专利名称：一种低温保存液程控冷却加载以及复温洗脱装置的制作方法对于人体细胞和组织的保存，冷却是必要措施。为了建立库存，一般需要_80°C以下的低温保存，而_196°C的液氮温度保存可以提供几乎无限长的保存期。到目前为止，人们已经能够成功地保存多种有用的人体细胞和薄层组织(如精子、卵子、血液、胰岛细胞、骨髓、皮肤、角膜、血管及心脏瓣膜等)，这些保存技术给人们带来的好处是众所周知的。另外，在濒危动植物的保存、动植物优良品种的推广、菌株和微生物的保存方面，低温保存都有着广泛的应用。为了避免生物材料在低温保存过程中受到伤害，添加低温保护剂(如甘油、二甲亚 砜等)是必要的，但同时低温保护剂对生物材料也具有毒性作用，这种毒性作用与温度、浓度和时间等因素有关，温度越高、浓度越大、时间越长，毒性越大。玻璃化法是低温保存生物材料的有效方法，为了在降温过程中实现玻璃化和在复温过程中避免反玻璃化，往往需添加高浓度的低温保护剂。为了减小生物材料在高浓度低温保护剂下受到的毒性损伤，可利用低温保护剂毒性随温度降低而减小的特点，采取边降温边加载低温保护剂、边升温边洗脱低温保护剂的方法。
本发明的目的是提供一种低温保存液程控冷却加载以及复温洗脱装置。低温保存液程控冷却加载以及复温洗脱装置包括样品容器座、第一电加热器、第二电加热器、冷却盘管、样品容器、温度传感器、渗析膜、换热器、液氮罐、安全阀、第一恒流泵、第二恒流泵、第三恒流泵、第一电导率计、第二电导率计、第一溶液储罐、第二溶液储罐、可控硅电路、可编程控制器、电磁阀、压力表、进液管、排液管；液氮罐顶端设有安全阀、压力表，液氮罐底部设有第二电加热器，样品容器外设有第一电加热器、冷却盘管、样品容器座，第一溶液储罐经第一恒流泵与第一电导率计入口相连，第二溶液储罐经第二恒流泵与第一电导率计入口相连，第一电导率计出口、换热器、进液管与样品容器相连，液氮罐、电磁阀、换热器、冷却盘管顺次相连，第三恒流泵、第二电导率计、排液管与样品容器相连，排液管端部设有渗析膜，样品容器内设有温度传感器，可控娃电路与第一电加热器、第二电加热器相连，可编程控制器与第一恒流泵、第二恒流泵、第三恒流泵、第一电导率计、第二电导率计、温度传感器、电磁阀相连，可控硅电路与可编程控制器相连。本发明通过边降温边提高低温保存液浓度，以及边升温边降低低温保存液浓度的方法来减小低温保护剂对生物材料的毒性，从而提高保存后生物材料的活性。本发明通过一个自动控温装置，一方面使低温保护剂溶液在注入样品容器前降至设定温度，另一方面使样品容器内的低温保存液维持在设定温度。本发明通过可编程控制器、恒流泵、电导率计来控制低温保存液注入样品容器的量和浓度。本发明通过在低温保存液排出管端部安装一个渗析膜来防止细胞等小体积样品随低温保存液一起排出。本发明通过样品容器与样品容器座分离的设计使处理完后的生物样品便于转移。附图是低温保存液程控冷却加载以及复温洗脱装置结构示意图，图中样品容器座I、第一电加热器2-1、第二电加热器2-2、冷却盘管3、样品容器4、温度传感器5、渗析膜6、换热器7、液氮罐8、安全阀9、第一恒流泵10-1、第二恒流泵10-2、第三恒流泵10-3、第一电导率计11-1、第二电导率计11-2、第一溶液储罐12-1、第二溶液储罐12-2、可控硅电路 13、可编程控制器14、电磁阀15、压力表16、进液管17、排液管18。
7、液氮罐8、安全阀9、第一恒流泵10-1、第二恒流泵10-2、第三恒流泵10-3、第一电导率计11-1、第二电导率计11-2、第一溶液储罐12-1、第二溶液储罐12-2、可控硅电路13、可编程控制器14、电磁阀15、压力表16、进液管17、排液管18 ;液氮罐8顶端设有安全阀9、压力表16,液氮罐8底部设有第二电加热器2-2,样品容器4外设有第一电加热器2-1、冷却盘管3、样品容器座I，第一溶液储罐12-1经第一恒流泵10-1与第一电导率计11-1入口相连，第二溶液储罐12-2经第二恒流泵10-2与第一电导率计11-1入口相连，第一电导率计11-1出口、换热器7、进液管17与样品容器4相连，液氮罐8、电磁阀15、换热器7、冷却盘管3顺次相连，第三恒流泵10-3、第二电导率计11-2、排液管17与样品容器4相连，排液管17端部设有渗析膜6,样品容器4内设有温度传感器5,可控娃电路13与第一电加热器2-1、第二电加热器2-2相连，可编程控制器14与第一恒流泵10-1、第二恒流泵10-2、第三恒流泵10-3、第一电导率计11-1、第二电导率计11-2、温度传感器5、电磁阀15相连，可控硅电路13与可编程控制器14相连。本发明主要由三部分组成溶液温度控制、溶液浓度控制和溶液注入排出。溶液温度控制部分的作用是使温度按照设定的温度下降，包括样品容器座、液氮罐、换热器、冷却盘管、电加热器以及相应的控制元件(可控硅电路、可编程控制器)。溶液浓度控制部分的作用是使浓度按照设定规律上升，包括溶液储罐、恒流泵、电导率计以及相应的控制元件。溶液注入排出部分由渗析膜、恒流泵、电导率计、进液管和排液管组成。溶液温度和浓度的控制算法的实施通过可编程控制器。对生物材料进行低温保护剂加载处理之前，首先需要知道所采用的低温保存液(低温保存液简化成为含低温保护剂、水和氯化钠的三元溶液)的浓度与其冻结点温度的关系。进行低温保存液程控冷却加载的工作过程如下所述。利用第二电加热器对液氮罐内的液氮进行加热，使液氮罐内压力增至一定大小，足以把液氮压出。低温保存液通过换热器被液氮冷却，并进入到样品容器中。温度传感器检测溶液温度，传感信号进入可编程控制器转化为数值，与预设温度进行比较，其偏差用PID算法处理，可编程控制器根据处理结果输出电压信号到可控硅电路和电磁阀，控制电磁阀的开关频率。冷却盘管和第一电加热器的作用是维持已冷却的低温保存液在所需的温度。第一溶液储罐中装有生理溶液，第二溶液储罐中装有高浓度的低温保存液。溶液的浓度通过两个恒流泵的转速大小及开关来控制。两股溶液混合后经过电导率计，电导率计检测溶液的浓度，把信号传送给可编程控制器转化为数值，与预设浓度进行比较，可编程控制器根据处理结果输出信号到第一恒流泵和第二恒流泵，控制两者的转速及开关。当样品在某一溶液浓度处理完毕后由第三恒流泵排出，排液管的端部安装了一层渗析膜，当所处理的生物材料为细胞时，可以保证细胞不随同溶液一起被排出。同时在溶液排出管路上安装了一个电导率计用于检测排出液的浓度。如此重复进行，可按特定的温度降低、浓度升高程序，把生物材料降至所需温度，同时生物材料内低温保存液又达到所需浓度，而且整个过程没有冰晶形成。生物材料处理完毕后，可 把样品容器取出，转移至低温冰箱或液氮中保存。进行低温保存液程控复温洗脱的工作过程与上述基本相同，不同之处在于把样品容器放入到样品容器座上，并按照特定的温度升高、浓度降低程序，把生物材料升至所需温度，同时生物材料内的低温保护剂完全洗脱掉， 整个过程不产生冰晶。


本发明公开了一种低温保存液程控冷却加载以及复温洗脱装置。该装置由溶液储罐、恒流泵、电导率计、样品容器、样品容器座、渗析膜、制冷装置、加热装置、可编程控制器等组成。两个恒流泵控制注入样品容器的低温保存液的浓度，低温保存液在进入样品容器之前被制冷装置冷却，可编程控制器根据电导率计测得的浓度信号控制恒流泵的开关及转速，根据温度传感器测得的温度信号控制加热装置提供的加热量和电磁阀的开关频率，从而使得低温保存液始终不发生冻结。渗析膜用于防止细胞等小体积样品随低温保存液排出。本发明可用于低温保存生物材料。