CN106472485A - 便携式恒温组织运输箱 - Google Patents

Abstract

一种便携式恒温组织运输箱，包括分体设置的箱体和箱盖，箱体内通过中隔分成储物隔间和设备隔间，储物间内设有制冷组件，储物隔间内自下而上依次间隔设置带有滤膜的膜板以及载物板，设备隔间内固定有可充电电源及蠕动泵，其技术要点是：所述箱体由外层箱体和内层箱体制成，外层箱体和内层箱体之间形成充满乙醇的夹层；储物隔间的底部或侧部设有制冷腔；设备隔间底部设有冷却液出口，冷却液出口内设有冷却液导管，冷却液导管的另一端穿过蠕动泵后连通至冷却腔；由滤膜分隔的储物隔间两侧通过穿过蠕动泵的灌注导管相连通；制冷组件包括由外层箱体至内层箱体或由内层箱体至外层箱体依次设置的冷端基板、冷端导流条、半导体元件、热端导流条、热端基板。其具有结构简单、使用方便安全、可靠性高、保温时间长等优点。

Description

便携式恒温组织运输箱

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体说是一种便携式恒温组织运输箱，其主要适用于人体、动植物体或其局部组织或器官的保存及运输。

背景技术

目前人体器官捐献、干细胞治疗等治疗法越来越受到人们的关注，其中干细胞治疗的研究与应用逐渐广泛，北京，天津，广州，上海等脐带造血干细胞库具有储存脐带造血干细胞的资质，储存的干细胞会保持较长时间，待后续需要干细胞自体或异体治疗。近些年来干细胞在各个领域治疗的应用不断推广，利用成人自体离体培养、诱导制备特定种类干细胞疾病治疗应用。但是目前干细胞组织材料的取材运输依然是个被忽视的问题，一般情况下由相关医院取得干细胞组织培养材料，利用密闭保温盒保存、运输到相关机构等地处理、保存与应用。但是密闭保温盒温度不好控制，运输过程中往往由于温度过高、过低对组织造成不同程度的影响，从而影响干细胞的储存与治疗。同时运输环节没有标准化，组织运输过程中容易受到外界环境的污染，影响干细胞的储存与应用。因此目前急需一种恒温、安全、无菌的组织运输装置。

目前市面上专门用来运输组织的生物安全运输箱的品种较多，其主要用于器官捐献、干细胞组织取材的运输等。目前现有的运输箱主要包括：车载恒温运输箱；密闭保温运输箱。

如密闭保温运输箱，其箱体由保温材料制备而成，将冰袋作为冷源使整个运输箱降温，将浸泡于保存液中的离体组织放入保温箱中，该保存方式虽然较为经济，但由于主要适用于短途运输（不超过5h），并不能满足所有的运输需求。目前组织与细胞运输方法较多，大多数是由组织结构个人决定，运输方法难以统一，同时运输过程中的不规范操作容易引起组织、细胞的污染，影响应用的效果。

而现有的恒温运输箱，如车载恒温运输箱，与车载冰箱相似，通过利用风扇将半导体制冷片产生的低温送入保温箱内部，恒温箱内部设置与单片机相连的温度感应器，从而通过单片机稳定保温箱内的温度。但是，由于电源由汽车提供，运输过程受到极大制约。

车载恒温运输箱需要汽车为运输箱提供24V电压，或者利用外接转换电源为车载恒温运输箱提供能源，对运输工具具有较高的要求，根据运输箱的需求，往往需要配备专用车辆配套使用。不适合远距离邮寄，需要专业人员操作，造价较高。目前市面上存在的生物安全密闭保温运输箱种类较多，大多都是采用冰袋、干冰等制冷方式快速运输，这种运输方法不能够保证运输箱内恒定的温度，组织接近制冷源的部分温度较低，长时间运输可能会导致恒温箱内温度变化较大，影响组织的活性，比较适合于短途运输。运输条件没有标准化，每个机构就有不同的运输方法，组织标准性难以统一，同时运输过程中容易污染。

为解决上述问题，还曾设计出如申请公开号为CN101198251A的发明专利申请公开的一种“用于运输器官的设备”，该技术方案包括一个用于器官的容器、一个连接到所述容器的气动泵以及用于通过所述容器循环液体和/或气体的导管，以及一个用于控制该泵的控制装置，其中在该泵的液体输出导管中具有压力传感器装置，该压力传感器装置被连接到控制装置并且控制该泵的驱动。该设备虽然可在一定程度上解决运输器官的问题，但由于系统结构复杂，不但涉及大量的气路结构，而且体积较大，在长途运输时，运送成本过高。因此急需一种可长时间保持温度恒定、使用安全可靠的运输装置。

发明内容

本发明的目的是针对现有器官捐献与干细胞储存、治疗中供体组织运输过程中存在的问题，提供一种可提供恒温无菌环境的、使用过程安全可靠的便携式恒温组织运输箱，从根本上解决了上述问题，其具有结构简单、使用方便安全、可靠性高、保温时间长等优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：该便携式恒温组织运输箱包括分体设置的箱体和箱盖，箱体内通过中隔分成储物隔间和设备隔间，储物间内设有制冷组件，储物隔间内自下而上依次间隔设置带有滤膜的膜板以及载物板，设备隔间内固定有可充电电源及蠕动泵，其技术要点是：所述箱体由外层箱体和内层箱体制成，外层箱体和内层箱体之间形成充满乙醇的夹层；储物隔间的底部或侧部设有制冷腔；设备隔间底部设有冷却液出口，冷却液出口内设有冷却液导管，冷却液导管的另一端穿过蠕动泵后连通至冷却腔；由滤膜分隔的储物隔间两侧通过穿过蠕动泵的灌注导管相连通；制冷组件包括由外层箱体至内层箱体或由内层箱体至外层箱体依次设置的冷端基板、冷端导流条、半导体元件、热端导流条、热端基板；

当制冷腔位于储物隔间底部时，膜板与内层箱体之间通过隔板形成制冷腔，制冷腔通过贯穿内层箱体和外层箱体的排气孔与大气相连通，制冷组件密封嵌于内层箱体中，热端基板为制冷腔的底板，冷端基板与夹层内的乙醇溶液接触，热端基板靠近设备隔间的一侧向上倾斜，冷却液导管的出口位于高位的热端基板上方，冷却液导管下方设有风扇；

当制冷腔位于储物隔间侧部时，制冷腔设置在外层箱体外部，热端基板为外层箱体的侧壁，冷端基板与夹层内的乙醇溶液接触，冷却液导管的出口位于热端基板的上部，制冷腔内限位有隔层，隔层上端高于冷却液导管的出口，隔层下端固定在制冷腔的底部内壁上，隔层上部设有导气孔，风扇固定在隔层上并与热端基板相对，制冷腔的外壁上设有玻璃板。

所述热端基板或冷端基板由陶瓷制成。

所述储物隔间内壁上设有冷却液储块。

所述箱盖底部设有凸起结构，箱体顶部设有与箱盖相配合的凹槽结构。

所述箱体与箱盖之间设有封口膜。

所述箱盖内设有滤菌膜，箱盖外壁上设有气孔。

所述外层箱体上设有开口朝下的与夹层相连通的储液瓶。

本发明的有益效果：外层箱体由保温材料制成，能够尽量降低整个箱体对外的散热，保温材料外面由硬质塑料包裹，可以进行酒精消毒与紫外灭菌，保证整个运输箱的无菌状态。将离体组织固定在载物板，避免组织直接接触制冷面过度制冷损伤组织。箱盖的滤菌孔中的滤膜为一次性可更换，保证运输箱内的空气质量与无菌状态。

制冷组件中，由于一侧热端基板高于另一端，冷却液会逐渐扩散至整个热端基板为其降温，采用极为简单的结构实现了热端的散热，简化了结构，降低了制造成本。而通过设置风扇，则进一步提高了热交换的效率。

半导体制冷片的制冷率虽然较低（冷量/功率≈0.5），但却可以极大的缩小整个箱体的体积，噪音更小，对电源电压要求更低，利于制造与安装。而通过乙醇滴落在热端基板上，在结构改变较小的基础上提高其换热效率。冷却液和灌注液采用同一蠕动泵，通过计算换热量与散热量的比例相关性，选择管径不同的导液管，进而可在节约设备成本及电量的基础上保证换热量与散热量的一致性。

附图说明

图1为本发明一种实施例的外观结构示意图；

图2为图1的剖视结构示意图；

图3为半导体制冷片的工作原理示意图；

图4为本发明控制原理的结构框图；

图5为本发明另一种实施例的剖视结构示意图。

附图标记说明：

图1中：1箱盖、2箱体；

图2中：3可充电电源、4蠕动泵、5夹层、6冷却液出口、7冷却液导管、8灌注导管、9风扇、10制冷组件、11制冷腔、12排气孔、13膜板、14滤膜、15载物板、16内层箱体、17外层箱体、18储物隔间、19设备隔间；

图3中：20热端导流条、21冷端导流条、22冷端基板、23半导体元件、24热端基板；

图4中：3电源、4蠕动泵、5夹层、6冷却液出口、7冷却液导管、8灌注导管、9风扇、10制冷组件、11制冷腔、13膜板、14滤膜、15载物板、16内层箱体、17外层箱体、18储物隔间、19设备隔间、25隔层、26玻璃板、27导气孔。

具体实施方式

以下结合图1~5，通过具体实施例详细说明本发明的内容。

实施例1

图1~4所示，该便携式恒温组织运输箱包括分体设置的箱体2和箱盖1，便于箱体与箱盖的消毒、灭菌，整个箱体与箱盖可以进行酒精消毒与紫外灭菌，保证了运输过程的安全性。箱盖底部设有凸起结构，箱体顶部设有与箱盖相配合的凹槽结构，使箱体与箱盖之间密封，同时在箱体与箱盖之间的接触位置上设置封口膜（图中未示出）提高密封效果。运输箱与盖紧密结合后利用封口膜密闭接触处，能够长时间保持运行箱内无菌状态。还可在箱盖内设置滤菌膜（图中未示出），箱盖外壁上设置气孔（图中未示出），不仅能够防止运输箱内过度低温，同时维持运输箱内的空气组分，保持组织的新鲜性能。此外，为保证运输组织的新鲜，可在设备隔间内设置氧气罐，氧气罐出口通过导管与储物隔间相连通。考虑成本及重量因素，也可采用本领域的其他常规技术手段直接替换。

箱体2内通过中隔分成储物隔间18和设备隔间19，储物隔间内壁上设有现有冷却液（水）储块（图中未示出，该结构为常规技术选择，虽然可以提高冷藏时间，但会明显降低储物间的容积，应根据具体情况权衡后选择设置的数量）。储物间内设有制冷组件10，储物隔间内自下而上依次间隔设置带有滤膜14的膜板13以及载物板15，设备隔间内固定有可充电电源3及蠕动泵4。箱体由外层箱体17和内层箱体16制成，外层箱体和内层箱体之间形成充满乙醇的夹层5，外层箱体上设有开口朝下的与夹层相连通的储液瓶安装槽（图中未示出），补充夹层中的冷却液时，可直接将储瓶倒置在安装槽内。

储物隔间的底部或侧部设有制冷腔11。设备隔间底部设有冷却液6出口，冷却液6出口内设有冷却液导管7，冷却液导管的另一端穿过蠕动泵4后连通至冷却腔11。由滤膜14分隔的储物隔间两侧通过穿过蠕动泵的灌注导管8相连通。制冷组件包括由外层箱体至内层箱体或由内层箱体至外层箱体依次设置的冷端基板22、冷端导流条21、半导体元件23、热端导流条20、热端基板24。冷端基板或热端基板可采用绝缘和导热性能优良的陶瓷制成，冷端导流条或热端导流条可采用优良的导体制成，兼顾成本考虑可采用铜、银、铝等金属。

当制冷腔位于储物隔间底部时，膜板与内层箱体之间通过隔板形成制冷腔，制冷腔通过贯穿内层箱体和外层箱体的排气孔12与大气相连通，制冷组件密封嵌于内层箱体中，热端基板为制冷腔的底板，冷端基板与夹层内的乙醇溶液接触，热端基板靠近设备隔间的一侧向上倾斜，冷却液导管的出口位于高位的热端基板上方，冷却液导管下方设有风扇9。

使用前，在冰箱中备0℃的乙醇若干瓶，将箱体送入冰柜中冷冻若干小时至冷却液储块内的冷却液完全冷冻，通过外接AC220V电源为可充电电源3（如10V、6A的锂电池）充电（若设置冷却液储块，则通常采用可拆卸的锂电池），电量充满后，由电量传感器向处理器发送信号，报警模块进行提示，如采用指示灯或声音提示。用75v/v%的酒精为箱体和箱盖消毒后，在紫外灯下光照灭菌，确保运输箱内无菌状态。灭菌完成后，将乙醇储瓶通过安装槽外挂在箱体外，乙醇将夹层充满。在储物隔间内放置灌注液，静止5~10min至温度恒定，将待运输组织预处理后连接在灌注导管8上并固定于载物板上，通过封口膜将箱体密封后盖上箱盖，启动开关，蠕动泵启动为组织循环灌注保证其活性。

通过外置的显示屏设定并实时显示需要的恒温条件，此时逐渐消耗冷却液储块、夹层内乙醇的冷量，若温度持续升高至设定阈值时（3~4℃为宜），制冷组件接入电路，冷端基板将冷量传递给夹层内的乙醇溶液，热端基板发热后通过温度传感器激活蠕动泵将夹层内的乙醇溶液不断泵入制冷腔，乙醇通过冷却液导管滴落在热端基板上，由于一侧热端基板高于另一端，冷却液会逐渐扩散至整个热端基板为其降温，将吸收热量后蒸发通过导气孔排出，外挂的乙醇储瓶为箱体补充。

而对于无需灌注的离体组织则直接将该组织密封在装有有机溶液的密封袋中，然后直接固定在载物板上，由于无需蠕动泵，进而可进一步延长制冷组件的工作时间。

实施例2

如图5所示，制冷组件包括由内层箱体至外层箱体依次设置的冷端基板、冷端导流条、半导体元件、热端导流条、热端基板。冷端基板或热端基板可采用绝缘和导热性能优良的陶瓷制成，冷端导流条或热端导流条可采用优良的导体制成，兼顾成本考虑可采用铜、银、铝等金属。当制冷腔位于储物隔间侧部时，制冷腔设置在外层箱体外部，热端基板为外层箱体的侧壁，冷端基板与夹层内的乙醇溶液接触，冷却液导管的出口位于热端基板的上部，制冷腔内限位有隔层，隔层上端高于冷却液导管的出口，隔层25下端固定在制冷腔的底部内壁上，隔层上部设有导气孔27，风扇固定在隔层上并与热端基板相对，制冷腔的外壁上设有玻璃板26。其他结构与实施例1相同，不再详细描述。

采用该结构则可形成冷量的内循环，当乙醇沿热端基板向下流淌时，不断挥发，挥发的乙醇蒸汽经过导气孔27进入隔层的另一侧，在玻璃板处凝结并落入隔层底部。此时可从外部观察液面的高度，在消除实施例1挥发气味的同时，更利于乙醇溶液的回收。

Claims (7)

1.一种便携式恒温组织运输箱，包括分体设置的箱体和箱盖，箱体内通过中隔分成储物隔间和设备隔间，储物间内设有制冷组件，储物隔间内自下而上依次间隔设置带有滤膜的膜板以及载物板，设备隔间内固定有可充电电源及蠕动泵，其特征在于：所述箱体由外层箱体和内层箱体制成，外层箱体和内层箱体之间形成充满乙醇的夹层；储物隔间的底部或侧部设有制冷腔；设备隔间底部设有冷却液出口，冷却液出口内设有冷却液导管，冷却液导管的另一端穿过蠕动泵后连通至冷却腔；由滤膜分隔的储物隔间两侧通过穿过蠕动泵的灌注导管相连通；制冷组件包括由外层箱体至内层箱体或由内层箱体至外层箱体依次设置的冷端基板、冷端导流条、半导体元件、热端导流条、热端基板；

当制冷腔位于储物隔间底部时，膜板与内层箱体之间通过隔板形成制冷腔，制冷腔通过贯穿内层箱体和外层箱体的排气孔与大气相连通，制冷组件密封嵌于内层箱体中，热端基板为制冷腔的底板，冷端基板与夹层内的乙醇溶液接触，热端基板靠近设备隔间的一侧向上倾斜，冷却液导管的出口位于高位的热端基板上方，冷却液导管下方设有风扇；

当制冷腔位于储物隔间侧部时，制冷腔设置在外层箱体外部，热端基板为外层箱体的侧壁，冷端基板与夹层内的乙醇溶液接触，冷却液导管的出口位于热端基板的上部，制冷腔内限位有隔层，隔层上端高于冷却液导管的出口，隔层下端固定在制冷腔的底部内壁上，隔层上部设有导气孔，风扇固定在隔层上并与热端基板相对，制冷腔的外壁上设有玻璃板。

2.根据权利要求1所述的便携式恒温组织运输箱，其特征在于：所述热端基板或冷端基板由陶瓷制成。

3.根据权利要求1或2所述的便携式恒温组织运输箱，其特征在于：所述储物隔间内壁上设有冷却液储块。

4.根据权利要求3所述的便携式恒温组织运输箱，其特征在于：所述箱盖底部设有凸起结构，箱体顶部设有与箱盖相配合的凹槽结构。

5.根据权利要求4所述的便携式恒温组织运输箱，其特征在于：所述箱体与箱盖之间设有封口膜。

6.根据权利要求5所述的便携式恒温组织运输箱，其特征在于：所述箱盖内设有滤菌膜，箱盖外壁上设有气孔。

7.根据权利要求6所述的便携式恒温组织运输箱，其特征在于：所述外层箱体上设有开口朝下的与夹层相连通的储液瓶。