CN103759483A - 一种应用电磁冷冻法的低温保存装置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用电磁冷冻法的低温保存装置及其操作方法，装置包括低温恒温槽、亥姆霍兹线圈、稳压电源和冷却台；其中，低温恒温槽通过循环泵连接冷却台，亥姆霍兹线圈布设于冷却台上两侧，稳压电源连接亥姆霍兹线圈，所述冷却台上设有凹槽，装有药品或生物体的西林瓶放置于冷却台的凹槽中；本发明利用电磁冷冻法进行低温保存药品或生物体，保证了被保存物品的完整性和时效性。

Description

一种应用电磁冷冻法的低温保存装置及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种应用电磁冷冻法的低温保存装置及其操作方法。

背景技术

现代药品大多是热敏性药品，即对温度（主要是高温）比较敏感的药品。在生产热敏性药品时，为防止温度过高而使药品变性，影响产品的质量，就要对药品进行低温保存。而许多生物体也需要在低温下保存其活性。如何最大程度地避免冷冻和复温过程中的损伤是人们长期以来所追求的目标。目前低温保存技术主要有两种方法，分别是慢速冷冻法和玻璃化保存法。慢速冷冻法降温速率比较慢，并且添加一定量的低温保护剂。所以这种方法不仅会导致破坏生物体细胞结构的较大冰晶的形成，而且还会对细胞产生毒性。严重影响了被保存生物体的完整性和时效性。虽然玻璃化保存法可以通过在快速冷冻下添加低温保护剂的方法较大程度的避免冰晶所造成的细胞损伤，但是低温保护剂具有一定的损害性，且实际过程不可能将冷却速度提高得过快。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种应用电磁冷冻法的低温保存装置及其操作方法，该装置通过电磁场冷冻法来弥补目前主要低温保存方法的不足之处，可以良好的对含蔗糖类药品或以蔗糖作为低温保护剂的生物体进行低温保存。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种应用电磁冷冻法的低温保存装置，包括低温恒温槽、亥姆霍兹线圈、稳压电源和冷却台；其中，低温恒温槽通过循环泵连接冷却台，亥姆霍兹线圈布设于冷却台上两侧，稳压电源连接亥姆霍兹线圈，所述冷却台上设有凹槽，装有药品或生物体的西林瓶放置于冷却台的凹槽中。

所述冷却台内部设有弯折的载冷液流道，冷却台设有载冷液入口和出口，载冷液流道与载冷液入口和出口相通。

所述冷却台为导热系数228W/(m·K)的铝合金制成。

一种采用上述低温保存装置的操作方法，具体包括以下步骤：

（1）利用低温恒温槽将载冷液冷却至零下30℃至零下15℃；

（2）通过循环泵将载冷剂送入冷却台内，使冷却台上表面保持零下20℃至零下10℃的温度，将装有药品的西林瓶放在冷却台上表面凹槽处；

（3）稳压电源向亥姆霍兹线圈供电，在放有西林瓶的冷却台周围施加磁场，磁场强度在5-300G之间，为直流或交流磁场，磁场强度与稳压电源的电压相对应；

（4）保证外加磁场作用与药品冷却同时开始进行，并持续作用于药品。

本发明的工作原理为：本方法应用于含蔗糖类药品或以蔗糖作为低温保护剂的生物体的低温保存，当外加磁场作用于蔗糖溶液时，水分子和蔗糖分子都会产生摆动，由于水分子的极性大于蔗糖分子，所以水分子的摆动频率大于蔗糖分子的摆动频率。这样就会导致蔗糖分子与水分子之间的氢键断裂，所以蔗糖溶液物理性质会受到一定的影响，以达到低温保存的效果。

本发明的有益效果为：

1、利用电磁冷冻法进行低温保存药品或生物体，保证了被保存物品的完整性和时效性；

2、降温速率快、无需添加保护剂，提高保护质量；

3、避免大冰晶的生成，避免低温保护剂对药品/生物体的危害。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的冷却台剖面正视图；

图3为本发明的冷却台剖面侧视图；

图4为8%蔗糖溶液在不同磁场强度下的冷却曲线图。

其中，1、低温恒温槽；2、亥姆霍兹线圈；3、西林瓶；4、稳压电源；5、冷却台；6、载冷液入口；7、载冷液出口；8、凹槽；9、流道。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

实施例一：

如图1所示，一种应用电磁冷冻法的低温保存装置，包括低温恒温槽1、亥姆霍兹线圈2、稳压电源4和冷却台5；其中，低温恒温槽1通过循环泵连接冷却台5，亥姆霍兹线圈2布设于冷却台5上两侧，稳压电源4连接亥姆霍兹线圈2，冷却台5为导热系数228W/(m·K)的铝合金制成的，冷却台5上设有凹槽8，装有药品或生物体的西林瓶3放置于冷却台5的凹槽8中。

如图2、图3所示，冷却台5内部设有弯折的载冷液流道9，冷却台设有载冷液入口6和载冷液出口7，载冷液流道9与载冷液入口6和载冷液出口7相通。

本方法应用于含蔗糖类药品或以蔗糖作为低温保护剂的生物体的低温保存，当外加磁场作用于蔗糖溶液时，水分子和蔗糖分子都会产生摆动，由于水分子的极性大于蔗糖分子，所以水分子的摆动频率大于蔗糖分子的摆动频率。这样就会导致蔗糖分子与水分子之间的氢键断裂，所以蔗糖溶液物理性质会受到一定的影响，已达到低温保存的效果。

一种采用所述低温保存装置的操作方法，具体包括以下步骤：

（1）利用低温恒温槽1将载冷液冷却至零下20℃；

（2）通过循环泵将载冷剂送入冷却台5内，使冷却台5上表面保持零下15℃的恒温，将装有药品的西林瓶3放在冷却台5上表面凹槽8处；

（3）稳压电源4向亥姆霍兹线圈2供电，在放有西林瓶3的冷却台5周围施加磁场，磁场强度取6G，磁场强度与稳压电源4的电压相对应；

（4）保证外加磁场作用与药品冷却同时开始进行，并持续作用于药品。

如图4所示，对8%蔗糖溶液作为实验样本进行了实验，并且通过数据采集仪得到了6G磁场强度下的样本中心处的冷却曲线。磁场的作用使得蔗糖溶液的过冷度增大，也就是说在磁场的作用下，过冷态的蔗糖溶液的稳定性增加，分子间能量的增强有效地抵消了温度下降过程中的能量交换，使得过冷态的蔗糖溶液能够在更低的温度下保存。而自由分子和小分子簇的存在使得结晶过程的晶核尺寸达不到临界半径，从而抑制了结晶过程。同时过冷度的增加导致过冷态时间延长，从而使得水体温度均匀性增加，推迟了成核时间，另一方面一旦晶核形成，则会诱导整个溶液迅速形成大量晶核，结晶过程迅速完成，生成的晶体尺寸大大减小。

实施例二：

如图1所示，一种应用电磁冷冻法的低温保存装置，包括低温恒温槽1、亥姆霍兹线圈2、稳压电源4和冷却台5；其中，低温恒温槽1通过循环泵连接冷却台5，亥姆霍兹线圈2布设于冷却台5上两侧，稳压电源4连接亥姆霍兹线圈2，冷却台5为导热系数228W/(m·K)的铝合金制成的，冷却台5上设有凹槽8，装有药品或生物体的西林瓶3放置于冷却台5的凹槽8中。

如图2、图3所示，冷却台5内部设有弯折的载冷液流道9，冷却台设有载冷液入口6和载冷液出口7，载冷液流道9与载冷液入口6和载冷液出口7相通。

本方法应用于含蔗糖类药品或以蔗糖作为低温保护剂的生物体的低温保存，当外加磁场作用于蔗糖溶液时，水分子和蔗糖分子都会产生摆动，由于水分子的极性大于蔗糖分子，所以水分子的摆动频率大于蔗糖分子的摆动频率。这样就会导致蔗糖分子与水分子之间的氢键断裂，所以蔗糖溶液物理性质会受到一定的影响，已达到低温保存的效果。

一种采用所述低温保存装置的操作方法，具体包括以下步骤：

（1）利用低温恒温槽1将载冷液冷却至零下20℃；

（2）通过循环泵将载冷剂送入冷却台5内，使冷却台5上表面保持零下15℃的恒温，将装有药品的西林瓶3放在冷却台5上表面凹槽8处；

（3）稳压电源4向亥姆霍兹线圈2供电，在放有西林瓶3的冷却台5周围施加磁场，磁场强度取12G，磁场强度与稳压电源4的电压相对应；

（4）保证外加磁场作用与药品冷却同时开始进行，并持续作用于药品。

如图4所示，对8%蔗糖溶液作为实验样本进行了实验，并且通过数据采集仪得到了12G磁场强度下的样本中心处的冷却曲线。可以看出，跟不使用电磁冷冻法的低温保存情况相比，使用该装置及操作方法，实验样品结晶过程迅速完成，生成的晶体尺寸大大减小。

实施例三：

如图1所示，一种应用电磁冷冻法的低温保存装置，包括低温恒温槽1、亥姆霍兹线圈2、稳压电源4和冷却台5；其中，低温恒温槽1通过循环泵连接冷却台5，亥姆霍兹线圈2布设于冷却台5上两侧，稳压电源4连接亥姆霍兹线圈2，冷却台5为导热系数228W/(m·K)的铝合金制成的，冷却台5上设有凹槽8，装有药品或生物体的西林瓶3放置于冷却台5的凹槽8中。

如图2、图3所示，冷却台5内部设有弯折的载冷液流道9，冷却台设有载冷液入口6和载冷液出口7，载冷液流道9与载冷液入口6和载冷液出口7相通。

本方法应用于含蔗糖类药品或以蔗糖作为低温保护剂的生物体的低温保存，当外加磁场作用于蔗糖溶液时，水分子和蔗糖分子都会产生摆动，由于水分子的极性大于蔗糖分子，所以水分子的摆动频率大于蔗糖分子的摆动频率。这样就会导致蔗糖分子与水分子之间的氢键断裂，所以蔗糖溶液物理性质会受到一定的影响，已达到低温保存的效果。

一种采用所述低温保存装置的操作方法，具体包括以下步骤：

（1）利用低温恒温槽1将载冷液冷却至零下20℃；

（2）通过循环泵将载冷剂送入冷却台5内，使冷却台5上表面保持零下15℃的恒温，将装有药品的西林瓶3放在冷却台5上表面凹槽8处；

（3）稳压电源4向亥姆霍兹线圈2供电，在放有西林瓶3的冷却台5周围施加磁场，磁场强度取25G，磁场强度与稳压电源4的电压相对应；

（4）保证外加磁场作用与药品冷却同时开始进行，并持续作用于药品。

如图4所示，对8%蔗糖溶液作为实验样本进行了实验，并且通过数据采集仪得到了25G磁场强度下的样本中心处的冷却曲线。可以看出，跟不使用电磁冷冻法的低温保存情况相比，使用该装置及操作方法，实验样品结晶过程迅速完成，生成的晶体尺寸大大减小。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (4)

1.一种应用电磁冷冻法的低温保存装置，其特征是：一种应用电磁冷冻法的低温保存装置，包括低温恒温槽、亥姆霍兹线圈、稳压电源和冷却台；其中，低温恒温槽通过循环泵连接冷却台，亥姆霍兹线圈布设于冷却台上两侧，稳压电源连接亥姆霍兹线圈，所述冷却台上设有凹槽，装有药品或生物体的西林瓶放置于冷却台的凹槽中。

2.如权利要求1所述的一种应用电磁冷冻法的低温保存装置，其特征是：所述冷却台内部设有弯折的载冷液流道，冷却台设有载冷液入口和出口，载冷液流道与载冷液入口和出口相通。

3.如权利要求1所述的一种应用电磁冷冻法的低温保存装置，其特征是：所述冷却台为导热系数228W/(m·K)的铝合金制成。

4.一种采用上述低温保存装置的操作方法，其特征是：具体包括以下步骤：

（1）利用低温恒温槽将载冷液冷却至零下30℃至零下15℃；

（2）通过循环泵将载冷剂送入冷却台内，使冷却台上表面保持零下20℃至零下10℃的温度，将装有药品的西林瓶放在冷却台上表面凹槽处；

（3）稳压电源向亥姆霍兹线圈供电，在放有西林瓶的冷却台周围施加磁场，磁场强度在5-300G之间，为直流或交流磁场，磁场强度与稳压电源的电压相对应；

（4）保证外加磁场作用与药品冷却同时开始进行，并持续作用于药品。

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