生物材料低溫保存降溫冷卻室的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，特別是生物材料低溫保存降溫冷卻室。針對現(xiàn)有設(shè)備液氮噴射不均勻，冷卻室內(nèi)腔不同位置溫差大、溫度分布不均衡，降溫速率難以調(diào)整，造成細胞損傷、降低生物材料存活率等問題，本實用新型提供了生物材料低溫保存降溫冷卻室，包括帶矩形內(nèi)腔的箱體，箱體壁上開有和矩形內(nèi)腔連通的存放口和配套的密封箱蓋，在冷卻室內(nèi)腔中設(shè)置帶環(huán)繞分布液氮噴射孔的環(huán)形管和反射擋板，讓液氮在冷卻室內(nèi)腔中噴射均勻，使冷卻室內(nèi)腔溫度分布均衡，并能根據(jù)不同生物材料的特征降溫速率調(diào)整降溫速率，使不同生物材料按其特征降溫速率降溫至?80℃，使生物材料安全度過低溫保存中最重要的低溫過程。
【專利說明】
生物材料低溫保存降溫冷卻室
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，特別是生物材料低溫保存降溫冷卻室。
【背景技術(shù)】
[0002]生物材料如骨髓、干細胞、皮膚、胚胎乃至器官的保存已經(jīng)取得了較大的進展，影響組織和器官移植成功率的主要因素除了移植技術(shù)外，還需要生命力強的生物供體，提高生物材料低溫保存的存活率對于手術(shù)移植具有重要意義。由于低溫能抑制細胞內(nèi)的新陳代謝，減少對組織和細胞的損傷，但低溫會產(chǎn)生脫水現(xiàn)象，改變鹽和其它代謝物的濃度參數(shù)等，所以在降溫過程中會對生物細胞造成損傷，近代低溫生物學的研究表明，低溫損傷主要發(fā)生在(TC?-80°C這段溫區(qū)是“危險溫區(qū)”，當生物材料到達-80°C以下溫度時，低溫損傷就大為減少。無論何種生物材料的低溫保存都需要經(jīng)歷三個過程，即降溫過程、低溫儲存過程以及復溫復蘇過程，其中降溫過程就是將生物材料以一定的降溫速率從常溫降至-80°C，每種生物材料都存在其合適的降溫特征速率，如能滿足這種降溫特征速率，則生物細胞在降溫過程中損傷最小;低溫儲存過程就是將已達到-80°C以下溫度的生物材料，放置到更低的環(huán)境儲存，從理論上說，低溫儲存的溫度越低越好，但是一般在液氮溫度下進行儲存，已經(jīng)能夠滿足低溫儲存的要求;復溫過程就是將低溫儲存的生物材料加以復溫復蘇以使用，復溫時需要防止再結(jié)晶的產(chǎn)生，再結(jié)晶的形成對生物細胞會產(chǎn)生嚴重損傷，所以復溫速率需要加以嚴格控制。實踐中通過對每個過程所發(fā)生的物理、化學變化以及可能對生物細胞造成損傷的各種因素加以控制，就能大大提高生物材料的存活率，在前述低溫保存的三個過程中，降溫過程對生物細胞的存活率影響最大，如何將生物材料按其特征降溫速率安全地度過“危險溫區(qū)”，是低溫保存的關(guān)鍵。現(xiàn)有生物材料低溫保存用降溫冷卻設(shè)備的內(nèi)腔中液氮噴射不均勻，導致冷卻室內(nèi)腔不同位置的溫差大，內(nèi)腔溫度分布不均衡，同時降溫速率難以調(diào)整，這些因素都會造成細胞損傷，降低生物材料的存活率。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型要解決的技術(shù)問題和提出的技術(shù)任務是克服現(xiàn)有生物材料低溫保存降溫冷卻設(shè)備內(nèi)腔溫度分布不均勻及降溫速率很難調(diào)節(jié)等技術(shù)缺陷，提供生物材料低溫保存降溫冷卻室，所述冷卻室內(nèi)腔中液氮噴射均勻、冷卻室內(nèi)腔溫度分布均衡，并可以根據(jù)不同生物材料的特征降溫速率調(diào)整降溫速率，使不同生物材料按其特征降溫速率降溫至-80°C，安全度過低溫保存最重要的低溫過程。
[0004]本實用新型采用如下的技術(shù)方案:生物材料低溫保存降溫冷卻室，包括帶矩形內(nèi)腔的箱體，所述箱體壁上開有和矩形內(nèi)腔連通的存放口，存放口設(shè)有配套的密封箱蓋，所述矩形內(nèi)腔中設(shè)液氮噴霧裝置，其特征是所述液氮噴霧裝置為接液氮供源的環(huán)形管，所述環(huán)形管設(shè)于矩形內(nèi)腔短邊一側(cè)并連接計算機控制噴流壓力，環(huán)形管上沿其長度方向開設(shè)環(huán)繞分布的液氮噴射孔，所述液氮噴射孔朝向遠端的矩形內(nèi)腔短邊一側(cè)噴出液氮，遠端的矩形內(nèi)腔短邊一側(cè)設(shè)有反射擋板。本實用新型通過設(shè)置環(huán)形管和其上環(huán)繞分布的液氮噴射孔，使得液氮能夠呈環(huán)形在矩形內(nèi)腔中均勻噴出，實現(xiàn)矩形內(nèi)腔均衡的低溫環(huán)境，并可以通過計算機控制輸入液氮的噴流壓力，進而控制液氮噴射孔噴出液氮速度，調(diào)節(jié)降溫速率，滿足不同生物材料的特征降溫速率需要;反射擋板的作用是避免噴出的液氮在矩形內(nèi)腔一側(cè)局部集聚，噴出的液氮碰到反射擋板后緩沖分布于矩形內(nèi)腔中部，液氮經(jīng)過緩沖后擴散，使矩形內(nèi)腔中的降溫速率均勻一致。
[0005]作為對上述技術(shù)方案的進一步完善和補充，本實用新型采用如下技術(shù)措施:所述反射擋板形成一個張口朝向環(huán)形管。反射擋板形成一個張口，對液氮的緩沖效果更好，有利于保持矩形內(nèi)腔中均布一致的低溫環(huán)境。
[0006]所述張口的夾角為120°。張口的夾角呈120°能夠充分緩沖噴向反射擋板的液氮，使矩形內(nèi)腔中保持均勻的低溫環(huán)境，夾角過大起不到對液氮的緩沖效果，夾角過小會使液氮集聚在張口內(nèi)無法擴散。
[0007]所述反射擋板上開有格柵孔。格柵孔的作用是讓液氮能夠穿過格柵孔進入到反射擋板后方的內(nèi)腔空間，讓液氮在冷卻室內(nèi)腔中充分擴散，避免該處成為死角，保持內(nèi)腔一致的低溫環(huán)境。進一步的，格柵孔可以做成百葉窗的格柵樣式。
[0008]所述環(huán)形管和鄰近側(cè)的矩形內(nèi)腔壁之間設(shè)有由電機驅(qū)動的離心風扇，所述離心風扇自液氮噴射孔后方向遠端的矩形內(nèi)腔壁吹風，且電機連接計算機控制轉(zhuǎn)速。離心風扇通過電機驅(qū)動，自液氮噴射孔后方向遠端的矩形內(nèi)腔壁吹風，吹風的作用是將環(huán)形管噴出的液氮充分霧化，使矩形內(nèi)腔冷卻均勻；電機和計算機相連，可以通過改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)離心風扇的吹風效果。
[0009]所述矩形內(nèi)腔中設(shè)有和環(huán)形管正對且形狀相配的電加熱環(huán)，所述環(huán)形管位于電加熱環(huán)和離心風扇之間，且電加熱環(huán)連接計算機控制升溫。當降溫速率達到設(shè)定速率時，因為慣性環(huán)形管內(nèi)還會繼續(xù)噴出液氮，此時開啟電加熱環(huán)進行輔助加熱，持續(xù)噴出的液氮碰到電加熱環(huán)，緩沖平衡熱量，使矩形內(nèi)腔的降溫速率保持在設(shè)定的特征降溫速率，不會因為環(huán)形管繼續(xù)噴出液氮而持續(xù)增大。
[0010]所述矩形內(nèi)腔中設(shè)有多個電阻溫度計，所述電阻溫度計沿矩形內(nèi)腔長邊方向分布并和計算機相連。電阻溫度計為多個并都和計算機相連，作用是通過測量矩形內(nèi)腔中多個位置的低溫，用計算機計算矩形內(nèi)腔的平均溫度，以控制液氮的噴流壓力在合適范圍，進而調(diào)節(jié)矩形內(nèi)腔的降溫速率。
[0011]所述環(huán)形管和鄰近側(cè)的矩形內(nèi)腔壁之間保持15cm?20cm的平行間距。環(huán)形管和鄰近側(cè)的矩形內(nèi)腔壁之間保持合適的平行間距，留出安裝空間，并可以為后續(xù)安裝其他部件留出合適空間，如離心風扇等。
[0012]所述液氮噴射孔的孔徑為1mm。噴射孔的孔徑過大或過小都會導致液氮噴出速度不合適，讓液氮分布不夠均勻，使矩形內(nèi)腔降溫速率不好控制，采用Imm孔徑噴射液氮，液氮能夠在矩形內(nèi)腔中分布更均勻，利于調(diào)節(jié)控制矩形內(nèi)腔的降溫速率。
[0013]所述箱體壁為三層結(jié)構(gòu)，包括外壁和內(nèi)壁的不銹鋼板以及填充于兩者之間的絕熱層。箱體的內(nèi)壁和外壁都采用304醫(yī)用不銹鋼板，方便清洗保持潔凈；中間的絕熱層可以采用聚苯乙烯材料或其它具有良好絕熱性能的發(fā)泡材料制成，作用是絕熱，以保持箱體內(nèi)腔的低溫環(huán)境。
[0014]本實用新型通過設(shè)置環(huán)形管和其上環(huán)繞分布的液氮噴射孔，使液氮能夠呈環(huán)形在矩形內(nèi)腔中均勻噴出，實現(xiàn)矩形內(nèi)腔均勻的低溫環(huán)境，并可以通過計算機控制輸入液氮的噴流壓力，進而控制液氮噴射孔噴出液氮速度，調(diào)節(jié)降溫速率，滿足不同生物材料的特征降溫速率需要;反射擋板的作用是避免噴出的液氮在矩形內(nèi)腔一側(cè)局部集聚，噴出的液氮碰到反射擋板后緩沖分布于矩形內(nèi)腔中部，液氮經(jīng)過緩沖后擴散，使矩形內(nèi)腔中的降溫速率均勻一致。
【附圖說明】
[0015]圖1:本實用新型外觀示意圖。
[0016]圖2:本實用新型剖視圖。
[0017]圖3:本實用新型環(huán)形管示意圖。
[0018]圖4:本實用新型反射擋板示意圖。
[0019]圖中:1.箱體、2.矩形內(nèi)腔、3.箱蓋、4.環(huán)形管、5.液氮噴射孔、6.反射擋板、7.張口、8.格柵孔、9.離心風扇、10.電加熱環(huán)、11.電阻溫度計、12.不銹鋼板、13.絕熱層、14.生物材料。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合【附圖說明】和【具體實施方式】對本實用新型做進一步的說明。
[0021]如圖1?4所示，生物材料低溫保存降溫冷卻室，包括帶矩形內(nèi)腔2的箱體1，所述箱體I壁為三層結(jié)構(gòu)，外壁和內(nèi)壁均為不銹鋼板12，兩者之間填充聚苯乙烯材料或其它具有良好絕熱性能的發(fā)泡材料制成的絕熱層13;所述箱體I壁上開有和矩形內(nèi)腔2連通的存放口，存放口設(shè)有配套的密封箱蓋3，所述矩形內(nèi)腔2中設(shè)液氮噴霧裝置，所述液氮噴霧裝置為接液氮供源的環(huán)形管4，所述環(huán)形管4設(shè)于矩形內(nèi)腔2短邊一側(cè)并連接計算機控制噴流壓力，環(huán)形管4和鄰近側(cè)的矩形內(nèi)腔2壁之間的平行間距L為18cm，環(huán)形管4上沿其長度方向開設(shè)環(huán)繞分布的液氮噴射孔5，液氮噴射孔5的孔徑為1mm，所述液氮噴射孔5朝向遠端的矩形內(nèi)腔2短邊一側(cè)噴出液氮，遠端的矩形內(nèi)腔2短邊一側(cè)設(shè)有反射擋板6，所述反射擋板6形成一個張口7朝向環(huán)形管4，張口 7的夾角為120°，所述反射擋板6上開有格柵孔8;所述環(huán)形管4和鄰近側(cè)的矩形內(nèi)腔2壁之間設(shè)有由電機驅(qū)動的離心風扇9，所述離心風扇9自液氮噴射孔5后方向遠端的矩形內(nèi)腔2壁吹風，且電機連接計算機控制轉(zhuǎn)速;所述矩形內(nèi)腔2中設(shè)有和環(huán)形管4正對且形狀相配的電加熱環(huán)10，所述環(huán)形管4位于電加熱環(huán)10和離心風扇9之間，且電加熱環(huán)10連接計算機控制升溫，矩形內(nèi)腔2中設(shè)有五個電阻溫度計11，五個電阻溫度計11沿矩形內(nèi)腔2長邊方向分布并和計算機相連。
[0022]使用時，預先向環(huán)形管輸入液氮，冷卻室內(nèi)腔噴液氮降低溫度，然后打開箱蓋，將生物材料14放入矩形內(nèi)腔中，蓋上箱蓋密封，繼續(xù)噴液氮，液氮從環(huán)繞的液氮噴射孔均勻噴出，實現(xiàn)矩形內(nèi)腔均勻的低溫環(huán)境，可以通過計算機控制輸入液氮的噴流壓力，進而控制液氮噴射孔噴出液氮速度，調(diào)節(jié)降溫速率，滿足不同生物材料的特征降溫速率需要；同時離心風扇轉(zhuǎn)動，自液氮噴射孔后方向遠端的矩形內(nèi)腔壁吹風，將噴出的液氮充分霧化，使矩形內(nèi)腔冷卻均勻;噴出的液氮碰到反射擋板后緩沖分布于矩形內(nèi)腔中部，液氮經(jīng)過緩沖后擴散，使矩形內(nèi)腔中的降溫速率均勻一致。隨著矩形內(nèi)腔的溫度降低，當降溫速率達到設(shè)定速率時，開啟電加熱環(huán)進行輔助加熱，持續(xù)噴出的液氮碰到電加熱環(huán)，緩沖平衡熱量，使矩形內(nèi)腔的降溫速率保持在設(shè)定的特征降溫速率，不會因為環(huán)形管繼續(xù)噴出液氮而持續(xù)增大。
【主權(quán)項】
1.生物材料低溫保存降溫冷卻室，包括帶矩形內(nèi)腔(2)的箱體(I)，所述箱體(I)壁上開有和矩形內(nèi)腔(2)連通的存放口，存放口設(shè)有配套的密封箱蓋(3)，所述矩形內(nèi)腔(2)中設(shè)液氮噴霧裝置，其特征是所述液氮噴霧裝置為接液氮供源的環(huán)形管(4)，所述環(huán)形管(4)設(shè)于矩形內(nèi)腔(2)短邊一側(cè)并連接計算機控制噴流壓力，環(huán)形管(4)上沿其長度方向開設(shè)環(huán)繞分布的液氮噴射孔(5)，所述液氮噴射孔(5)朝向遠端的矩形內(nèi)腔(2)短邊一側(cè)噴出液氮，遠端的矩形內(nèi)腔(2)短邊一側(cè)設(shè)有反射擋板(6)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物材料低溫保存降溫冷卻室，其特征是所述反射擋板(6)形成一個張口(7)朝向環(huán)形管(4)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物材料低溫保存降溫冷卻室，其特征是所述張口(7)的夾角為120。ο4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物材料低溫保存降溫冷卻室，其特征是所述反射擋板(6)上開有格柵孔(8)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物材料低溫保存降溫冷卻室，其特征是所述環(huán)形管(4)和鄰近側(cè)的矩形內(nèi)腔(2)壁之間設(shè)有由電機驅(qū)動的離心風扇(9)，所述離心風扇(9)自液氮噴射孔(5)后方向遠端的矩形內(nèi)腔(2)壁吹風，且電機連接計算機控制轉(zhuǎn)速。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生物材料低溫保存降溫冷卻室，其特征是所述矩形內(nèi)腔(2)中設(shè)有和環(huán)形管(4)正對且形狀相配的電加熱環(huán)(10)，所述環(huán)形管(4)位于電加熱環(huán)(10)和離心風扇(9)之間，且電加熱環(huán)(10)連接計算機控制升溫。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物材料低溫保存降溫冷卻室，其特征是所述矩形內(nèi)腔(2)中設(shè)有多個電阻溫度計(U)，所述電阻溫度計(11)沿矩形內(nèi)腔(2)長邊方向分布并和計算機相連。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的生物材料低溫保存降溫冷卻室，其特征是所述環(huán)形管(4)和鄰近側(cè)的矩形內(nèi)腔(2)壁之間保持15cm?20cm的平行間距。9.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的生物材料低溫保存降溫冷卻室，其特征是所述液氮噴射孔(5)的孔徑為1mm。10.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的生物材料低溫保存降溫冷卻室，其特征是所述箱體(I)壁為三層結(jié)構(gòu)，包括外壁和內(nèi)壁的不銹鋼板(12)以及填充于兩者之間的絕熱層(13)。
【文檔編號】A01N1/02GK205658253SQ201620512786
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】王岳洛, 章忠敏
【申請人】浙江舒懷特醫(yī)療科技有限公司