顕微鏡上でタイムラプス撮影可能なDIYマイクロインキュベーターの温度上昇不足問題の原因を探る
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2021.10.29

顕微鏡上でタイムラプス撮影可能なDIYマイクロインキュベーターの温度上昇不足問題の原因を探る



↓コンパクトに仕上げた超小型卓上インキュベーターですが、温度が37度まで上がりにくいという問題が出てきました。

樹脂製テーブルの上に平置きとかだと37度まで上がるけど、金属製の顕微鏡のステージとかに置いた場合は37度まで上がりません。

↓サーモグラフィーで調べると。ファンや加熱部分の温度は高いのですが、表面温度で33度程度


↓そして問題は細胞を置く場所のインキュベーター中央部分では33度まで低下しており、明らかに温度が不均一になっていることが分かりました。


ヒーターの出力不足(?)
空気循環不足
の2つの問題の可能性があることが分かります。ちょっとヒーター(PLC)の設置場所が悪いかな。ファンから出た空気がPLCに反対側に届きにくい構造に見えます。それにしてもPLCが発する熱を十分に飛ばせてないような。

使っているサーモグラフィーは5年前に3万円で購入したスマホに接続するタイプのこれです(熱解像度160x80)
今ならFLIR ONE Gen3が25000円で買えるね。(Android版とiPhone版あるので購入時注意)でもこれ第3世代品とか言っていて初代より熱解像度が低いな。熱解像度80x60


分解能の高いバージョン(熱解像度160x120)は5万円弱。


↓この小型インキュベーターを使うのに必要な部品は下記です。合計3000円程度


写真に乗ってませんが電源は12V1.5A(18W)のこれ。どうやっても火事にはならなさそうな低電力で作るのが重要だと思っています。エコだしね。
  • [[]]
ヒーター(PLC)はこれ。どう頑張っても80度までしか上昇しない素子なので安全です。

あれ、これ2〜5Wって書いてあるからそもそも18Wも使ってないのかも。電源はもっと小出力でも良いかもしれない。まあ小出力でもサイズも値段も変わらないと思いますが。

↓ファンは出来るだけ振動を抑えるために静音・低回転数のコレなのですが、パワー不足か。

3300rpm(回転数)で4.02CFM(風量)とあります。

これ↓


60mmで静音タイプだとこれ

2500rpmなのに12.27 CFMと2倍の性能があります。

しかし40mmx40mmサイズのファンで静音のものはこの回転数が最高なんだよね。ファンのサイズを60mmx60mmにすることを考えたいですが、横方向は入りますが、縦方向がこのインキュベーターのサイズを超えているんだよね。そしてまっすぐ60mmファンが入るサイズに作り直すと手持ちの中華倒立顕微鏡に入らんくなってしまいます。60mmサイズにするならファンを平置きにするかナナメに設置するなど考える必要があります。

↓あと気になるのは見た目重視で上下の仕切りをこのiPhoneのディスプレイ保護レンズを使って薄いガラスを採用している点。見た目は良いんですが、よく放熱しているんでしょうね。。。。

今気が付いた、このガラス、ブルーライトカットじゃんw。間違えた。これじゃ蛍光観察に支障が出るなwブルーライトカットとか非科学的に好きじゃないし。

改良プラン
・ファンをナナメ設置の60mm仕様にする。または40mmファンを維持してPLC板の位置を変更(もう少し下方に設置、ファンに近づける)
・上面のガラスを2重にして断熱性能を上げる。
という作戦でバージョン3を作ってみようと思います。ヒーターの出力は十分だと思っているので現状維持で。

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コメント

いいっすね!=13
001 [10/29 12:42]Sweet‘★1@NetHine:断熱用の発泡スチロールでも敷けば良くないですか? (3)
002 [10/29 22:22]@Enb:001の指摘の様に放熱押さえれば解決する気がする。 (3)
003 [10/30 23:46]Sweet'★1:ケースの最下層全面(可能なら側壁にも)に断熱材の発泡スチロールの板を敷く、PLCから放熱器→ファンでなく、熱伝導性の良いアルミあたりでPLCの熱がケース全体に行きわたるようなサイズの板材を付ける、あとは空間の温度ムラをなくすよう、全体の空気をファンでかき回す…ってのは如何ですか? (1)
004 [10/31 00:07]Sweet'★1:つーかこれ、ファンの取り付け面と、PTCの間で閉鎖空間になっていて、温まった空気がファン横の穴から抜けてるんじゃないの?放熱器のエアフローも全然考えてないっぽいし。PTCを床面に水平に置き、その上にファンからの空気が当たって向こうに抜けるよう、充分な大きさの放熱板を設置すれば、幾分かでもマシになると思う。 (1)
005 [10/31 00:09]Sweet'★1:(管理人の記述につられて、PTCとPLCがごっちゃになってしまったわ(苦笑)) (1)

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