一種生物樣品凍存裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本申請涉及低溫生物醫(yī)學技術領域，特別涉及一種生物樣品凍存裝置。
【背景技術】
[0002]生物材料的低溫保存，是指采用特殊的方法將生物材料冷卻至低溫，并長期保存；待需要時，可將生物材料按特殊的方法加熱至正常溫度，仍然可保持其活性。典型的低溫保存主要包括五個步驟:添加保護劑、降溫、長期保存、復溫、去除保護劑。
[0003]在低溫保存過程中，生物材料不可避免會遭受各種損傷，其主要引發(fā)因素包括:溶液濃度的改變、冰晶的生長、降溫和復溫過程中樣品內部的溫度梯度、復溫過程的反玻璃化和再結晶等。因此，快速、均勻的降溫和復溫，是實現(xiàn)生物樣品成功保存的重要條件。目前，凍存管是低溫保存過程中大量使用的凍存容器。傳統(tǒng)的復溫方式是將凍存管置于37°C恒溫水浴中，邊搖動邊被動復溫。
[0004]然而，傳統(tǒng)凍存方法存在一些明顯的缺陷:由于凍存管的宏觀尺寸，加上主要依靠熱量從外向內的傳導方式，熱量傳輸的速度有限，生物材料樣品內部各個位置在降復溫過程中的溫度差異較大，樣品內外溫度梯度較大，產生較大的熱應力，易引發(fā)斷裂和微裂紋；同時復溫速率不夠快，會導致嚴重的反玻璃化和再結晶，從而嚴重影響保存的效果和存活率。
【實用新型內容】
[0005]為了克服現(xiàn)有技術的上述不足之處，本申請?zhí)峁┮环N生物樣品凍存裝置，本申請能加快復溫速率，且提高復溫過程中生物樣品內部的溫度均勻性。
[0006]本申請?zhí)峁┮环N生物樣品凍存裝置，包括:
[0007]用于封裝生物樣品的凍存管，所述凍存管內設置有具有生物相容性的射頻天線；
[0008]與所述射頻天線信號輸入端相連的微波信號源；
[0009]和溫度監(jiān)控單元，用于監(jiān)控所述凍存管內生物樣品的溫度。
[0010]優(yōu)選的，所述射頻天線內嵌于凍存管管蓋上。
[0011]優(yōu)選的，所述射頻天線的數量為I個，且位于所述凍存管管蓋中心位置。
[0012]優(yōu)選的，所述射頻天線的長度為1mm?40mmo
[0013]優(yōu)選的，所述射頻天線為單縫隙同軸天線，包括:同軸導體和包覆于所述同軸導體的筒套；所述筒套的制作材料為聚四氟乙烯。
[0014]優(yōu)選的，所述凍存管內還設置有磁性納米顆粒。
[0015]優(yōu)選的，所述溫度監(jiān)控單元包括:溫度傳感設備和溫度記錄設備；
[0016]所述溫度傳感設備設置在所述凍存管內，且與所述溫度記錄設備相連。
[0017]與現(xiàn)有技術相比，本申請?zhí)峁┑纳飿悠穬龃嫜b置主要由射頻天線、微波信號源、凍存管和溫度監(jiān)控單元幾部分組成。其中，所述凍存管用于封裝生物材料的樣品，以及可在低溫下長期儲存；所述微波信號源為射頻天線提供輸入功率；所述溫度監(jiān)控單元記錄凍存管內的生物樣品的溫度，以達到對樣品溫度實時監(jiān)控的目的。所述射頻天線具有生物相容性，能與凍存的生物組織緊密結合；同時所述射頻天線可激發(fā)并擴散電磁場，從而產生空間電磁場。本申請實施例將生物樣品放置于設置有射頻天線的凍存管中，降溫并保存；所述射頻天線具有生物相容性，且其信號輸入端連有微波信號源；將所述保存有生物樣品的凍存管放置于恒溫浴中，開啟所述射頻天線，進行復溫；并且，采用溫度監(jiān)控單元監(jiān)控所述凍存管內生物樣品的溫度。在本申請中，生物組織內部的水分子在電場作用下振動，相互碰撞摩擦產生熱效應，將電磁能轉變成熱能，從而使凍結的生物樣品解凍。本申請實施例采用電磁場復溫，對生物組織具有體積加熱效果，再結合37°C恒溫水浴，可實現(xiàn)快速均勻復溫，從而避免復溫過程產生反玻璃化和再結晶，并可有效降低降復溫過程引發(fā)的熱應力等因素造成的機械損傷。
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本申請實施例1提供的凍存裝置的結構示意圖；
[0020]圖2為本申請實施例中射頻天線的結構示意圖；
[0021]圖3為本申請實施例中射頻天線的剖視圖；
[0022]圖4為本申請實施例2提供的凍存管的結構剖視圖；
[0023]圖5為本申請實施例和比較例復溫10s內生物樣品的溫度梯度；
[0024]圖6為本申請實施例和比較例復溫在120s內的復溫速率。
【具體實施方式】
[0025]下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。
[0026]本申請?zhí)峁┝艘环N生物樣品凍存裝置，包括:
[0027]用于封裝生物樣品的凍存管，所述凍存管內設置有具有生物相容性的射頻天線；
[0028]與所述射頻天線信號輸入端相連的微波信號源；
[0029]和溫度監(jiān)控單元，用于監(jiān)控所述凍存管內生物樣品的溫度。
[0030]本申請?zhí)岢隽艘环N射頻天線輔助的生物樣品凍存裝置，可在加快復溫速率的同時，提高復溫過程中生物樣品內部的溫度均勻性，實現(xiàn)快速均勻復溫，從而避免復溫過程產生反玻璃化和再結晶，并可有效降低降復溫過程引發(fā)的熱應力等因素造成的機械損傷。
[0031]參見圖1，圖1為本申請實施例1提供的凍存裝置的結構示意圖。圖1中，I為凍存管管蓋，2為射頻天線，3為生物樣品，4為凍存管管體，5為微波信號源，6為溫度記錄儀，7為熱電偶。
[0032]在本申請中，所述生物樣品凍存裝置包括凍存管，用于封裝生物樣品，且可在低溫下長期儲存。所述凍存管的形狀、尺寸和材質等采用本領域常用的即可；在本申請的一個實施例中，所述凍存管的長度為44mm，內徑為9.7mm，外徑為10.98mm。本申請實施例的凍存管主要由凍存管管蓋I和凍存管管體4構成，待凍存的生物樣品3放置于兩者之間的空間。
[0033]在所述凍存管內，本申請實施例設置有射頻天線2。所述射頻天線具有生物相容性，能與凍存的生物組織緊密結合。并且，射頻天線2信號輸入端連有微波信號源5 ;所述微波信號源為射頻天線提供輸入功率，所述射頻天線可激發(fā)并擴散電磁場，從而產生空間電磁場。因此，本申請復溫時，生物組織內部的水分子在電場作用下振動，相互碰撞摩擦產生熱效應，將電磁能轉變成熱能，從而使凍結的生物樣品解凍。本申請實施例采用電磁場復溫，對生物組織具有體積加熱效果，再結合37°C恒溫水浴，可實現(xiàn)快速均勻復溫，從而避免復溫過程產生反玻璃化和再結晶，并可有效降低降復溫過程引發(fā)的熱應力等因素造成的機械損傷。
[0034]其中，所述微波信號源采用本領域技術人員熟知的設備，能為射頻天線提供輸入功率即可。一般地，所述輸入功率的范圍可為1W?150W。
[0035]在本申請的一個實施例中，射頻天線2內嵌于凍存管管蓋I上；在降溫冷凍時，裝入生物樣品后快速地插入內嵌射頻天線2的凍存管管蓋I即可，操作簡便。所述射頻天線優(yōu)選位于凍存管管蓋中心位置；所述射頻天線的數量可為I個。作為優(yōu)選，所述射頻天線的長度為1mm?40mm ;所述射頻天線的直徑為0.5mm?5mm。所述射頻天線的頻率優(yōu)選為434MHz?2450MHz ;本申請實施例可將所述射頻天線的頻率設置為434MHz，具有更長的波長，所以具有穿透力強、熱效率高、升溫速度快和熱場均勻等優(yōu)點。
[0036]本申請對所述射頻天線沒有特殊限制；具體的，所述射頻天線優(yōu)選為單縫隙同軸天線，包括:同軸導體和包覆于所述同軸導體的筒套。
[0037]參見圖2，圖2為本申請實施例中射頻天線的結構示意圖；圖2中，8為同軸導體，9為筒套，10為射頻天線單縫。在本申請實施例中，所述射頻天線是以低損耗的同軸電纜為導體材料，即圖2中示出的同軸導體8 ;天線的筒套9包覆在同軸導體8外。所述筒套優(yōu)選由具有良好的生物相容性的材料聚四氟乙烯(PTFE)制成，使射頻天線具有生物相容性。
[0038]本申請實施例所述射頻天線是單縫隙同軸天線，其中在外導體的尖端附近切口有環(huán)形縫隙，如圖2所示的射頻天線單縫10，能讓天線最大限度地減少微波能量的反饋，而使能量主要集中于尖端位置，即提高尖端位置的比吸收率(SAR)。
[0039]參見圖3，圖3為本申請實施例中射頻天線的剖視圖。圖3中，81為射頻天線內導體，82為射頻天線導電介質，83為射頻天線外導體；9為筒套，10為射頻天線單縫。在本申請實施例射頻天線內導體81端口處加入輸入功率，在射頻天線導電介質82和射頻天線外導體83作用下產生電磁場。筒套9可由具有良好的生物相容性的材料聚四氟乙烯制成，與凍存的生物組織緊密結合。產生的電磁場在射頻天線單縫10向天線的周圍擴散，從而產生空間電磁場。
[0040]對于射頻天線的具體尺寸，在本申請的一個實施例中，所述筒套的寬度可為0.2mm?1_ ;所述射頻天線單縫的長度可為1_，所述射頻天線單縫與射頻天線尖端的距離可為5.5mm ;所述射頻天線內導體的寬度可為0.2mm?1_，所述射頻天線導電介質的寬度可為0.1mm?0.5mm，所述射頻天線外導體的寬度可為0.1mm?0.5