[實用新型]一種采用半導體制冷的生物材料低溫保存裝置

無效

• 申請號: 200720076094.6
• 申請日: 2007-11-13
• 公開（公告）號: CN201122139Y
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: 葉萍;陳兒同;徐彬凱;王婷;韓寶三
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01N1/42
• 分類號: G01N1/42;F25D15/00;F25D11/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本實用新型涉及一種低溫保存裝置，尤其是一種采用半導體制冷的生物樣品程控冷凍裝置。

背景技術

低溫生物學是一門新興的交叉學科，具有重要的學術價值和應用前景，此方面目前發展最快、影響最大的就是生物材料，尤其是細胞和組織的低溫保存。低溫能抑制生物體的生化活動，舉例來說，若生物體在4℃環境下能存活2小時，那么按理論，它在-40℃下能保存數日，在-80℃下可保存數月，而在-196℃(液氮的正常沸點)下可望保存幾個世紀。但是，不恰當的冷凍過程，不但不能起到保護作用，其結果可能是造成目標組織的死亡。要成功的保存不同的生物材料，必須采用不同的降溫方法，一些復雜的細胞還要求降溫程序分成多段進行。要實現復雜的降溫程序，必須要有專門的冷凍裝置，目前使用較多的就是程序降溫儀。程序降溫儀大致可分為兩類，液氮噴射式降溫儀和升降式降溫儀，各有不同的優缺點。液氮噴射式降溫儀結構復雜、價格昂貴，其低溫電磁閥在低溫狀況下容易結霜，造成閥門關閉不嚴，或無法動作等情況。升降式降溫儀雖然結構簡單，但是由于降溫和復溫是液氮容器頸管內氣相區中的溫度梯度進行的，所以樣品的溫度響應速度較慢，并且降溫時難以控制樣品溫度的均勻性。上述兩種降溫儀，均需液氮為低溫冷源，不僅運行成本高，且體積龐大，攜帶不便，在草原、牧場等野外場所使用尤感困難。

在低溫保存的操作中，常采取“置核”(或稱“種核”，Seeding)的措施，具體做法是將比樣品溫度低很多的物體輕輕接觸樣品的表面或容器的表面，以求在局部點上形成大的過冷度，形成晶核，以降低整體樣品的過冷度，這對于提高細胞或生物組織的存活率是非常有用的。一般的降溫儀沒有置核裝置，或采用手工置核的方法，這樣不僅操作不便，且不能掌握置核的正確時機。

發明內容

本實用新型是要提供一種采用半導體制冷的生物材料的低溫保存裝置，并且解決了生物材料降溫時的自動置核和復溫控制的技術問題。

為實現上述目的，本實用新型的技術方案是：一種生物材料的低溫保存裝置，包括保溫箱體，樣品冷凍腔，保溫箱體中間放置樣品冷凍腔，樣品冷凍腔腔體上設有電熱絲，內表面裝有測溫用的熱電偶，其外側兩端分別設有半導體制冷裝置，其特點是：該裝置還包括自動置核裝置和溫度測控裝置，自動置核裝置置于半導體制冷裝置的制冷片上面，自動置核裝置，電熱絲，熱電偶分別與溫度測控裝置相連接，熱電偶的熱電信號經過溫度控制裝置后對半導體制冷裝置、自動置核裝置與電熱絲進行控制。

樣品冷凍腔前面設有冷凍腔門，后面開有多個置核孔，并裝有引導板，其余四個平行面內均裝有電熱絲。

自動置核裝置由置核針，連接軸，彈簧，連接桿，固定銷，導軌，電磁鐵等組成，置核針由易導熱金屬制作而成，并通過連接軸、彈簧與連接桿連接，連接桿的另一端通過連接軸、彈簧與半導體制冷裝置連接，置核針與連接桿均由固定銷固定在半導體制冷裝置的冷端且與其緊密相貼，固定銷穿過導軌與電磁鐵相對，導軌固定在半導體制冷裝置上。

溫度控制裝置由放大器、A/D轉換器、微機、D/A轉換器、電流驅動器組成，熱電偶的引出線連接到集線盒上，再由集線盒依次與放大器、A/D轉換器、微機連接；熱電偶的熱電信號經過放大器、A/D轉換器輸入微機，微機采集到溫度信號并與設定的降溫程序進行比較處理后，輸出控制信號，經D/A轉換器、電流驅動器對電熱絲、半導體制冷器、自動置核裝置進行控制。

半導體制冷裝置由多片半導體制冷片串聯而成；樣品冷凍腔的各個面均裝有熱電偶；保溫箱體由保溫材料制成，內表面為高反射率的金屬材料，可反射熱量保持箱內溫度的均勻一致。

本實用新型的有益效果是：

1.由于直接由固體金屬將冷量或熱量轉遞給樣品，強化了傳熱，減小了傳熱熱阻；

2.自動置核裝置，可以在樣品達到某一特定溫度時，對樣品進行置核，提高樣品低溫保存的存活率；

3.可控低溫范圍寬，響應速度快，可精確快速控制樣品溫度升降；

4.升降溫時樣品的溫度均勻性高，有利于提高細胞的存活率；

5.不需要液氮等附加冷源，具有獨立的低溫冷源；

6.有效的復溫控制裝置，無須將樣品拿出可直接在該裝置中進行快速復溫或程序復溫；

7.操作方便，用戶將需要低溫保存的樣品直接放入該裝置中，就可自動進行程序降溫、置核、復溫等低溫保存程序；

8.攜帶方便，便于在野外進行操作；

9.結構簡單、裝置小巧、造價低廉。

附圖說明

圖1是本實用新型的整體結構示意圖；

圖2是自動置核裝置的結構立體示意圖。