CN112322484B - 生物样本自动化解冻系统 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于生物实验设备技术领域，提供了一种生物样本自动化解冻系统，包括解冻结构和弹管结构；解冻结构包括加热块，加热块的中部设有加热孔，加热孔沿加热块的上下方向贯通；弹管结构包括下压块，下压块的顶部抵接冻存管的底部，下压块的下部连接弹性组件，下压块的底部对应设有吸附件。借此，本发明通过两个温度传感器精确控制冻存管的加热温度和时间，并通过弹管结构快速弹出解冻完成的冻存管，通过抱紧结构使冻存管和加热孔紧密接触，快速升温，缩短细胞解冻时间，降低细胞死亡率。

Description

生物样本自动化解冻系统
技术领域
本发明涉及生物实验设备技术领域，尤其涉及一种生物样本自动化解冻系统。
背景技术
在细胞生物学领域，对细胞生物资源进行保存的重要方式是液氮冷冻，即将细胞冻存于液氮罐中，当实验需要时，再取出冻存细胞进行解冻。在细胞解冻时，最佳操作是将液氮罐刚取出的细胞冻存管快速升温，使之迅速通过细胞最易受损的-5～0℃，以避免冰晶重新结晶对细胞造成伤害，导致细胞的死亡。
目前，实验室对细胞解冻都是用水浴的方法，水浴锅无法放置在生物安全柜中，又因为水浴的介质是水，容易产生细菌，对细胞的污染风险很高；同时，不同细胞解冻时，所需要的温度和时长不同，实验工作人员对该温度和时长不好把控，细胞一旦解冻，持续加热的话会导致细胞死亡。
公开号为CN106995782A的专利和公开号为CN110093267A的专利中均公开了一种用于对冷冻细胞进行复苏的装置，且上述两个专利中对细胞冻存管的解冻均是放置于一个空间较大的箱式或者盒式容器中进行加热，该容器均不与冻存管密切接触，使容器中存在空气，由于现有技术中的冻存管材质为塑料，导热系数低，容器中存在的空气进一步降低了冻存管的导热系数，使冻存管升温变慢，延长解冻时间；且复苏完成之后，工作人员需要打开容器再将冻存管取出，工作人员打开容器的过程中，有时间延长，即使复苏后的冻存管还会在高温环境中存在一定的时间，可能会导致细胞的死亡风险。
综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
发明内容
针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种生物样本自动化解冻系统，其通过两个温度传感器精确控制冻存管的加热温度和时间，并通过弹管结构快速弹出解冻完成的冻存管，通过抱紧结构使冻存管和加热孔紧密接触，快速升温，缩短细胞解冻时间，降低细胞死亡率。
为了实现上述目的，本发明提供一种生物样本自动化解冻系统，包括解冻结构和弹管结构。
所述解冻结构包括加热块，所述加热块的中部设有用于使冻存管插入的加热孔，所述加热孔沿所述加热块的上下方向贯通。
所述弹管结构包括下压块，所述下压块的顶部抵接所述冻存管的底部，所述下压块的下部连接弹性组件，所述下压块的底部对应设有吸附件，且所述吸附件与所述下压块之间，在预设条件下存在吸附力。
根据本发明的生物样本自动化解冻系统，所述加热块包括第一加热块和第二加热块，所述第一加热块和第二加热块对称设置，所述第一加热块和第二加热块的中部均设有半圆形加热弧；所述解冻结构上还设有抱紧组件，所述抱紧组件包括分别横向穿设于所述第一加热块和第二加热块下部的支撑柱；所述第一加热块和第二加热块的底部两侧还分别设有倾斜设置的杠耳，所述杠耳上均设有具有预定高度的移动孔，所述移动孔中穿设销柱，所述销柱的中部还穿过所述下压块。
根据本发明的生物样本自动化解冻系统，所述杠耳与竖直面具有10～30度的夹角。
根据本发明的生物样本自动化解冻系统，所述所述移动孔沿所述杠耳的倾斜方向设置。
根据本发明的生物样本自动化解冻系统，所述弹性组件包括弹性件和承接座，所述承接座中设有弹性孔，所述弹性件设置于所述弹性孔中；所述下压块的底部设有插入所述弹性孔中的细端，所述弹性件套接所述细端；所述吸附件的顶部穿入所述弹性孔中。
根据本发明的生物样本自动化解冻系统，所述吸附件为电磁铁，所述预设条件为通电。
根据本发明的生物样本自动化解冻系统，所述加热块中靠近所述冻存管的位置还设有第二温度传感器。
根据本发明的生物样本自动化解冻系统，所述下压块和冻存管之间设有第一隔热件。
根据本发明的生物样本自动化解冻系统，所述销柱上还套接第二隔热件，所述第二隔热件设置于所述销柱与下压块的套接部分。
根据本发明的生物样本自动化解冻系统，所述加热块的加热孔内部设有导热层。
本发明的目的在于提供一种生物样本自动化解冻系统，通过设置解冻结构和弹管结构，解冻结构包括加热块，加热块上设有分别实时监测加热块和冻存管温度的第一温度传感器和第二温度传感器，第一温度传感器和第二温度传感器将温度实时传递给控制系统，通过控制系统控制加热块加热的时间以及最高温度，使解冻系统能够适应于不同的细胞对温度和时长的不同要求；弹管结构包括下压块，下压块的顶部抵接冻存管的底部，下压块的下部连接弹性组件和吸附件，当冻存管解冻完成后，通过弹管结构将冻存管自动快速弹出，使冻存管在解冻后立刻脱离高温环境，不存在时间延长，避免冰晶重新结晶对细胞造成伤害，导致细胞的死亡；加热块包括第一加热块和第二加热块，解冻结构上还设有抱紧组件，抱紧组件包括倾斜设置的杠耳，杠耳上均设有移动孔，移动孔中穿设销柱，销柱的中部还穿过下压块，通过抱紧组件使冻存管与加热孔之间不存在空隙，减少空气，使热量快速传递到冻存管上，在短时间内将超低温的细胞复活，避免细胞的死亡。综上所述，本发明的有益效果是：通过两个温度传感器精确控制冻存管的加热温度和时间，并通过弹管结构快速弹出解冻完成的冻存管，通过抱紧结构使冻存管和加热孔紧密接触，快速升温，缩短细胞解冻时间，降低细胞死亡率。
附图说明
图1是本发明立体结构示意图；
图2是本发明剖视结构示意图；
图3是图1中加热块的右视结构示意图；
图4是本发明的承接座结构示意图；
图5是本发明的加热块俯视结构示意图；
图6是本发明的弹性件一实施例结构示意图；
在图中：1-加热块，11-加热孔，111-加热弧；12-加热件，13-第一温度传感器，14-第二温度传感器，15-第一加热块，16-第二加热块；2-支撑柱，21-杠耳，22-移动孔，23-销柱；3-下压块，31-弹性件，32-承接座，33-弹性孔，34-限位耳；4-吸附件，5-支撑板，51-底板；6-第一隔热件，61-第二隔热件；7-冻存管。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1，本发明提供了一种生物样本自动化解冻系统，包括解冻结构和弹管结构。
参见图1和图5，解冻结构包括加热块1，加热块1的中部设有用于使冻存管7插入的加热孔11，加热孔11沿加热块1的上下方向贯通。加热块1中还插设用于为加热块1进行加热的加热件12，加热件12为电加热棒；加热块1上设有用于实时监测加热块1的加热温度的第一温度传感器13，加热件12和第一温度传感器13均连接控制系统。
使用过程中，加热件12接通电源，为加热块1加热，然后将冻存管7插入加热孔11中，加热块1升温后对冻存管7进行加热，使冻存管7解冻；加热块1加热过程中，第一温度传感器13能够将加热块1的温度实时传递给控制系统，通过控制系统控制加热件12为加热块1加热的时间以及加热块1达到的最高温度，使解冻系统能够适应于不同的细胞解冻时，对温度和时长的不同要求。
参见图2，为了更好的直接监测冻存管7的温度，作为一种优选的方案，加热块1中靠近冻存管7的位置还设有第二温度传感器14，第二温度传感器14为红外传感器，第二温度传感器14连接控制系统。使用过程中，通过第二温度传感器14实时监测冻存管7的温度，当冻存管7的温度达到细胞能够承受的最高温度时，将信号传递给控制系统，控制系统控制相关零部件断开或者启动，使细胞能够迅速通过最易受损温度。
为了提高加热块1对冻存管7的热传导效率，作为一种优选的方案，加热块1的加热孔11内部设有导热层，导热层为固态导热硅胶，使冻存管7快速升温并解冻。
参见图1和图2，弹管结构包括下压块3，下压块3的顶部插入加热孔11中，且下压块3的顶部抵接冻存管7的底部，下压块3的下部连接弹性组件，下压块3的底部对应设有吸附件4，且吸附件4与下压块3之间，在预设条件下存在吸附力；本发明中，吸附件4连接控制系统，并通过控制系统控制吸附件4的吸附力。
工作过程中，下压块3的初始状态为底部不接触吸附件4。工作人员通过控制系统使吸附件4具有吸附力，然后将冻存管7插入加热孔11中，并下压冻存管7，由于冻存管7的底部抵接下压块3，因此，冻存管7在下压过程中，下压块3也间接被下压，使下压块3接触吸附件4，并被吸附件4吸附。此时，下压块3的位置较为靠下，并压缩弹性组件，冻存管7在加热孔11中的深度也较大，通过加热块1为冻存管7加热解冻；当冻存管7解冻完成后，控制系统收到第一温度传感器13或者第二温度传感器14传输的信号，同时使吸附件4的吸附力消失，吸附件4解除对下压块3的吸附，在弹性组件的作用下，下压块3向上弹起，同时使冻存管7弹出加热孔11。
本发明中，下压块3为具有较高硬度和耐磨性的硬质合金，吸附件4为电磁铁，当控制系统为电磁铁通电时，电磁铁能够吸附下压块3，当控制系统为电磁铁断电时，电磁铁与下压块3之间的吸附力消失，即上述预设条件为通电。
参见图2和图4，作为一种实施例，弹性组件包括弹性件31和承接座32，承接座32中设有弹性孔33，弹性件31设置于弹性孔33中；下压块3的底部设有插入弹性孔33中的细端，弹性件31套接在下压块3的细端；吸附件4的顶部穿入弹性孔33中。
工作人员在制备过程中，弹性孔33的直径可以大于下压块3的最大外径，使整个下压块3均能够活动插入弹性孔33中，即下压块3被下压时，下压块3能够整体被压入弹性孔33中。工作人员也可以采取另一种制备方案，下压块3的细端长度大于弹性孔33的孔深，且至少大于5cm，使下压块3被下压时，有足够的下压高度差。
参见图6，作为另一种实施例，弹性组件包括弹性件31、圆环形承接座32以及设置于下压块3上的限位耳34，弹性件31套接于下压块3的外部，且弹性件31的顶端固接限位耳34，弹性件31的底端固接于承接座32中，承接座32的底部固接吸附件4。
上述两个实施例中，弹性件31均为弹簧。
本发明通过上述方案，实现冻存管7的智能化加热，并且高精度控制冻存管7的温度；同时通过下压块3、弹性组件以及吸附件4的作用，实现冻存管7解冻完成后的自动快速弹出，省略掉人工打开箱式或者盒式装置的时间，使冻存管7在解冻后立刻脱离高温环境，不存在时间延长，避免冰晶重新结晶对细胞造成伤害，导致细胞的死亡。
当然，本发明在预设位置设有报警器，报警器连接控制系统，当控制系统收到冻存管7即将解冻完成的信号前10～20s，控制报警器响起，冻存管7弹出后，工作人员能够快速将其彻底取下。
参见图1和图5，本发明的加热块1包括第一加热块15和第二加热块16，第一加热块15和第二加热块16对称设置，参见图5，第一加热块15和第二加热块16的中部均设有半圆形加热弧111，当第一加热块15和第二加热块16合并时，两个半圆形加热弧111恰好组成加热孔11，用于冻存管7的插入。参见图1和图3，本发明的解冻结构上还设有抱紧组件，抱紧组件包括分别横向穿设于第一加热块15和第二加热块16下部的支撑柱2，第一加热块15和第二加热块16分别能够绕支撑柱2转动，支撑柱2的两端分别固接支撑板5，支撑板5的底部固接底板51；第一加热块15和第二加热块16的底部两侧还分别设有倾斜设置的杠耳21，杠耳21与竖直面具有10～30度的夹角，杠耳21上均设有具有预定高度的移动孔22，移动孔22沿杠耳21的倾斜方向设置，移动孔22中穿设销柱23，销柱23的中部还穿过下压块3。
使用过程中，当工作人员向下压冻存管7时，下压块3也被向下压，下压块3向下移动过程中，带动销柱23向下移动，销柱23向下移动过程中(以图3上的视图能够看到的第一加热块15和杠耳21为例)，带动杠耳21向左下方转动，根据杠杆原理，杠耳21上部的第一加热块15向右上方转动，以此分析，第一加热块15和第二加热块16相向移动，则第一加热块15和第二加热块16合并，使两个半圆形加热弧111均抱紧冻存管7，与冻存管7紧密接触；当冻存管7解冻完成，下压块3向上弹起时，带动销柱23向上移动，销柱23向上移动，销柱23向上移动过程中(还是以图3上的视图能够看到的第一加热块15和杠耳21为例)，带动杠耳21向右上方转动，根据杠杆原理，杠耳21上部的第一加热块15向左下方转动，以此分析，第一加热块15和第二加热块16背向移动，则第一加热块15和第二加热块16分开，使两个半圆形加热弧111均解除对冻存管7的抱紧，冻存管7可以顺利向上弹出。
通过上述技术方案，冻存管7在插入加热孔11中进行加热时，第一加热块15和第二加热块16能够抱紧冻存管7，使冻存管7与加热孔11之间不存在空隙，大量减少了空气的存在，使第一加热块15和第二加热块16中的热量快速传递到冻存管7上，使冻存管7快速加热，快速升温并解冻，在短时间内将超低温的细胞复活，避免冰晶重新结晶对细胞造成伤害，导致细胞的死亡。
参见图2，作为一种优选的方案，下压块3和冻存管7之间设有第一隔热件6，第一隔热件6能够阻止冻存管7上的热量传递到下压块3上，避免冻存管7将热量传到吸附件4(电磁铁)上，防止吸附件4失效；销柱23上还套接第二隔热件61，第二隔热件61设置于销柱23与下压块3的套接部分，即第二隔热件61设置于销柱23与下压块3之间；由于第一加热块15和第二加热块16均与杠耳21连接，第一加热块15和第二加热块16上的热量会传递到杠耳21上，也就间接传递到销柱23上，第二隔热件61能够阻止销柱23上的热量传递到下压块3上，避免冻存管7将热量传到吸附件4(电磁铁)上，防止吸附件4失效。
本发明中，销柱23为具有较高硬度和耐磨性的硬质合金，加热块1的材质为铝。
由于现有技术中的冻存管一般为三种规格，1.5ml、1.8～2.0ml和6ml，因此，针对现有的三种冻存管，解冻系统中的加热孔11可以设置三种规格，且在一个解冻系统中，可以同时设置三种规格的加热孔11，当然，也可以根据市场需要，设置其他规格的加热孔11。发明人经过若干实验得出，本发明的解冻系统能够在1分钟之内，融化-80℃以上的冻存管，解冻完成之后，冻存管的最终温度不高于5℃，避免细胞活性受损。
综上所述，本发明通过设置解冻结构和弹管结构，解冻结构包括加热块，加热块上设有分别实时监测加热块和冻存管温度的第一温度传感器和第二温度传感器，第一温度传感器和第二温度传感器将温度实时传递给控制系统，通过控制系统控制加热块加热的时间以及最高温度，使解冻系统能够适应于不同的细胞对温度和时长的不同要求；弹管结构包括下压块，下压块的顶部抵接冻存管的底部，下压块的下部连接弹性组件和吸附件，当冻存管解冻完成后，通过弹管结构将冻存管自动快速弹出，使冻存管在解冻后立刻脱离高温环境，不存在时间延长，避免冰晶重新结晶对细胞造成伤害，导致细胞的死亡；加热块包括第一加热块和第二加热块，解冻结构上还设有抱紧组件，抱紧组件包括倾斜设置的杠耳，杠耳上均设有移动孔，移动孔中穿设销柱，销柱的中部还穿过下压块，通过抱紧组件使冻存管与加热孔之间不存在空隙，减少空气，使热量快速传递到冻存管上，在短时间内将超低温的细胞复活，避免细胞的死亡。综上所述，本发明的有益效果是：通过两个温度传感器精确控制冻存管的加热温度和时间，并通过弹管结构快速弹出解冻完成的冻存管，通过抱紧结构使冻存管和加热孔紧密接触，快速升温，缩短细胞解冻时间，降低细胞死亡率。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种生物样本自动化解冻系统，其特征在于，包括解冻结构和弹管结构；
所述解冻结构包括加热块，所述加热块的中部设有用于使冻存管插入的加热孔，所述加热孔沿所述加热块的上下方向贯通；
所述弹管结构包括下压块，所述下压块的顶部抵接所述冻存管的底部，所述下压块的下部连接弹性组件，所述下压块的底部对应设有吸附件，且所述吸附件与所述下压块之间，在预设条件下存在吸附力；
所述加热块包括第一加热块和第二加热块，所述第一加热块和第二加热块对称设置，所述第一加热块和第二加热块的中部均设有半圆形加热弧；所述解冻结构上还设有抱紧组件，所述抱紧组件包括分别横向穿设于所述第一加热块和第二加热块下部的支撑柱；所述第一加热块和第二加热块的底部两侧还分别设有倾斜设置的杠耳，所述杠耳上均设有具有预定高度的移动孔，所述移动孔中穿设销柱，所述销柱的中部还穿过所述下压块；
所述杠耳与竖直面具有10～30度的夹角；
所述所述移动孔沿所述杠耳的倾斜方向设置；
所述弹性组件包括弹性件和承接座，所述承接座中设有弹性孔，所述弹性件设置于所述弹性孔中；所述下压块的底部设有插入所述弹性孔中的细端，所述弹性件套接所述细端；所述吸附件的顶部穿入所述弹性孔中；
所述吸附件为电磁铁，所述预设条件为通电。
2.根据权利要求1所述的生物样本自动化解冻系统，其特征在于，所述加热块中靠近所述冻存管的位置还设有第二温度传感器。
3.根据权利要求2所述的生物样本自动化解冻系统，其特征在于，所述下压块和冻存管之间设有第一隔热件。
4.根据权利要求3所述的生物样本自动化解冻系统，其特征在于，所述销柱上还套接第二隔热件，所述第二隔热件设置于所述销柱与下压块的套接部分。
5.根据权利要求1所述的生物样本自动化解冻系统，其特征在于，所述加热块的加热孔内部设有导热层。
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