CN112361691B - 生物保存装置及其制冷控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种生物保存装置及其制冷控制方法。其中，该生物保存装置包括内容器、液氮制冷机组和电力制冷机组。内容器用于容纳所要保存的生物样品；液氮制冷机组的液氮直供管路与内容器相连通，用于向内容器内部提供液氮制冷；电力制冷机组的低温级压缩机组与内容器相连通，用于向内容器内部提供电力制冷；其中，电力制冷机组的高温级压缩机组用于为低温级压缩机组提供电力制冷；液氮制冷机组的液氮气化管路穿设高温级压缩机组的高温级冷凝器，用于为高温级冷凝器降温。因此，本发明的生物保存装置能够实现液氮制冷的单制冷模式、电力制冷的单制冷模式或液氮制冷和电力制冷的双制冷模式。此外，还可以实现低温段的程序控温。

Description

生物保存装置及其制冷控制方法

技术领域

本发明涉及生物保存技术领域，具体涉及一种生物保存装置及其制冷控制方法。

背景技术

现有市场上所具有的生物保存装置由于制冷方式均为单一式的，且制冷方式均不可实现对容器温度的控制，使得用户使用过程中不能控制温度，从而给用户带来不便。此外，单一制冷来源一旦发生故障则会因不能及时维系低温易于造成保存样品的损坏。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决现有技术中因制冷方式单一、容器温度不可控给用户带来不便且在制冷来源发生故障时易于造成保存样品的损坏的技术问题，本发明公开一种生物保存装置及其制冷控制方法。

(二)技术方案

本发明的一个方面公开了一种生物保存装置，包括内容器、液氮制冷机组和电力制冷机组。内容器用于容纳所要保存的生物样品；液氮制冷机组的液氮直供管路与内容器相连通，用于向内容器内部提供液氮制冷；电力制冷机组的低温级压缩机组与内容器相连通，用于向内容器内部提供电力制冷；其中，电力制冷机组的高温级压缩机组用于为低温级压缩机组提供电力制冷；液氮制冷机组的液氮气化管路穿设高温级压缩机组的高温级冷凝器，用于为高温级冷凝器降温。

根据本发明的实施例，生物保存装置还包括外容器，外容器与内容器之间通过内外容器连接件相连，用于形成容器外观并提供架构支撑；其中，内容器套设于外容器的内部。

根据本发明的实施例，外容器包括外容器筒体和外容器上封头。外容器筒体容置内容器，与内容器之间通过内外容器连接件相连；外容器上封头罩设外容器筒体的开口。

根据本发明的实施例，生物保存装置还包括上盖，上盖设置于外容器上封头上的置物口，用于配合外容器上封头封闭内容器和外容器的内部空间。

根据本发明的实施例，内容器包括内容器筒体和内容器上封头，内容器筒体套设于外容器筒体内部，用于容纳所要保存的生物样品；内容器上封头罩设内容器筒体的开口。

根据本发明的实施例，生物保存装置还包括液氮存储罐，液氮存储罐与液氮制冷机组的液氮直供管路相连通，以提供液氮。

根据本发明的实施例，液氮制冷机组还包括直供管路截止阀、电动针阀、制冷机组连接接头和气化管路截止阀。直供管路截止阀设置于与液氮存储罐相邻的液氮直供管路的第一端部上，用于控制液氮通过液氮直供管路流进出液氮存储罐；电动针阀设置于与内容器相邻的液氮直供管路的第二端部上，用于控制液氮通过液氮直供管路流进出内容器；制冷机组连接接头设置于液氮直供管路与液氮气化管路的第一连接部，与内容器的内容器筒体的进液连接接头相连接，用于控制液氮进入内容器筒体，其中，第一连接部设置于与内容器与电动针阀之间的液氮直供管路上；气化管路截止阀设置于液氮直供管路与液氮气化管路的第二连接部，用于控制液氮进出液氮气化管路，其中，第二连接部设置于直供管路截止阀和电动针阀之间的液氮直供管路上；其中，液氮气化管路通过第一连接部和第二连接部与液氮直供管路连通。

根据本发明的实施例，高温级压缩机组包括高温级压缩机、高温级风扇、换热器和高温级节流阀，高温级压缩机设置于生物保存装置的外容器上，连通高温级冷凝器，用于将产生的第一高温高压气体导入高温级冷凝器；高温级风扇朝向高温级冷凝器设置，用于对高温级冷凝器降温；高温级冷凝器用于将第一高温高压气体转换为第一低温高压液体；换热器与高温级冷凝器连通，用于接收第一低温高压液体，以对流经换热器的第二高温高压气体进行降温，以形成第二低温高压液体；高温级节流阀设置于换热器和高温级冷凝器之间的连通管上，用于控制第一低温高压液体进入换热器。

根据本发明的实施例，低温级压缩机组包括低温级压缩机、低温级节流阀和罐内盘管，低温级压缩机设置于外容器上，连通换热器，用于产生第二高温高压气体；低温级节流阀设置于内容器与换热器之间的进液管上，用于控制换热器产生的第二低温高压液体进入内容器；罐内盘管环绕设置于内容器的内容器筒体的内壁面，用于在第二低温高压液体流经时对内容器筒体内部进行降温。

根据本发明的实施例，生物保存装置还包括温度传感器，温度传感器设置于外容器筒体上，并穿设于内容器筒体的内部，用于检测内容器筒体内部的温度值。

本发明的另一方面公开了一种上述的生物保存装置的制冷控制方法，其中，包括：检测内容器温度；根据内容器温度与预设温度阈值之间的关系，控制液氮制冷机组和/或电力制冷机组向内容器内部提供液氮制冷和/或电力制冷；其中，在电力制冷的过程中，控制液氮制冷机组对电力制冷机组的高温级冷凝器进行降温。

(三)有益效果

本发明公开一种生物保存装置及其制冷控制方法。其中，该生物保存装置包括内容器、液氮制冷机组和电力制冷机组。内容器用于容纳所要保存的生物样品；液氮制冷机组的液氮直供管路与内容器相连通，用于向内容器内部提供液氮制冷；电力制冷机组的低温级压缩机组与内容器相连通，用于向内容器内部提供电力制冷；其中，电力制冷机组的高温级压缩机组用于为低温级压缩机组提供电力制冷；液氮制冷机组的液氮气化管路穿设高温级压缩机组的高温级冷凝器，用于为高温级冷凝器降温。因此，本发明的生物保存装置能够实现液氮制冷的单制冷模式、电力制冷的单制冷模式或液氮制冷和电力制冷的双制冷模式，在满足低温保存生物样本的同时，即便其中某一制冷方式无法正常运行时，也能够确保通过另一制冷方式继续提供低温保存条件。此外，还可以实现低温段的程序控温，方便选择合适保存温度同时，起到了能源节约的效果。

附图说明

图1是根据本发明实施例的生物保存装置的整体结构示意图；

图2是根据本发明实施例的对应图1中生物保存装置的局部区域A的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的对应图1中生物保存装置的俯视角度的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的对应图3中生物保存装置的局部区域B的结构示意图；

图5是根据本发明实施例的对应图3中生物保存装置的制冷控制方法的流程图。

<附图标记>

1液氮存储罐；

2液氮制冷机组，21直供管路截止阀，22电动针阀，23液氮直供管路(2#)，24液氮气化管路(1#)，25制冷机组连接接头，26气化管路截止阀；

3高温级压缩机组，31高温级压缩机，32高温级风扇，33高温级冷凝器，34高温级节流阀，35换热器；

4低温级压缩机组，41低温级压缩机，42低温级节流阀，43罐内盘管；

5外容器，51外容器筒体，52外容器上封头；

6内容器，61内容器筒体，62内容器上封头，63内外容器连接件；

7上盖；

8温度传感器；

9进液连接接头。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序或是制造方法上的顺序，这些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把他们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把他们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的代替特征来代替。并且，在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

目前，市场上所具有的生物保存装置一般仅具有单一制冷模式，例如液氮制冷模式或电力制冷模式。因此，单一制冷来源一旦发生故障，例如仅具有液氮制冷模式的生物保存装置可能会出现的液氮输送管路堵塞等意外情况，以及仅具有电力制冷模式的生物保存装置可能会出现的意外断电等特殊情况，则都会造成低温的难以维系，使得保存样品更易于损坏。

此外，现有技术中的生物保存装置通常无法有效实现生物样本保存容器内部温度的控制，只能依靠制冷模式本身的制冷能力来决定该生物保存装置的制冷温度，这就造成但一些样本不需要过低的温度进行保存时，造成液氮或电力资源的浪费，或者在这些样本需要过低的温度时，生物保存装置反而达不到保存要求的温度，因此，这就给实际当中的生物样本保存带来不便。

为解决现有技术中因制冷方式单一、容器温度不可控给用户带来不便且在制冷来源发生故障时易于造成保存样品的损坏的技术问题，本发明公开一种生物保存装置及其制冷控制方法。

如图1-图4所示，本发明的一个方面公开了一种生物保存装置，包括内容器6、液氮制冷机组2和电力制冷机组。内容器6用于容纳所要保存的生物样品；液氮制冷机组2的液氮直供管路23与内容器6相连通，用于向内容器6内部提供液氮制冷；电力制冷机组的低温级压缩机组4与内容器6相连通，用于向内容器6内部提供电力制冷；其中，电力制冷机组的高温级压缩机组3用于为低温级压缩机组4提供电力制冷；液氮制冷机组2的液氮气化管路24穿设高温级压缩机组3的高温级冷凝器33，用于为高温级冷凝器33降温。

在本发明的实施例中，液氮制冷机组可以通过液氮直供管路23将液氮充入到该生物保存装置的内容器6中，从而为内容器6中设置的待保存的生物样本提供低温保存环境，即液氮制冷。

电力制冷机组包括低温级压缩机组4，该低温级压缩机组4具有循环制冷管路，通过该循环制冷管路可以将内容器6连通，使得循环制冷管路中的制冷液体在流经内容5时达到对内容器6内部空间中设置的待保存的生物样本提供低温保存环境，即电力制冷。

电力制冷机组还包括高温级压缩机组3，低温级压缩机组4的循环制冷管路在经过高温级压缩机组3的换热器35时，高温级压缩机组3的循环制冷管路可以通过换热器35对该低温级压缩机组4的循环制冷管路进行供冷，以进一步使得低温级压缩机组4的循环制冷管路中的制冷液体温度更低，当该制冷液体流经内容器6时，可以达到对内容器6内所需低温环境的温度要求。

此外，液氮制冷剂组2的液氮气化管路24穿设高温级压缩机组3的高温级冷凝器33，高温级冷凝器33在被降温之后，可以用于为低温级压缩机组4的循环制冷管路中的流经制冷液体进行辅助制冷，使得该低温级压缩机组4的制冷液体温度更低，以达到对内容器6内的低温环境的温度要求。

因此，本发明的生物保存装置能够实现液氮制冷的单制冷模式、电力制冷的单制冷模式或液氮制冷和电力制冷的双制冷模式三种制冷模式对生物样本的保存提供低温保存环境，也即在满足低温保存生物样本的同时，即便其中某一制冷方式无法正常运行时，也能够确保通过另一制冷方式继续提供低温保存条件。

如图1和图3所示，根据本发明的实施例，生物保存装置还包括外容器5，外容器5与内容器6之间通过内外容器连接件9相连，用于形成容器外观并提供架构支撑；其中，内容器6套设于外容器5的内部。

如图1所示，外容器5可以作为该生物保存装置的外壳，并提供其他组件或配件的设置位置，用于该生物保存装置的整体架构支撑。此外，外容器5的内表面底部的中心位置设置有内外容器连接件9，用于固定并支撑设置于外容器5内部空间中的内容器6，从而将二者连接固定于一体。内容器6以该外容器5的内胆的形式套入外容器5的内部，该外容器6的内部空间用作该生物保存装置的生物样本的保存设置空间。

如图1和图2所示，根据本发明的实施例，外容器5包括外容器筒体51和外容器上封头52。外容器筒体51容置内容器6，与内容器6之间通过内外容器连接件9相连；外容器上封头52罩设外容器筒体51的开口。

外容器筒体51与外容器上封头52用于围设外容器5的内部空间。外容器筒体51为以底部为弧形外凸的柱筒状结构，上部具有开口，开口与外容器上封头52匹配密封。外容器上封头52为一内底部为弧形的外凸盖板，其中外容器上封头52的还开设有置物口，用于将生物样本自该置物口放置于外容器5内部空间中的内容器6中。

如图1和图3所示，根据本发明的实施例，生物保存装置还包括上盖7，上盖7设置于外容器上封头52上的置物口，用于配合外容器上封头52封闭内容器6和外容器5的内部空间。

如图1和图3所示，上盖7为一盖板结构，与外容器上封头52上的置物口匹配，并用于将置物口密封。其中，如图1所示，置物口与位于外容器5和内容器6之间的置物管的外周边缘匹配并密封设置。当置物管通过置物口外凸于该外容器5的外容器上封头52外时，上盖7实际上是与该置物管的上开口匹配密封。

如图1-图3所示，根据本发明的实施例，内容器6包括内容器筒体61和内容器上封头62，内容器筒体61套设于外容器筒体51内部，用于容纳所要保存的生物样品；内容器上封头62罩设内容器筒体61的开口。

如图1-图3所示，内容器筒体61与内容器上封头62用于围设内容器6的内部空间。内容器筒体61为以底部为弧形外凸的柱筒状结构，上部具有开口，开口与内容器上封头62匹配密封。内容器上封头62为一内底部为弧形的外凸盖板，其中内容器上封头62上还穿设有置物管，置物管下开口内伸于内容器6的内部空间中，通过置物管将内容器的内部空间与外部空间连通，用于将生物样本自该置物口放置于内容器6内部空间，同时可以密封内容器6和外容器5之间的夹设空间，该空间可以设置隔离气体或真空，用于保证内容器6中的内部保存环境尽可能不受外界影响。

如图1-图3所示，根据本发明的实施例，生物保存装置还包括液氮存储罐1，液氮存储罐1与液氮制冷机组2的液氮直供管路23(2#管路)相连通，以提供液氮。

其中，液氮存储罐1可以通过液氮直供管路23向内容器6的内部空间提供液氮，也可以通过液氮直供管路23以及与之相连的液氮气化管路24(1#管路)向高温计压缩机组3的高温计冷凝器33提供液氮。

如图1-图4所示，根据本发明的实施例，液氮制冷机组2还包括直供管路截止阀21、电动针阀22、制冷机组连接接头25和气化管路截止阀26。直供管路截止阀21设置于与液氮存储罐1相邻的液氮直供管路23的第一端部上，用于控制液氮通过液氮直供管路23进出液氮存储罐1；电动针阀22设置于与内容器6相邻的液氮直供管路23的第二端部上，用于控制液氮通过液氮直供管路23进出内容器6；制冷机组连接接头25设置于液氮直供管路23与液氮气化管路23的第一连接部，与内容器6的内容器筒体61的进液连接接头9相连接，用于控制液氮进入内容器筒体61，其中，第一连接部设置于与内容器6与电动针阀22之间的液氮直供管路23上；气化管路截止阀26设置于液氮直供管路23与液氮气化管路24的第二连接部，用于控制液氮进出液氮气化管路23，其中，第二连接部设置于直供管路截止阀21和电动针阀22之间的液氮直供管路23上；其中，液氮气化管路24通过第一连接部和第二连接部与液氮直供管路23连通。

其中，需要说明的是，如图2所示，液氮直供管路23的第一端部对应连接液氮存储罐1的液氮进出口，第二端部对应连接内容器6的进液连接接头9。液氮直供管路23的第一连接部用于连接液氮气化管路24的进液端或出液端，相应地第二连接部用于来鸟姐液氮气化管路24的出液端或进液端。通过控制直供管路截止阀21、电动针阀22和气化管路截止阀26的打开或关闭，可以在电力制冷模式和液氮制冷和电力制冷的双制冷模式之一的制冷过程中，控制流出液氮存储罐1的液氮从上方或下方进入高温级冷凝器33，以供其降温，并实现通过高温级冷凝器33的液氮回到液氮存储罐1或进入内容器6中。相应的控制过程，本领域技术人员可以依据本申请的图1和图2及其相关的记载内容获得，不再赘述。

如图1-图4所示，根据本发明的实施例，高温级压缩机组3包括高温级压缩机31、高温级风扇32、换热器35和高温级节流阀34，高温级压缩机31设置于生物保存装置的外容器5上，连通高温级冷凝器33，用于将产生的第一高温高压气体导入高温级冷凝器33；高温级风扇32朝向高温级冷凝器33设置，用于对高温级冷凝器33的辅助降温；高温级冷凝器33用于将第一高温高压气体转换为第一低温高压液体；换热器35与高温级冷凝器33连通，用于接收第一低温高压液体，以对流经换热器的第二高温高压气体进行降温，以形成第二低温高压液体；高温级节流阀设34置于换热器35和高温级冷凝器33之间的连通管上，用于控制第一低温高压液体进入换热器35。

如图2所示，上述的高温级压缩机组3的高温级压缩机31、高温级冷凝器33、换热器35以及各自之间相互连通的管路或连通管，能够构成一循环制冷管路，用于为经过换热器35的低温级压缩机组4所传输的液体作进一步地降温。其中，高温级风扇32与流经高温级冷凝器33的液氮气化管路24的作用类似，用于通过风冷的形式为该高温级冷凝器33提供降温效果，使得将流入该高温级冷凝器33的第一高温高压气体转换的第一低温高压液体温度更低，进而使得换热器接收到的第一低温高压液体的温度可以达到零下30℃或更低。其中，该高温级压缩机组3的循环制冷管路中的制冷材料为制冷剂，例如R600A等。

如图1-图4所示，根据本发明的实施例，低温级压缩机组4包括低温级压缩机41、低温级节流阀42和罐内盘管43，低温级压缩机41设置于外容器5上，连通换热器35，用于产生第二高温高压气体；低温级节流阀42设置于内容器6与换热器35之间的进液管上，用于控制换热器35产生的第二低温高压液体进入内容器6；罐内盘管43环绕设置于内容器6的内容器筒体61的内壁面，用于在第二低温高压液体流经时对内容器筒体61内部进行降温。

如图1和图2所示，上述的低温级压缩机组4的低温级压缩机41、以及换热器35、罐内盘管43以及各自之间相互连通的管路或连通管，能够构成另一循环制冷管路，用于将流经该循环制冷管路的第二低温高压液体作进一步地降温后流入罐内盘管43，以对内容器6的内部空间维持低温保存环境。其中，换热器35中具有两个相互不连通的内部管路，使得低温级压缩机组4的循环制冷管路和高温级制冷压缩机组3的循环制冷管路在换热器5中产生热量交换，以使得高温级制冷压缩机组3对低温级压缩机组4进行进一步降温。其中，该低温级压缩机组4的循环制冷管路中的制冷材料为制冷剂，例如R600A等。

此外，需要说明的是，罐内盘管43可以以螺旋环绕的形式盘绕在该内容器6的内容器筒体61的内壁面上，罐内盘管43一端可以作为进液端可以与低温级节流阀42连接，另一端可以作为出液端用于与低温级压缩机41连通。

如图1所示，根据本发明的实施例，生物保存装置还包括温度传感器8，温度传感器8设置于外容器上封头52上，并穿设于内容器上封头62进入内容器6的内部，用于检测内容器筒体61内部的温度值。

通过检测内容器6的内部低温环境的实温度值，可以实现对低温保存环境温度的实时反馈。根据该实时反馈的保存环境温度值，可以实现内容器6的内部空间中低温段的程序控温，方便选择合适保存温度同时，起到了能源节约的效果。

如图5所示，本发明的另一方面公开了一种上述的生物保存装置的制冷控制方法，其中，包括步骤S501和步骤S502。

步骤S501：检测内容器温度；

步骤S502：根据内容器温度与预设温度阈值之间的关系，控制液氮制冷机组和/或电力制冷机组向内容器内部提供液氮制冷和/或电力制冷；

其中，在电力制冷的过程中，控制液氮制冷机组对电力制冷机组的高温级冷凝器进行降温。

为更好的实现对内容器内部的低温保存环境温度的均衡控制，使得低温保存环境温度维持于特定保存温度值，将该保存温度值作为预设温度阈值用于与温度传感器实时监测的内容器温度对比，当内容器温度相对于该预设温度值过高或过低时，可以在液氮制冷的单制冷模式中相应控制液氮输入液氮的速率或体积，在电力制冷的单制冷模式中相应控制高温级压缩机组和低温级压缩机组的功率和液体流速，以及在双制冷模式中相应控制上述的液氮输入速率和体积和电力制冷的功率和液体流速，来实现对内容器温度的平衡，使得内容器温度始终趋于预设温度阈值，从而保证内容器内部空间的低温保存环境的温度维持稳定，防止生物样本损坏。

为使得对本发明技术方案有更好的理解，现结合上述图1-图4，将本发明的制冷模式做作进一步地说明如下：

(1)单制冷模式-电力制冷：

高温级压缩机组3开始工作，高温级压缩机产31生的第一高温高压气体，经过高温级冷凝器33后变成第一低温高压液体；同时，高温级风扇32打开给高温级冷凝器33辅助风冷降温和/或液氮制冷机组2通过液氮气化管路24(1#管路)给高温级冷凝器33辅助液氮降温；之后，第一低温高压液体经过高温级节流阀34后变成第一低温低压液体，再经换热器35时，该第一低温低压液体升华成气体同时吸收换热器35的大量的热量使换热器35的温度降低至-30℃；然后，低温级压缩机组4开始工作，低温级压缩机41产生的第二高温高压气体，经过换热器35冷凝后变成第二低温高压液体，再经过低温级节流阀42变成第二低温低压液体后进入到内容器6的罐内盘管43，此时该第二低温低压液体升华成气体并吸收内容器6内部的大量的热量使内容器6的内部温度降低至-86℃。

(2)单制冷模式-液氮制冷：

将直供管路截止阀21打开，电动针阀22打开，液氮存储罐1中的液氮由液氮直供管路23进入到内容器6中，液氮在内容器6中被气化后吸收大量的热使内容器6的内部空间的温度降低，温度传感器8检测到内容器内部温度满足生物样本所需的保存温度情况下，电动针阀22关闭；并且温度传感器8检测到内容器6的内部温度高于生物样本所需的保存温度情况下，电动针阀22自动打开实现进液或充液功能。

其中，液氮存储罐内的原始温度可达-196℃。因此，内容器6的低温保存环境温度可以控制从-86℃～-180℃任意设定。

(2)双制冷模式-液氮和电力制冷：

参考如上述的两种单制冷模式。首先，高温级压缩机组3开始工作，高温级压缩机31产生的第一高温高压气体，经过高温级冷凝器33后变成第一低温高压液体，此时高温级风扇32打开给高温级冷凝器33进行风冷辅助降温，气化管路截止阀26打开，液氮经过液氮气化管路24到达并通过高温级冷凝器33，此时液氮空气气化后吸收高温级冷凝器33大量的热为高温级冷凝器33进行液氮辅助降温，气化后的低温氮气可以再沿液氮气化管路进入到内容器6内进行降温。其中，第一低温高压液体经过高温级节流阀34之后变成第一低温低压液体，再经换热器35时，该第一低温低压液体升华成气体并换热器35的大量热量使换热器35的温度降低至-30℃。之后，低温级压缩机组4开始工作，低温级压缩机41产生的第二高温高压气体，经过换热器35被冷凝变成第二低温高压液体，之后再经过低温级节流阀42变成第二低温低压液体后进入内容器6的罐内盘管43，此时该第二低温低压液体升华成气体同时吸收大量的热使内容器6内部的温度降低至-86℃。

与上述过程同时，直供管路截止阀21打开，电动针阀22打开，液氮存储罐1中的液氮由液氮直供管路23进入到内容器6中，液氮在内容器6中被气化后吸收大量的热使内容器6的内部空间的温度降低，温度传感器8检测到内容器内部温度满足生物样本所需的保存温度情况下，电动针阀22关闭；并且温度传感器8检测到内容器6的内部温度高于生物样本所需的保存温度情况下，电动针阀22自动打开实现进液或充液功能。

相应地，内容器6的低温保存环境温度也可以控制从-86℃～-180℃任意设定。需要说明的是，上述所提及具体的温度值用于解释和说明，而并非是对本发明权利要求书中保护范围的限定。

因此，本发明公开一种生物保存装置及其制冷控制方法。其中，该生物保存装置包括内容器、液氮制冷机组和电力制冷机组。内容器用于容纳所要保存的生物样品；液氮制冷机组的液氮直供管路与内容器相连通，用于向内容器内部提供液氮制冷；电力制冷机组的高温级压缩机组和低温级压缩机组与内容器相连通，用于提供电力制冷；其中，液氮制冷机组的液氮气化管路穿设电力制冷机组的高温级冷凝器，用于为电力制冷机组降温。因此，本发明的生物保存装置能够实现液氮制冷的单制冷模式、电力制冷的单制冷模式或液氮制冷和电力制冷的双制冷模式，在满足低温保存生物样本的同时，即便其中某一制冷方式无法正常运行时，也能够确保通过另一制冷方式继续提供低温保存条件。此外，还可以实现低温段的程序控温，方便选择合适保存温度同时，起到了能源节约的效果。

至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种生物保存装置，其特征在于，包括：

内容器，用于容纳所要保存的生物样品；

液氮制冷机组，所述液氮制冷机组的液氮直供管路与所述内容器相连通，用于向所述内容器内部提供液氮制冷；

电力制冷机组，所述电力制冷机组的低温级压缩机组与所述内容器相连通，用于向所述内容器内部提供电力制冷；

其中，所述电力制冷机组的高温级压缩机组用于为所述低温级压缩机组提供电力制冷；

所述液氮制冷机组的液氮气化管路穿设所述高温级压缩机组的高温级冷凝器，用于为所述高温级冷凝器降温。

2.根据权利要求1所述的生物保存装置，其特征在于，还包括：

外容器，与所述内容器之间通过内外容器连接件相连，所述内容器套设于所述外容器的内部，所述外容器用于形成容器外观并提供架构支撑。

3.根据权利要求2所述的生物保存装置，其特征在于，所述外容器包括：

外容器筒体，容置所述内容器，与所述内容器之间通过所述内外容器连接件相连；

外容器上封头，罩设所述外容器筒体的开口。

4.根据权利要求3所述的生物保存装置，其特征在于，还包括：

上盖，设置于所述外容器上封头上的置物口，用于配合所述外容器上封头封闭所述内容器和外容器的内部空间。

5.根据权利要求3所述的生物保存装置，其特征在于，所述内容器包括：

内容器筒体，套设于所述外容器筒体内部，用于容纳所要保存的生物样品；

内容器上封头，罩设所述内容器筒体的开口。

6.根据权利要求1所述的生物保存装置，其特征在于，还包括：

液氮存储罐，与所述液氮制冷机组的液氮直供管路相连通，以提供液氮。

7.根据权利要求6所述的生物保存装置，其特征在于，所述液氮制冷机组还包括：

直供管路截止阀，设置于与所述液氮存储罐相邻的所述液氮直供管路的第一端部上，用于控制液氮通过所述液氮直供管路流进出所述液氮存储罐；

电动针阀，设置于与所述内容器相邻的所述液氮直供管路的第二端部上，用于控制液氮通过所述液氮直供管路流进出所述内容器；

制冷机组连接接头，设置于所述液氮直供管路与所述液氮气化管路的第一连接部，与所述内容器的内容器筒体的进液连接接头相连接，用于控制液氮进入所述内容器筒体，其中，所述第一连接部设置于所述内容器与所述电动针阀之间的液氮直供管路上；

气化管路截止阀，设置于所述液氮直供管路与所述液氮气化管路的第二连接部，用于控制液氮进出所述液氮气化管路，其中，所述第二连接部设置于所述直供管路截止阀和所述电动针阀之间的液氮直供管路上；

其中，所述液氮气化管路通过所述第一连接部和所述第二连接部与所述液氮直供管路连通。

8.根据权利要求1所述的生物保存装置，其特征在于，高温级压缩机组包括：

高温级压缩机，设置于所述生物保存装置的外容器上，连通所述高温级冷凝器，用于将产生的第一高温高压气体导入所述高温级冷凝器；

高温级风扇，朝向所述高温级冷凝器设置，用于对所述高温级冷凝器降温；

所述高温级冷凝器用于将所述第一高温高压气体转换为第一低温高压液体；

换热器，与所述高温级冷凝器连通，用于接收所述第一低温高压液体，以对流经所述换热器的第二高温高压气体进行降温，以形成第二低温高压液体；

高温级节流阀，设置于所述换热器和所述高温级冷凝器之间的连通管上，用于控制所述第一低温高压液体进入换热器。

9.根据权利要求8所述的生物保存装置，其特征在于，所述低温级压缩机组包括：

低温级压缩机，设置于所述外容器上，连通所述换热器，用于产生所述第二高温高压气体；

低温级节流阀，设置于所述内容器与所述换热器之间的进液管上，用于控制所述换热器产生的第二低温高压液体进入所述内容器；

罐内盘管，环绕设置于所述内容器的内容器筒体的内壁面，用于在所述第二低温高压液体流经时对所述内容器筒体内部进行降温。

10.根据权利要求5所述的生物保存装置，其特征在于，还包括：

温度传感器，设置于所述外容器筒体上，并穿设于所述内容器筒体的内部。

11.一种权利要求1-10中任一项所述的生物保存装置的制冷控制方法，其特征在于，包括：

检测内容器温度；

根据所述内容器温度与预设温度阈值之间的关系，控制液氮制冷机组和/或电力制冷机组向内容器内部提供液氮制冷和/或电力制冷；

其中，在所述电力制冷的过程中，控制所述液氮制冷机组对所述电力制冷机组的高温级冷凝器进行降温。

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