CN102589948A - 生物样品处理箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物样品处理箱，包括箱体外壳、恒定湿度气流发生装置、生物样品处理腔体、控制中心和人机交互界面系统。恒定湿度气流发生装置包括气流发生器、气流湿度控制器和气流湿度监测装置，使恒定湿度气流发生装置的气流导出口导出的气流湿度和流速达到系统预设值，生物样品处理腔体与恒定湿度气流发生装置相连通，生物样品处理腔体至少包括一个独立的气体腔室单元，每个气体腔室单元内置一个活动抽屉，每个活动抽屉内部设有一套气流温度控制器，将流经抽屉内的气流加热到系统预设温度。本发明能够提供稳定的温度和湿度环境，使湿度、温度和气流速度参数的控制精度获得很大提高，系统工作响应时间短，安装和使用方便，设计和制造成本低。

Description

生物样品处理箱

技术领域

本发明涉及一种生物样品处理装置，具体涉及一种内部温度、湿度和气流速度恒定可控的生物样品处理装置。

背景技术

根据经典细胞遗传学，从细胞制备出的染色体，可以在显微镜下进行分析，对可能存在的缺陷进行诊断。染色体制备需要对收获的细胞进行低渗、固定、干燥、老化、酶消化和显带等处理，在这些处理之后，才可以在显微镜下对细胞的染色体进行分析，以判断是否存在染色体异常。这一经典的方法在建立之初一直使用到现在。

在过去的几十年中，细胞遗传学技术取得了多方面的重大突破，如细胞同步化培养技术，染色体高分辨技术及原位羊水细胞染色体分析技术等。尽管在细胞遗传学技术方面已取得了这些重大的突破，但要达到最佳的染色体分散程度及其高度的一致性和重复性仍是一个非常困难的问题，很难保证每个用作细胞遗传分析的样品其染色体分散的一致性和重复性。

根据染色体分散动力学原理，在常规的染色体制备过程中，环境的温度和湿度对染色体制备质量的质量存在很大影响。为解决环境因素对染色体分散度问题，细胞遗传学专家采用了很多方法，如：将滴定细胞悬液的玻片过酒精灯火焰或用湿玻片进行滴片；提高滴片的高度或用蒸气熏蒸等方法。这些方法很难达到对于条件的准确控制，因此在操作过程中不仅存在随机性，而且这些方法在保证染色体分散的一致性和最佳分散度方面仍不理想。

现有的染色体制备用恒温恒湿系统，主要采用压缩机进行湿度控制。该类系统主要存在以下缺点：系统平衡时间长，设定新的温度和湿度参数，系统重新平衡所需时间长，不利于样品制备条件的优化；体积大，实验室安装不方便；压缩机噪音大，影响操作；能耗高，功率高于1000W；气流速度调节不方便；维修不方便；湿度精度不高。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于提供一种生物样品处理箱，能够提供稳定的温度和湿度环境，使湿度、温度和气流速度参数的控制精度获得很大提高，系统工作响应时间短，安装和使用方便，设计和制造成本低。在本发明生物样品处理箱中进行的相关生物样品制备的重复性和一致性好，可以显著降低了对操作人员的技术要求。应用箱体进行中期染色体制备，可以制备出质量更高的中期染色体，使染色体分散度可控，且数目更多，重复性和一致性好，染色体分辨率更高，更易于进行核型分析，方便诊断可能存在的遗传缺陷。

为达到上述发明目的，本发明采用下述技术方案：

一种生物样品处理箱，包括箱体外壳、恒定湿度气流发生装置、生物样品处理腔体、控制中心和人机交互界面系统。恒定湿度气流发生装置包括气流发生器、气流湿度控制器和气流湿度监测装置，气流湿度监测装置安装于恒定湿度气流发生装置的恒定湿度气流的导出口处，气流湿度监测装置的信号输出端与控制中心信号输入端连接，控制中心的控制指令信号输出端分别与气流发生器和气流湿度控制器的指令信号接收端连接，使恒定湿度气流发生装置的气流导出口导出的气流湿度和流速达到系统预设值；生物样品处理腔体的进气口通过管道与恒定湿度气流发生装置的气流导出口相连通，生物样品处理腔体至少包括一个独立的气体腔室单元，管道通过分流装置将气体分流到每个气体腔室单元中，每个气体腔室单元内置一个作为生物样品处理平台的活动抽屉，抽屉外立面还设有把手，每个活动抽屉内部设有一套气流温度控制器和生物样品处理平台，控制中心通过控制温度控制器将流经生物样品处理平台表面的气流加热到系统预设温度，抽屉的底部设有通气孔，使抽屉的上下气流流通，气体腔室单元通过排气口将流经活动抽屉的尾气排出到装置之外；人机交互界面系统直接与控制中心信号连接。 

上述气流温度控制器包括一并设置于活动抽屉内的温度监测装置、加热器和导热板，导热板与加热器上表面直接接触，导热板兼作生物样品处理平台，温度监测装置的信号输出端与控制中心信号输入端相连接，控制中心的控制指令信号输出端与加热器的指令信号接收端连接。

上述气流发生器为进风风机，气流湿度控制器包括沿气流流向依次设置的气流加湿器和气流除湿器，具体为：气流加湿器将其产生的水蒸气与气流发生器输出的气流相互混匀，从而使气流湿度增加；气流除湿器将加湿后的气流中的水蒸气冷凝后分离，从而使气流湿度降低；气流加湿器和气流除湿器皆由控制中心发出的指令信号控制协调工作，将从恒定湿度气流发生装置的气流导出口输出的气流的湿度调整为系统设置的预定值。

上述气流加湿器位于恒定湿度气流发生装置的内腔底部，包括水盘、温度传感器和加热元件，水盘装有液态水，水盘通过输水管与箱体外壳上的加水口相连通，输水管上设有进水控制阀，控制中心控制进水控制阀来调节水盘中的水位，加热元件直接对水盘中的水进行加热并产生水蒸气，温度传感器对水盘中的水的温度进行监测并将温度监测信号实时向控制中心传输，控制中心的控制指令信号输出端与加热元件的指令信号接收端连接，通过调节水温来调节加湿的功率，使气流经过水盘表面后湿度增加。

上述气流除湿器位于气流加湿器的后端和气流导出口之前，包括相互接触传热的冷凝器和散热装置，经过气流加湿器加湿后的气流与冷凝器的冷端直接接触，从而使气流湿度降低。

上述散热装置包括半导体制冷片、散热片和散热风扇，半导体制冷片的冷端与冷凝器导热连接，半导体制冷片的热端又与散热片导热连接，散热片通过散热风扇进行末端散热。

上述温度传感器和温度监测装置为Pt100铂电阻传感器、Ｅ型热电偶、Ｋ型热电偶或NTC热敏电阻中的任意一种或任意两种，加热元件和加热器为电热元件或半导体加热元件。

作为本发明的技术方案的改进，从生物样品处理腔体排出的尾气通过空气过滤装置进行过滤，去除生物样品处理过程中产生的有害气体成分。

上述空气过滤装置 内填充钠石灰、钙石灰、碱石灰、活性碳中的任意一种吸附剂或几种吸附剂的混合物。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1. 本发明生物样品处理箱的结构设计可以准确的控制箱体内部气流的温度、湿度和气流速度。经固定液固定后的外周血、羊水、骨髓或绒毛膜等样品在本发明染色体制备箱中经稳定的气流干燥，细胞固定液以适当的速度挥发，可以控制染色体分散过程，显著提高中期染色体数目，保证最佳的染色体分散程度和染色体分散的高度一致性与重复性。

2.本发明生物样品处理箱设有气体过滤吸除装置，可以净化生物样品制备过程中产生的甲醇和乙酸等有害气体，大大降低了有害物质对操作人员的伤害和对环境的破坏。

3. 本发明采用半导体进行加热和除湿，响应速度快，安全，易于维护，能耗低，且制作成本低廉。与同类产品相比，相同工作效率的系统，可以将能耗从1500W 降低到250W，可以将平衡时间从30～40分钟降低到5～8分钟，更方便进行样品处理条件的优化，确定最佳的温度、湿度和气流速度。

4. 本发明生物样品处理箱仅采用风机和风扇等动力设备，噪声较低，使用人员的工作环境显著改善。

5. 本发明生物样品处理箱使用简便，制作成本低廉，具有很好的市场前景。

附图说明

图1是本发明实施例一生物样品处理箱整体外观结构简图。

图2是本发明实施例一生物样品处理箱内部结构示意图。

图3是本发明实施例一恒定湿度气流发生装置结构示意图。

图4是本发明实施例一生物样品处理腔体结构示意图。

图5是本发明实施例一活动抽屉俯视结构示意图。

图6是本发明实施例一信号原理示意图。

具体实施方式

结合附图，对本发明的优选实施例详述如下：

实施例一：

参见图1～图6，一种生物样品处理箱，包括箱体外壳1、恒定湿度气流发生装置2、生物样品处理腔体3、控制中心7和人机交互界面系统12，恒定湿度气流发生装置2包括气流发生器21、气流湿度控制器和气流湿度监测装置29，气流湿度监测装置29安装于恒定湿度气流发生装置2的恒定湿度气流的导出口20处，气流湿度监测装置29的信号输出端与控制中心7信号输入端连接，控制中心7的控制指令信号输出端分别与气流发生器21和气流湿度控制器的指令信号接收端连接，使恒定湿度气流发生装置2的气流导出口20导出的气流湿度和流速达到系统预设值；生物样品处理腔体3的进气口41通过管道5与恒定湿度气流发生装置2的气流导出口20相连通，生物样品处理腔体3至少包括一个独立的气体腔室单元4，管道5通过分流装置6将气体分流到每个气体腔室单元4中，每个气体腔室单元4内置一个作为生物样品处理平台的活动抽屉42，抽屉42外立面还设有把手422，每个活动抽屉42内部设有一套气流温度控制器和生物样品处理平台425，控制中心7通过控制气流温度控制器将流经生物样品处理平台425表面的气流加热到系统预设温度，抽屉42的底部设有通气孔421，使抽屉42的上下气流流通，气体腔室单元4通过排气口将流经活动抽屉42的尾气排出到装置之外；人机交互界面系统12直接与控制中心7信号连接。在本实施例中，生物样品处理箱的恒定湿度气流发生装置2与生物样品处理腔体3相连，将特定湿度的气流导入到生物样品处理腔体3中。恒定湿度气流发生装置2设有气流发生器21，将空气导入到恒定湿度气流发生装置2中，气流经过湿度调节到设定值，以满足生物样品制备的需要。在本实施例中，生物样品处理腔体3还可包括一个或多个独立的气体腔室单元4，每个气体腔室单元4设有一活动抽屉42。恒定湿度气流发生装置2中产生的特定湿度的气流导入到每个独立的气体腔室单元4中，通过对气流温度控制器的控制，将气流在流经活动抽屉42的过程中调整到特定的温度和湿度。活动抽屉42内的气流速度由气流发生器21控制，使气流的温度和湿度达到设定的值。控制中心连接气流湿度监测装置29、气流发生器21、气流湿度控制器和人机交互界面系统12，控制中心7根据各传感器的测量结果，对照设定值进行调控。通过人机交互界面系统12设定相应的温度和湿度等系统运行参数。本发明生物样品处理箱的结构设计可以准确的控制箱体内部气流的温度、湿度和气流速度。经固定液固定后的外周血、羊水、骨髓或绒毛膜等样品在本发明染色体制备箱中经稳定的气流干燥，细胞固定液以适当的速度挥发，可以控制染色体分散过程，显著提高中期染色体数目，保证最佳的染色体分散程度和染色体分散的高度一致性与重复性。

在本实施例中，参见图4和图5，上述气流温度控制器包括一并设置于活动抽屉42内的温度监测装置427、加热器426和导热板，导热板与加热器426上表面直接接触，导热板还兼作生物样品处理平台425，温度监测装置427的信号输出端与控制中心7信号输入端相连接，控制中心7的控制指令信号输出端与加热器426的指令信号接收端连接。采用活动抽屉42及内设气流温度监控装置，其中的活动抽屉42为底部多孔抽屉，结构简单，控温效果显著，可以保证染色体分散的一致性和最佳分散度。图中箭头方向为样品处理腔体中气流的方向，样品处理箱在使用过程中，载玻片423或盖玻片424置于生物样品处理平台425上面，特定温湿度的气流经过玻片的表面，优化玻片表面生物材料制备的环境条件。本发明生物样品处理箱在使用过程中气流以一定的速度流入箱体,经系统调整到特定的温度和湿度，再经过生物样品表面流出箱体,从而优化样品制备过程的温度、湿度和气流速度三个环境条件，可应用于细胞染色体的制备过程。如悬浮培养的淋巴细胞和骨髓细胞染色体制备过程，干的或湿的载玻片423和盖玻片424置于活动抽屉42内的导热板425上，经导热板425加热到设定温度后，将经秋水仙素、低渗和固定处理的细胞悬液滴到载玻片423或盖玻片424上，流经玻片表面的特定温度、湿度和速度的气流控制着细胞悬液中固定液甲醇：乙酸，３：１的挥发速度。挥发速度快，染色体不易分散，挥发速度慢，染色体分得太散，或存在严重的胞浆干扰。通过调节流经玻片表面气流的温度、湿度和速度，可以调整细胞悬液中固定液的挥发速度，达到最佳的染色体分散程度，确保染色体的分散质量，从而保证细胞染色体的制备不受温度和湿度等环境条件的影响，保证染色体制备的一致性和重复性。对于原位培养的细胞，可以将经秋水仙素、低渗和固定处理的细胞在去除固定液后直接将培养玻片、培养皿或培养瓶放入到生物样品处理箱的活动抽屉42中，通过调节固定液的挥发速度，优化染色体的制备质量。使用本发明的生物样品处理箱进行干燥处理的细胞可以是经原位法培养的细胞，如：如羊水、绒毛细胞或肿瘤细胞等，也可以是经悬浮培养的细胞，如外周血淋巴细胞、骨髓细胞等。原位培养的细胞经固定液处理后，直接将其贴壁生长的载玻片423、盖玻片424或细胞培养瓶置于抽屉中进行干燥；悬浮培养的细胞经固定液处理后滴于玻片上，然后将玻片平放于活动抽屉42中进行干燥，或可以先将载玻片置于活动抽屉42中，再进行滴片操作。

在本实施例中，上述气流发生器21为进风风机，气流湿度控制器包括沿气流流向依次设置的气流加湿器和气流除湿器，具体为：气流加湿器将其产生的水蒸气与气流发生器21输出的气流相互混匀，从而使气流湿度增加；气流除湿器将加湿后的气流中的水蒸气冷凝后分离，从而使气流湿度降低；气流加湿器和气流除湿器皆由控制中心7发出的指令信号控制协调工作，将从恒定湿度气流发生装置2的气流导出口20输出的气流的湿度调整为系统设置的预定值。采用气流加湿器和气流除湿器协同并用，便于控制中心7对采集数据进行分析和对加减湿度进行有效控制，容易实现湿度增减的智能控制。进风风机与控制中心7相连，通过控制中心7调节进风风机的转速来调节进风的速度，调节恒定湿度气流发生装置2产生恒定湿度气流的流速。

在本实施例中，参见图3和图6，上述气流加湿器位于恒定湿度气流发生装置2的内腔底部，包括水盘24、温度传感器22和加热元件23，水盘24装有液态水，水盘24通过输水管与箱体外壳1上的加水口11相连通，输水管上设有进水控制阀8，控制中心7控制进水控制阀8来调节水盘24中的水位，加热元件23直接对水盘24中的水进行加热并产生水蒸气，温度传感器22对水盘24中的水的温度进行监测并将温度监测信号实时向控制中心7传输，控制中心7的控制指令信号输出端与加热元件23的指令信号接收端连接，通过调节水温来调节加湿的功率，使气流经过水盘24表面后湿度增加。采用水盘24设计加湿器，导入空气经过水盘24中水的表面，增加气流的湿度。通过调节水盘24中水的温度来调节加湿的效率，水的温度越高，湿度增加越高，水的温度越低，湿度增加越低，其结构简单，使用和维护方便。

在本实施例中，上述气流除湿器位于气流加湿器的后端和气流导出口20之前，包括相互接触传热的冷凝器25和散热装置，经过气流加湿器加湿后的气流与冷凝器25的冷端直接接触，从而使气流湿度降低。采用冷凝器25除湿效果明显，冷凝的液态水可以回流到水盘24中，提高水的利用率，减少补水作业，降低使用成本，提高使用效率。

在本实施例中，参见图3，图中箭头方向为恒定湿度气流发生装置中气流的方向。上述散热装置包括半导体制冷片26、散热片27和散热风扇28，半导体制冷片26的冷端与冷凝器25导热连接，半导体制冷片26的热端又与散热片27导热连接，散热片27通过散热风扇28进行末端散热。通过优化的散热结构，对冷凝器的工作强度进行提升，集中散热辅助冷凝使除湿过程效果明显。

在本实施例中，上述温度传感器22和温度监测装置427为Pt100铂电阻传感器、Ｅ型热电偶、Ｋ型热电偶或NTC热敏电阻中的任意一种或任意两种，加热元件23和加热器426为电热元件或半导体加热元件。本发明采用半导体进行加热和除湿，响应速度快，安全，易于维护，能耗低，且制作成本低廉。与同类产品相比，相同工作效率的系统，可以将能耗从1500W 降低到250W，可以将平衡时间从30～40分钟降低到5～8分钟，更方便进行样品处理条件的优化，确定最佳的温度、湿度和气流速度。

实施例二：

本实施例与实施例一的技术方案基本相同，不同之处在于：

参见图4，从生物样品处理腔体3排出的尾气通过空气过滤装置43进行过滤，去除生物样品处理过程中产生的有害气体成分。样品处理过程中，固定生物样品用的有机溶剂随着气流的流动，流出箱体，对环境造成污染，对操作人员的健康造成影响，在气流的出口处设有废气过滤装置,可以将生产样品处理过程中产生的有害气体进行过滤,消除对操作人员的健康的危害。在本实施例中，上述空气过滤装置43内填充钠石灰、钙石灰、碱石灰、活性碳中的任意一种吸附剂或几种吸附剂的混合物，该吸附剂成本低，使用方便。本发明生物样品处理箱的结构设计可以准确控制生物样品处理箱中空气的温度、湿度和流速，为生物样品的制备提供稳定的环境条件，保证样品制备的一致性和重复性，且本发明操作简便，制作成本低，具有很好的市场前景。　

上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明生物样品处理箱的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种生物样品处理箱，包括箱体外壳（1），其特征在于，还包括恒定湿度气流发生装置（2）、生物样品处理腔体（3）、控制中心（7）和人机交互界面系统（12），所述恒定湿度气流发生装置（2）包括气流发生器（21）、气流湿度控制器和气流湿度监测装置（29），所述气流湿度监测装置（29）安装于所述恒定湿度气流发生装置（2）的恒定湿度气流的导出口（20）处，所述气流湿度监测装置（29）的信号输出端与所述控制中心（7）信号输入端连接，所述控制中心（7）的控制指令信号输出端分别与所述气流发生器（21）和所述气流湿度控制器的指令信号接收端连接，使所述恒定湿度气流发生装置（2）的气流导出口（20）导出的气流湿度和流速达到系统预设值；

所述生物样品处理腔体（3）的进气口（41）通过管道（5）与所述恒定湿度气流发生装置（2）的气流导出口（20）相连通，所述生物样品处理腔体（3）至少包括一个独立的气体腔室单元（4），所述管道（5）通过分流装置（6）将气体分流到每个所述气体腔室单元（4）中，每个所述气体腔室单元（4）内置一个作为生物样品处理平台的活动抽屉（42），所述抽屉（42）外立面还设有把手（422），每个所述活动抽屉（42）内部设有一套气流温度控制器和生物样品处理平台(425)，所述控制中心（7）通过控制所述气流温度控制器将流经所述生物样品处理平台(425)表面的气流加热到系统预设温度，所述抽屉（42）的底部设有通气孔（421），使所述抽屉（42）的上下气流流通，所述气体腔室单元（4）通过排气口将流经所述活动抽屉（42）的尾气排出到装置之外；

所述人机交互界面系统（12）直接与所述控制中心（7）信号连接。

2.根据权利要求1所述的生物样品处理箱，其特征在于：所述气流温度控制器包括一并设置于所述活动抽屉（42）内的温度监测装置（427）、加热器（426）和导热板，所述导热板与所述加热器（426）上表面直接接触，所述导热板还兼作生物样品处理平台(425)，所述温度监测装置（427）的信号输出端与所述控制中心（7）信号输入端相连接，所述控制中心（7）的控制指令信号输出端与所述加热器（426）的指令信号接收端连接。

3.根据权利要求2所述的生物样品处理箱，其特征在于，所述气流发生器（21）为进风风机，所述气流湿度控制器包括沿气流流向依次设置的气流加湿器和气流除湿器，具体为：所述气流加湿器将其产生的水蒸气与所述气流发生器（21）输出的气流相互混匀，从而使气流湿度增加；所述气流除湿器将加湿后的气流中的水蒸气冷凝后分离，从而使气流湿度降低；所述气流加湿器和气流除湿器皆由所述控制中心（7）发出的指令信号控制协调工作，将从所述恒定湿度气流发生装置（2）的气流导出口（20）输出的气流的湿度调整为系统设置的预定值。

4.根据权利要求3所述的生物样品处理箱，其特征在于：所述气流加湿器位于所述恒定湿度气流发生装置（2）的内腔底部，包括水盘（24）、温度传感器（22）和加热元件（23），所述水盘（24）装有液态水，所述水盘（24）通过输水管与所述箱体外壳（1）上的加水口（11）相连通，所述输水管上设有进水控制阀（8），所述控制中心（7）控制所述进水控制阀（8）来调节所述水盘（24）中的水位，所述加热元件（23）直接对所述水盘（24）中的水进行加热并产生水蒸气，所述温度传感器（22）对所述水盘（24）中的水的温度进行监测并将温度监测信号实时向所述控制中心（7）传输，所述控制中心（7）的控制指令信号输出端与加热元件（23）的指令信号接收端连接，通过调节水温来调节加湿的功率，使气流经过所述水盘（24）表面后湿度增加。

5.根据权利要求3所述的生物样品处理箱，其特征在于：所述气流除湿器位于所述气流加湿器的后端和所述气流导出口（20）之前，包括相互接触传热的冷凝器（25）和散热装置，经过所述气流加湿器加湿后的气流与所述冷凝器（25）的冷端直接接触，从而使气流湿度降低。

6.根据权利要求5所述的生物样品处理箱，其特征在于：所述散热装置包括半导体制冷片（26）、散热片（27）和散热风扇（28），所述半导体制冷片（26）的冷端与所述冷凝器（25）导热连接，所述半导体制冷片（26）的热端又与所述散热片（27）导热连接，所述散热片（27）通过所述散热风扇（28）进行末端散热。

7.根据权利要求1～6中任意一项所述的生物样品处理箱，其特征在于：所述温度传感器（22）和温度监测装置（427）为Pt100铂电阻传感器、Ｅ型热电偶、Ｋ型热电偶或NTC热敏电阻中的任意一种或任意两种，所述加热元件（23）和加热器（426）为电热元件或半导体加热元件。

8.根据权利要求1～6中任意一项所述的生物样品处理箱，其特征在于：从所述生物样品处理腔体（3）排出的尾气通过空气过滤装置（43）进行过滤，去除生物样品处理过程中产生的有害气体成分。

9.根据权利要求8所述的生物样品处理箱，其特征在于：所述空气过滤装置（43）内填充钠石灰、钙石灰、碱石灰、活性碳中的任意一种吸附剂或几种吸附剂的混合物。

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