專利名稱：保存系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種保存系統(tǒng)，用于長期冷凍保存生物學(xué)保存標(biāo)本，例如凍結(jié)細胞、組織細胞、精子、卵子等。
在該日本專利公開文本中描述了一種保存系統(tǒng)，通過將保存標(biāo)本(例如，生物學(xué)標(biāo)本)浸入液態(tài)氮筒中而冷凍保存所述標(biāo)本。
當(dāng)使用液態(tài)氮時，其在-189℃時蒸發(fā)，因此，溫度可低于接近-189℃。結(jié)果是，生物學(xué)標(biāo)本等可在低溫下長期保存。
此外，已知有一種與上述保存系統(tǒng)相同類型的保存系統(tǒng)，其設(shè)有一被供給液態(tài)氮的保存容器和一用于將液態(tài)氮供給該保存容器的筒。對于這種保存系統(tǒng)，公知的是，液態(tài)氮在保存容器中蒸發(fā)，且當(dāng)液態(tài)氮由于蒸發(fā)而減少到預(yù)定量或小于該預(yù)定量時，其被自動供給。
在保存系統(tǒng)中，冷凍保存溫度由液態(tài)氮的蒸發(fā)潛熱維持，這樣，當(dāng)不進行收集時，蒸發(fā)的氮會散失，因此，這種系統(tǒng)的缺點是液態(tài)氮的消耗量大，且經(jīng)濟負擔(dān)高。
此外，如上所述，在配置成可自動從所述液態(tài)氮筒中補充蒸發(fā)的氮量的系統(tǒng)中，所述筒必須經(jīng)常地被補充液態(tài)氮，一旦忘記補充，保存在保存容器中的標(biāo)本的溫度就會升高，最壞的情況是，標(biāo)本死亡。因此，對于保管員來說，液態(tài)氮的補充是一項非常麻煩的工作(一個缺點)。
因此，希望彌補上述兩個缺點，并開發(fā)一種保存系統(tǒng)，能夠確保被保存的標(biāo)本的安全性。
根據(jù)本發(fā)明，一種保存系統(tǒng)包括一充滿液態(tài)氮的筒和一保存容器，所述保存容器利用來自筒的液態(tài)氮冷卻保存在其中的生物標(biāo)本，其中，所述系統(tǒng)包括一斯特林制冷器或一采用吉福特-麥克馬洪(Gifford-MacMahon)循環(huán)的GM制冷器，以及一安裝在所述保存容器外部的冷凝室，所述冷凝室的氣相部被制成與保存容器的氣相部相連通，且所述冷凝室的液相部被制成與保存容器的液相部相連通，制冷器的冷卻部安裝在冷凝室的內(nèi)部。
此外，一壓力傳感器安裝在冷凝室中，且當(dāng)該傳感器的檢測值為預(yù)定值或高于預(yù)定值時，所述制冷器被驅(qū)動。
另外，冷凝室的液相部被設(shè)定在高于保存容器的液相部的位置上。
另外，所述冷凝室設(shè)有一連通于冷凝室的內(nèi)部和外部之間的氣體排出路徑，該氣體排出路徑設(shè)有一安全閥，用于在冷凝室中的壓力升高到一危險壓力值或高于該值時，打開所述氣體排出路徑。


通過下面參照附圖所作的說明，本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點將變得清楚明了，其中圖1為一示意圖，示出了本發(fā)明的保存系統(tǒng)。
圖2為一示意圖，示出了保存系統(tǒng)的運行。
附圖標(biāo)記說明1保存系統(tǒng)2保存容器4冷凝室5斯特林制冷器6筒13 管14 管15 氣體排出路徑(氣體排出通道)16 安全閥17 壓力傳感器18 冷卻部X生物學(xué)標(biāo)本下文中根據(jù)附圖解釋說明本發(fā)明的實施例。
圖1為根據(jù)本發(fā)明的保存系統(tǒng)的示意圖，保存系統(tǒng)1用于將生物學(xué)保存標(biāo)本X(例如凍結(jié)細胞、組織細胞、精子、卵子等)冷卻在-180℃或更低的溫度下，并長期保存所述標(biāo)本。
所述保存系統(tǒng)1主要由保存容器2、LN2容器3、冷凝室4和斯特林制冷器5構(gòu)成，其中保存容器具有一由隔熱不銹鋼制成的金屬容器。
在所述LN2容器3中安裝著充有液態(tài)氮的筒6。
另外，附圖標(biāo)記31為表示筒6內(nèi)壓力的壓力計，附圖標(biāo)記32是氣體排出路徑，附圖標(biāo)記33是在異常高壓時被打開的安全閥。
所述保存容器2由保存容器主體8和蓋子9構(gòu)成，其中保存容器主體8設(shè)有用于將前述標(biāo)本X保存在-180℃或更低溫度下的保存室7。大量隔熱材料被用于所述主體8和蓋子9，從而使熱量不能從外界傳入。
一從筒6延伸出來的液態(tài)氮供給管10與保存室7相連，且一液位傳感器11安裝在保存室中。當(dāng)所述液位傳感器11檢測到液態(tài)氮的液位下降時，供給管10中的開/關(guān)閥12(電磁閥)被自動打開，從而經(jīng)供給管10供給液態(tài)氮。
附圖標(biāo)記13表示連通于冷凝室4的上氣相部和保存容器2的上氣相部之間的管；附圖標(biāo)記14表示連通于冷凝室4的下液相部和保存容器的下液相部之間的管；附圖標(biāo)記15表示連通于冷凝室4內(nèi)外側(cè)之間的氣體排出管(氣體排出路徑)，附圖標(biāo)記16表示安裝在氣體排出管中的安全閥，當(dāng)所述冷凝室4升壓至一危險壓力或更高壓力時，即當(dāng)壓力傳感器17檢測到異常高危險壓力時，所述安全閥打開與傳感器17聯(lián)鎖的氣體排出管15的通道。
斯特林制冷器5使用氦氣作為工作介質(zhì)，且用作蒸發(fā)部的冷卻部18被冷卻到-200℃或更低溫度。由于該冷卻部18被設(shè)置在冷凝室4中，蒸發(fā)的氮可在該冷凝室4中冷凝。這里，所述冷卻部18可直接地或間接地位于該冷凝室4中，從而熱量可被傳導(dǎo)。
此外，附圖標(biāo)記19表示斯特林制冷器5的放熱部，且附圖標(biāo)記20表示一送風(fēng)機。
如此構(gòu)造的保存系統(tǒng)1如下文所說明地運行。
當(dāng)保存室7中的液態(tài)氮的液位低于預(yù)定水平時，與液位傳感器11聯(lián)鎖的開/關(guān)閥12被打開，且液態(tài)氮的液位被控制在液位傳感器11的安裝位置。
保存室7中的液態(tài)氮從標(biāo)本帶走熱量并蒸發(fā)，從而將這些標(biāo)本冷凍保存在180℃或更低的溫度下。然后，一部分蒸發(fā)的氮經(jīng)管13流入所述冷凝室4中。
當(dāng)蒸發(fā)的氮流入冷凝室4中時，冷凝室4中的壓力逐漸升高，壓力傳感器17檢測該壓力，當(dāng)傳感器檢測到預(yù)定壓力或更高壓力時，所述斯特林制冷器5被驅(qū)動(參看圖2)。在斯特林制冷器5被驅(qū)動時，所述氮氣被冷卻部18冷卻且部分地液化。由于冷凝室4的液相部被設(shè)置在較保存室7的液相部高的位置，在冷凝室4中液化的氮借助自重經(jīng)管14自然返回到保存室7的液相部。
這樣，傳統(tǒng)上被自發(fā)排出保存室2且不考慮收集和重新利用的氮氣被斯特林制冷器5的冷卻部18再次液化，并被重新利用，因此，可降低液態(tài)氮的消耗量，且保存系統(tǒng)1的運轉(zhuǎn)成本較低。
此外，由于液態(tài)氮的消耗量可被減小，因而使筒再充滿氮的作業(yè)頻率和更換筒的作業(yè)頻率被降低，因此在使用保存系統(tǒng)1的情況下可以減少大量工作。
此外，由于冷凝室4的液相部被設(shè)置在較所述保存室7的液相部高的位置處，因此液態(tài)氮可借助自重返回到保存室7的液相部，而不需要驅(qū)動源例如泵，從而使裝置較便宜。
作為一種很少發(fā)生的情況，當(dāng)使用保存系統(tǒng)1時，冷凝室4的壓力可能會異常上升。在這種情況下，所述壓力傳感器17檢測到該異常壓力，且與傳感器17聯(lián)鎖的安全閥16被打開(見圖2)，所述冷凝室4中的壓力可保持在預(yù)定值或更低。這里，保存系統(tǒng)1可被這樣配置，即在安全閥16被打開時，借助一指示器通知發(fā)生異常壓力升高并發(fā)出報警音。
此外，每隔幾個月(例如每3到6個月)斯特林制冷器5就需要作維護工作，定期清除聚集在制冷電路中的蠟狀潤滑油(如下文所述對于GM制冷器也需要作維護工作)。
當(dāng)進行維護工作時，標(biāo)本X可被來自氮筒6內(nèi)的液態(tài)氮冷卻，而不超過-180℃，因此，可防止標(biāo)本X的溫度升高。當(dāng)然，在開始進行維護工作之前，必須確認(rèn)有足夠的氮被容納在筒6中。
這樣，利用保存系統(tǒng)1，除了進行維護工作外，當(dāng)斯特林制冷器5可被驅(qū)動時，標(biāo)本X可以被冷卻并被冷凍保存，同時通過將蒸發(fā)的氮再次冷凝來抑制氮的消耗。在進行維護工作時，斯特林制冷器5不能被驅(qū)動，通過以傳統(tǒng)方式供應(yīng)液態(tài)氮，標(biāo)本X可以被冷卻并冷凍保存，因此，通過使用氮筒6和斯特林制冷器5，所述標(biāo)本可一直被冷卻在-180℃或更低溫度下，而不被中斷。
結(jié)果是，能盡可能防止由于暫時的溫度升高而導(dǎo)致的標(biāo)本的保存質(zhì)量變差。
例如，現(xiàn)己知，在畜牧業(yè)中，在精子和受精卵被再次保存然后被再解凍并進行試驗時，保存溫度導(dǎo)致了在精子和受精卵的試驗結(jié)果中解凍細胞的受精卵的存活率不同，如在-80℃至-150℃的溫度下保存和在-180℃或更低溫度下保存結(jié)果不同。此外，當(dāng)在-180℃或更低溫度下保存的受精卵的溫度臨時被升高到-80℃至-150℃的溫度時，試驗結(jié)果與保存在-80℃至-150℃的溫度下的試驗結(jié)果相同。尚不清楚是什么原因?qū)е铝诉@種結(jié)果的發(fā)生，然而，在生物技術(shù)中，為了保存ES細胞(胚胎干細胞)或類似細胞，這種在-180℃或更低溫度下使用的保存容器的需求量增加了。根據(jù)本發(fā)明的保存系統(tǒng)適合用于如上所述需要一直在-180℃或更低溫度下冷凍保存的細胞。
此外，在優(yōu)選實施例中，參照一個使用斯特林制冷器的例子描述了保存系統(tǒng)，然而，可使用任何能夠冷凝蒸發(fā)氮的制冷器，例如，采用吉福特-麥克馬洪循環(huán)的制冷器(GM制冷器)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，保存系統(tǒng)包括一充滿液態(tài)氮的筒和一保存容器，所述保存容器利用來自筒的液態(tài)氮冷卻生物標(biāo)本，并將其保存在其中，其中，所述系統(tǒng)包括一斯特林制冷器或一采用吉福特-麥克馬洪循環(huán)的制冷器，以及一安裝在所述保存容器外部的冷凝室，所述冷凝室的氣相部被制成與保存容器的氣相部相連通，且所述冷凝室的液相部被制成與保存容器的液相部相連通，制冷器的冷卻部安裝在冷凝室的內(nèi)部。因此，在保存容器中蒸發(fā)的氮被冷凝室中的斯特林制冷器的冷卻部冷卻，并再次液化，因此這種液體氮可被再用于保存容器的冷卻。此外，由于當(dāng)進行制冷器的維護時，所述保存容器可被液態(tài)氮冷卻，因此保存容器中的標(biāo)本可一直在預(yù)定溫度或更低溫度下冷卻。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，一壓力傳感器安裝在冷凝室中，且當(dāng)該傳感器的檢測值為預(yù)定值或高于預(yù)定值時，所述制冷器被驅(qū)動。因此，當(dāng)壓力升高到預(yù)定值或高于預(yù)定值，且蒸發(fā)的氮需要被冷凝時，所述制冷器可以被驅(qū)動，結(jié)果是，可使用較小的驅(qū)動能量冷卻保存容器。
另外，根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，冷凝室的液相部被設(shè)定在高于保存容器的液相部的位置上。因此，在不需使用泵的情況下，冷凝的液體氮可借助其自重自然返回保存容器中，這種布置使保存系統(tǒng)變得便宜。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第四個方面，所述冷凝室設(shè)有一連通于冷凝室的內(nèi)部和外部之間的氣體排出路徑，該氣體排出路徑設(shè)有一安全閥，用于在冷凝室中的壓力升高到一危險壓力值或高于該值時，打開所述氣體排出路徑。因此，通過控制冷凝室的壓力并使其不達到危險壓力，盡可能地防止了冷凝室被損壞。
雖然這里示出并描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不僅限于此，在不超出權(quán)利要求書中所限定的本發(fā)明范圍的情況下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以作出多種變化和改變。
權(quán)利要求
1.一種保存系統(tǒng)，包括一充滿液態(tài)氮的筒和一保存容器，所述保存容器利用來自筒的液態(tài)氮冷卻保存在其中的生物標(biāo)本，其中，所述系統(tǒng)包括一斯特林制冷器或一采用吉福特-麥克馬洪循環(huán)的制冷器，以及一安裝在所述保存容器外部的冷凝室，所述冷凝室的氣相部被制成與保存容器的氣相部相連通，且所述冷凝室的液相部被制成與保存容器的液相部相連通，制冷器的冷卻部安裝在冷凝室的內(nèi)部。
2.如權(quán)利要求1或2所述的保存系統(tǒng)，其特征在于，一壓力傳感器安裝在冷凝室中，且當(dāng)該傳感器的檢測值為預(yù)定值或高于預(yù)定值時，所述制冷器被驅(qū)動。
3.如權(quán)利要求1所述的保存系統(tǒng)，其特征在于，冷凝室的液相部被設(shè)定在高于保存容器的液相部的位置上。
4.如權(quán)利要求1至3中任一所述的保存系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凝室設(shè)有一連通于冷凝室的內(nèi)部和外部之間的氣體排出路徑，該氣體排出路徑設(shè)有一安全閥，用于在冷凝室中的壓力升高到一危險壓力值或高于該值時，打開所述氣體排出路徑。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種保存系統(tǒng)，其能夠重新利用蒸發(fā)氮，并且能夠在預(yù)定溫度或更低溫度下一直冷卻標(biāo)本。該保存系統(tǒng)包括一充滿液態(tài)氮的筒和一保存容器，從筒供給所述保存容器液態(tài)氮冷，所述系統(tǒng)設(shè)有一斯特林制冷器和一安裝在所述保存容器外部的冷凝室，所述冷凝室的氣相部被制成與保存容器的氣相部相連通，且所述冷凝室的液相部被制成與保存容器的液相部相連通，制冷器的冷卻部安裝在冷凝室的內(nèi)部，因此，在保存容器中蒸發(fā)的氮被冷凝室中的斯特林制冷器的冷卻部冷卻，并再次液化，因此這種液體氮可被再用于保存容器的冷卻。此外，由于當(dāng)進行斯特林制冷器的維護時，所述保存容器可被液態(tài)氮冷卻，因此保存容器中的標(biāo)本可一直冷卻在預(yù)定溫度或更低溫度下。
文檔編號F25D16/00GK1468788SQ0314890
公開日2004年1月21日 申請日期2003年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月28日
發(fā)明者竹政一夫 申請人:三洋電機株式會社, 三洋電機生物醫(yī)學(xué)株式會社