專利名稱：一種用于生物樣品冷凍保存的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冷凍領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種用于生物樣品低溫冷凍保存的裝置。
背景技術(shù)：
冷凍保存是生物質(zhì)品長(zhǎng)期穩(wěn)定保存的有效手段，也是生物制品商業(yè)化的關(guān)鍵。在低溫冷凍狀態(tài)下，生物的新陳代謝幾乎停止生命以相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)保持下來(lái)，從理論上講，在冷凍條件下，生物體的保存時(shí)間是無(wú)限的。目前的冷凍保存有兩種方法慢速冷凍和快速冷凍即玻璃化法。玻璃化法已應(yīng)用于卵母細(xì)胞和胚胎等的冷凍保存；而慢速冷凍因?yàn)槔鋬鲂Ч腿斯げ僮鳁l件等的關(guān)系不 大，而受到越來(lái)越多的關(guān)注。對(duì)于動(dòng)物細(xì)胞而言，其冷凍后的細(xì)胞活率與冷凍降溫速率和融化升溫速率是密切相關(guān)的。在冷凍過(guò)程中，由于冷凍速率不當(dāng)，致使細(xì)胞內(nèi)冰晶生成，最終導(dǎo)致對(duì)細(xì)胞膜的機(jī)械傷害；而在升溫過(guò)程中，由于升溫速率較慢，也可能使原有冰核長(zhǎng)大，穿透細(xì)胞膜，造成不可逆轉(zhuǎn)的傷害。目前對(duì)于大多數(shù)生物制品來(lái)說(shuō)，冰晶化危險(xiǎn)溫度區(qū)在0 -60°c低溫區(qū)域，控制冷凍過(guò)程和升溫過(guò)程速率是提高冷凍保存成功率的關(guān)鍵。目前，生物低溫冷凍保存普遍使用的冷凍容器包括冷凍管、塑料或玻璃麥管。冷凍管為一帶螺蓋的圓柱體試管，其材料通常為聚丙烯，聚乙烯或聚苯醚，直徑5 20mm不等，體積在0. 5ml 10ml。在冷凍大量樣品時(shí)，由于冷凍設(shè)備和融化設(shè)備等的限制，冷凍管的高度時(shí)有限制的，不能無(wú)限加長(zhǎng)，故一般采用小容量的冷凍管分裝形式，這樣勞動(dòng)量大，樣品處理時(shí)間長(zhǎng)，可能造成對(duì)生物制品的損害。故為了增加一次冷凍量，則需增大冷凍管直徑，然而直徑的加大，來(lái)帶的首要問(wèn)題是冷凍管內(nèi)不同位置的生物制品所經(jīng)歷的降溫和升溫速率的不均一性，這將直接導(dǎo)致冷凍保存樣品質(zhì)量的不均一，產(chǎn)品性能的可重復(fù)性差。故目前慢速冷凍使用的冷凍保存管多在IOml以內(nèi)?？焖倮鋬鍪褂玫氖侵睆皆?. I 6. 5mm塑料或玻璃的細(xì)長(zhǎng)圓管-麥管，長(zhǎng)度10 20cm，裝載量由0. I 5ml不等。其兩端開(kāi)口，采用鋼球或聚乙烯粉末填充密封；通常麥管最大瞬時(shí)降溫速率2500°C /min以上，最大瞬時(shí)升溫溫速率4200°C /min以上。盡管麥管能實(shí)現(xiàn)均一的冷凍和快速升溫速率，但過(guò)程密封性差，易導(dǎo)致污染；且一次裝載量小，不易規(guī)模化放大。因此，目前生物樣品冷凍保護(hù)的圓柱體試管，其長(zhǎng)度不能無(wú)限延長(zhǎng)，但是擴(kuò)大直徑后會(huì)造成生物制品所經(jīng)歷的降溫和升溫速率的不均一性，故在該領(lǐng)領(lǐng)域中，長(zhǎng)期以來(lái)都沒(méi)有能解決冷凍裝置不易放大的問(wèn)題，限制了改方法的進(jìn)一步的推廣和應(yīng)用。因此，設(shè)計(jì)一種能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的生物樣品冷凍的裝置對(duì)本領(lǐng)域的發(fā)展具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為了克服上述問(wèn)題，提供了一種用于生物樣品冷凍保存的裝置，在保證冷凍/升溫均一條件下，可用于各種容量體積樣品的快速冷凍和慢速冷凍保存的新型冷凍管，實(shí)現(xiàn)了樣品冷凍規(guī)模的放大。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的用于生物樣品冷凍保存的裝置包括一彎管3，該彎管3的兩端分別設(shè)有與之匹配的管口 2。所述的彎管3呈蛇形彎曲、盤旋彎曲或通過(guò)若干直徑不同的圓管套嵌成圓盤后通過(guò)管道連通。所述的彎管3相鄰管道管壁之間距離為I 20mm。 所述的管口 2為帶有螺紋的管口，并與管管身相通，管口直徑0. 2 2mm。所述的裝置還包括與管口 2相匹配的管口蓋4，管口蓋4內(nèi)側(cè)帶有螺紋，其內(nèi)徑與管口 2的外徑相同，可擰緊于管口 2之上。
所述的裝置還包括一管路連接器，該管路連接器的兩端分別于管口 2和注射器或移液器匹配連接，實(shí)現(xiàn)液體注入或取出。所述的冷凍管管體上部為兩個(gè)帶螺紋的管口 2，所述的所述的冷凍管I下部的管身由一系列彎曲的管道纏繞或疊加構(gòu)成，其相鄰管道之間距離冷凍管管體下部的管身相鄰管壁之間距離I 20mm,管體內(nèi)徑0. I 20mm,管體壁厚0. 05 2mm。所述的管口蓋4和冷凍管I均由耐低溫的生物相容性材料制作，例如聚丙烯，聚乙烯，聚氯乙烯，聚苯醚，玻璃；所述的冷凍管可放入低溫保存設(shè)備之內(nèi)，所述的冷凍管可放入冷凍架,也可獨(dú)立放置。本發(fā)明的用于生物樣品冷凍保存裝置通過(guò)管路連接器連接冷凍管管口與注射器或移液器，實(shí)現(xiàn)液體注入或取出；具體的使用方法包括以下步驟(I)樣品注入擰下冷凍管蓋子，通過(guò)管路連接器連接冷凍管管口與注射器或移液器，將注射器或移液器內(nèi)液體注入冷凍管管體，期間注意勿產(chǎn)生氣泡，液體量不應(yīng)超過(guò)管體體積80%，注入后移走管路連接器及注射器或移液器，將冷凍管蓋子擰緊于管口，而后可直接或預(yù)冷后投入液氮或直接放入其他冷凍設(shè)備進(jìn)行冷凍保存；也可將其裝入冷凍架后依上述途徑冷凍保存；(2)樣品取出將冷凍管置于37°C快速解凍后，擰下冷凍管蓋子，通過(guò)管路連接器連接冷凍管管口與注射器或移液器，吸出冷凍管管體內(nèi)液體或是將注射器或移液器內(nèi)空氣注入冷凍管管體將冷凍管管體內(nèi)液體從另一管口推出。本發(fā)明與通常的換熱設(shè)備有明顯區(qū)隔，其工作溫度低，操作要求簡(jiǎn)單，但是應(yīng)用范圍極其廣泛，本發(fā)明克服慣性思維，改變常規(guī)的低溫生物冷凍裝置，將該裝置分成直管和彎管兩部分，其中彎管部分采取盤旋或蛇形彎曲，使該裝置的慢速/快速樣品冷凍保存規(guī)模的得到放大，同時(shí)具有良好的均一性，徹底而克服了傳統(tǒng)裝置的弊端，獲得良好的效果；同時(shí)由于彎管的存在和容量的擴(kuò)大可能導(dǎo)致液體注入時(shí)帶入空氣段或氣泡，為此，本發(fā)明的采用一管路連接器，使其與管口和注射器匹配連接，液體注入時(shí)在該段形成密閉的系統(tǒng)，從而很好的克服了該問(wèn)題。因此，本發(fā)明通過(guò)巧妙的對(duì)冷凍管進(jìn)行設(shè)計(jì)從而使生物冷凍規(guī)模擴(kuò)大，對(duì)該領(lǐng)域的發(fā)展具有重要的意義。本發(fā)明提供的用于各種容量體積樣品的快速冷凍和慢速冷凍保存的新型冷凍管及其使用方法。與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果在保證冷凍/融化的均一條件下實(shí)現(xiàn)了慢速/快速樣品冷凍保存規(guī)模的放大，避免了現(xiàn)有技術(shù)條件下的重復(fù)操作。


圖Ia c為本發(fā)明裝置的管口蓋的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明裝置的冷凍管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3a c為冷凍管不同管口類型示意圖；圖4a b為本發(fā)明裝置冷凍管底部示意圖；圖5為冷凍管直接浸入液氮冷凍和37攝氏度水浴解凍溫度曲線及測(cè)試點(diǎn)示意圖；圖6為-80攝氏度超低溫冰箱冷凍溫度曲線圖。附圖標(biāo)識(shí)I、冷凍管2、管口3、彎管 4、管口蓋
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的裝置進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖2所示，本發(fā)明提供的用于各種容量體積樣品的快速冷凍和慢速冷凍保存的新型冷凍裝置，所述裝置包括一彎管3，該彎管3的兩端分別設(shè)有與之匹配的管口 2，如圖3a c所示管口 2可以為帶法蘭、帶有密封圈或同時(shí)帶有法蘭或者密封圈的管口，所述的彎管3呈蛇形彎曲、盤旋彎曲或通過(guò)彎管套嵌成圓盤后通過(guò)管道連通。所述的管口 2為帶有螺紋的管口，并與管管身相通，管口直徑0. 2 2mm。所述的裝置還包括與管口 2相匹配的管口蓋4，如圖Ia c所示，管口蓋4可以為內(nèi)側(cè)帶有螺紋，外側(cè)帶有螺紋或太有密封圈管口蓋，其內(nèi)徑與管口 2的外徑相同，可擰緊于管口 2之上。所述的裝置還包括一管路連接器，該管路連接器的兩端分別于管口 2和注射器或移液器匹配連接，實(shí)現(xiàn)液體注入或取出。所述的冷凍管管體上部為兩個(gè)帶螺紋的管口 2，所述的所述的冷凍管I下部的管身由一系列彎曲的管道纏繞或疊加構(gòu)成，其相鄰管道之間距離冷凍管管體下部的管身相鄰管壁之間距離I 20mm,管體內(nèi)徑0. I 20mm,管體壁厚0. 05 2mm。如圖4a b所示，本發(fā)明的裝置可以設(shè)計(jì)為有底座或無(wú)底座的兩種，可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的通過(guò)管路連接器連接冷凍管管口與注射器或移液器，進(jìn)行液體注入或取出。本發(fā)明的用于生物樣品冷凍保存裝置通過(guò)管路連接器連接冷凍管管口與注射器或移液器，實(shí)現(xiàn)液體注入或取出；具體的使用方法包括以下步驟(I)樣品注入擰下冷凍管蓋子，通過(guò)管路連接器連接冷凍管管口與注射器或移液器，將注射器或移液器內(nèi)液體注入冷凍管管體，期間注意勿產(chǎn)生氣泡，液體量不應(yīng)超過(guò)管體體積80%，注入后移走管路連接器及注射器或移液器，將冷凍管蓋子擰緊于管口，而后可直接或預(yù)冷后投入液氮或直接放入其他冷凍設(shè)備進(jìn)行冷凍保存；也可將其裝入冷凍架后依上述途徑冷凍保存；(2)樣品取出將冷凍管置于37°C快速解凍后，擰下冷凍管蓋子，通過(guò)管路連接器連接冷凍管管口與注射器或移液器，吸出冷凍管管體內(nèi)液體或是將注射器或移液器內(nèi)空氣注入冷凍管管體將冷凍管管體內(nèi)液體從另一管口推出。其工作原理
樣品注入擰下冷凍管蓋子，通過(guò)管路連接器連接冷凍管管口與注射器或移液器，將注射器或移液器內(nèi)液體注入冷凍管管體，期間注意勿產(chǎn)生氣泡，液體量不應(yīng)超過(guò)管體體積80 %，注入后移走管路連接器及注射器或移液器，將冷凍管蓋子擰緊于管口，裝架后后投入液氮進(jìn)行冷凍保存。樣品取出將冷凍管置于37°C快速解凍后，擰下冷凍管蓋子，通過(guò)管路連接器連接冷凍管管口與注射器或移液器，吸出冷凍管管體內(nèi)液體或是將注射器或移液器內(nèi)空氣注入冷凍管管體將冷凍管管體內(nèi)液體從另一管口推出。如圖5所示，為冷凍管直接浸入液氮冷凍和37攝氏度水浴解凍時(shí)，對(duì)冷凍管不同部位采用熱電偶進(jìn)行測(cè)量所得的溫度曲線。所采用冷凍管內(nèi)徑6_，壁厚1_，裝載量25ml。由圖可知，在快速冷凍條件下，對(duì)于冷凍管不同部位，其溫度均在2至3秒由0°C以上降至-90°C (0 _60°C為低溫危險(xiǎn)區(qū)域)以下；其最大瞬時(shí)降溫速率均達(dá)到2700°C /min以上，最大瞬時(shí)升溫速率也均達(dá)到4800°C /min以上，與I 5ml麥管相當(dāng)，高于現(xiàn)有冷凍管，而其裝載量則是I 5ml麥管數(shù)倍以上，表現(xiàn)出優(yōu)良的快速冷凍性能。
如圖6所示，為-80攝氏度超低溫冰箱冷凍溫度曲線。所采用冷凍管內(nèi)徑6mm，壁厚1臟，裝載量25ml，I. 5ml冷凍管內(nèi)徑1mm，壁厚0. 2mm，裝載量I. 5ml。由圖可知，在慢速冷凍條件下，在0 _60°C溫度區(qū)間內(nèi)，對(duì)于冷凍管不同部位，其平均降溫速率9°C /min，略大于I. 5ml冷凍管8V /min，而且其溫度變化基本同步，裝載量是冷凍管數(shù)倍以上，體現(xiàn)了優(yōu)良的均一性。因此，本發(fā)明中通過(guò)對(duì)裝置的改進(jìn)，克服了常規(guī)的冷凍裝置中長(zhǎng)期存在的難以克服的問(wèn)題，并且從圖5和圖6中的數(shù)據(jù)和分析可以看出，該裝置具有良好的快速冷凍和均一性能，而且容量極大增加，因此具有良好的效果。最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種用于生物樣品冷凍保存的裝置，其特征在于，該裝置包括一彎管(3)，該彎管(3)的兩端分別設(shè)有與之匹配的管口(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生物樣品冷凍保存的裝置，其特征在于，所述的彎管(3)呈蛇形彎曲、盤旋彎曲或通過(guò)若干圓管套嵌成圓盤后通過(guò)管道連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物樣品冷凍保存的裝置，其特征在于，所述的彎管(3)相鄰管道管壁之間距離為I 20mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生物樣品冷凍保存的裝置，其特征在于，所述的管口(2)為帶有螺紋的管口。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生物樣品冷凍保存的裝置，其特征在于，所述的裝置還包括與管口(2)相匹配的管口蓋(4)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生物樣品冷凍保存的裝置，其特征在于，所述的裝置還包括一管路連接器，該管路連接器的兩端分別于管口(2)和注射器或移液器匹配連接，實(shí)現(xiàn)液體注入或取出。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生物樣品冷凍保存的裝置，其特征在于，所述的彎管(3)內(nèi)徑0.I 20mm,管體壁厚0. 05 2mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生物樣品冷凍保存的裝置，其特征在于，所述的冷凍管(I)、管口(2)和管口蓋(4)采用耐低溫的生物相容性材料制成，包括聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯醚和玻璃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于生物樣品冷凍保存的裝置。所述裝置包括一彎管(3)，該彎管(3)的兩端分別設(shè)有與之匹配的管口(2)，所述的彎管(3)呈蛇形彎曲、盤旋彎曲或通過(guò)彎管套嵌成圓盤后通過(guò)管道連通。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于在保證冷凍/融化的均一條件下實(shí)現(xiàn)了慢速/快速樣品冷凍保存規(guī)模的放大，避免了現(xiàn)有技術(shù)條件下的重復(fù)操作。
文檔編號(hào)A01N1/02GK102742568SQ20111009604
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月18日
發(fā)明者徐霞, 韋宇平 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所