低溫保護(hù)劑溶液處理生物組織在線監(jiān)測(cè)并控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種能夠?qū)虞d過程生物組織內(nèi)低溫保護(hù)劑溶液的成分和濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的低溫保護(hù)劑溶液處理生物組織在線監(jiān)測(cè)并控制裝置，它包括冷卻箱（1）以及位于冷卻箱（1）中的透明的生物組織容器（2），生物組織容器（2）與溶液混合容器（3）相連接，至少三個(gè)注射泵均與溶液混合容器（3）相連接，生物組織容器（2）上方設(shè)有第一光纖探頭（4），溶液混合容器（3）上方設(shè)有第二光纖探頭（5），近紅外光譜測(cè)量模塊（6）分別與第一光纖探頭（4）和第二光纖探頭（5）電連接，計(jì)算機(jī)（7）分別與近紅外光譜測(cè)量模塊（6）、冷卻箱（1）的溫控模塊、溶液混合容器（3）的混合模塊、各注射泵電連接。
【專利說明】低溫保護(hù)劑溶液處理生物組織在線監(jiān)測(cè)并控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物低溫保存相關(guān)裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，具體講是一種低溫保護(hù)劑溶液處理生物組織在線監(jiān)測(cè)并控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]玻璃化是指液體被足夠快的冷卻速率冷卻，晶核的形成和生長(zhǎng)受到極大的抑制，最終過冷到玻璃化轉(zhuǎn)變溫度而形成非晶態(tài)固體的過程。相比于有冰晶形成的冷凍法，玻璃化保存生物材料可以避免冰晶形成帶來的直接危害(如細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞)和間接危害(如電解質(zhì)濃縮導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性)，是低溫保存大體積生物樣品(如生物組織)的理想方法。
[0003]然而，受到低溫保護(hù)劑毒性以及實(shí)際的冷卻/升溫速率的制約，玻璃化保存通常將多種低溫保護(hù)劑混合使用并與某種平衡鹽溶液一起構(gòu)成低溫保護(hù)劑溶液。玻璃化保存生物組織的難點(diǎn)也是關(guān)鍵點(diǎn)在于如何將足夠的低溫保護(hù)劑載入生物組織。組織內(nèi)的細(xì)胞在加載過程可能遭受的損傷有滲透損傷、電解質(zhì)損傷和毒性損傷，這些損傷均與低溫保護(hù)劑溶液在生物組織內(nèi)的成分和濃度密切相關(guān)。另外，加載過程何時(shí)結(jié)束也需通過對(duì)生物組織內(nèi)低溫保護(hù)劑溶液成分和濃度的監(jiān)測(cè)來判斷:若加載時(shí)間過短，則低溫保護(hù)劑載入不夠?qū)е吕鋮s無法實(shí)現(xiàn)玻璃化或升溫出現(xiàn)反玻璃化；若加載時(shí)間過長(zhǎng)，則低溫保護(hù)劑對(duì)生物組織的毒性損傷增加，有時(shí)甚至是致命的。因此，對(duì)加載過程生物組織內(nèi)低溫保護(hù)劑溶液的成分和濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并控制至關(guān)重要，而目前尚沒有可實(shí)現(xiàn)此種功能的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種能夠?qū)虞d過程生物組織內(nèi)低溫保護(hù)劑溶液的成分和濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并控制的低溫保護(hù)劑溶液處理生物組織在線監(jiān)測(cè)并控制裝置。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種低溫保護(hù)劑溶液處理生物組織在線監(jiān)測(cè)并控制裝置，它包括冷卻箱以及位于冷卻箱中的透明的生物組織容器，生物組織容器與溶液混合容器相連接，至少三個(gè)注射泵均與溶液混合容器相連接，生物組織容器上方設(shè)有第一光纖探頭，溶液混合容器上方設(shè)有第二光纖探頭，近紅外光譜測(cè)量模塊分別與第一光纖探頭和第二光纖探頭電連接，計(jì)算機(jī)分別與近紅外光譜測(cè)量模塊、冷卻箱的溫控模塊、溶液混合容器的混合模塊、各注射泵電連接。
[0006]采用上述結(jié)構(gòu)后，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明能夠?qū)虞d過程生物組織內(nèi)低溫保護(hù)劑溶液的成分和濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，彌補(bǔ)了這一領(lǐng)域的空白。
[0007]作為改進(jìn)，所述溫控模塊包括制冷機(jī)、第一換熱器、第二換熱器、風(fēng)扇和溫度傳感器，第一換熱器、第二換熱器、風(fēng)扇和溫度傳感器均位于冷卻箱中，風(fēng)扇和溫度傳感器分別位于第二換熱器的兩側(cè)，所述的生物組織容器與溶液混合容器相連接是指溶液混合容器、第一換熱器、生物組織容器依溶液流動(dòng)方向依序連接，第二換熱器與制冷機(jī)連接；計(jì)算機(jī)分別與制冷機(jī)、風(fēng)扇、溫度傳感器電連接，所述溫控模塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控溫準(zhǔn)確、成本低，更有利于本發(fā)明的實(shí)施及推廣。
[0008]作為改進(jìn)，所述混合模塊包括設(shè)于溶液混合容器內(nèi)的攪拌子，溶液混合容器下方設(shè)有電磁攪拌器；計(jì)算機(jī)與電磁攪拌器電連接，這樣，更有利于低溫保護(hù)劑溶液濃度快速達(dá)到均勻。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明低溫保護(hù)劑溶液處理生物組織在線監(jiān)測(cè)并控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]如圖所示:1、冷卻箱，2、生物組織容器，3、溶液混合容器，4、第一光纖探頭，5、第二光纖探頭，6、近紅外光譜測(cè)量模塊，7、計(jì)算機(jī)，8、制冷機(jī)，9、第一換熱器，10、第二換熱器，
11、風(fēng)扇，12、溫度傳感器，13、攪拌子，14、電磁攪拌器，15、第一注射泵，16、第二注射泵，17、第三注射泵，18、第四注射泵。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
[0012]本發(fā)明低溫保護(hù)劑溶液處理生物組織在線監(jiān)測(cè)并控制裝置，它包括冷卻箱I以及位于冷卻箱I中的透明的生物組織容器2，生物組織容器2與溶液混合容器3相連接，至少三個(gè)注射泵均與溶液混合容器3相連接，生物組織容器2上方設(shè)有第一光纖探頭4，溶液混合容器3上方設(shè)有第二光纖探頭5，近紅外光譜測(cè)量模塊6分別與第一光纖探頭4和第二光纖探頭5電連接，計(jì)算機(jī)7分別與近紅外光譜測(cè)量模塊6、冷卻箱I的溫控模塊、溶液混合容器3的混合模塊、各注射泵電連接。
[0013]所述溫控模塊包括制冷機(jī)8、第一換熱器9、第二換熱器10、風(fēng)扇11和溫度傳感器
12,第一換熱器9、第二換熱器10、風(fēng)扇11和溫度傳感器12均位于冷卻箱I中，風(fēng)扇11和溫度傳感器12分別位于第二換熱器10的兩側(cè)，所述的生物組織容器2與溶液混合容器3相連接是指溶液混合容器3、第一換熱器9、生物組織容器2依溶液流動(dòng)方向依序連接，第二換熱器10與制冷機(jī)8連接；計(jì)算機(jī)7分別與制冷機(jī)8、風(fēng)扇11、溫度傳感器12電連接；第一換熱器9由一段較長(zhǎng)的管路彎折制得，也可以加裝翅片等利于熱交換的結(jié)構(gòu)，凡是能夠?qū)崿F(xiàn)溶液流過并進(jìn)行熱交換的結(jié)構(gòu)均適用于第一換熱器9所表示的結(jié)構(gòu)；所述制冷機(jī)8為現(xiàn)有技術(shù)典型的制冷裝置，即一般具有兩個(gè)換熱器，制冷機(jī)8的其中一個(gè)換熱器就是指的第二換熱器10，為示圖簡(jiǎn)潔清楚，制冷機(jī)8的另一個(gè)換熱器以及其他相關(guān)部件均用圖中方框表不。
[0014]所述混合模塊包括設(shè)于溶液混合容器3內(nèi)的攪拌子13，溶液混合容器3下方設(shè)有電磁攪拌器14 ;計(jì)算機(jī)7與電磁攪拌器14電連接。
[0015]本例，注射泵有四個(gè)，第一注射泵15用于裝平衡鹽溶液，第二注射泵16、第三注射泵17和第四注射泵18用于裝不同種類的低溫保護(hù)劑；所述的生物組織容器2和溶液混合容器3均由透明防霧玻璃制成的容器；生物組織容器2內(nèi)設(shè)有生物組織固定針；圖中箭頭表示溶液流動(dòng)方向。
[0016]本發(fā)明主要由三部分組成:低溫保護(hù)劑溶液溫度的控制、低溫保護(hù)劑溶液成分和濃度的控制，以及樣品內(nèi)低溫保護(hù)劑溶液成分和濃度的監(jiān)測(cè)。溶液溫度控制部分的作用是使流經(jīng)生物組織容器2的低溫保護(hù)劑溶液的溫度按照設(shè)定的程序變化，包括制冷機(jī)8、第一換熱器9、第二換熱器10、風(fēng)扇11、溫度傳感器12、計(jì)算機(jī)7。溶液成分和濃度控制部分的作用是使流經(jīng)生物組織容器的低溫保護(hù)劑溶液的成分和濃度按照設(shè)定的程序變化，包括第二光纖探頭5、近紅外光譜測(cè)量模塊6、各注射泵、計(jì)算機(jī)7。樣品內(nèi)低溫保護(hù)劑溶液成分和濃度監(jiān)測(cè)部分的作用是實(shí)時(shí)獲取生物組織內(nèi)各低溫保護(hù)劑的近紅外光譜，并傳送給計(jì)算機(jī)處理，轉(zhuǎn)換成生物組織內(nèi)低溫保護(hù)劑溶液成分和濃度的實(shí)時(shí)變化數(shù)據(jù)，包括第一光纖探頭4、近紅外光譜測(cè)量模塊6、計(jì)算機(jī)7。
[0017]對(duì)低溫保護(hù)劑溶液處理生物組織過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)之前，首先要建立采用的低溫保護(hù)劑的近紅外光譜定量分析校正模型，并輸入計(jì)算機(jī)7。
[0018]裝置的工作過程如下所述:
[0019]打開內(nèi)置在計(jì)算機(jī)7內(nèi)的程序，設(shè)定好低溫保護(hù)劑溶液溫度、成分以及濃度變化程序；將平衡鹽溶液和低溫保護(hù)劑分別裝入對(duì)應(yīng)的注射泵；將合適大小的生物組織置于生物組織容器內(nèi)并固定；開啟制冷機(jī)8、風(fēng)扇11、各注射泵以及電磁攪拌器14。
[0020]低溫保護(hù)劑溶液通過第一換熱器9被冷卻后進(jìn)入生物組織容器2，溫度傳感器12檢測(cè)冷卻箱I內(nèi)溫度，并傳送給計(jì)算機(jī)7，與預(yù)設(shè)溫度進(jìn)行比較，計(jì)算機(jī)7根據(jù)處理結(jié)果輸出信號(hào)到制冷機(jī)8和風(fēng)扇11，控制制冷機(jī)8輸出的冷量和風(fēng)扇11的轉(zhuǎn)速。
[0021]低溫保護(hù)劑溶液的成分和濃度通過開關(guān)注射泵以及改變注射泵的推進(jìn)速度來控制。平衡鹽溶液和低溫保護(hù)劑在溶液混合容器3里充分混勻，近紅外光譜測(cè)量模塊6通過第二光纖探頭5實(shí)時(shí)獲取溶液混合容器3里各低溫保護(hù)劑的近紅外光譜，傳送給計(jì)算機(jī)7處理，轉(zhuǎn)化成濃度數(shù)值，并與預(yù)設(shè)成分和濃度進(jìn)行比較，計(jì)算機(jī)7根據(jù)處理結(jié)果輸出信號(hào)到注射泵，控制注射泵的開關(guān)或推進(jìn)速度。
[0022]近紅外光譜測(cè)量模塊6通過第一光纖探頭4實(shí)時(shí)獲取生物組織內(nèi)低溫保護(hù)劑的近紅外光譜，并傳送給計(jì)算機(jī)7處理，轉(zhuǎn)化成各低溫保護(hù)劑的濃度數(shù)值。當(dāng)生物組織內(nèi)的低溫保護(hù)劑濃度達(dá)到所需值時(shí)，加載過程結(jié)束。
【權(quán)利要求】
1.一種低溫保護(hù)劑溶液處理生物組織在線監(jiān)測(cè)并控制裝置，它包括冷卻箱(I)以及位于冷卻箱(I)中的透明的生物組織容器(2)，其特征在于，生物組織容器(2)與溶液混合容器(3)相連接，至少三個(gè)注射泵均與溶液混合容器(3)相連接，生物組織容器(2)上方設(shè)有第一光纖探頭(4 )，溶液混合容器(3 )上方設(shè)有第二光纖探頭(5 )，近紅外光譜測(cè)量模塊(6 )分別與第一光纖探頭(4 )和第二光纖探頭(5 )電連接，計(jì)算機(jī)(7 )分別與近紅外光譜測(cè)量模塊(6)、冷卻箱(I)的溫控模塊、溶液混合容器(3)的混合模塊、各注射泵電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫保護(hù)劑溶液處理生物組織在線監(jiān)測(cè)并控制裝置，其特征在于，所述溫控模塊包括制冷機(jī)(8)、第一換熱器(9)、第二換熱器(10)、風(fēng)扇(11)和溫度傳感器(12)，第一換熱器(9)、第二換熱器(10)、風(fēng)扇(11)和溫度傳感器(12)均位于冷卻箱(1)中，風(fēng)扇(11)和溫度傳感器(12)分別位于第二換熱器(10)的兩側(cè)，所述的生物組織容器(2)與溶液混合容器(3)相連接是指溶液混合容器(3)、第一換熱器(9)、生物組織容器(2)依溶液流動(dòng)方向依序連接，第二換熱器(10)與制冷機(jī)(8)連接；計(jì)算機(jī)(7)分別與制冷機(jī)(8)、風(fēng)扇(11)、溫度傳感器(12)電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫保護(hù)劑溶液處理生物組織在線監(jiān)測(cè)并控制裝置，其特征在于，所述混合模塊包括設(shè)于溶液混合容器(3)內(nèi)的攪拌子(13)，溶液混合容器(3)下方設(shè)有電磁攪拌器(14);計(jì)算機(jī)(7)與電磁攪拌器(14)電連接。
【文檔編號(hào)】A01N3/00GK103823497SQ201410077227
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】虞效益, 張紹志, 陳光明 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院