[實用新型]一種超高速降復溫裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821077270.2
• 申請日: 2018-07-09
• 公開（公告）號: CN208940796U
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設計）人: 周小亮;陳春;蔣超杰;王吉
• 申請（專利權(quán)）人: 成都酷卓生命科技有限公司
• 主分類號: A01N1/02
• 分類號: A01N1/02;F25D3/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種超高速降復溫裝置，用于細胞、組織等生物樣品的玻璃化保存。裝置包括芯片組件和外盒，芯片組件置于外盒中。芯片組件為扁平中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為樣品微腔，用于盛放待保存的生物樣品；芯片組件上面積最大的兩側(cè)外表面刻有微通道或微柱陣列，用于熱交換。外盒同為扁平中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為芯片腔用于盛放芯片組件；芯片腔一側(cè)通過微孔陣列、穩(wěn)壓腔連通工質(zhì)入口，另一側(cè)連通工質(zhì)出口；微孔陣列正對于芯片組件表面的微通道或微柱陣列，且二者之間存在一射流間隙。本實用新型所述工質(zhì)注入后，通過微孔陣列噴射在芯片組件上，在微射流和微通道的雙重作用下，形成超強表面換熱效應，實現(xiàn)內(nèi)部樣品的超高速降復溫。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于生物醫(yī)學技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生物材料玻璃化低溫保存的超高速降復溫裝置。

背景技術(shù)

低溫保存是目前眾多細胞、組織等生物材料長期保存的唯一有效手段。生物材料雖然可以在超低溫下長期安全保存，但在降溫(由常溫至超低溫)和復溫(由超低溫至常溫)環(huán)節(jié)極有可能受到嚴重的損傷，即所謂的低溫損傷。關(guān)于低溫損傷的機理，學界普遍認同細胞內(nèi)外冰晶生長造成的細胞結(jié)構(gòu)損傷和溶質(zhì)濃度變化等是低溫損傷的主要原因。

“玻璃化保存方法”是近年來提出的一種理想的低溫保存方法，是指通過促使生物材料在降溫過程中發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變(即形成非晶體的玻璃態(tài))，避免細胞內(nèi)外冰晶生長導致的低溫損傷。但生物材料的玻璃化轉(zhuǎn)變需要超高的降溫速率，僅當降溫速率大于特定的臨界降溫速率時生物材料才能發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變；不僅如此，在復溫過程中復溫速率也必須高于臨界復溫速率才能避免已經(jīng)玻璃化的溶液發(fā)生重結(jié)晶現(xiàn)象。

為了獲得玻璃化轉(zhuǎn)變所需的超高降復溫速率，現(xiàn)有玻璃化保存方法通常使用麥管(French mini-Straw,0.25ml)承載微量樣品并直接投入液氮(-196℃)，通過樣品與液氮間的巨大的溫差以及液氮在細管表面的汽化作用驅(qū)動樣品迅速降溫；在復溫環(huán)節(jié)，則將細管直接投入恒溫水浴(30～40℃)中，以樣品和溫水間的溫差驅(qū)動樣品快速升溫，在此基礎(chǔ)上，Vajta 等人改進了細管的結(jié)構(gòu)，提出了開放式拉長細管法(Open Pulled Straw,OPS)，所得到的降溫速率大大提高。Reubinnoff也應用了這種方法首次成功進行了干細胞玻璃化低溫保存，后續(xù)研究對這種方法進行了持續(xù)的改進，先后出現(xiàn)了封口式拉長細管法(ClosedPulled Straw, CPS)、微吸頭法(Micropipette)、Cryotop及Cryotip等方法。這些玻璃化低溫保存方法和裝置已經(jīng)在一些領(lǐng)域獲得了成功應用，但仍存在較大不足，包括以下幾方面。

1)換熱效率有限。現(xiàn)有的降溫方法從本質(zhì)上來說都是通過樣品在液氮中的池沸騰(Pool boiling)來獲得較高的降溫速率，但池沸騰過程中會產(chǎn)生大量的液氮蒸汽包裹在樣品周圍，對進一步的降溫產(chǎn)生隔熱的作用，因此換熱效率較低；現(xiàn)有復溫方法一般通過樣品與復溫液體間的溫差驅(qū)動升溫，換熱效率更低，而且隨著樣品溫度回升、溫差減小，復溫速率迅速衰減，很容易產(chǎn)生反玻璃化等問題。

2)對樣品體積限制嚴重。現(xiàn)有方法中樣品呈半球體或圓柱體，隨著樣品體積的增加，樣品內(nèi)部的傳熱路徑迅速增加，所能獲得的最大降溫速率也大大降低，而且樣品內(nèi)部降溫均勻性也不能保證。

3)依賴手工操作，處理過程難以保證標準化和一致性，處理結(jié)果也嚴重依賴操作人員經(jīng)驗和技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有玻璃化低溫保存技術(shù)中的問題，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)快速降溫和復溫的裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用以下技術(shù)方案：