[發(fā)明專利]一種三重制冷三重保護(hù)及隔熱技術(shù)的生物樣本液氮罐冰箱

在審

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• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112097428A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李靈溪
• 申請（專利權(quán)）人: 金西盟（天津）人工智能有限責(zé)任公司
• 主分類號: F25D3/10
• 分類號: F25D3/10;F25D19/04;F25D23/06
• 代理公司: 天津市尚儀知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12217
• 代理人: 王山

本發(fā)明公開了一種三重制冷三重保護(hù)及隔熱技術(shù)的生物樣本液氮罐冰箱，包括由內(nèi)罐體和外罐體組合而成的液氮罐冰箱主體，所述內(nèi)罐體和外罐體之間設(shè)有真空絕熱層，所述液氮罐冰箱主體內(nèi)設(shè)有三重制冷系統(tǒng)，所述三重制冷系統(tǒng)包括壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)以及纏繞設(shè)置在內(nèi)罐體的內(nèi)壁蒸發(fā)器冷卻盤管；所述的三重制冷系統(tǒng)還包括液氮制冷系統(tǒng)，所述液氮制冷系統(tǒng)包括注入在內(nèi)罐體底部的液氮制冷層，所述內(nèi)罐體內(nèi)設(shè)有樣本旋轉(zhuǎn)放置架，所述內(nèi)罐體上設(shè)有穿過外罐體的樣本取放罐口，所述樣本取放罐口的端部設(shè)有端蓋。本發(fā)明將液氮制冷和機(jī)械式壓縮制冷結(jié)合起來，并利用真空絕熱層進(jìn)行隔熱，從而使得本發(fā)明具有節(jié)能效果好和使用穩(wěn)定的特點(diǎn)，并且使用方式較為靈活。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及珍貴且無法再生的生物樣本存儲技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種生物樣本液氮罐冰箱的特殊的三重制冷系統(tǒng)和真空保溫技術(shù)及二者的完美結(jié)合。

背景技術(shù)

生物樣本庫，又稱生物銀行，主要用于保存各種研究用的人類各種生物樣本，包括組織、全血、血漿、血清、DNA、RNA、生物體液，或經(jīng)初步處理過的生物樣本，以及與這些生物樣本相關(guān)的各種臨床資料、病理、治療與隨訪等信息數(shù)據(jù)，是按照嚴(yán)格的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)專業(yè)化收集、運(yùn)輸、儲存、管理和使用的資源庫。生物樣本庫對于開展人類疾病預(yù)測、診斷、治療等研究具有不可替代的重要作用，是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)和精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的重要保證。隨著我國國家綜合國力的不斷提升，國家對生物樣本資源庫的建設(shè)日益重視。當(dāng)前，新冠肺炎疫情在全球持續(xù)蔓延。面對這場疫情天災(zāi)，中國果斷打響疫情防控阻擊戰(zhàn)，并取得重大戰(zhàn)略成果。在疫情防控中，生物樣本庫發(fā)揮了重要作用。如由中國科學(xué)院院士卞修武帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)建立了目前全世界數(shù)量最多、病理數(shù)據(jù)最齊全的首個新冠肺炎病理樣本庫。團(tuán)隊(duì)相關(guān)研究成果填補(bǔ)了新冠肺炎診療規(guī)范中病理學(xué)內(nèi)容的空白?？梢灶A(yù)見未來生物樣本庫的建設(shè)對于發(fā)展新技術(shù)新業(yè)務(wù)，開展精準(zhǔn)治療發(fā)揮越來越重要的作用。

制冷低溫技術(shù)是生物樣本庫的核心技術(shù)，在生物樣本庫中，通常需要將樣本在低溫條件下存儲，其原因在于樣本自身生化反應(yīng)在低溫環(huán)境中大大降低，從而提高樣本中各種成分的穩(wěn)定性。目前主要采用的存儲方式包括液氮罐和超低溫冰箱。但兩者都存在一定的不足之處。

液氮制冷：液氮是一種無色無味、溫度極低的物質(zhì)，常壓下，其溫度為-196℃，液氮罐的制作就是利用液氮的這種物理特性。液氮罐能使樣本維持在-196℃的低溫，是目前技術(shù)條件下能達(dá)到的最佳樣本庫保存溫度。但液氮的使用受到一定的限制，首先，部分地區(qū)沒有生產(chǎn)液氮的企業(yè)，需要從外地購買，再加上在使用過程中的損耗極大，更換補(bǔ)充液氮次數(shù)頻繁，成本極高，使得科學(xué)家及愛又恨，不得不用。另外，液氮罐庫區(qū)對排風(fēng)和安全設(shè)施的要求較高。液氮庫區(qū)內(nèi)必須安裝排風(fēng)系統(tǒng)，換氣次數(shù)12次/h。由于液氮不斷蒸發(fā)，庫內(nèi)氮?dú)夂坎粩嘣黾樱瑢?dǎo)致液氮庫內(nèi)氧濃度下降，會引起進(jìn)入庫區(qū)人員呼吸困難，嚴(yán)重時危及生命安全。為此液氮庫內(nèi)必須安裝氧濃度監(jiān)控器。氧監(jiān)控與排風(fēng)系統(tǒng)要自動聯(lián)控，并配備相關(guān)的聲光報警設(shè)施，如果氧監(jiān)控與排風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)動失靈可以啟用強(qiáng)制排風(fēng)系統(tǒng)。綜上所述，部分中小型醫(yī)院和實(shí)驗(yàn)室可能不具備液氮罐的使用條件。

壓縮機(jī)機(jī)械制冷：超低溫冰箱是通過蒸氣壓縮式制冷循環(huán)來實(shí)現(xiàn)低溫環(huán)境，又稱機(jī)械式制冷。制冷系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流機(jī)構(gòu)、蒸發(fā)器等部件。從制冷循環(huán)方式上講，目前常用的制冷系統(tǒng)包括復(fù)疊式制冷系統(tǒng)和自復(fù)疊式制冷系統(tǒng)。低溫冰箱按箱內(nèi)溫度可分為-30℃、-40℃、-60℃、-80℃和-156℃等幾個系列。超低溫冰箱是用消耗電能的手段來制冷的，在低溫環(huán)境下，制冷系統(tǒng)能效比很低，耗電量較大。另外，鑒于商業(yè)用電中斷的可能性，需要配備備用電源。在生物樣本保存方面壓縮機(jī)機(jī)械制冷有兩個致命缺陷，第一，停電或機(jī)械故障，一旦制冷裝置出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致冰箱內(nèi)溫度升高，其內(nèi)部儲存的細(xì)胞組織、病毒等樣本將被破壞，生物樣本失去研究價值，造成損失，無法估量，比如中國人民解放軍總醫(yī)院也多次出現(xiàn)冰箱機(jī)械制冷故障導(dǎo)致樣品損失的痛苦而無法解決，第二，超低溫冰箱安全使用溫度是-86℃，但對于很對生物樣本，比如干細(xì)胞，體細(xì)胞，胚胎，卵母細(xì)胞等必須保存在-196℃液氮內(nèi)，但液氮保存的頻繁更換液氮成本高的不方便型凸顯。

發(fā)明內(nèi)容