, in which they are for example on an insulator layer 26 are applied, as in 7 is shown in cross-sectional view. The resistors 25 but are in thermal contact with the planar element 2 , so that heat energy in particular in the edge region of the planar element 2 is delivered.

Die bisher dargestellten Ausführungsformen sind insbesondere dann für eine Temperaturkompensation ausreichend, wenn die Wärmeabfuhr im Wesentlichen über die Mitte des flächenhaften Elements 2 bzw. über den Rand des flächenhaften Elements 2 von konstanten Umgebungsbedingungen bestimmt ist. Demnach können die resistiven Elemente am Rand des flächenhaften Elements in einem bestimmten Verhältnis zum zentrumsnahen ersten Teilbereich des flächenhaften Elements mit zusätzlicher Heizenergie beaufschlagt werden. Bei den Ausführungsformen gemäß 4 bis 7 wird somit im zentrumsnahen ersten Teilbereich ein unterschiedlicher Wärmeeintrag im Vergleich zum randnahen zweiten Teilbereich in das flächenhafte Element 2 eingebracht, wobei der Wärmeeintrag im zweiten Teilbereich aus dem Ist-Wert im ersten Teilbereich abgeleitet werden kann. Dazu werden beispielsweise die Stromquellen 23 und 24 mit einem im Vergleich zur Stromquelle 5 festen Faktor beaufschlagt.The embodiments shown so far are sufficient in particular for a temperature compensation, if the heat dissipation substantially over the center of the planar element 2 or over the edge of the planar element 2 is determined by constant environmental conditions. Accordingly, the resistive elements at the edge of the planar element in a certain ratio to the center near the first portion of the planar element with additional heating energy can be applied. In the embodiments according to 4 to 7 Thus, a different heat input in comparison to the near-edge second portion in the planar element in the first sub-area close to the center 2 introduced, wherein the heat input in the second portion can be derived from the actual value in the first portion. These are, for example, the power sources 23 and 24 with one compared to the power source 5 fixed factor acted upon.

Nachfolgend werden weitere Ausführungsformen der Erfindung dargestellt, bei denen noch zusätzliche Umgebungsbedingungen variieren können. So können beispielsweise andere beheizbare Komponenten, die sich im Umfeld des flächenhaften Elements 2 befinden, ihre Temperatur ändern. Ebenso ist es möglich, dass das in den Rahmen 9 eingebaute flächenhafte Element nicht auf einem unbeheizten Untergrund liegt, sondern auf einem beheizten Inkubator aufgesetzt wird. Ebenso kann das eingangs beschriebene durch geleitete gasförmige Medium in einem Inkubator eine beispielsweise kühlere Temperatur aufweisen, was zu unterschiedlichen Temperaturen auf dem flächenhaften Element 2 führen kann. Hereinafter, further embodiments of the invention are shown in which additional environmental conditions may vary. For example, other heatable components that surround the planar element 2 to change their temperature. As well is it possible for that to be in the frame 9 built-in planar element is not on an unheated surface, but is placed on a heated incubator. Likewise, the initially described by conducted gaseous medium in an incubator, for example, have a cooler temperature, resulting in different temperatures on the planar element 2 can lead.

Bei derart sich ändernden Umgebungsbedingungen ist eine Temperaturkompensation über ein festes Verhältnis zwischen erstem und zweitem Teilbereich des flächenhaften Elements nicht mehr möglich. In Bezug auf einen Regelkreis mit Temperatursensor kann daher von einer sich ändernden Störgröße gesprochen werden.In such changing environmental conditions a temperature compensation over a fixed ratio between the first and second portion of the planar element is no longer possible. With respect to a control circuit with temperature sensor can therefore be spoken of a changing disturbance.

In 8 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt, bei der der zweite Teilbereich, der als Zusatzheizung für den Rand des flächenhaften Elements zwei vorgesehen ist, mit einem eigenständigen Regelkreis kontrolliert wird.In 8th is shown a further embodiment in which the second portion, which is provided as additional heating for the edge of the planar element two, is controlled by a separate control loop.

In 8 ist das flächenhafte Element 2 dargestellt, auf dem ein erster Temperatursensor 6, wie eingangs beschrieben aufgebracht ist. Der erste Temperatursensor 6 leitet über eine Leitung 38 den Ist-Wert der Temperatur am Ort des Temperatursensors 6 an den ersten Regler 7 weiter. An dem ersten Regler 7 kann ein Benutzer, der in 8 schematisch mit dem Bezugszeichen 36 dargestellt ist, einen Soll-Wert der Temperatur im ersten Teilbereich einstellen. Im eingeschwungenen Zustand des ersten Regelkreises mit dem Regler 7 ist der Ist-Wert der Temperatur am Ort des ersten Temperatursensors 6 gleich dem Soll-Wert der Temperatur, die von dem Benutzer 36 eingestellt wurde. Dies gilt selbstverständlich nur im Rahmen von Fertigungstoleranzen bzw. anderer Ungenauigkeiten, die geringfügige Abweichungen hervorrufen können. In 8th is the planar element 2 shown on which a first temperature sensor 6 , as described above applied. The first temperature sensor 6 conducts over a line 38 the actual value of the temperature at the location of the temperature sensor 6 to the first controller 7 further. At the first regulator 7 can a user who is in 8th schematically with the reference numeral 36 is shown, set a target value of the temperature in the first sub-range. In the steady state of the first control loop with the controller 7 is the actual value of the temperature at the location of the first temperature sensor 6 equal to the target value of the temperature set by the user 36 was set. Of course, this applies only in the context of manufacturing tolerances or other inaccuracies that may cause slight deviations.

Da jedoch der erste Regler 7 die vom Benutzer 36 eingestellte Soll-Temperatur nicht an den zweiten Regler 34 weiter leitet, steht diese Information dem zweiten Regler für die Beheizung des flächenhaften Elements im zweiten Teilbereich nicht zur Verfügung. However, since the first controller 7 the user 36 set temperature not to the second controller 34 continues to forward, this information is the second controller for the heating of the planar element in the second subarea not available.

In der in 8 gezeigten Ausführungsform wird die elektrische Leitung 38 des ersten Temperatursensors auch für den zweiten Regler 34 verwendet. Der erste Temperatursensor 6 meldet den Ist-Wert an den zweiten Regler 34, der vom zweiten Regler 34 als Sollwert interpretiert wird. Anhand dieses Sollwerts wird vom zweiten Regler 34 die mittels eines zweiten Temperatursensors 35 ermittelte Ist-Temperatur im zweiten Teilbereich, d. h. im Randbereich des flächenhaften Elements 2, entsprechend geregelt. Die in 8 beschriebene Schaltung muss jedoch sorgfältig bezüglich der elektrischen Kopplung des ersten Regelkreises mit dem zweiten Regelkreis optimiert werden, um eventuelle Stabilitätsprobleme zu verhindern.In the in 8th embodiment shown, the electrical line 38 the first temperature sensor for the second controller 34 used. The first temperature sensor 6 reports the actual value to the second controller 34 , the second regulator 34 is interpreted as a setpoint. Based on this setpoint is the second controller 34 the by means of a second temperature sensor 35 determined actual temperature in the second subarea, ie in the edge region of the planar element 2 , regulated accordingly. In the 8th However, described circuit must be carefully optimized with respect to the electrical coupling of the first loop with the second loop to prevent any stability problems.

Eine Ausführungsform, bei der dieses Stabilitätsproblem nicht auftritt, ist in 9 gezeigt. Die Ausführungsform gemäß 9 unterscheidet sich von der gemäß 8 darin, dass in unmittelbarer Nachbarschaft zum ersten Temperatursensor 6 ein zweiter Temperatursensor 33 plaziert ist, der über eine Leitung 39 mit dem zweiten Regler 34 verbunden ist. Da am Ort des ersten Temperatursensors 6 der erste Regler die Ist-Temperatur auf die Soll-Temperatur anpasst, kann über den zweiten Temperatursensor 33 der Sollwert an den zweiten Regler 34 übermittelt werden, ohne die beiden Regelkreise galvanisch koppeln zu müssen. Der zweite Regler stellt dann über den zusätzlichen Temperatursensor 35 eine entsprechende Heizleistung im zweiten Teilbereich ein. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass die Temperatur am Ort des ersten Temperatursensors 6 nicht nur vom ersten Regler 7 sondern auch vom zweiten Regelkreis mit dem Regler 34 bestimmt wird. Daher muss, je nach Konfiguration, der an den zweiten Regler 34 übertragene zweite Sollwert rechnerisch korrigiert werden, so dass sich eine gleiche Temperaturverteilung über das gesamte flächenhafte Element 2 hinweg ergibt. Dies kann vorteilhafterweise dadurch geschehen, dass der zweite Regler 34 den vom Temperatursensor 33 vorgegebenen Sollwert entsprechend korrigiert.An embodiment in which this stability problem does not occur is in 9 shown. The embodiment according to 9 differs from the according to 8th in that in the immediate vicinity of the first temperature sensor 6 a second temperature sensor 33 placed over a pipe 39 with the second controller 34 connected is. Because at the location of the first temperature sensor 6 the first controller adjusts the actual temperature to the setpoint temperature, via the second temperature sensor 33 the setpoint to the second controller 34 be transmitted without having to couple the two control loops galvanic. The second controller then sets via the additional temperature sensor 35 a corresponding heating power in the second partial area. However, it should be noted that the temperature at the location of the first temperature sensor 6 not only from the first controller 7 but also from the second loop with the regulator 34 is determined. Therefore, depending on the configuration, it must be connected to the second controller 34 transmitted second setpoint can be corrected by calculation, so that a same temperature distribution over the entire planar element 2 gives away. This can advantageously be done by the second controller 34 that of the temperature sensor 33 corrected preset value.

In 10 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt. In 10 besteht das flächenhafte Element aus mehreren Segmenten 41, 42, 43 und 44, die jeweils mit einem eigenen Heizmittel versehen sind. Das Heizmittel kann dabei als Widerstand im Inneren des beispielsweise metallisch ausgeführten Körpers des flächenhaften Elements 2 ausgeführt sein. In der Mitte des flächenhaften Elements ist eine Öffnung 45 vorgesehen, so dass eine dort angebrachte Petri-Schale 28 zur Beobachtung in einem Mikroskop herangezogen werden kann. In 10 a further embodiment of the invention is shown. In 10 If the planar element consists of several segments 41 . 42 . 43 and 44 , which are each provided with its own heating means. The heating means can be used as a resistor in the interior of, for example, metallic body of the planar element 2 be executed. In the middle of the planar element is an opening 45 provided so that there is a petri dish attached 28 can be used for observation in a microscope.

Bei der in 10 gezeigten Ausführungsform handelt es sich somit um eine Erweiterung des in 9 vorgestellten Systems auf mehrere Segmente, wobei wiederum der zweite Temperatursensor 33 den Ist-Wert in der Nachbarschaft zum ersten Temperatursensor 6 an die weiteren Regler 34.1 bis 34.3 weiter gibt, die diesen Wert als Sollwert verwenden, um die Heizleistung in den einzelnen Segmenten 41 bis 44 anhand der dort angeordneten weiteren Temperatursensoren 35.1 bis 35.3 individuell zu regeln.At the in 10 Thus, the embodiment shown is an extension of the in 9 featured system on multiple segments, in turn, the second temperature sensor 33 the actual value in the vicinity of the first temperature sensor 6 to the other controllers 34.1 to 34.3 continue to use this value as the setpoint to the heating power in each segment 41 to 44 based on the further temperature sensors arranged there 35.1 to 35.3 to regulate individually.

Bei den im Zusammenhang mit 8 bis 10 beschriebenen Ausführungsformen wird somit der zweite Teilbereich bzw. weitere Teilbereiche über zusätzliche Regelkreise kontrolliert, so dass eventuell vorhandene variable Störgrößen keine nennenswerte Auswirkung auf die gleichmäßige Temperaturverteilung auf der Oberfläche des flächenhaften Substrats 2 haben. Diese weiteren Regelkreise mit den Reglern 34.1 bis 34.3 werden mit dem Sollwert der Temperatur über einen eigenen zweiten Temperatursensor informiert, ohne dass hierfür eine Datenleitung vom ersten Regler 7 zu den weiteren Reglern notwendig wäre. Somit läßt sich aufgrund der Erfindung eine zu beheizende Vorrichtung 1 bauen, die zwei oder mehrere eigenständige Temperaturregelkreise umfasst, ohne dass hierfür spezielle zusätzliche Regelgeräte oder eine aufwändige mathematische Korrektur eingestellt werden muss.When related to 8th to 10 Thus, the second subarea or further subareas are thus controlled via additional control loops, so that possibly existing variable disturbances have no appreciable effect on the uniform temperature distribution on the surface of the planar substrate 2 to have. These further control circuits with the controllers 34.1 to 34.3 are informed with the temperature setpoint via a separate second temperature sensor without the need for a data line from the first controller 7 would be necessary to the other controllers. Thus, a device to be heated can be due to the invention 1 which includes two or more independent temperature control loops without the need for special additional control devices or a complex mathematical correction.

Die vorstehend und die in den Ansprüchen angegebenen sowie die den Abbildungen entnehmbaren Merkmale sind sowohl einzeln als auch in verschiedener Kombination vorteilhaft realisierbar. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens in mancherlei Weise abwandelbar. The features indicated above and in the claims, as well as the features which can be seen in the figures, can be implemented advantageously both individually and in various combinations. The invention is not limited to the exemplary embodiments described, but can be modified in many ways within the scope of expert knowledge.

Claims

Device for holding sample bodies, in particular living cell sample bodies, in a microscope, comprising a planar element suitable for covering or taking up the sample body with living cells, the planar element comprising a heating means having at least one resistive element whose Current flow is adjustable based on a set value for setting an actual value of a temperature of the planar element, wherein the heat input of the resistive element in the planar element in a first portion of the planar element with respect to a second portion of the planar element for reducing temperature differences within the planar element is at least partially different, wherein the actual value of the temperature in the first sub-range can be regulated by means of the desired value and the temperature in the second sub-range from the actual value in the first sub-range can be determined.

The device of claim 1, wherein the first portion includes an edge portion of the planar member.

The device of claim 1, wherein the second portion comprises a side of the planar member that is a heat source or heat sink as compared to the first portion.

Device according to one of claims 1 to 3, wherein the heating means comprises at least one arranged on opposite sides of the planar element conductive terminal pair, wherein a conductive layer between the pair of terminals is formed as a resistive element and electrically connected to the terminal pair and one or more further resistive Includes elements which are arranged outside the conductive layer, wherein the first pair of terminals and the resistive elements are each connectable to a separate power source whose power output from the actual value in the first sub-area can be fixed.

Device according to Claim 4, in which the resistive elements are formed by structuring the conductive layer, in which the resistive elements are applied as sheet resistors or in which the resistive elements are formed as discrete resistors.

Device according to one of claims 1 to 5, wherein the planar element is provided with a first temperature sensor which can output the actual value of the temperature of the planar element within a first control loop, wherein the first control loop is suitable, taking into account the desired value To carry out temperature control in the first part of the heating medium.

Apparatus according to claim 6, wherein in addition a second control circuit is provided, which is adapted to perform a temperature control in the second partial region of the one or more resistive elements comprising heating means taking into account a second setpoint.

Apparatus according to claim 7, wherein the second set value for the second control loop can be determined by means of the actual value of the first temperature sensor, wherein the second control loop via an additional temperature sensor, an actual value in the second sub-range can be fed.

Apparatus according to claim 8, wherein the second setpoint value for the second control loop can be determined via a second temperature sensor arranged adjacently to the first temperature sensor, which can pass on the second setpoint value to the second control loop, wherein the second control loop via an additional temperature sensor an actual Value in the second subarea can be fed.

Device according to one of claims 7 to 9, in which further control circuits are provided which are each suitable for carrying out temperature control of further sub-groups of the heating element comprising a plurality of resistive elements, taking into account further setpoint values, the actual values of which can be determined by further temperature sensors.

Device according to one of claims 7 to 10, wherein the setpoint value of the second control loop and / or the setpoint values of the further control loops in a selectable ratio or in a selectable functional relationship to the actual value of the first control loop.

Apparatus according to claim 11, wherein the selectable ratio or the selectable functional relationship of the set values is determinable via the second control loop.

Device according to one of claims 1 to 12, wherein the planar element comprises a transparent or partially transparent substrate, preferably made of glass, wherein the substrate covers the sample body or serves as a holder for the sample body.

Device according to one of claims 1 to 13, wherein the planar element comprises a preferably metallic, in particular also segmented base plate having an opening, wherein the opening can receive the sample body.