[发明专利]生物材料低温保存装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温保存装置，尤其是一种采用半导体制冷的生物样品程控冷冻装置。

背景技术

低温生物学是一门新兴的交叉学科，具有重要的学术价值和应用前景，此方面目前发展最快、影响最大的就是生物材料，尤其是细胞和组织的低温保存。低温能抑制生物体的生化活动，举例来说，若生物体在4℃环境下能存活2小时，那么按理论，它在-40℃下能保存数日，在-80℃下可保存数月，而在-196℃(液氮的正常沸点)下可望保存几个世纪。但是，不恰当的冷冻过程，不但不能起到保护作用，其结果可能是造成目标组织的死亡。要成功的保存不同的生物材料，必须采用不同的降温方法，一些复杂的细胞还要求降温程序分成多段进行。要实现复杂的降温程序，必须要有专门的冷冻装置，目前使用较多的就是程序降温仪。程序降温仪大致可分为两类，液氮喷射式降温仪和升降式降温仪，各有不同的优缺点。液氮喷射式降温仪结构复杂、价格昂贵，其低温电磁阀在低温状况下容易结霜，造成阀门关闭不严，或无法动作等情况。升降式降温仪虽然结构简单，但是由于降温和复温是液氮容器颈管内气相区中的温度梯度进行的，所以样品的温度响应速度较慢，并且降温时难以控制样品温度的均匀性。上述两种降温仪，均需液氮为低温冷源，不仅运行成本高，且体积庞大，携带不便，在草原、牧场等野外场所使用尤感困难。

在低温保存的操作中，常采取“置核”(或称“种核”，Seeding)的措施，具体做法是将比样品温度低很多的物体轻轻接触样品的表面或容器的表面，以求在局部点上形成大的过冷度，形成晶核，以降低整体样品的过冷度，这对于提高细胞或生物组织的存活率是非常有用的。一般的降温仪没有置核装置，或采用手工置核的方法，这样不仅操作不便，且不能掌握置核的正确时机。

发明内容

本发明是要提供一种生物材料的低温保存装置，并且解决了生物材料降温时的自动置核和复温控制的技术问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种生物材料的低温保存装置，包括保温箱体，样品冷冻腔，保温箱体中间放置样品冷冻腔，样品冷冻腔腔体上设有电热丝，内表面装有测温用的热电偶，其外侧两端分别设有半导体制冷装置，其特点是：该装置还包括自动置核装置和温度测控装置，自动置核装置置于半导体制冷装置的制冷片上面，自动置核装置，电热丝，热电偶分别与温度测控装置相连接，热电偶的热电信号经过温度控制装置后对半导体制冷装置、自动置核装置与电热丝进行控制。

样品冷冻腔前面设有冷冻腔门，后面开有多个置核孔，并装有引导板，其余四个平行面内均装有电热丝。

自动置核装置由置核针，连接轴，弹簧，连接杆，固定销，导轨，电磁铁等组成，置核针由易导热金属制作而成，并通过连接轴、弹簧与连接杆连接，连接杆的另一端通过连接轴、弹簧与半导体制冷装置连接，置核针与连接杆均由固定销固定在半导体制冷装置的冷端且与其紧密相贴，固定销穿过导轨与电磁铁相对，导轨固定在半导体制冷装置上。

温度控制装置由放大器、A/D转换器、微机、D/A转换器、电流驱动器组成，热电偶的引出线连接到集线盒上，再由集线盒依次与放大器、A/D转换器、微机连接；热电偶的热电信号经过放大器、A/D转换器输入微机，微机采集到温度信号并与设定的降温程序进行比较处理后，输出控制信号，经D/A转换器、电流驱动器对电热丝、半导体制冷器、自动置核装置进行控制。

半导体制冷装置由多片半导体制冷片串联而成；样品冷冻腔的各个面均装有热电偶；保温箱体由保温材料制成，内表面为高反射率的金属材料，可反射热量保持箱内温度的均匀一致。

本发明的有益效果是：

1.由于直接由固体金属将冷量或热量转递给样品，强化了传热，减小了传热热阻；

2.自动置核装置，可以在样品达到某一特定温度时，对样品进行置核，提高样品低温保存的存活率；

3.可控低温范围宽，响应速度快，可精确快速控制样品温度升降；

4.升降温时样品的温度均匀性高，有利于提高细胞的存活率；

5.不需要液氮等附加冷源，具有独立的低温冷源；

6.有效的复温控制装置，无须将样品拿出可直接在该装置中进行快速复温或程序复温；

7.操作方便，用户将需要低温保存的样品直接放入该装置中，就可自动进行程序降温、置核、复温等低温保存程序；

8.携带方便，便于在野外进行操作；

9.结构简单、装置小巧、造价低廉。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是自动置核装置的结构立体示意图。

具体实施方式