一种用于低温保存生物材料的仪器装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及低温保存生物材料的仪器装置和容器技术领域，具体为一种用于低温 保存生物材料的仪器装置。该仪器装置在添加低温保护剂溶液时，可同时控制溶液和材料 的降温过程；在控制溶液和材料复温时，也能同步洗脱低温保护剂。
【背景技术】
[0002] 随着科技的发展，生物材料（蛋白质、核酸、细胞、细胞器、组织和器官等）的低温 保存技术已经在制药、生物工程、组织工程、再生医学和临床医学等领域得到了越来越广泛 的应用，生物材料的低温保存，尤其是为了保存体积较大和结构复杂的组织器官材料，低温 保护剂的添加、降温、升温和低温保护剂的去除都需要有严格的控制过程。现有的方法是 在降温前逐步添加低温保护剂至合适的保护浓度，然后通过程序控温将生物材料和保护液 降温至所需的保存温度；在需要使用材料时，先升温和随后洗除低温保护剂。有些低温保 护剂溶液会对细胞和组织有毒害作用，所以降温前应将生物材料暴露在低温保护剂溶液中 的时间减少至最短，在复温后要及时洗除降低低温保护剂溶液，，尽可能减少低温保护剂溶 液可能导致的伤害。玻璃化低温保存方法在保存低温生物材料，低温保护剂的浓度高达 40% -60% (w/v)，尤其容易产生低温保护剂伤害。早在1965年，Farrant提出了另一种 解决方案，即是依据低温保护剂毒性随温度降低的特点，边降温边提高温保护剂浓度，根据 "液相线跟踪"的原理，确定在不同温度下所需的低温保护剂浓度，在温度降至某一温度时 添加足够的低温保护剂避免冰核产生，但是确定在不同温度下所需的低温保护剂浓度，在 降温至不同温度时人为地多次添加额外的低温保护剂，费时费力、不容易控制，更难于讲方 法标准化。在复温过程中同时逐步降低低温保护剂的浓度，而不导致渗透胁迫和溶液冻结， 更难以实现，而且现有的控温设置是通过控制环境温度来起作用的，这种方法对温度均匀 性不好，此外也容易造成生物材料的污染，针对上述问题我们发明了一种用于低温保存生 物材料的仪器装置。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种用于低温保存生物材料的仪器装置，该装置可以实现 均匀控温、自动控制低温保护剂浓度和溶液温度，以解决上述【背景技术】中存在的问题。
[0004] 为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种用于低温保存生物材料的仪器 装置，至少包括低温保护剂溶液储槽、保护剂稀释缓冲液储槽、若干个微型电磁阀、恒流泵、 可编程控制器、PC计算机、数据采集卡、电磁反馈密度传感系统、温度测量传感器、若干无菌 过滤器、容器盖、生物材料储存容器、不锈钢容器外壳、温度控制装置、小型蠕动泵、管道阀 门，所述低温保护剂溶液储槽与保护剂稀释缓冲液储槽通过若干所述微型电磁阀连接呈U 型，所述保护剂稀释缓冲液储槽内存储有低温保护剂稀释缓冲液；所述低温保护剂溶液储 槽内存储有低温保护剂溶液；所述恒流泵设置在微型电磁阀的下端，所述可编程控制器、PC 计算机和数据采集卡从上至下依次排列，若干所述无菌过滤器关于生物材料储存容器对称 设置，所述电磁反馈密度传感系统和温度测量传感器分别位于生物材料储存容器的左端和 右端，所述容器盖与不锈钢容器外壳正上方接触，所述温度控制装置与不锈钢容器外壳相 连接，所述小型蠕动泵右上方设有阀门。
[0005] 进一步地，所述微型电磁阀设置为两个，分别是第一微型电磁阀和第二微型电磁 阀。
[0006] 进一步地，所述生物材料储存容器包括多个相互连接在一起的存储容器。
[0007] 进一步地，所述存储容器包括进口、出口、阀门和无菌过滤器，所述进口直接和储 存袋本体接触，进口和储存袋本体之间依次设有无菌过滤器和阀门，出口连接在所述进口 相对一端，所述出口和储存袋本体之间连接有所述无菌过滤器，液体状态下的生物材料在 进出储存袋中不会受到污染损伤。
[0008] 进一步地，所述存储容器为存储袋。
[0009] 进一步地，所述温度测量传感器和所述低温保护剂储槽内的低温保护剂接触，可 以更准确的测得低温保护剂的温度并传送到所述温度控制装置中，得知低温保护剂温度 后，根据液相线跟踪原理以调节低温保护剂的温度。所述小型蠕动泵持续提供动力，使生物 材料和低温保护剂为流动状态，流动状态下不易结冰，更有效的保护低温生物材料。所述自 动控温控流装置使低温保护剂溶液的温度按照特定的温度曲线下降，并使其温度始终高于 溶液冰冻点2~5°C，避免低温保护剂溶液的冻结和受到冰晶的损伤，保证扩散均匀。
[0010] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0011] 本发明用于低温保存生物材料的仪器装置，具有监测和调控溶液温度、浓度和流 量的功能，在输入低温保护剂溶液的关键理化参数和要保护的生物材料相应的低温物理参 数和生物学参数后，可以根据液相线跟踪原理来优化低温保存过程，将低温保存过程中由 于渗透胁迫、结冰和的保护剂毒害对生物材料的损伤降到最小。
[0012] 本发明可以在降温过程中自动计算所需低温保护剂浓度和添加低温保护剂，在复 温过程中同时逐步降低低温保护剂的浓度；本发明能够严格控制整个致冷和解冻过程，最 大程度地降低低温保护剂的毒性作用，使组织细胞在常温状态下、在规定的时间范围内达 到低温状态，且能在需要时，在规定的时间内将标本由低温状态恢复至常温状态。
【附图说明】
[0013] 图1为本发明的结构示意图；
[0014] 图2为本发明实施例存储袋的结构示意图；
[0015] 图3为本发明实施例存储袋的结构示意图。
[0016] 图中：低温保护剂储槽1、保护剂稀释缓冲液储槽2、第一微型电磁阀3、第二微型 电磁阀4、恒流泵5、可编程控制器6、PC计算机7、数据采集卡8、电磁反馈密度传感系统9、 温度测量传感器10、无菌过滤器11、容器盖12、生物材料储存容器13、不锈钢容器外壳14、 温度控制装置15、小型蠕动泵16、管道阀门17、进口 19、出口 20、阀门18、无菌过滤器21。
【具体实施方式】
[0017] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0018] 请参阅图1-3,本发明提供一种技术方案：一种用于低温保存生物材料的仪器装 置，至少包括低温保护剂储槽1、保护剂稀释缓冲液储槽2、第一微型电磁阀3、第二微型电 磁阀4、恒流泵5、可编程控制器6、PC计算机7、数据采集卡8、电磁反馈密度传感系统9、 温度测量传感器10、无菌过滤器11、容器盖12、生物材料储存容器13、不锈钢容器外壳14、 温度控制装置15、小型蠕动泵16、管道阀门17,所述低温保护剂储槽1与保护剂稀释缓冲 液储槽2通过第一微型电磁阀3和第二微型电磁阀4连接呈U型；所述低温保护剂储槽 1内存储有低温保护剂，在本实施例中，所述的低温保护剂为二甲基亚砜；所述保护剂稀 释缓冲液储槽2内存储有保护剂稀释缓冲液，在本实施例中，所述的保护剂稀释缓冲液为 PBS (Mg2+，Ca2+)稀释缓冲液；所述恒流泵5在第一微型电磁阀3和第二微型电磁阀4的中心 线下端，所述可编程控制器6、PC计算机7和数据采集卡8从上至下依次排列，所述无菌过 滤器11关于生物材料储存容器13对称设置，所述电磁反馈密度传感系统9和温度测量传 感器10分别位于生物材料储存容器13左端和右端，所述容器盖12与不锈钢容器外壳14 正上方接触，所述温度控制装置15与不锈钢容器外壳14相连接，所述小型蠕动泵16右上 方设有管道阀门17。
[0019] 当冷冻保存生物材料时，电磁反馈密度传感系统9和温度测量传感器10能够测得 溶液的浓度和温度，通过PC计算机7计算相关参数，然后传输信号到可编程控制器6,可编 程控制器6分别发出信号给微型电磁阀3、恒流泵5和温度控制装置15来控制溶液的浓度 和温度，小型蠕动泵16产生动力，管道阀门17控制溶液流量大小使得溶液形成一个连续的 循环系统，有溶液进入和流出，这样能够保证溶液温度和浓度的均匀性，对于保存大型组织 和器官