CN214962230U - 冷源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种冷源装置，包括自动补液装置、温度控制装置和压力控制装置；自动补液装置包括补液罐、第一阀门和补液管路；温度控制装置包括保温罐、检测装置和主控制装置；压力控制装置包括稳压瓶、抽气泵、第二阀门、第三阀门和保压管路；补液罐用于存储冷源，并通过补液管路与保温罐连接；主控制装置用于控制补液罐向保温罐输送冷源；保温罐通过保压管路与稳压瓶连接；抽气泵与稳压瓶连接；主控制装置还用于控制抽气泵对稳压瓶抽真空，以使得与稳压瓶连通的保温罐内的冷源的温度降低至目标温度。本实用新型的优点在于，在制备过冷冷源时提高了操作效率，并能够更精准地控制冷源的温度，改善生物组织冷冻保存的效果。

Description

冷源装置

技术领域

本实用新型涉及医疗器械领域，具体涉及一种冷源装置。

背景技术

在人类辅助生殖领域，胚胎及卵子的低温冷冻保存是重要的组成部分，玻璃化是目前常用的胚胎冷冻保存技术。该胚胎冷冻保存技术一方面利用高浓度的细胞保护液处理细胞和组织，以提高玻璃化转变温度，另一方面通过提升降温速率以实现更高效的玻璃化。在实现玻璃化的具体方法中，Cryotop法以操作简单、获得的冷冻速率较高、玻璃化保存后细胞的存活率和发育率较高而得到广泛的应用。

Cryotop法是在2005年，Kuwayama根据最小化溶液体积原理提出的高速冷冻方法。这种方案的载体是将一个很薄的塑料窄条连接在一个塑料柄上制成。该操作在体视显微镜下完成，首先用内径略大于细胞直径的玻璃毛细管加载卵母细胞到塑料载体上，然后使用毛细管，利用毛细管原理吸走卵母细胞周围多余的冷冻保护液，使得卵母细胞只被很薄的液膜覆盖，然后将携带了卵母细胞的塑料载体插入液氮，在液氮中长期保存。该方法降温速率可以达到12,000±1,500K/min。但是，这种方法还存在诸多问题，如细胞降温速率不够快，使用高浓度的冷冻保护剂，对细胞毒性大，以及无法保存更大直径的细胞。而采用过冷液氮应用于生物组织的保存，由于具有降温速率增加，有利于冷冻保护剂的玻璃化，可以降低冷冻液体保护剂的浓度，减轻冷藏毒性和损伤，提高冷藏生物组织的质量等优点，使得该技术已成为当前玻璃化低温保存技术的研究热点。但是在采用过冷液氮进行生物组织的保存时还存在效率低，温度控制不精准等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种冷源装置，能够提升冷源制备的效率和便捷性，并还能够提升温度控制的精度，改善生物组织的冷冻保存效果。

为了实现上述目的，本实用新型提供的冷源装置包括自动补液装置、温度控制装置和压力控制装置；

所述自动补液装置包括补液罐、第一阀门和补液管路；所述温度控制装置包括保温罐、检测装置和主控制装置；所述压力控制装置包括稳压瓶、抽气泵、第二阀门、第三阀门和保压管路；

所述第一阀门用于控制所述补液罐和所述保温罐之间的通断；所述第二阀门用于控制所述保温罐与所述稳压瓶之间的通断；所述第三阀门用于控制所述稳压瓶和所述抽气泵之间的通断；

所述主控制装置分别与所述检测装置、所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门以及所述抽气泵通讯连接；

所述补液罐用于存储冷源，并通过所述补液管路与所述保温罐连接；所述主控制装置用于控制所述补液罐向所述保温罐输送冷源；

所述保温罐通过所述保压管路与所述稳压瓶连接；所述抽气泵与所述稳压瓶连接；

所述检测装置用于检测所述保温罐内的压力和/或温度；所述主控制装置还用于根据所述检测装置所检测的信息控制所述抽气泵的抽气状态，并控制所述抽气泵对所述稳压瓶抽真空，以使所述稳压瓶压力降低，从而控制与所述稳压瓶连通的所述保温罐内的冷源的温度降低至目标温度。

可选的，所述自动补液装置还包括除菌过滤器和第一液位计；所述除菌过滤器用于除菌过滤所述补液罐向所述保温罐所输送的冷源；所述第一液位计用于监测所述保温罐内冷源的液位。

可选的，所述除菌过滤器设置在所述补液管路上，或设置在所述补液罐的出液口处或设置在所述保温罐的进液口处。

可选的，所述第一液位计与所述主控制装置通讯连接；所述主控制装置用于根据所述第一液位计反馈的液位信息控制所述第一阀门打开，以使得所述补液罐向所述保温罐输送冷源。

可选的，所述压力控制装置还包括通气阀，设置于所述稳压瓶上。

可选的，所述自动补液装置还包括第二液位计、进液管、冷源供应装置和第四阀门；

所述第二液位计用于监测所述补液罐内冷源的液位；所述进液管分别与所述冷源供应装置和所述补液罐连接；所述第四阀门用于控制所述冷源供应装置与所述补液罐之间的通断。

可选的，所述第二液位计与所述主控制装置通讯连接；所述主控制装置用于根据所述第二液位计反馈的液位信息控制所述第四阀门打开，以使得所述冷源供应装置向所述补液罐输送冷源。

可选的，所述检测装置包括真空压力计和热电偶；所述真空压力计用于监测所述保温罐内的压力；所述热电偶用于监测所述保温罐内的温度。

可选的，所述压力控制装置还包括压力计，与所述稳压瓶连接，用于监测所述稳压瓶内的压力。

可选的，所述保温罐包括罐体和盖子，所述罐体具有开口，所述开口处设置所述盖子，所述盖子用于与所述罐体密封连接；所述盖子可枢转地设置在所述罐体的开口处，且所述盖子上设置有卡扣，所述罐体上设置有固定扣，所述卡扣用于与所述固定扣扣合。

可选的，所述保温罐还包括密封圈，用于密封所述盖子和所述罐体。

上述冷源装置通过制备过冷冷源来冷冻保存生物组织(如胚胎或细胞等生物样本)，可显著提高生物组织的冷冻保存效果，提高生物组织复苏后的存活率。更具体地，通过降低常规冷源的温度，极大地提升了冷冻速率，而且还避免了冷源和生物组织之间的薄膜沸腾换热模式，促进了冷源和生物组织之间的核沸腾换热模式，大幅度提升了热交换效率，使得生物组织能够以更快速度降温，最终提高了冷冻速率。而且因为本实用新型的冷冻速率大，避免了使用高浓度的冷冻保护剂，从而降低了冷冻保护剂对生物组织的毒性。此外，本实用新型由于冷冻速率足够大，此时，不受限于被保存的生物样本的大小，故而能够保存更大直径的生物样本，保存范围更广。尤其的，上述冷源装置通过自动补液装置提高了过冷冷源制备的操作效率，而且通过稳压瓶能够更精准地控制冷源的温度，从而改善生物组织的冷冻保存效果。

进一步的，上述冷源装置增设有除菌过滤器，用于除菌过滤补液罐向保温罐所输送的冷源，从而保证了保温罐中过冷冷源的无菌环境，提高了生物组织低温冷冻保存的安全性，也进一步提高了生物组织低温冷冻保存的成功率。

附图说明

本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本实用新型，而不对本实用新型的范围构成任何限定。其中：

图1为本实用新型优选实施例中的冷源装置的结构示意图；

图2为本实用新型优选实施例中的保温罐的结构示意图；

图3为本实用新型优选实施例中的密封圈与管路及导线的位置关系图；

图4为本实用新型优选实施例中利用数值模拟得到的不同冷源温度对冷冻速率影响的模拟结果图。

图中：

10-自动补液装置；11-补液罐；12-补液管路；13-第一阀门；14-第二液位计；15-进液管；16-第四阀门；22-第一液位计；50-除菌过滤器；20-温度控制装置；21-保温罐；211-真空杯；212-保温器；23-真空压力计；24-热电偶；25-盖子；26-导线；27-卡扣；28-固定扣；29-密封圈；40-主控制装置；30-压力控制装置；31-稳压瓶；32-抽气泵；33-保压管路；34-通气阀；35-第二阀门；36-第三阀门；37-抽气管路；38-压力计；100-冷源。

具体实施方式

为使本实用新型的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图和实施例对本实用新型作进一步说明。但可以理解，本实用新型并不局限于下面所描述的具体实施例，本领域的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本实用新型的保护范围内。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

应该理解，在以下的描述中，可以基于附图进行关于在各部件“上”和“下”的指代。诸如“在…之下”、“在…下面”、“下面的”、“上面的”等空间术语，目的是便于描述附图中所示的一个部件和另一个部件的位置关系，除图中所示的方位之外，空间关系术语可以包括使用或操作中的装置的各种不同的方位。装置可以以其它方式定位，例如旋转90度或在其它方位，并且通过在此使用的空间关系描述进行相应的解释。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征。

图1为本实用新型优选实施例中冷源装置的结构示意图。如图1所示，本实施例提供一种冷源装置，包括自动补液装置10、温度控制装置20和压力控制装置30。所述自动补液装置10包括补液罐11、第一阀门13和补液管路12。所述温度控制装置20包括保温罐21、检测装置和主控制装置40。所述压力控制装置30包括稳压瓶31、抽气泵32、第二阀门35、第三阀门36和保压管路33。

其中：所述第一阀门13用于控制补液罐11和保温罐21之间的通断，所述第一阀门13可设置在补液管路12上，也可设置在补液罐11或保温罐21上；所述第二阀门35用于控制保温罐21与稳压瓶31之间的通断；所述第三阀门36用于控制稳压瓶31和抽气泵32之间的通断；所述第二阀门35可设置在保压管路33上，也可设置在保温罐21或稳压瓶31上；所述第三阀门36可设置在稳压瓶31或抽气泵32上；所述补液罐11用于存储冷源100，本实施例中，所述冷源为液氮。所述补液管11通过补液管路12与保温罐21连接，从而由补液罐11向保温罐21补充冷源100；所述保温罐21通过保压管路33与稳压瓶31连接，使得保温罐21与稳压瓶31中的气压连通，从而由稳压瓶31控制保温罐21中的压力，由此实现精确控制保温罐21内冷源温度的目的；所述抽气泵32与稳压瓶31连接，用于对稳压瓶31抽真空，以使稳压瓶31中的压力降低，进而使得与稳压瓶31连通的保温罐21内的冷源的温度能够降低至目标温度而获取过冷冷源。这里的过冷冷源指的是温度低于常压下冷源温度的冷源，冷源的温度或过冷度取决于保温罐21中的压力，通过调节该压力，可使过冷冷源温度低于常压下冷源的温度，如冷源为液氮时，通过调节压力，可使过冷液氮温度在零下196℃至零下209℃之间(零下210℃时，氮已是固态)可调。

此外，所述主控制装置40分别与检测装置、第一阀门13、第二阀门35、第三阀门36以及抽气泵32通讯连接，以控制这些装置的工作状态，工作状态包括阀门的开启或关闭，抽气泵的开启或关闭，抽气泵的抽气速度等信息。本实用新型对阀门的类型不限定，包括但不限于电磁调节阀。实际使用时，所述主控制装置40控制第一阀门13打开，以控制补液罐11向保温罐21输送冷源100，还可控制向自动补液装置10补充冷源100，例如补液罐11内存储的冷源100过少时，则主控制装置40通过第四阀门16控制一液氮源向补液罐11内补充冷源100，使补液罐11内的液氮量始终维持在合适水平。所述主控制装置40还用于控制压力控制装置30调节保温罐21内的压力，以使保温罐21内的压力降低而获取过冷冷源。更具体的，所述检测装置用于检测保温罐21内的压力和/或温度，所述主控制装置40用于根据所述检测装置所检测的信息(温度和或压力)控制抽气泵32的抽气状态，并控制第二阀门35和第三阀门36打开，以控制抽气泵32对稳压瓶31进行抽真空，而由稳压瓶31来调节保温罐21内的压力。本实施例中，当抽气泵32抽真空时，如果稳压瓶31内的压力过低，优选通过稳压瓶31上的通气阀34对稳压瓶31内的压力进行再调节，以适当升高压力而更准确地控制保温罐21内的压力。具体做法是，手动或自动打开通气阀34，使空气进入稳压瓶31而适当升高压力，压力合适后再关闭通气阀34；反之，如果抽气泵32抽真空时，稳压瓶31内的压力合适，则不需要打开通气阀34进行调节。

进一步的，所述自动补液装置10还包括第一液位计22，第一液位计22用于监测保温罐21内冷源的液位。进一步的，所述第一液位计22与主控制装置40通讯连接。所述主控制装置40用于根据第一液位计22反馈的液位信息控制第一阀门13打开，以使得补液罐11向保温罐21输送冷源。可选的，当保温罐21内的液位低于预设值时，主控制装置40控制开启第一阀门13。可选的，所述压力控制装置30还包括抽气管路37，所述抽气泵32通过抽气管路37与稳压瓶31连接，此时，所述第三阀门36也可设置在抽气管路37上。

进一步在以下描述中以液氮举例说明该冷源装置容易将常压下的液氮(温度为-196℃)制备成过冷液氮(温度为-210℃～-196℃)，从而由过冷液氮对生物组织进行快速冷冻保存，但不应以此作为对本实用新型的限定。本实施例的冷源装置的优选使用方式如下：

1、进行补液操作：利用主控制装置40控制第一阀门13开启，令补液罐11通过补液管路12向保温罐21输送液氮；优选的，在开启第一阀门13之前，利用主控制装置40设定保温罐21中的补液量(单位，ml)，当补液量或保温罐21内的液位达到设定值后，主控制装置40控制第一阀门13关闭而停止补液；

2、进行压力控制操作：利用主控制装置40控制第三阀门36开启，并控制第一阀门13、第二阀门35和通气阀34关闭，主控制装置40继而控制抽气泵32开启以对稳压瓶31抽真空，使稳压瓶31内的压力降低至合适的压力(该合适的压力可以是抽气泵32工作时所能达到的极限压力，也可以是高于极限压力)，此后，关闭抽气泵32和第三阀门36，使稳压瓶31维持在合适的压力；

3、进行降温操作：利用主控制装置40控制第二阀门35开启，使得稳压瓶31与保温罐21连通，从而由稳压瓶31调节保温罐21内的压力，使保温罐21内的压力下降，直至保温罐21内的液氮降低至目标温度(-210℃～-196℃)，获取过冷液氮；

4、进行生物组织的冷冻保存操作：确保第一阀门13和第三阀门36处于关闭状态，以及第二阀门35处于打开状态，然后打开通气阀34，再打开保温罐21，将需要冷冻保存的生物组织(如精子、卵子、胚胎细胞等)放入保温罐21中，由此实现生物组织的快速冷却玻璃化低温保存。

应理解，本实施例的冷源装置可短期保存大约半小时，如需长期保存，需将生物组织转移到普通液氮罐中。还应理解，常压下的液氮变成过冷液氮需要时间，例如自打开第二阀门35对保温罐21进行降温的时刻起算，使常压下的液氮的温度到达目标温度的这段时间为降温时间，该降温时间一般为10分钟左右，而且在打开保温罐21后，将生物组织立刻放入过冷液氮中，此时，液氮并未恢复到常压下的温度，也是经过一定时间后如15分钟左右才恢复，因而利用液氮的过冷能力，使生物组织快速降温，实现高效的冷冻保存。

进一步的，在上述压力控制操作中，还可利用主控制装置40控制第三阀门36和第二阀门35开启，并控制第一阀门13和通气阀34关闭，主控制装置40继而控制抽气泵32开启对稳压瓶31抽真空，由于此时稳压瓶31与保温罐21连通，因此在对稳压瓶31抽真空的同时也对保温管21抽真空，直至保温罐21内液氮的温度降低至目标温度即停止抽真空并进行保压即可。该操作方式中，稳压瓶31可缓冲抽气过程中的压力，使降温过程更为稳定，从而更精确地控制保温罐21内的压力和温度。优选的，在抽气之前，先利用主控制装置40设定保温罐21中的液氮的目标温度和/或目标压力，当保温罐21中的温度和/或目标压力达到设定值后，主控制装置40即控制抽气泵32停止抽气。此处，应理解，抽气泵32将保温罐21内的空气及氮气从保温罐21内抽出，使保温罐21内部压力降低，此过程中，部分液氮蒸发，吸收热量，使得剩余液氮的温度持续降低，直至剩余液氮的温度达到目标温度(或者剩余液氮的压力达到目标压力)后关闭抽气泵32、第二阀门33和第三阀门36，接着进行保压即可。此外，在上述直接由稳压瓶31控制保温罐21降压的方式中，如果稳压瓶31的压力不足以使保温罐21内的液氮降低至目标温度，则主控制装置40可再次控制抽气泵32开启抽真空。进一步的，主控制装置40可通过变频控制抽气泵32转速，使稳压瓶31保持恒定压力。

所应理解，应用上述冷源装置所获取的过冷液氮的温度低于常压下液氮的温度且高于液氮的熔点温度，在常压下，若精确到小数点前一位，则常压下液氮的温度为-196℃，而在负压下，过冷液氮的温度低于-196℃，若精确到小数点前一位，则液氮的熔点温度为-210℃，此时，过冷液氮的温度为(-210℃～-196℃)，优选过冷液氮的温度为[-208℃，-196℃)，或过冷液氮的温度为[-207℃，-196℃)。此处，常压是指大气压，负压是指低于大气压的压力。

本实施例中，在制备过冷液氮时，以减压降温的方式，使保温罐21内部形成负压而获取过冷液氮，整个制备冷源的操作方便，操作效率高，而且液氮的温度控制更为精确，从而可以提高生物组织的冷冻保存效果。

进一步的，通过软件数值模拟证明了过冷液氮的细胞冷冻时间被显著缩短，细胞冷冻速率显著提高。用于数值模拟的软件可以为FLUENT、COMSOL等常用数值模拟软件，本领域技术人员应能够根据需要选择，此处不赘述。

具体地，当液氮的温度分别为77K(-196℃)、71K(-202℃)、66K(-207℃)时，通过软件数值模拟发现细胞冷冻的时间分别为0.195s、0.182s和0.171s，且如图4所示，相应的细胞冷冻速率分别为：60,900K/min、65,300K/min和69,500K/min。由此可见，本实施例制备的过冷液氮能获取较大的冷冻速率，冷冻速率越大，细胞冷冻时间越短，细胞的冷冻保存效果更好，细胞在复苏后也更容易存活。特别的，实现玻璃化保存必须要达到一定的冷冻速率，常压下的液氮只能冷冻小体积的生物组织(细胞液滴直径不超过140μm)，而过冷液氮可以冷冻更大体积的生物组织(细胞液滴直径可达200μm甚至更大)，使冷冻保持的适用范围更广，有利于保存更多的生物组织，并且降低了冷冻保护剂的浓度，降低了对细胞的毒性。

更详细地说，当液氮温度由77K降至66K时，液氮温度降低了14.2％，且样品冷冻速率提高了14.1％。从这一结果来看，液氮温度变化和降温速率变化的幅度相近，且冷冻速率显著高于现有冷冻方法。此外，需解释说明的是，当液氮温度降低形成过冷液氮时，过冷液氮不仅温度低，而且还可避免液氮和生物组织之间的薄膜沸腾(Film Boiling)换热模式，并促进核沸腾(Nuclear Boiling)换热模式，大幅度提升了热交换效率，从而使生物组织能够以更快速度降温，提高冷冻保存效果，尤其是玻璃化保存效果。

应知晓，图4是根据软件模拟得到的结果，在该数值模拟中并没有考虑气膜的减少对冷冻速率的影响。但是发明人发现，气膜的减少实际可进一步提高降温速度。由此，本实用新型还通过实验进一步证明了过冷液氮的细胞冷冻速率被显著提高。具体的，当液氮温度为66K(-207℃)时，实际测量得到的细胞冷冻速率高达17,000±1,300K/min，比常压下液氮的降温速率高出41.7％。由此可见，过冷液氮在冷冻保存生物组织时，可显著提高冷冻速率，达到较好的冷冻保存效果。

继续参考图1，所述冷源装置优选还包括除菌过滤器50，用于除菌过滤补液罐11向保温罐21所输送的液氮。所述除菌过滤器50可设置在补液管路12上或设置在补液罐11的出液口处或设置在保温罐21的进液口处。除菌过滤器50的使用，保证了保温罐21中过冷液氮的无菌环境，提高了生物组织低温冷冻保存的安全性，也提高了生物组织低温冷冻保存的成功率。优选的，除菌过滤器50选用大比表面积，过滤精度为0.22μm以上的微滤滤芯，滤芯材料为混合纤维素酯圆形的单片平板滤膜或其它材料制成。

进一步的，所述自动补液装置10还包括第二液位计14，用于监测补液罐11内液氮的液位。进一步的，所述第二液位计14与主控制装置40通讯连接。所述主控制装置40用于根据第二液位计14反馈的液位信息控制液氮源向补液罐11补充液氮。进一步的，所述自动补液装置10还进一步包括进液管15，分别与液氮源(即冷源供应装置)和补液罐11连接，从而由液氮源(未图示)通过进液管15向补液罐11补充液氮，优选的，在进液管15上设置有第四阀门16，或在液氮源或补液罐11上设置有第四阀门16，所述第四阀门16用于控制液氮源与补液罐11之间的通断。更优选的，主控制装置40与第四阀门16通讯连接。当补液罐11内的液位过低时，所述主控制装置40控制第四阀门16开启，并控制液氮源向补液罐11输送液氮。通常的，所述补液罐11为液氮杜瓦罐，并采用超级真空绝热的不锈钢压力容器。

进一步在一些实施例中，所述检测装置包括真空压力计23，用于监测保温罐21内部的压力。所述主控制装置40与真空压力计23通讯连接，以根据真空压力计23反馈的压力控制抽气泵32的抽气状态，以此调节保温罐21内部的压力。在一些实施例中，所述检测装置包括温度检测装置，用于监测保温罐21内的温度，所述温度检测装置可以是热电偶24或者热电阻。本实施例中，选用热电偶24，所述主控制装置40与热电偶24通讯连接，以便根据热电偶24反馈回的温度控制抽气泵32的抽气状态，以此调节保温罐21内部的压力。在一些实施例中，所述检测装置同时包括真空压力计23和热电偶24。热电偶24优选T型，便于插入液氮中进行测量，测量精度高，而且测量范围广，在零下几百摄氏度下也可连续测量(测量量程可达-250℃～100℃)，而且构造简单，使用方便。此外，所述保温罐21通常为保温性能好的压力容器，例如杜瓦罐，此时，容器的侧壁中设有真空隔热层。可替代地，也可采用保温性能好的材料制备保温罐21，且保温罐21需要足够的耐压强度。或者，将真空隔热层中的真空环境替换为隔热材料。本实用新型对制备保温罐21的方式不加限定。较优的，所述保温罐21包括真空杯211和保温器212，保温器212设置在真空杯211的内部并用于保温。真空杯211主要采用双层真空不锈钢316材料，保温器212可采用双层真空不锈钢或双层真空玻璃保温杯。

进一步的，所述压力控制装置30还包括压力计36，与稳压瓶31连接，用于精确监测稳压瓶31内的压力。所应知晓，压力计36和真空压力计23可择一使用或同时使用，较优的，两者同时使用，以通过压力计36精确监控稳压瓶31的压力，并通过真空压力计23精确监控保温罐21内的压力。

本实施例对主控制装置40的种类没有特别的限制，可以是执行逻辑运算的硬件，例如，单片机、微处理器、可编程逻辑控制器(PLC，Programmable Logic Controller)或者现场可编程逻辑门阵列(FPGA，Field-Programmable Gate Array)，或者是在硬件基础上的实现上述功能的软件程序、功能模块、函数、目标库(Object Libraries)或动态链接库(Dynamic-Link Libraries)。或者，是以上两者的结合。本领域技术人在本申请公开的内容基础上，应当知晓如何具体实现主控制装置40与其他设备间的通信。可选的，所述主控制装置40包括操控面板，可在操控面板上设置补液量、目标温度、目标压力等信息。

进一步参考图2，所述热电偶24所测量得到的温度信息可通过导线26反馈给主控制装置40。本实施例中，所述主控制装置40可根据热电偶24的温度信息控制抽气泵32的抽气状态，如当实际测量的温度远高于目标温度时，所述主控制装置40控制抽气泵32增大抽气速度和/或抽气量；又例如当实际测量的温度略高于目标温度时，所述主控制装置40控制抽气泵32减小抽气速度和/或抽气量。进一步的，所述导线26优选为温度补偿导线，以减少环境温度对检测信号的影响，确保温度检测的精度。所述真空压力计23可测量保压管路33中的压力，或者直接测量保温罐21内的压力。例如将真空压力计23直接穿过保温罐21进行测量，或穿过盖子25进行测量。所述主控制装置40也可根据真空压力计23得到的压力信息调整抽气泵32的抽气状态。

本实施例中，所述抽气泵32通过抽气管路37对稳压瓶31进行抽真空。所述抽气管路37的一部分伸入稳压瓶31内，另一部分在稳压瓶31外与抽气泵32连接。所述抽气泵32通常为真空泵。在其他实施例中，所述抽气泵32也可不通过抽气管路37进行抽气，例如将真空泵直接通过穿孔的方式连接于稳压瓶或连接于稳压瓶的侧壁，同样可达到对稳压瓶内部进行抽气的效果。

所述冷源装置还包括显示装置(未图示)，与主控制装置40通讯连接。所述显示装置可显示压力、温度等信息。所述显示装置可以是人机交互界面，也可以由普通显示屏和按键组成。

进一步优选的，所述温度控制装置20还包括泄压阀(未图示)，优选为电控泄压阀，其可设置于位于保温罐21外的保压管路33上，也可直接穿孔连接于盖子25或保温罐21的侧壁，亦可以实现制备过冷液氮结束后的泄压，以使内外压力统一。进一步的，所述泄压阀与主控制装置40通讯连接，所述主控制装置40控制泄压阀打开或关闭。在另外的实施例中，也可取消泄压阀，而仅通过通气阀34实现泄压即可。此外，上述阀门中的任意或部分可选择为电磁流量调节阀。通过调节流量阀的开度，方便调节相应管路中液体和气体的流量。例如所述主控制装置40控制调节第二阀门35和/或第三阀门36的开度，来调节抽气泵32的抽气速度，如当实测温度远高于目标温度时，第二阀门35和/或第三阀门36最大开启，当实测温度略高于目标温度时，第二阀门35和/或第三阀门36开度减小，当实测温度到达目标温度时，第二阀门35和/三阀门36关闭，同时真空泵也关闭。

应知晓，所述主控制装置40分别与上述阀门和检测装置通讯连接，主要与这些设备中的电气部件通信连接，从而控制这些设备中的动作部件的自动化运行，实现过冷液氮的自动化制备，提高制备效率。

参考图2，所述保温罐21包括罐体和盖子25，所述罐体具有开口，所述开口处设置盖子25，所述盖子25可以开闭，以打开或密封保温罐21。所述盖子25可选枢转地设置在罐体的开口处，并可通过卡扣27与罐体连接，例如罐体上设有固定扣28，卡扣27与固定扣28扣紧(即扣合)。可替代地，也可省去卡扣27，而是利用抽真空时外部大气压大于内部气压将盖子25和罐体密封连接。进一步的，所述盖子25可包括三种不同的开合状态；第一种状态为，盖上盖子25后，卡扣27未与固定扣28扣合；第二种状态为，如图2中实线所示，盖上盖子25后，卡扣27与固定扣28扣合；第三种状态为，如图2所示，按照箭头方向，解除卡扣27与固定扣28的扣合后，打开盖子25。图2中，虚线表示处于第一种状态或第三种状态的盖子25，实线表示处于第二种状态的盖子25。

所述保温罐21优选还包括密封圈29，用于密封盖子25和罐体。优选的，如图3所示，所述密封圈29环设在罐体的开口处，并位于盖子25和罐体之间。所述密封圈29的材料可以是金属材料或非金属材料，优选为POM塑料。进一步的，保压管路33、补液管路12和导线26可穿过密封圈29进出保温罐21。还应知晓的是，在制备过冷液氮时，对密封要求很高，比如罐体的密封和管路的密封，此外，对排气量要求也高，应选择排气量比较大的泵，以保证液氮能够达到目标温度。

综上，根据本实施例提供的技术方案，本实施例的冷源装置通过制备过冷冷源来冷冻保存生物组织(如胚胎或细胞等生物组织)，可显著提高生物组织的冷冻保存效果，提高生物组织复苏后的存活率。更具体地，通过降低常规冷源的温度，极大地提升了冷冻速率，而且还避免了冷源和生物组织之间的薄膜沸腾(Film Boiling)换热模式，促进了冷源和生物组织之间的核沸腾(Nuclear Boiling)换热模式，大幅度提升了热交换效率，使得生物组织能够以更快速度降温，最终提高了冷冻速率。不仅于此，克服了传统冷冻保存法因降温速率不足而提高冷冻保护剂浓度，造成冷冻保护剂对生物组织的毒性大的问题。因为本冷源装置的冷冻速率大，避免了使用高浓度的冷冻保护剂，从而降低了冷冻保护剂对生物组织的毒性。此外，还克服了传统冷冻保存法因降温速率不足而无法有效保存较大直径的生物样本，导致只能保存体积较小的生物样本的问题。本实用新型由于冷冻速率足够大，此时，不受限于被保存的生物样本的大小，故而能够保存更大直径的生物样本，保存范围更广。而且本实施例中，冷冻保存的方式可以是玻璃化冷冻保存，也可以是程序化冷冻保存。另外，整套装置可实现自动补液，操作效率高，而且通过压力控制装置能够精确控制保温罐中的温度，改善了玻璃化冷冻保存的效果。此外，增加除菌过滤器，确保了过冷液氮的无菌环境，进一步提高了玻璃化冷冻保存的效果，提升了成功率。

本实用新型的创新虽然来源于液氮技术领域，但本领域的技术人员可以理解，本实用新型也可以应用于其他冷源，比如液态二氧化碳(液态的二氧化碳气体)或液态氦气。

上述描述仅是对本实用新型一些实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (11)

1.一种冷源装置，其特征在于，包括自动补液装置、温度控制装置和压力控制装置；

所述自动补液装置包括补液罐、第一阀门和补液管路；所述温度控制装置包括保温罐、检测装置和主控制装置；所述压力控制装置包括稳压瓶、抽气泵、第二阀门、第三阀门和保压管路；

所述第一阀门用于控制所述补液罐和所述保温罐之间的通断；所述第二阀门用于控制所述保温罐与所述稳压瓶之间的通断；所述第三阀门用于控制所述稳压瓶和所述抽气泵之间的通断；

所述主控制装置分别与所述检测装置、所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门以及所述抽气泵通讯连接；

所述补液罐用于存储冷源，并通过所述补液管路与所述保温罐连接；所述主控制装置用于控制所述补液罐向所述保温罐输送冷源；

所述保温罐通过所述保压管路与所述稳压瓶连接；所述抽气泵与所述稳压瓶连接；

所述检测装置用于检测所述保温罐内的压力和/或温度；所述主控制装置还用于根据所述检测装置所检测的信息控制所述抽气泵的抽气状态，并控制所述抽气泵对所述稳压瓶抽真空，以使所述稳压瓶压力降低，从而控制与所述稳压瓶连通的所述保温罐内的冷源的温度降低至目标温度。

2.根据权利要求1所述的冷源装置，其特征在于，所述自动补液装置还包括除菌过滤器和第一液位计；所述除菌过滤器用于除菌过滤所述补液罐向所述保温罐所输送的冷源；所述第一液位计用于监测所述保温罐内冷源的液位。

3.根据权利要求2所述的冷源装置，其特征在于，所述除菌过滤器设置在所述补液管路上，或设置在所述补液罐的出液口处或设置在所述保温罐的进液口处。

4.根据权利要求2或3所述的冷源装置，其特征在于，所述第一液位计与所述主控制装置通讯连接；所述主控制装置用于根据所述第一液位计反馈的液位信息控制所述第一阀门打开，以使得所述补液罐向所述保温罐输送冷源。

5.根据权利要求1所述的冷源装置，其特征在于，所述压力控制装置还包括通气阀，设置于所述稳压瓶上。

6.根据权利要求1所述的冷源装置，其特征在于，所述自动补液装置还包括第二液位计、进液管、冷源供应装置和第四阀门；

所述第二液位计用于监测所述补液罐内冷源的液位；所述进液管分别与所述冷源供应装置和所述补液罐连接；所述第四阀门用于控制所述冷源供应装置与所述补液罐之间的通断。

7.根据权利要求6所述的冷源装置，其特征在于，所述第二液位计与所述主控制装置通讯连接；所述主控制装置用于根据所述第二液位计反馈的液位信息控制所述第四阀门打开，以使得所述冷源供应装置向所述补液罐输送冷源。

8.根据权利要求1所述的冷源装置，其特征在于，所述检测装置包括真空压力计和热电偶；所述真空压力计用于监测所述保温罐内的压力；所述热电偶用于监测所述保温罐内的温度。

9.根据权利要求1所述的冷源装置，其特征在于，所述压力控制装置还包括压力计，与所述稳压瓶连接，用于监测所述稳压瓶内的压力。

10.根据权利要求1所述的冷源装置，其特征在于，所述保温罐包括罐体和盖子，所述罐体具有开口，所述开口处设置所述盖子，所述盖子用于与所述罐体密封连接；所述盖子可枢转地设置在所述罐体的开口处，且所述盖子上设置有卡扣，所述罐体上设置有固定扣，所述卡扣用于与所述固定扣扣合。

11.根据权利要求10所述的冷源装置，其特征在于，所述保温罐还包括密封圈，用于密封所述盖子和所述罐体。

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