CN105737471A - 速冷便携式生物样品低温保存箱 - Google Patents

速冷便携式生物样品低温保存箱 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种速冷便携式生物样品低温保存箱，包括：箱体，其是中空的并被分割为两部分，在一部分的顶端设有开口，开口由顶盖覆盖；样品腔体，位于箱体的在顶端设有开口的那一部分的内部，与箱体侧向间隔开，上端敞开，以在其内存放生物样品；制冷系统，位于箱体的未放置样品腔体的一部分中，包括制冷机和冷凝风机，制冷机的冷头通入样品腔体；液氮喷射系统，位于箱体的未放置样品腔体的一部分中，包括液氮罐、电磁减压阀和喷嘴，用于向样品腔体喷射液氮以快速冷却样品腔体，在样品腔体外侧与箱体内侧之间的间隔内填充有低温相变蓄冷材料。本发明降温速度快、体积小、重量轻、携带方便、在断电状态下仍可维持低温而有助于样品的长距离运输。

Description

速冷便携式生物样品低温保存箱
技术领域
本发明是一种速冷便携式生物样品低温保存箱，涉及低温生物医学领域。
背景技术
生物样品(细胞、组织、器官)一旦离体，在常温下短时间内就会死亡。因此，切取的生物样品需要及时进行低温保存，以保持其生物活性。由于生物采样异地化和冷冻设备体积大等缺点，切取的生物样品很难做到即取即存，开发一种速冷便携式的生物样品低温保存箱是很有必要的。
目前，市场上低温保存箱还处于初级发展阶段，生物样品腔体容积比较小，不适合大体积器官的保存；为了达到-80℃的低温，大多数低温保存箱的制冷系统选择多级复叠压缩，从而增加了低温保存箱的体积和重量，携带不方便。要使腔体内温度达到-80℃，需要制冷系统提前运行至少三个小时，而对于腔体容积更大的低温保存箱，需要的降温时间更长，这样就导致系统能耗增加。此外，现有低温制冷箱必须要一直处于通电状态，一旦断电，低温箱体内的温度就会骤升，不适合在某些缺电的场合使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种速冷便携式生物样品低温保存箱，其能够克服现有技术的某种或某些缺陷。
本发明具体提供了一种速冷便携式生物样品低温保存箱，包括：
箱体，该箱体是中空的并且被分割为两部分，在其中一部分的顶端设有开口，开口由顶盖覆盖以对其进行封闭；
样品腔体，位于箱体的在顶端设有开口的那一部分的内部，与箱体侧向间隔开，样品腔体的上端敞开，以在样品腔体内存放生物样品；
制冷系统，位于箱体的未放置样品腔体的一部分中，包括制冷机和冷凝风机，制冷机的冷头通入样品腔体以对样品腔体进行冷却；以及
液氮喷射系统，位于箱体的未放置样品腔体的一部分中，包括液氮罐、电磁减压阀和喷嘴，用于向样品腔体喷射液氮以快速冷却样品腔体，
其中，在样品腔体的外侧与箱体的内侧之间的间隔内填充有低温相变蓄冷材料。
根据本发明的速冷便携式生物样品低温保存箱，可以对所贮存的生物样品进行快速冷却，通过设计液氮喷射系统，能够大大提高低温保存箱的降温速度，通过添加蓄冷材料，使低温保存箱在断电的情况下仍能在一段时间内维持低温环境。
在本发明的一个具体实施例中，在样品腔体的外侧与包围该样品腔体的低温相变蓄冷材料之间设有真空腔。通过如此设置的真空腔，能够进一步延长样品腔体内的低温环境。
在本发明的一个具体实施例中，速冷便携式生物样品低温保存箱包括温度压力控制系统以及显示系统。温度压力控制系统包括温度压力传感器，显示系统包括液晶触摸显示屏，液晶触摸显示屏上设有触摸传感机构、控制机构及报警指示灯。通过本发明的如此构造，可以对箱内的温度和压力方便地进行控制和调节。
在本发明的一个具体实施例中，在箱体的包围样品腔体的内侧具有保温层。通过本发明的该实施例，可以进行一步保持样品腔体内的温度。
根据本发明的一个具体实施例，样品腔体的敞开上端具有由有机玻璃制成的密封上盖。通过如此设置的密封上盖，能够进一步保持样品腔体内的温度。
进一步具体地，在密封上盖上设置有气体单向安全阀，在样品腔体内喷射液氮降温时，用于控制样品腔体内的气体压力。
根据本发明一具体实施例，制冷机为单级斯特林制冷机。通过该具体实施例，能够大大缩小低温保存箱的体积并减轻其重量，从而便于携带。
进一步地，样品腔体中设有温度压力保护装置。通过该温度压力保护装置，能够方便精确地控制样品腔体内的温度。
根据本发明的速冷便携式生物样品低温保存箱，包括箱体、样品腔体、制冷系统、液氮喷射系统、温度压力控制系统及显示系统，所述样品腔体的外层与箱体内侧保温层之间填充蓄冷材料，样品腔体带有一个密封上盖，所述上盖材料为有机玻璃，并设有一个单向阀；所述制冷系统包括单级斯特林制冷机、冷凝风机及相关设备；所述液氮喷射系统包括小型液氮罐、电磁减压阀、喷嘴及相关设备；所述温度压力控制系统及显示系统包括温度压力传感器和液晶触摸显示屏，所述液晶触摸显示屏上设有触摸传感机构、控制机构及报警指示灯。
本发明的有益效果：一种速冷便携式生物样品低温保存箱，通过设计液氮喷射系统，大大提高了低温保存箱的降温速度，能够在30s–90s内使箱体内的温度达到超低温(例如，-120℃以下)，实现即开即冷即用的目的；制冷系统采用斯特林制冷机，大大缩小了低温保存箱的体积，便于携带；通过添加蓄冷材料，使低温保存箱在断电的情况下仍能在一段时间内维持低温环境。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为根据本发明的速冷便携式生物样品低温保存箱的立体图。
图2为示出根据本发明的速冷便携式生物样品低温保存箱的内部结构的示意图。
具体实施方式
现结合附图和实施例对本发明作进一步描述。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，一种速冷便携式生物样品低温保存箱包括箱体1、样品腔体2、制冷系统、液氮喷射系统、温度压力控制系统及显示系统。
箱体1是中空的并且被分割为两部分(图中为左右两部分)，在附图中位于左侧的部分的顶端设有开口，开口由顶盖3覆盖以对其进行封闭。
样品腔体2位于箱体1的在顶端设有开口的那一部分(图中位于左侧的部分)的内部，与箱体1侧向间隔开，样品腔体2的上端敞开，以在样品腔体2内存放生物样品。
制冷系统位于箱体1的未放置样品腔体的一部分中(图中位于右侧的部分中，具体地如图2所示)，包括制冷机7、冷凝风机及相关设备，制冷机7的冷头11通入样品腔体2以对样品腔体2进行冷却。制冷机7为单级斯特林制冷机。
液氮喷射系统位于箱体1的未放置样品腔体的一部分中(图中位于右侧的部分中，具体地如图2所示)，包括小型液氮罐8、电磁减压阀9、喷嘴10及相关设备，用于向样品腔体2喷射液氮以冷却样品腔体2。
在箱体1的包围样品腔体2的内侧具有保温层。在样品腔体2的外侧设有真空腔12。在真空腔12的外侧与箱体1的保温层之间的间隔内填充有低温相变蓄冷材料4。
样品腔体2具有一个密封上盖5，所述密封上盖5的材料为有机玻璃，并且在密封上盖5上设有一气体单向阀6。通过喷嘴10向样品腔体2喷射液氮时，液氮会在样品腔体2的表面蒸发，使样品腔体2内的压力增大，为了保证安全，通过在样品腔体2的密封上盖5上设置气体单向阀6，当样品腔体2中的气体压力大于大气压力时，气体单向阀6自动打开以进行排气，当样品腔体2中的气体压力等于大气压力时，气体单向阀6关闭。
所述温度压力控制系统及显示系统包括温度压力传感器和液晶触摸显示屏，所述液晶触摸显示屏上设有触摸传感机构、控制机构及报警指示灯。
在制冷机7的运行过程中，利用物理、化学手段将冷量储存在蓄冷材料4中。当在没有电供应的情况下，即制冷机7停止工作时，蓄冷材料4可以将所储存的冷量释放出来，使样品腔体2在一定的时间段内仍然保持低温环境。
制冷机7为斯特林制冷机，其工质是氢气或氦气，低温端的温度可以达到-100℃，从而满足生物样品低温保存箱的要求。同时，与相同低温要求下的复叠式制冷相比，斯特林制冷机具有体积小、重量轻、结构紧凑、启动快、效率高、温度范围广等优点。为了提高斯特林制冷机的效率，在其高温端安装冷凝风机，以将热量例如从设置在箱体1的一侧外表面上的通风孔13带走。
在本发明中，为了提高样品系统的降温速率，而设置了包括小型液氮罐8、电磁减压阀9、喷嘴10等设备的液氮喷射系统。在样品保存箱使用前，开启电磁减压阀9，将液氮罐8中的液氮经喷嘴10喷入样品腔体2内，使样品腔体2内的温度迅速将至-120℃以下。随着液氮的挥发，样品腔体2内的温度会逐渐上升，当温度上升到-80℃时，系统自动开启斯特林制冷机，使样品腔体2内的温度维持在-80℃，从而实现生物样品的恒低温保存。
所述液晶显示屏(图中包括压力显示器14和温度显示器15)上设有触摸传感机构、控制机构及报警指示灯。能够方便查询低温保存箱运行时腔体内的温度压力参数，还能够进行系统的参数设置、故障查询、系统功能保护等。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种速冷便携式生物样品低温保存箱，其特征在于，包括：
箱体，该箱体是中空的并且被分割为两部分，在其中一部分的顶端设有开口，开口由顶盖覆盖以对其进行封闭；
样品腔体，位于箱体的在顶端设有开口的那一部分的内部，与箱体侧向间隔开，样品腔体的上端敞开，以在样品腔体内存放生物样品；
制冷系统，位于箱体的未放置样品腔体的一部分中，包括制冷机和冷凝风机，制冷机的冷头通入样品腔体以对样品腔体进行冷却；以及
液氮喷射系统，位于箱体的未放置样品腔体的一部分中，包括液氮罐、电磁减压阀和喷嘴，用于向样品腔体喷射液氮以快速冷却样品腔体，
其中，在样品腔体的外侧与箱体的内侧之间的间隔内填充有低温相变蓄冷材料。
2.如权利要求1所述的速冷便携式生物样品低温保存箱，其特征在于，还包括温度压力控制系统以及显示系统。
3.如权利要求2所述的速冷便携式生物样品低温保存箱，其特征在于，温度压力控制系统包括温度压力传感器，显示系统包括液晶触摸显示屏，液晶触摸显示屏上设有触摸传感机构、控制机构及报警指示灯。
4.如权利要求1所述的速冷便携式生物样品低温保存箱，其特征在于，在箱体的包围样品腔体的内侧具有保温层。
5.如权利要求1所述的速冷便携式生物样品低温保存箱，其特征在于，样品腔体的敞开上端具有由有机玻璃制成的密封上盖。
6.如权利要求1所述的速冷便携式生物样品低温保存箱，其特征在于，在密封上盖上设置有气体单向阀，在样品腔体内喷射液氮降温时，用于控制样品腔体内的气体压力。
7.如权利要求1所述的速冷便携式生物样品低温保存箱，其特征在于，制冷机为单级斯特林制冷机。
8.如权利要求1所述的速冷便携式生物样品低温保存箱，其特征在于，样品腔体中设有温度压力保护装置。
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