一種液氮零損耗生物樣本低溫儲存裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種液氮零損耗生物樣本低溫儲存裝置，包括：設有頂蓋(11)的儲存筒、導熱內膽(4)和液氮制冷設備；儲存筒的筒壁包括外筒(1)、真空層(2)和絕熱層(3)；絕熱層(3)設于外筒(1)的內部，而真空層(2)設于外筒(1)與絕熱層(3)之間；儲存筒內盛裝有液氮(6)；導熱內膽(4)浸泡于液氮(6)中；生物樣本(5)設于導熱內膽(4)內；液氮制冷設備包括冷凝換熱器(71)和制冷機(72)；冷凝換熱器(71)設于絕熱層(3)與導熱內膽(4)之間；制冷機(72)的冷頭(73)與冷凝換熱器(71)連接。本發明不僅在運行期間不會出現大量冷氣溢出，而且實現了液氮零損耗，無需補充液氮，維護簡便，十分適合無液氮供應的場所。
【專利說明】
一種液氮零損耗生物樣本低溫儲存裝置
技術領域
[0001]本發明涉及生物低溫保存領域，尤其涉及一種液氮零損耗生物樣本低溫儲存裝置。【背景技術】
[0002]現代生物醫學的研究和發展離不開生物低溫保存技術。低溫能夠抑制生物體(該生物體包括但不限于酶、細胞、血小板、精液、組織器官、植物種子、基因等)的生化活動，降低其新陳代謝速率，從而可以使生物體達到長期保存的目的，而且保存溫度越低，保存時間越長。實驗表明:生物細胞在利用_196°C的液氮低溫保存多年后，復溫后的生物細胞沒有發現任何生化和功能上的變異。因此生物低溫保存技術能夠實現生物體的長期安全保存，在遺傳物質及其種質資源的保存領域具有廣闊前景。
[0003]目前，現有的生物低溫保存裝置主要是將生物樣本浸泡于液氮中的儲存罐，其主要原理是利用液氮蒸發提供制冷，但現有的中小型生物儲存罐至少存在以下缺點:
[0004](1)現有技術中即使絕熱措施好的中小型生物儲存罐，其每天的液氮消耗量也在幾升到十幾升，通常在幾天到幾周的時間內其充裝的液氮就會耗盡，因此需要在液氮耗盡前及時補充液氮，否則其內部的低溫環境就會遭到破壞，也就是說，現有的中小型生物儲存罐需要頻繁地補充液氮，維護工作復雜繁瑣，不適合無液氮供應的場所。
[0005](2)現有的中小型生物儲存罐在每次打開蓋子存取生物樣本時，其內部的液氮會直接與大氣接觸，從而造成液氮快速蒸發，這不僅加劇了液氮的消耗，而且液氮蒸發時的大量霧氣會給操作人員的視線帶來很大干擾。
【發明內容】
[0006]針對現有技術中的上述不足之處，本發明提供了一種液氮零損耗生物樣本低溫儲存裝置，不僅在運行期間不會出現大量冷氣溢出，而且實現了液氮零損耗，無需補充液氮， 維護簡便，十分適合無液氮供應的場所。
[0007]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
[0008]—種液氮零損耗生物樣本低溫儲存裝置，用于保存生物樣本5，包括:設有頂蓋11 的儲存筒、導熱內膽4和液氮制冷設備；
[0009]所述儲存筒的筒壁包括外筒1、真空層2和絕熱層3;絕熱層3設于外筒1的內部，而真空層2設于外筒1與絕熱層3之間;所述儲存筒內盛裝有液氮6;導熱內膽4設于所述儲存筒內，并且浸泡于液氮6中；所述生物樣本5設于導熱內膽4內；液氮制冷設備包括冷凝換熱器 71和制冷機72;冷凝換熱器71設于所述儲存筒的內部，并且位于所述絕熱層3與導熱內膽4 之間；制冷機72的冷頭73與冷凝換熱器71連接。
[0010]優選地，還包括:測量控制設備81;導熱內膽4的內部設有溫度傳感器82;測量控制設備81與溫度傳感器82電連接。[〇〇11]優選地，還包括:用于檢測液氮液位的液位傳感器83;液位傳感器83設于所述儲存筒內的液氮6中，并且與測量控制設備81電連接。[〇〇12]優選地，所述的頂蓋11上設有用于補充氮源的傳輸管91;傳輸管91的一端伸入到所述儲存筒內，并且位于所述絕熱層3與導熱內膽4之間；而傳輸管91的另一端設于用于與氮氣瓶92連通的接口和用于與液氮補充裝置93連通的接口。[〇〇13]優選地，制冷機72的冷頭73通過所述儲存筒的頂部或側壁伸入到所述儲存筒內， 并且與冷凝換熱器71連接。
[0014]優選地，所述的制冷機72采用G-M制冷機、斯特林制冷機或脈管制冷機。
[0015]優選地，所述儲存筒為圓筒或方筒。
[0016]由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明所提供的液氮零損耗生物樣本低溫儲存裝置將生物樣本5保存在導熱內膽4中，并不與液氮6直接接觸，從而不僅可以避免生物樣本5間的相互污染，而且能夠有效減少存取生物樣本5時的溫度損耗;導熱內膽4位于所述儲存筒內，并且浸泡于儲存筒內的液氮6中，從而這些液氮6可以使導熱內膽4中形成低溫環境，以用于保存生物樣本5;生物樣本5在冷卻至設定溫度過程中所釋放的熱量以及外界環境向裝置本身的漏熱，會使儲存筒內的部分液氮6蒸發成低溫氮氣；導熱內膽4的上部與儲存筒的頂部之間進行密封處理，從而液氮6蒸發成的低溫氮氣僅會在絕熱層3與導熱內膽 4之間，不會泄露到儲存筒外部;而設于絕熱層3與導熱內膽4之間的冷凝換熱器71可以在制冷機72的作用下將這些低溫氮氣又液化為液氮6并回流到儲存筒內的液氮6中，如此周而復始，從而可以有效防止液氮的損耗，實現了液氮的零損耗。可見，本發明所提供的液氮零損耗生物樣本低溫儲存裝置不僅在運行期間不會出現大量冷氣溢出，而且實現了液氮零損耗，無需補充液氮，維護簡便，十分適合無液氮供應的場所。【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。
[0018]圖1為本發明實施例所提供的液氮零損耗生物樣本低溫儲存裝置的結構示意圖。 【具體實施方式】
[0019]下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明的保護范圍。
[0020]下面對本發明所提供的液氮零損耗生物樣本低溫儲存裝置進行詳細描述。[0021 ]如圖1所示，一種液氮零損耗生物樣本低溫儲存裝置，用于保存生物樣本5，其具體結構可以包括:設有頂蓋11的儲存筒、導熱內膽4和液氮制冷設備。儲存筒的筒壁包括外筒 1、真空層2和絕熱層3;絕熱層3設于外筒1的內部，而真空層2設于外筒1與絕熱層3之間；所述儲存筒內盛裝有液氮6。導熱內膽4設于所述儲存筒內，并且浸泡于儲存筒內的液氮6中； 所述生物樣本5設于導熱內膽4內，并且不與液氮6接觸。液氮制冷設備包括冷凝換熱器71和制冷機72;冷凝換熱器71設于儲存筒的內部，并且位于絕熱層3與導熱內膽4之間；制冷機72 設于儲存筒的外部，并且制冷機72的冷頭73與冷凝換熱器71連接。
[0022]具體地，該液氮零損耗生物樣本低溫儲存裝置的各部件可以包括以下實施方案:
[0023](1)儲存筒的筒壁最好是由外筒1、設于外筒1內的絕熱層3以及設于外筒1與絕熱層3之間的真空層2構成，從而可以避免儲存筒內盛裝的液氮6通過儲存筒筒壁漏熱。在實際應用中，所述儲存筒可以為圓筒或方筒，但最好為圓筒。
[0024](2)當頂蓋11關閉時，導熱內膽4完全處于所述儲存筒內，并且導熱內膽4的下部浸泡于液氮6中，從而液氮6的溫度可以傳遞到導熱內膽4中，并且使導熱內膽4中形成低溫環境，以用于保存生物樣本5。當頂蓋11打開時，可以從導熱內膽4中取出生物樣本5,也可以向導熱內膽4中存放生物樣本5。
[0025](3)制冷機72的冷頭73可以通過所述儲存筒的頂部或側壁伸入到所述儲存筒內， 并且與冷凝換熱器71連接。在實際應用中，所述的制冷機72可以采用G-M制冷機、斯特林制冷機、脈管制冷機或現有技術中其他制冷溫度可以達到77K的制冷機。[〇〇26](4)所述的頂蓋11上設有用于補充氮源的傳輸管91。傳輸管91的一端伸入到所述儲存筒內，并且位于所述絕熱層3與導熱內膽4之間；而傳輸管91的另一端設于用于與氮氣瓶92連通的接口和用于與液氮補充裝置93連通的接口。當儲存筒內液氮6出現不足的特殊情況下，可以通過傳輸管91向儲存筒內直接補充液氮，也可以通過傳輸管91向儲存筒內的絕熱層3與導熱內膽4之間補充氮氣，再通過液氮制冷設備將氮氣轉化為液氮，從而補充儲存筒內的液氮6。[〇〇27](5)該液氮零損耗生物樣本低溫儲存裝置還可以包括:測量控制設備81、溫度傳感器82、液位傳感器83和壓力傳感器84。測量控制設備81設于所述儲存筒的外部。一個或多個溫度傳感器82設于導熱內膽4的內部，并且測量控制設備81與這些溫度傳感器82電連接，從而可以用于檢測導熱內膽4的內部溫度。液位傳感器83設置于儲存筒內的液氮6中，并且測量控制設備81與液位傳感器83電連接，從而可以用于檢測儲存筒內的液氮的液位。壓力傳感器84設于儲存筒內的液氮6的上方，用于監測絕熱層3與導熱內膽4之間的液氮腔的壓力以免超壓。當測量控制設備81檢測到導熱內膽4的內部溫度改變時，可以通過調整儲存筒內的液氮6液位和溫度，來控制導熱內膽4的內部溫度，從而能夠實現導熱內膽4的內部溫度均勻穩定，這有助于生物樣本5的保存。[〇〇28]進一步地，該液氮零損耗生物樣本低溫儲存裝置的工作原理如下:生物樣本5保存在導熱內膽4中，并不與液氮6直接接觸，從而不僅可以避免生物樣本5間的相互污染，而且能夠有效減少存取生物樣本5時的溫度損耗。導熱內膽4設于所述儲存筒內，并且浸泡于儲存筒內的液氮6中，從而這些液氮6可以使導熱內膽4中形成低溫環境，以用于保存生物樣本 5。生物樣本5在冷卻至設定溫度過程中所釋放的熱量以及外界環境向裝置本身的漏熱，會使儲存筒內的部分液氮6蒸發成低溫氮氣；導熱內膽4的上部與儲存筒的頂部之間進行密封處理，從而液氮6蒸發成的低溫氮氣僅會在絕熱層3與導熱內膽4之間，不會泄露到儲存筒外部;而設于絕熱層3與導熱內膽4之間的冷凝換熱器71可以在制冷機72的作用下將這些低溫氮氣又液化為液氮6并回流到儲存筒內的液氮6中，如此周而復始，從而可以有效防止液氮的損耗，實現了液氮的零損耗。在儲存筒內液氮6出現不足的特殊情況下，可以通過傳輸管 91向儲存筒內直接補充液氮，也可以通過傳輸管91向儲存筒內的絕熱層3與導熱內膽4之間補充氮氣，再通過液氮制冷設備將氮氣轉化為液氮，從而補充儲存筒內的液氮6。
[0029]綜上可見，本發明實施例不僅在運行期間不會出現大量冷氣溢出，而且實現了液氮零損耗，無需補充液氮，維護簡便，十分適合無液氮供應的場所。
[0030]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種液氮零損耗生物樣本低溫儲存裝置，用于保存生物樣本(5)，其特征在于，包括: 設有頂蓋(11)的儲存筒、導熱內膽(4)和液氮制冷設備；所述儲存筒的筒壁包括外筒(1)、真空層(2)和絕熱層(3);絕熱層(3)設于外筒(1)的內 部，而真空層(2)設于外筒(1)與絕熱層(3)之間;所述儲存筒內盛裝有液氮(6);導熱內膽(4)設于所述儲存筒內，并且浸泡于液氮(6)中；所述生物樣本(5)設于導熱內 膽⑷內；液氮制冷設備包括冷凝換熱器(71)和制冷機(72);冷凝換熱器(71)設于所述儲存筒的 內部，并且位于所述絕熱層(3)與導熱內膽(4)之間；制冷機(72)的冷頭(73)與冷凝換熱器 (71)連接。2.根據權利要求1所述的液氮零損耗生物樣本低溫儲存裝置，其特征在于，還包括:測 量控制設備(81);導熱內膽(4)的內部設有溫度傳感器(82);測量控制設備(81)與溫度傳感 器(82)電連接。3.根據權利要求2所述的液氮零損耗生物樣本低溫儲存裝置，其特征在于，還包括:用 于檢測液氮液位的液位傳感器(83);液位傳感器(83)設于所述儲存筒內的液氮(6)中，并且 與測量控制設備(81)電連接。4.根據權利要求2至3中任一項所述的液氮零損耗生物樣本低溫儲存裝置，其特征在 于，所述的頂蓋(11)上設有用于補充氮源的傳輸管(91);傳輸管(91)的一端伸入到所述儲存筒內，并且位于所述絕熱層(3)與導熱內膽(4)之 間；而傳輸管(91)的另一端設于用于與氮氣瓶(92)連通的接口和用于與液氮補充裝置(93) 連通的接口。5.根據權利要求1至3中任一項所述的液氮零損耗生物樣本低溫儲存裝置，其特征在 于，制冷機(72)的冷頭(73)通過所述儲存筒的頂部或側壁伸入到所述儲存筒內，并且與冷 凝換熱器(71)連接。6.根據權利要求1至3中任一項所述的液氮零損耗生物樣本低溫儲存裝置，其特征在 于，所述的制冷機(72)采用G-M制冷機、斯特林制冷機或脈管制冷機。7.根據權利要求1至3中任一項所述的液氮零損耗生物樣本低溫儲存裝置，其特征在 于，所述儲存筒為圓筒或方筒。
【文檔編號】B65D85/50GK106081363SQ201610411898
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月6日 公開號201610411898.0, CN 106081363 A, CN 106081363A, CN 201610411898, CN-A-106081363, CN106081363 A, CN106081363A, CN201610411898, CN201610411898.0
【發明人】張啟勇, 朱志剛, 陳喆華, 陸小飛, 成安義, 吳克平
【申請人】中國科學院合肥物質科學研究院