CN219368102U - 挑管装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及生物存储技术领域，公开一种挑管装置，包括桶体；制冷组件，包括斯特林制冷机和热管；所述热管设置于所述桶体内，且其第一端位于所述桶体的侧壁顶部，其第二端环绕所述桶体的侧壁呈螺旋状延伸至所述桶体的侧壁底部；所述热管内充注有冷媒，且其第一端连接于所述斯特林制冷机，所述斯特林制冷机用于向所述热管内的冷媒提供冷量。采用斯特林制冷机制冷，其制冷效率有效提高。并且，热管的布置方式能够使桶体内的温度更加均匀。

Description

挑管装置

技术领域

本申请涉及生物存储技术领域，例如涉及一种挑管装置。

背景技术

在生物医疗领域，挑管装置应用广泛，挑管装置一般包括挑管桶和挑管臂。其中，挑管桶内用于低温存储生物样本，挑管臂用于取出将挑管桶内的生物样本。对于生物样本的保存，挑管桶内的低温环境至关重要。

相关技术公开了一挑管装置，包括用于存储样本的桶体，通过向桶体内充注液氮制冷从而维持低温环境。

在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：

充注时首先需要一部分液氮进行预冷管路，造成冷量浪费；充注液氮的时间较长，液氮的制冷效率较差，并且桶体的温度均匀性较差。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

实用新型内容

为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。

本公开实施例提供一种挑管装置，解决了利用液氮制冷其效率较差且桶体的温度均匀性较差的问题。

在一些实施例中，所述挑管装置包括：

桶体；

制冷组件，包括斯特林制冷机和热管；所述热管设置于所述桶体内，且其第一端位于所述桶体的侧壁顶部，其第二端环绕所述桶体的侧壁呈螺旋状延伸至所述桶体的侧壁底部；

所述热管内充注有冷媒，且其第一端连接于所述斯特林制冷机，所述斯特林制冷机用于向所述热管内的冷媒提供冷量。

可选地，所述制冷组件包括多根所述热管，多根所述热管在所述桶体的侧壁上相互平行设置。

可选地，制冷组件包括三根或三根以上所述热管的情况下，相邻的所述热管之间的距离相同。

可选地，所述斯特林制冷机包括：

冷头，所述热管的第一端连接于所述冷头，所述冷头向所述热管传递冷量。

可选地，所述桶体的侧壁上部设有冻媒夹层，所述冻媒夹层内充注有冷媒；

所述桶体在关闭的情况下，所述冻媒夹层内的冷媒吸冷固化；所述桶体在打开的情况下，所述冻媒夹层内的冷媒吸热融化，从而保持所述桶体的上部温度。

可选地，所述冻媒夹层设有注入口，用于向所述冻媒夹层注入冷媒。

可选地，所述冻媒夹层设有排出口，用于排出所述冻媒夹层的冷媒。

可选地，所述桶体的侧壁设有真空夹层，且所述冻媒夹层位于所述真空夹层靠近所述桶体的侧壁的一侧。

可选地，所述桶体的侧壁设有真空夹层。

可选地，所述挑管装置还包括：

托盘组件，设置于所述桶体内，用于存储样本。

本公开实施例提供的挑管装置，可以实现以下技术效果：

采用斯特林制冷机制冷取代充注液氮制冷，其制冷效率有效提高。斯特林制冷机向热管传递冷量，热管的第一端处冷媒吸收冷量后液化，在重力作用下，液态的冷媒沿着热管向其第二端流通。液态的冷媒在流通的过程中向桶体的内部传递冷量，同时液态的冷媒发生气化。气态的液态冷媒沿着热管向其第一端流通，并且气态的冷媒回到第一端后重新吸收斯特林制冷机传递的冷量并液化。如此循环，使桶体内维持低温环境。并且，热管的管体呈螺旋状由桶体的侧壁顶部延伸至侧壁底部，热管采用这样的布置方式，能够使桶体内的温度更加均匀。

以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本申请。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：

图1是本公开实施例提供的挑管装置的结构示意图；

图2是本公开实施例提供的挑管装置的剖面示意图；

图3是图2的A部放大图；

图4是本公开实施例提供的热管的结构示意图。

附图标记：

100：桶体；101：冻媒夹层；102：真空夹层；110：热管；111：第一热管；112：第二热管；120：斯特林制冷机；121：冷头；130：托盘组件；140：升降组件。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。

本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

本公开实施例中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本公开实施例及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本公开实施例中的具体含义。

另外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开实施例中的具体含义。

除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。

本公开实施例中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，A/B表示：A或B。

术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，表示：A或B，或，A和B这三种关系。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

结合图1-4所示，本公开实施例提供了一种挑管装置，包括桶体100和制冷组件。其中，制冷组件包括斯特林制冷机120和热管110；热管110设置于桶体100内，且其第一端位于桶体100的侧壁顶部，其第二端环绕桶体100的侧壁呈螺旋状延伸至桶体100的侧壁底部；热管110内充注有冷媒，且其第一端连接于斯特林制冷机120，斯特林制冷机120用于向热管110内的冷媒提供冷量。

在本实施例中，如图1和图2所示，挑管装置还包括托盘组件130和升降组件140。其中托盘组件130设置于桶体100内，用于放置试管、血液等生物样本。升降组件140设置于桶体100的外部，升降组件140通过升降臂伸入桶体100内连接托盘组件130。桶体100的顶部设有顶盖，在顶盖关闭的情况下，桶体100内部保持低温从而保存样本；当需要拿取样本时，打开顶盖并且通过升降臂将托盘组件130抬升至桶体100的上部，从而便于人工或通过其他设备拿取托盘组件130上的样本。

在本实施例中，斯特林制冷机120是通过压缩利用化学能量来实现制冷效果的机械设备。斯特林制冷机120具有机构紧凑、工作温度范围宽、启动快和效率高等优点。斯特林制冷机120通过冷头121传递制冷机制取的冷量。

在本实施例中，热管110一种高效的传热元件，它可将大量热量通过其很小的截面积远距离地传输而无需外加动力。热管110内部主要靠工作液体的汽、液相变传热，热阻很小，因此具有很高的导热能力。与银、铜、铝等金属相比，单位重量的热管110可多传递几个数量级的热量。

采用本公开实施例提供的挑管装置，采用斯特林制冷机120制冷取代充注液氮制冷，其制冷效率有效提高。斯特林制冷机120向热管110传递冷量，热管110的第一端处冷媒吸收冷量后液化，在重力作用下，液态的冷媒沿着热管110向其第二端流通。液态的冷媒在流通的过程中向桶体100的内部传递冷量，同时液态的冷媒发生气化。气态的液态冷媒沿着热管110向其第一端流通，并且气态的冷媒回到第一端后重新吸收斯特林制冷机120传递的冷量并液化。如此循环，使桶体100内维持低温环境。并且，热管110的管体呈螺旋状由桶体100的侧壁顶部延伸至侧壁底部，热管110采用这样的布置方式，能够使桶体100内的温度更加均匀。

可选地，桶体100的侧壁设有真空夹层102。这样通过真空夹层102能够有效防止桶体100内的冷量通过侧壁向外界传递。

可选地，制冷组件包括多根热管110，多根热管110在桶体100的侧壁上相互平行设置。

在本实施例中，斯特林制冷机120向多根热管110同时传递冷量，每一热管110的第一端处冷媒吸收冷量后液化，在重力作用下，液态的冷媒沿着热管110向其第二端流通。液态的冷媒在流通的过程中向桶体100的内部传递冷量，同时液态的冷媒发生气化。气态的液态冷媒沿着热管110向其第一端流通，并且气态的冷媒回到第一端后重新吸收斯特林制冷机120传递的冷量并液化。在具有多根热管110的情况下，多根热管110在桶体100的侧壁上平行设置，每一热管110均采用管体呈螺旋状由桶体100的侧壁顶部延伸至侧壁底部的布置方式。这样通过增加热管110的数量能够提高制冷效率，并且相互平行设置的方式能够避免多根热管110之间相互缠绕。

示例性地，如图4所示，制冷组件包括两根热管110，分别称为第一热管111和第二热管112。第一热管111和第二热管112相互平行地设置于桶体100的侧壁上，且两根热管110的第一端均连接于斯特林制冷机120，两根的管体均呈螺旋转由桶体100的侧壁顶部向侧壁底部延伸。斯特林制冷机120同时向第一热管111和第二热管112传递冷量，第一热管111的第一端处冷媒吸收冷量后液化，在重力作用下，液态的冷媒沿着管体向其第二端流通。液态的冷媒在流通的过程中向桶体100的内部传递冷量，同时液态的冷媒发生气化。气态的液态冷媒沿着管体向其第一端流通，并且气态的冷媒回到第一端后重新吸收斯特林制冷机120传递的冷量并液化。两根热管110内的冷媒均如此循环，维持桶体100内的低温环境。

可选地，制冷组件包括三根或三根以上热管110的情况下，相邻的热管110之间的距离相同。

在本实施例中，虽然通过增加热管110的数量能够提高制冷效率，并且当热管110的数量为三根或三根以上时，如果多根热管110的布局不合理将导致桶体100内的温度不均。因此在热管110为三根或三根以上的情况下，采用相邻的热管110等距设置的方式，这样有利于在提高制冷效率的同时保障桶体100内的温度均匀。

示例性地，制冷组件包括三根热管110，分别称为第一热管111、第二热管112和第三热管。三根热管110的第一端均连接于斯特林制冷机120，每一热管110的管体均呈螺旋转由桶体100的侧壁顶部向侧壁底部延伸。三根热管110相互平行地设置于桶体100的侧壁上，并且第一热管111和第二热管112之间的距离等于第二热管112和第三热管之间的距离。斯特林制冷机120同时向第一热管111、第二热管112和第三热管传递冷量，第一热管111的第一端处冷媒吸收冷量后液化，在重力作用下，液态的冷媒沿着管体向其第二端流通。液态的冷媒在流通的过程中向桶体100的内部传递冷量，同时液态的冷媒发生气化。气态的液态冷媒沿着管体向其第一端流通，并且气态的冷媒回到第一端后重新吸收斯特林制冷机120传递的冷量并液化。三根热管110内的冷媒均如此循环，维持桶体100内的低温环境，并且使桶体100内的温度更加均匀。

可选地，斯特林制冷机120包括冷头121，热管110的第一端连接于冷头121，冷头121向热管110传递冷量。

在本实施例中，如图2所示，斯特林制冷机120设置于桶体100的外部，热管110的第一端位于桶体100的侧壁顶部且伸出桶体100连接于冷头121。斯特林制冷机120所产生的冷量通过冷头121传递至热管110内的冷媒。

示例性地，制冷组件包括一根热管110，热管110的第一端位于桶体100的侧壁顶部，且管体的侧壁顶部开设有一个通孔。冷头121被构造为圆柱形，其端面竖向用于连接热管110。冷头121设置于桶体100的外部且其端面朝向通孔，热管110的第一端通过通孔伸出桶体100，并且连接于冷头121的端面的圆心处。

又一示例性地，制冷组件包括两根热管110，分别称为第一热管111和第二热管112，两根热管110的第一端均位于桶体100的侧壁顶部。管体的侧壁顶部开设有两个通孔，分别称为第一通孔和第二通孔。冷头121被构造为圆柱形，其端面竖向用于连接热管110。冷头121设置于桶体100的外部且其端面朝向通孔，第一热管111的第一端通过第一通孔伸出桶体100并连接于冷头121的端面，第二热管112的第一端通过第二通孔伸出桶体100并连接于冷头121的端面。并且，第一热管111与冷头121的连接处位于第二热管112与冷头121的连接处的上方，如图3所示。

又一示例性地，制冷组件包括三根热管110，分别称为第一热管111、第二热管112和第三热管，三根热管110的第一端均位于桶体100的侧壁顶部。管体的侧壁顶部开设有三个通孔，分别称为第一通孔、第二通孔和第三通孔。冷头121被构造为圆柱形，其端面竖向用于连接热管110。冷头121设置于桶体100的外部且其端面朝向通孔，第一热管111的第一端通过第一通孔伸出桶体100并连接于冷头121的端面，第二热管112的第一端通过第二通孔伸出桶体100并连接于冷头121的端面，第三热管的第一端通过第三通孔伸出桶体100并连接于冷头121的端面。并且第一热管111与冷头121的连接处、第二热管112与冷头121的连接处、第三热管与冷头121的连接处自上而下依次设置。

可选地，如图3所示，桶体100的侧壁上部设有冻媒夹层101，冻媒夹层101内充注有冷媒；桶体100在关闭的情况下，冻媒夹层101内的冷媒吸冷固化；桶体100在打开的情况下，冻媒夹层101内的冷媒吸热融化，从而保持桶体100的上部温度。

在本实施例中，桶体100的顶部设有顶盖，当需要取用桶体100内低温存储的样本时，需要短暂地打开顶盖。在顶盖打开的情况下，桶体100上部的温度流失较快。并且当顶盖关闭后，桶体100内的温度自动平衡导致短时内桶体100的整体温度下降，不利于样本的存储。

在本实施例中，通过在桶体100的侧壁上部设置冻媒夹层101，有效地解决了桶体100的顶盖在打开的情况下其上部的温度流失较快的问题。在盖体关闭的情况下，斯特林制冷机120向热管110传递冷量，热管110的第一端处冷媒吸收冷量后液化，在重力作用下，液态的冷媒沿着热管110向其第二端流通。液态的冷媒在流通的过程中向桶体100的内部传递冷量，同时液态的冷媒发生气化。气态的液态冷媒沿着热管110向其第一端流通，并且气态的冷媒回到第一端后重新吸收斯特林制冷机120传递的冷量并液化。如此循环，使桶体100内维持低温环境，同时冻媒夹层101内的冷媒吸收冷量并发生固化。当顶盖打开且桶体100的上部温度升高时，冻媒夹层101内固化的冷媒吸热发生融化，从而降低桶体100上部的温度。这样，当顶盖再次关闭时，桶体100上部和下部的温差较小，有效地维持了桶体100的整体温度。

可选地，冻媒夹层101设有注入口，冻媒夹层101用于向冻媒夹层101注入冷媒。

在本实施例中，通过注入口向冻媒夹层101内注入冷媒，注入的冷媒在温度高于-150℃时融化。向冻媒夹层101注入冷媒后，桶体100的顶盖关闭并且斯特林制冷机120向热管110传递冷量，热管110的第一端处冷媒吸收冷量后液化，在重力作用下，液态的冷媒沿着热管110向其第二端流通。液态的冷媒在流通的过程中向桶体100的内部传递冷量，同时液态的冷媒发生气化。气态的液态冷媒沿着热管110向其第一端流通，并且气态的冷媒回到第一端后重新吸收斯特林制冷机120传递的冷量并液化。如此循环，使桶体100内维持低温环境，同时冻媒夹层101内的冷媒吸收冷量，并且当冷媒的温度低于-150℃发生固化。当顶盖打开且桶体100的上部温度升高时，冻媒夹层101内固化的冷媒吸热，并且当温度高于-150℃时发生融化，从而降低桶体100上部的温度。

可选地，冻媒夹层101设有排出口，冻媒夹层10用于排出冻媒夹层101的冷媒。

在本实施例中，排出口设置于冻媒夹层101的底部，这样便于排空冻媒夹层101中的冷媒。这里，冻媒夹层101的排出口和注入口可以是同一个，从而方便注入和排出冷媒。

可选地，桶体100的侧壁设有真空夹层102，且冻媒夹层101位于真空夹层102靠近桶体100的侧壁的一侧。

在本实施例中，通过在桶体100的侧壁上设置真空夹层102，有利于维持桶体100内的温度。并且，当真空夹层102和冻媒夹层101同时设置时，冻媒夹层101更靠近桶体100的侧壁，这样便于冻媒夹层101中的冷媒吸取桶体100内的冷量。这里如果冻媒夹层101位于真空夹层102远离桶体100的侧壁的一侧，也即冻媒夹层101和桶体100的侧壁之间隔着真空夹层102，将导致冻媒夹层101内的冷媒无法吸收足够的冷量从而固化。

可选地，在桶体100的侧壁的上部，冻媒夹层101和真空夹层102分别占桶体100的侧壁的厚度的一半。

在本实施例中，桶体100的侧壁上部设有真空夹层102和冻媒夹层101，桶体100的侧壁下部仅设有真空夹层102。这里冻媒夹层101和真空夹层102分别占桶体100的侧壁的厚度的一半，既能向冻媒夹层101内充注足够的冷媒，又能通过真空夹层102有效保障桶体100的温度。

以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。本公开的实施例并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种挑管装置，其特征在于，包括：

桶体(100)；

制冷组件，包括斯特林制冷机(120)和热管(110)；所述热管(110)设置于所述桶体(100)内，且其第一端位于所述桶体(100)的侧壁顶部，其第二端环绕所述桶体(100)的侧壁呈螺旋状延伸至所述桶体(100)的侧壁底部；

所述热管(110)内充注有冷媒，且其第一端连接于所述斯特林制冷机(120)，所述斯特林制冷机(120)用于向所述热管(110)内的冷媒提供冷量。

2.根据权利要求1所述的挑管装置，其特征在于，

所述制冷组件包括多根所述热管(110)，多根所述热管(110)在所述桶体(100)的侧壁上相互平行设置。

3.根据权利要求2所述的挑管装置，其特征在于，

制冷组件包括三根或三根以上所述热管(110)的情况下，相邻的所述热管(110)之间的距离相同。

4.根据权利要求1至3任一项所述的挑管装置，其特征在于，所述斯特林制冷机(120)包括：

冷头(121)，所述热管(110)的第一端连接于所述冷头(121)，所述冷头(121)向所述热管(110)传递冷量。

5.根据权利要求1至3任一项所述的挑管装置，其特征在于，

所述桶体(100)的侧壁上部设有冻媒夹层(101)，所述冻媒夹层(101)内充注有冷媒；

所述桶体(100)在关闭的情况下，所述冻媒夹层(101)内的冷媒吸冷固化；所述桶体(100)在打开的情况下，所述冻媒夹层(101)内的冷媒吸热融化，从而保持所述桶体(100)的上部温度。

6.根据权利要求5所述的挑管装置，其特征在于，

所述冻媒夹层(101)设有注入口，用于向所述冻媒夹层(101)注入冷媒。

7.根据权利要求5所述的挑管装置，其特征在于，

所述冻媒夹层(101)设有排出口，用于排出所述冻媒夹层(101)的冷媒。

8.根据权利要求5所述的挑管装置，其特征在于，

所述桶体(100)的侧壁设有真空夹层(102)，且所述冻媒夹层(101)位于所述真空夹层(102)靠近所述桶体(100)的侧壁的一侧。

9.根据权利要求1至3任一项所述的挑管装置，其特征在于，

所述桶体(100)的侧壁设有真空夹层(102)。

10.根据权利要求1至3任一项所述的挑管装置，其特征在于，还包括：

托盘组件(130)，设置于所述桶体(100)内，用于存储样本。