CN105211050B - 用于冻存细胞的操作台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于冻存细胞的操作台，所述操作台包括操作台面、保温箱、液氮储存箱、细胞冻存盒箱及自增压液氮罐；在操作台面设置凹槽，凹槽内设置保温箱，保温箱内设置液氮储存箱，液氮储存箱内设置细胞冻存盒箱，在细胞冻存盒箱的外层设置一个或多个孔，自增压液氮罐与液氮储存箱连接；细胞冻存盒箱用于容置细胞冻存盒，自增压液氮罐用于提供液氮至液氮储存箱内。本发明为存储细胞提供了持续稳定的超低温环境，且在提取并处理细胞的过程中也提供了超低温环境，从而有效地防止了细胞内形成冰晶导致细胞活性下降甚至死亡的情况。

Description

用于冻存细胞的操作台

技术领域

本发明涉及细胞存储领域，特别涉及一种用于冻存细胞的操作台。

背景技术

细胞生物学研究的主要实验对象是各种原代培养或传代培养的细胞或细胞株。为了避免培养细胞在长期体外培养过程中造成的污染或多次传代引起的基因突变，实验者会将所培养的细胞在生长旺盛期时进行冻存，冻存细胞储存在加入细胞冻存液的细胞冻存管中，然后放置于-196℃的液氮中，在这种超低温环境下，细胞可以长期保存。在实验需要时，实验者可以将所冻存细胞在37℃复苏进行所需要的实验，这样可以最大限度的保证细胞的遗传稳定性。

细胞生物学研究表明冻存细胞储存温度最好始终控制在-130℃以下，冻存细胞内的水不会形成结晶，细胞结构不会受到破坏，从而最大限度保证冻存细胞的质量，使复苏后的细胞活率较高。此外，研究表明细胞内的新陈代谢在温度降低到-130℃时几乎会完全停止，细胞内部高度有序的结构状态不会被打乱，细胞内部蛋白质、酶以及其他细胞器不会被破坏。冻存细胞复苏后不仅具有正常的细胞形态，更重要的是保持了细胞的完整生物学特征。因此在对冻存状态下细胞的存取必须保证始终处于-130℃以下的超低温环境中，只有这样存储的冻存细胞在将来科学研究或治疗回输时才能保证所需要的质量。

目前市面上没有专门的提供超低温环境的细胞操作台。因此在当前的操作条件下，提取、使用冻存细胞或者进行细胞库整理时，一般将细胞冻存管置于放有碎冰块的泡沫盒中或使用海尔医用血液低温操作台(温度范围约0～8℃)以维持低温，但是这样的温度条件会使冻存细胞经历不必要的升温，即从-196℃低温环境中拿到0℃以上的环境中。这样剧烈的温度变化会使冻存细胞活性和质量带来严重的影响。冻存细胞经历了一次剧烈的温度变化，只要冻存细胞温度从-196℃升高到接近玻璃化的温度，即-130℃以上，细胞冻存溶液内部会发生缓慢持续的变化，发生重结晶。绝大多数细胞在-5℃～-60℃时，细胞内形成冰晶，导致细胞死亡，因此-5℃～-60℃称作细胞的危险温度区。即便暴露时间很短，也会对细胞造成较大的伤害，特别是不止一次的类似条件下的处理，因此对提供超低温环境的操作台的需求迫在眉睫。此外在人为选择细胞冻存管时，可能犯记忆错误，无法保证挑选出来的细胞冻存管内为需要进一步处理的细胞，给下一步的工作带来不必要的麻烦。如果有电子识别设备来完成识别工作将会避免出错的问题，很大程度上提高细胞存取的效率和降低人为出错的概率。

公告号为CN203316161U的“超净工作台”、公告号为CN201046161Y的“医用单面低温工作台”、公告号为CN103642692A的“细胞培养超净工作台内低温操作台”、公告号为CN203316161U的“超净工作台”、公告号为CN 204206975 U的“一种自带低温环境控制的新式二级生物安全柜”等专利提供的工作台或操作台都仅仅能够维持工作台或操作台内的温度在0-4℃，完全无法达到冻存细胞操作所需要的温度(低于-70℃)，并且都不具备温度的监控和报警功能。同时这些工作台都不具备电子识别设备，差错概率较高。

因此需要研发一款可移动、持续稳定为存储细胞提供超低温环境，并具备温度监测及报警装置和电子设备识别装置的操作台，从而可以最大限度保证冻存细胞质量，就成为当前生物科研和生物产业发展的急需。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中操作台无法提供存取细胞时的超低温环境，从而使细胞内形成冰晶，导致细胞活性下降甚至死亡的缺陷，提供一种用于冻存细胞的操作台。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种用于冻存细胞的操作台，所述操作台包括操作台面、保温箱、液氮储存箱、细胞冻存盒箱及自增压液氮罐；

在所述操作台面设置凹槽，所述凹槽内设置所述保温箱，所述保温箱内设置所述液氮储存箱，所述液氮储存箱内设置所述细胞冻存盒箱，在所述细胞冻存盒箱的外层设置一个或多个孔，所述自增压液氮罐与所述液氮储存箱连接；

所述细胞冻存盒箱用于容置细胞冻存盒，所述自增压液氮罐用于提供液氮至所述液氮储存箱内。

较佳地，所述细胞冻存盒箱内设置一个或多个细胞冻存管槽，所述细胞冻存管槽用于容置细胞冻存管。

在本方案中，在细胞冻存盒中提取细胞冻存管并进行处理时，可将细胞冻存管临时插入到所述细胞冻存管槽，从而避免冻存细胞直接暴露在室温中导致对冻存细胞活性和质量产生严重影响的情况。

较佳地，所述液氮储存箱内设置液氮吸附剂，所述液氮吸附剂包括海绵；和/或，所述操作台面的材质为不锈钢，所述保温箱的材质为聚氨酯。

在本方案中，所述液氮吸附剂用于吸附液氮，通过液氮的挥发提供冻存细胞所需的-130℃以下的超低温环境，采用所述液氮吸附剂可有效防止因操作者直接接触液氮而造成冻伤的情况。

较佳地，所述操作台还包括密封盖，所述密封盖设置在所述凹槽的顶部，所述密封盖用于密封所述液氮储存箱及所述细胞冻存盒箱。

在本方案中，所述密封盖为所述液氮储存箱及所述细胞冻存盒箱提供密闭环境，防止液氮挥发至外部从而更好地保证超低温环境。

在本方案中，通过手提的方式可直接拔出所述密封盖，相较于采用滑动打开所述密封盖的方式，手提拔出的方式不仅节约成本，且尽可能减少缝隙从而达到更好的保温效果。

较佳地，所述细胞冻存盒箱底部设有弹性组件，所述弹性组件用于在受压时在自然状态与压缩状态之间进行切换。

在本方案中，通过按压细胞冻存盒改变所述弹性组件的状态，便于细胞冻存盒的取放，防止操作者接触液氮而造成冻伤的情况。

较佳地，所述操作台还包括温度监控装置，所述温度监控装置包括温度计、储存装置及报警装置，所述温度计设置在所述细胞冻存盒箱内，所述温度计分别与所述储存装置及所述报警装置电连接；

所述报警装置用于从所述温度计接收温度值并检测到所述温度值超出预设温度值时进行报警提示；

所述储存装置用于储存所述细胞冻存盒箱内的温度数据，所述储存装置还用于导出所述温度数据。

在本方案中，操作者可对所述操作台进行实时的温度监控，提高了存储细胞时的稳定性，且通过导出不同时间段存储细胞时的温度数据，可对细胞所处的温度环境进行分析。

较佳地，所述自增压液氮罐包括用于存储液氮的液氮罐、电磁阀及控制装置，所述电磁阀设置在所述液氮罐的出口处，所述控制装置与所述电磁阀电连接，所述控制装置与所述温度计电连接，所述控制装置根据从所述温度计接收的温度值发送控制指令至所述电磁阀，所述电磁阀根据所述控制指令调节所述液氮储存箱内的液氮填充量。

在本方案中，通过所述自增压液氮罐实现自动控制所述液氮储存箱内的温度，从而保证细胞持续稳定地处于超低温环境中。

较佳地，所述操作台还包括二维码扫描仪，所述二维码扫描仪设置在所述操作台面。

较佳地，所述操作台还包括显示器，所述显示器分别与所述温度监控装置及所述二维码扫描仪电连接。

较佳地，所述操作台的底部设置滑轮。

在本方案中，通过所述滑轮可将所述操作台随意移动，不受地点的限制，使所述操作台的移动方式变得更加灵活及便捷。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

本发明为存储细胞提供了持续稳定的超低温环境，且在提取并处理细胞的过程中也提供了超低温环境，从而有效地防止了细胞内形成冰晶导致细胞活性下降甚至死亡的情况。本发明还通过二维码扫描仪提高了记录或识别细胞管内细胞各类相关信息的准确性，降低了人为出错率，且可随意移动低温操作台，使低温操作台的使用不受地点的限制。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的用于冻存细胞的操作台的立体图。

图2为本发明较佳实施例的用于冻存细胞的操作台的正视图。

图3为图2沿A-A面的剖视图。

图4为使用本发明较佳实施例和传统操作方式操作对冻存细胞复苏活率影响的比较图。

图5为使用本发明较佳实施例和传统操作方式操作对冻存细胞复苏72小时倍增率影响的比较图。

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。

如图1至图3所示，本发明一较佳实施例的用于冻存细胞的操作台包括操作台面1、保温箱2、液氮储存箱3、细胞冻存盒箱4、细胞冻存管槽5、弹性组件9、密封盖10、自增压液氮罐、温度监控装置、二维码扫描仪11、显示器12、USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)接口13及滑轮14，所述自增压液氮罐包括电磁阀7、液氮罐8及控制装置，所述温度监控装置包括温度计、储存装置及报警装置；

所述操作台面1的材质为不锈钢，在所述操作台面1设置凹槽，所述凹槽内设置所述保温箱2，所述保温箱2的材质为聚氨酯，所述保温箱2内设置所述液氮储存箱3，所述自增压液氮罐与所述液氮储存箱3连接，所述液氮储存箱3内设置所述细胞冻存盒箱4，所述细胞冻存盒箱4用于容置细胞冻存盒6，在所述细胞冻存盒箱4的外层的前、后、左、右及底面上均设置多个孔，将多个所述细胞冻存管槽5连接成一排并设置于所述细胞冻存盒箱4内的中间，所述细胞冻存盒箱4的内部通过所述细胞冻存管槽5分为左、右两个存储空间，所述弹性组件9设置于所述细胞冻存盒箱4的底部，所述液氮储存箱3内设置液氮吸附剂，所述液氮吸附剂包括海绵，所述密封盖10设置在所述凹槽的顶部；

所述温度计设置在所述细胞冻存盒箱内，所述温度计分别与所述储存装置及所述报警装置电连接，所述电磁阀7设置在所述液氮罐8的出口处，所述控制装置与所述电磁阀7电连接，所述控制装置与所述温度计电连接，所述二维码扫描仪11、所述显示器12及所述USB接口均设置于所述操作台面1上，所述温度监控装置及所述二维码扫描仪11分别与所述显示器12电连接，所述USB接口13与所述储存装置电连接；

所述滑轮14设置于所述操作台的底部。

当使用所述操作台时，通过手提的方式拔出所述密封盖10，将两个需冻存的所述细胞冻存盒6分别放置在所述细胞冻存盒箱4内的左、右两个存储空间，盖上所述密封盖10，所述密封盖10用于密封所述液氮储存箱3及所述细胞冻存盒箱4，所述密封盖10防止液氮挥发至外部从而更好地保证超低温环境。在本实施例中，相较于采用滑动打开所述密封盖的方式，手提拔出的方式不仅节约成本，且尽可能减少缝隙从而达到更好的保温效果。

启动所述操作台后，所述自增压液氮罐提供液氮至所述液氮储存箱内，所述海绵吸附所述液氮，从而使所述细胞冻存盒箱4浸泡于所述液氮中；液氮进行挥发并通过所述细胞冻存盒箱4外层的孔在整个所述细胞冻存盒箱4内形成热对流，从而给所述细胞冻存盒6提供-130℃以下的超低温环境。

所述温度仪实时测量所述细胞冻存盒箱4内的温度值并分别发送至所述报警装置、所述储存装置及所述控制装置；

当所述报警装置检测到从所述温度仪接收到的温度值超出预设温度值时进行报警并通过所述显示器12提示操作者进行相应的措施；

所述储存装置将接收到的温度值及对应接收的时间整合成温度数据并储存所述温度数据，当操作者需要分析温度数据时，通过所述显示器12查看并选择所需的温度数据，再通过所述USB接口13导出温度数据，从而保证了细胞的冻存时间和温度的原始性、真实性、准确性、安全性及可追朔性；

所述控制装置根据从所述温度计接收到的温度值发送控制指令至所述电磁阀7，所述电磁阀7根据所述控制指令调节所述液氮储存箱3内的液氮填充量，从而实现自动控制所述液氮储存箱3内的温度。

在所述细胞冻存盒6中提取细胞冻存管并进行处理时，可将细胞冻存管临时插入到所述细胞冻存管槽5，可保证冻存细胞处于不超过-70℃的超低温安全温度范围内，从而避免冻存细胞直接暴露在室温中导致对冻存细胞活性和质量产生严重影响的情况。

在每一个细胞冻存管的外层均设置二维码，通过所述二维码扫描仪11扫描细胞冻存管上的二维码来记录细胞来源、细胞类型、细胞数量、细胞保存日期等相关信息，在存取细胞冻存管时扫描确认细胞信息是否正确。在进行记录或确认识别时所述显示器12显示细胞的相关信息。所述二维码扫描仪11有效降低了人为出错率。

通过所述滑轮14可将所述操作台随意移动，不受地点的限制，使所述操作台的移动方式变得更加灵活及便捷。

在本实施例中，将冻存细胞从液氮罐中取出并置于所述操作台，2分钟后取出并放回液氮罐中，每日重复一次该操作，共30天，总计30次。对比组按照传统的细胞存取和整理方式，将冻存细胞置于室温中2分钟，而后放回液氮罐中，每日重复一次该操作，共30天，总计30次。如图4及图5所示，对比实验结果表明SMMC 7721和hybridoma两种细胞按上述两种不同方法存取30次以后，在冻存细胞的活率和复苏72小时后冻存细胞扩增率上存在明显的差异(应用双因子方差分析，P<0.0001)。按照本发明较佳实施例的操作台在30次反复存取后，冻存细胞的活率基本维持在95％左右，而按照传统的细胞存取和整理方式(室温下)在30次反复存取后，冻存细胞的活率由95％下降至35％左右。在存取过程中对环境温度有严格控制的冻存细胞存取方式(模拟本发明)，可有效地保证冻存细胞反复存取后复苏细胞的活率，30次存取后的活率接近原来的细胞活率，且这种保护的效果不受细胞类型影响的(应用双因子方差分析，P＝0.4782)。这个模拟实验清楚地证明了在细胞冻存过程中避免温度剧烈变化对保护细胞活率和复苏后细胞扩增率的必要性，体现本发明的价值所在。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于冻存细胞的操作台，其特征在于，所述操作台包括操作台面、保温箱、液氮储存箱、细胞冻存盒箱及自增压液氮罐；

在所述操作台面设置凹槽，所述凹槽内设置所述保温箱，所述保温箱内设置所述液氮储存箱，所述液氮储存箱内设置所述细胞冻存盒箱，在所述细胞冻存盒箱的外层设置一个或多个孔，所述自增压液氮罐与所述液氮储存箱连接；

所述细胞冻存盒箱用于容置细胞冻存盒，所述自增压液氮罐用于提供液氮至所述液氮储存箱内；

所述自增压液氮装置位于所述操作台面的内部，并位于所述液氮储存箱的下方；

所述细胞冻存盒箱内设置一个或多个细胞冻存管槽，所述细胞冻存管槽用于容置细胞冻存管；

所述细胞冻存盒箱底部设有弹性组件，所述弹性组件用于在受压时在自然状态与压缩状态之间进行切换；

所述操作台还包括温度监控装置，所述温度监控装置包括温度计、储存装置及报警装置，所述温度计设置在所述细胞冻存盒箱内，所述温度计分别与所述储存装置及所述报警装置电连接；

所述报警装置用于从所述温度计接收温度值并检测到所述温度值超出预设温度值时进行报警提示；

所述储存装置用于储存所述细胞冻存盒箱内的温度数据，所述储存装置还用于导出所述温度数据。

2.如权利要求1所述的用于冻存细胞的操作台，其特征在于，所述液氮储存箱内设置液氮吸附剂，所述液氮吸附剂包括海绵；和/或，所述操作台面的材质为不锈钢，所述保温箱的材质为聚氨酯。

3.如权利要求1所述的用于冻存细胞的操作台，其特征在于，所述操作台还包括密封盖，所述密封盖设置在所述凹槽的顶部，所述密封盖用于密封所述液氮储存箱及所述细胞冻存盒箱。

4.如权利要求1所述的用于冻存细胞的操作台，其特征在于，所述自增压液氮罐包括用于存储液氮的液氮罐、电磁阀及控制装置，所述电磁阀设置在所述液氮罐的出口处，所述控制装置与所述电磁阀电连接，所述控制装置与所述温度计电连接，所述控制装置根据从所述温度计接收的温度值发送控制指令至所述电磁阀，所述电磁阀根据所述控制指令调节所述液氮储存箱内的液氮填充量。

5.如权利要求1所述的用于冻存细胞的操作台，其特征在于，所述操作台还包括二维码扫描仪，所述二维码扫描仪设置在所述操作台面。

6.如权利要求5所述的用于冻存细胞的操作台，其特征在于，所述操作台还包括显示器，所述显示器分别与所述温度监控装置及所述二维码扫描仪电连接。

7.如权利要求1～6中任意一项所述的用于冻存细胞的操作台，其特征在于，所述操作台的底部设置滑轮。