具有低温外壳的培养系统的制作方法

专利名称：具有低温外壳的培养系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及培养箱领域，更具体地涉及一种设计为保持接近室温的培养温度(例 如20°C与25°C之间)的培养箱。
背景技术：
用于培养生物样本(例如放置在瓶或类似容器中的人类血样)的培养箱在本领域 中是公知的。图1示出了这样一种培养箱10，申请人的受让人bioMerieuxJnc.以这种培 养箱10作为BacT/Alert 3D (TM)培养系统上市销售。培养箱10被设计成用以培养含有培 养基的集血瓶(blood collection bottle) 12。培养箱具有抽屉14，该抽屉14被拉离培养 箱的其余部分(rest)，用以允许使用者将瓶12放入培养箱10或从培养箱10取出瓶12。培养箱还包括光学传感器(未示出)，该传感器对瓶12进行读取以确定瓶中的样 本与瓶中的培养基之间是否已经发生反应。U. S.专利文献5，164，796中描述了这种传感器 及其操作方法。培养箱具有定位在培养箱顶部的电子单元18，该电子单元接收来自光学传 感器的信号并且调节培养箱的加热器系统(未示出)，该加热器系统进而调节培养箱的内 部温度。培养箱10通常安装在例如位于医院、诊所或其他场所的生物实验室中，并放置在 实验台20上。在微生物实验领域中，大体存在两种不同的市场细分部分生物医药和食品。这两 种细分部分都有独特的微生物实验及培养要求。具体地，生物医药细分部分严格遵循世界 药典方法，其包括在两种温度范围内(30°C -35°C和20°C -25°C )进行样本的培养和微生物 实验。相比之下，食品及其它临床用户通常将其培养箱设定在36°C或37°C的温度。图1中当前的BacT/ALERT 3D培养箱10被设计为在超出环境温度7°C的培养 温度至45°C的培养温度下工作。当培养箱被放置在普通的实验室环境(环境温度约为 20 0C -22 0C )中时，温度差大到足以使得培养箱能够在30°C _35°C的培养温度范围内可 靠地执行培养。然而，在普通的实验室工作条件下(其中实验室和培养箱被保持在室温 (200C -220C )环境条件下)，一些培养箱无法保持20°C _25°C的稳定的培养温度范围。简单 地将待培养的试样留在室温下的试验台上当然是不可接受的，因为环境不能被可靠地控温 (例如窗户可能打开，空调系统可能没有正常工作，供暖系统可能在夜间或周末关闭以节省 能源等)。为了使一些培养箱正常工作并保持20°C -25 °C (标称22.5°C )的培养温度范 围，在过去是将整个培养箱移动至周围环境温度保持在约13°C或更低的可步入环境室 (walk-in environmental chamber)。然而，这种方法不能提供高效的工作环境，因为可步 入环境室所在的位置通常不方便，例如在大厅下面或在其他的楼层上。此外，许多大型设备 具有多个例如图1的培养箱10那样的培养箱。可步入环境室通常处于远离其它培养箱的 单独的位置，因此这使得在环境室中使用培养箱更加不便和低效。—种可考虑的替代方法是，将培养箱所在的整个实验室空间冷却至比如 IO0C -13°C。然而，这对于实验室技术人员而言并非适宜的工作环境，因为他们必须穿很多以保暖，而且以冰冷的手来处理工作。最初设计图1中所示的培养箱模块10的Organon Teknika公司曾经开发出一种 称为“Kool Boy”的培养仪器用以满足在30°C以下的低温下执行培养的需求。这种设计包 括安置在特制推车(custom cart)中的冷却单元，培养箱位于顶部。冷却单元是窗式空调。 空气从推车的前部被抽入，冷却空气沿推车的后边缘从管道(duct work)排出。培养箱背板 被拆除并且用附连至推车的上背部的管道替换。冷却单元的冷却空气直接吹入培养箱中。 培养箱内的固件(firmware)控制气流的温度。由于风机的每分钟转速很高，所以该单元被 认为对于实验室环境而言噪音过大。单元所需的220VAC电源也难以适用于大部分实验室。 该产品由于这些及其它原因而在商业上失败，根据推测仅售出1或2台仪器。本发明的培养系统和设备解决了这种问题，即提供能够在室温或接近室温 (200C -250C )下严格且可靠地保持培养温度的培养箱，同时其允许实验室工作人员在处于 室温的正常实验室环境中工作，并且通过避免使用特殊的环境室并导致低效而使得所有培 养箱保持在同一邻近范围中。本发明还克服了 Kool Boy仪器存在的诸多缺陷。

发明内容
在第一方案中，公开了一种培养系统。该系统被设计用于在受控的温度环境中培 养样本，例如生物样本、种菌划线有细菌培养物的琼指板(agar plate)、集血瓶等。该温度 环境优选但非必需地约为室温，例如20°C与25°C之间。样本或容纳待培养样本的设备的特 性并不重要。本文中，集血瓶的示例仅作为说明给出，而非限制。 所述系统包括培养箱，其具有外部和内部以及位于该外部上的一个或多个入口部 件，所述入口部件用于提供进入培养箱的内部的通路，以将样本容器放入培养箱中或取出 样本容器。入口部件的形式可以是门、抽屉或其他设计。培养箱包括用于将培养箱的内部 温度保持在标称的期望温度(例如22. 5°C )的供暖系统。所述系统包括用于产生冷空气供应的机器(制冷单元)。所述机器优选被组合在 安置培养箱的推车或基部结构中。由制冷单元产生的空气的温度通常低于培养箱的温度， 例如为IO0C0所述系统还包括外壳，所述外壳位于培养箱的外部并且基本上包封培养箱。所述 外壳被构造和设计成在外壳与培养箱的外部之间限定一空间或区域。外壳与培养箱之间的 该空间或区域接收来自产生冷空气供应的机器的冷空气。由此向培养箱的外部提供较冷的 空气。在优选的实施例中，外壳是隔热的，例如由隔热材料制成，或者由非隔热材料(金属 板)制成，但向该非隔热材料添加隔热物(例如泡沫)。外壳的尺寸和形状使其基本上包围 培养箱的外部以便在培养箱的外部保持周围环境。外壳为培养箱提供周围环境，其温度大 大低于培养箱的标称温度，使得培养箱能够在20-25°C范围内的温度下可靠地执行培养，由 此允许培养系统能够安置在室温环境中。在优选的实施例中，外壳包括缺口或开口，所述缺口或开口露出位于培养箱外部 上的一个或多个入口部件，其中用户可以在培养箱的其余部分基本上被外壳包封的同时直 接接近存放在培养箱中的内容物。也可以设置完全包封培养箱的外壳，但所述外壳具有诸 如门等入口部件，用以允许用户获得进入培养箱的抽屉或门的通路，由此直接接近培养箱 内的样本容器。
在一种结构中，供应冷空气的机器被组合在基部中，所述基部可以采用的形式为 推车或者可动(即具有轮)或不可动的类似装置。外壳和培养箱被安置在基部上。在一种 结构中，基部和隔热的外壳被构造成和设置为用于现有培养箱的改装组件，并且作为套件 被运送至培养箱的所在场所。基部包括用于将冷空气排出基部的第一开口和用于使来自外 壳与培养箱之间的区域的空气返回的第二开口，由此使空气以闭合的环路的形式循环，从 基部到外壳与培养箱之间的空间，然后返回基部。在一种优选的结构中，外壳包括密封件，所述密封件在外壳与基部之间，以及外壳 与培养箱之间的、围绕外壳中的缺口的区域实现基本上气密密封。密封件防止周围空气进 入外壳与培养箱之间的区域中。这种设计允许冷空气以闭合的环路的形式循环，到达培养 箱外壳和离开培养箱外壳，并使得在培养箱外壳内形成冷凝物的可能性最小化。在另一种可能的结构中，培养箱包括顶部和定位在培养箱的顶部中的电子模块。 隔热的外壳被构造和设置成第一分隔部分或下分隔部分以及第二分隔部分或上分隔部分， 所述第一分隔部分或下分隔部分包围培养箱，所述第二分隔部分或上分隔部分包围培养箱 的顶部。这两个分隔部分(例如通过隔板)彼此分隔，使得来自冷空气供应系统的空气不 会进入上分隔部分。由于冷却空气不会循环到上分隔部分，所以这种设计防止了冷凝物可 能对电子产品产生的任何损坏。在另一方案中，提出了一种培养仪器，其以组合方式包括(a)培养箱，该培养箱具有外部和内部以及位于外部上的一个或多个入口部件，所 述入口部件用于提供进入培养箱的内部的通路，所述培养箱还包括热源，所述热源用于将 培养箱的内部保持在标称培养温度下；以及(b)包封培养箱的隔热的外壳，所述外壳具有接收冷空气的内部区域，其中隔热的 外壳的尺寸和形状使其基本上包围培养箱的外部，在所述内部区域限定的区域中，来自冷 空气源的、其温度处于低于标称温度的空气可以在培养箱的整个外部循环。在一种可能的结构中，培养箱对包含从病人处收集的样本的样本容器执行培养。 优选地，培养箱还包括传感器，所述传感器用于从所述样本容器获取传感器读数。在另一方案中，本发明可以采用的形式为围绕培养箱进行安装的冷却室仪器。培 养箱的前侧具有一个或多个入口部件，所述入口部件用于获得进入培养箱的内部的通路。 冷却室仪器包括隔热的外壳，所述外壳的尺寸和形状使其基本上包封培养箱，并且所述外 壳具有顶板，和第一、第二及第三侧板以及具有缺口或开口的第四侧，所述第一、第二及第 三侧板用于覆盖培养箱的第一、第二和第三侧板，所述缺口或开口露出培养箱的入口部件。在又一方案中，提出了一种改造培养箱的方法，包括以下步骤a)获取改装套件，所述改装套件包括(a)包含冷空气源的基部，和(b)处于培养 箱所在位置的外壳，该外壳优选但非必需为隔热的，所述基部具有用于排出冷空气的第一 开口和用于使空气返回基部的第二开口；b)将培养箱安置在基部上；c)将外壳安置在基部上，使得外壳包围培养箱，并且基部中的第一开口和第二开 口位于培养箱的外围但处于外壳的内部，从而使冷空气能够以闭合的环路的形式在培养箱 的外部循环并返回基部。在一种优选的结构实施例中，外壳包括缺口，该缺口露出培养箱的入口部件，从而使得在培养箱基本上被外壳包封的同时，能够直接接近培养箱的内容物。可选地，外壳可以 完全包封培养箱，并且外壳包括安置在关键位置或类似位置处的入口部件，所述入口部件 用于提供进入培养箱的门或抽屉的通路。


图1是现有技术中的培养箱的视图，所述培养箱被设计为用于培养显示为设置在 实验室的试验台上的集血瓶。图2是根据本发明的一个实施例的培养系统的立体图。该系统包括培养箱(例 如图1的培养箱)，容纳产生冷空气的机器的基部，以及包围培养箱的外壳(通常但非必需 地为隔热的或由本身具有隔热特性的材料制成)。外壳包括缺口(在培养箱的前壁中的开 口)，该缺口露出培养箱的抽屉并且允许直接接近培养箱的内容物。图3为图2的培养系统的正视图。图4为图3的培养系统的后视图，只是外壳被拆除，从而示出了孔口和安置在基部 的顶部的培养箱，所述孔口用于将冷空气排出基部和使空气返回基部。图5为图2的培养系统的立体后视图，其中外壳安装在基部上并包围培养箱。图6为沿图3的线6-6剖开的、图2、图3和图5的培养系统的剖视图。图7为沿图5的线7-7剖开的、图2、图3和图5的培养系统的剖视图，示出了空气 在基部中的制冷机与外壳的内壁及培养箱的外壁间的空间之间以闭合的环路的形式循环 的流路。图8为单独示出的外壳的立体图。图9为改装套件的视图，所述改装套件能够被运送至诸如已经具有现有培养箱的 实验室等场所。该套件包括图2的基部和外壳，以及可选的温度传感器，所述温度传感器被 安置在培养箱的外部与外壳的内壁之间的空间中，用以监测该空间中的温度。该温度传感 器可以被用在温度反馈系统中以对定位于基部中的制冷机的工作进行调节。
具体实施例方式MM现在参照附图，图2是根据本发明的一个实施例的培养系统200的立体图。系统 200包括培养箱10(例如图1的培养箱)；基部或推车202，所述基部或推车容纳产生冷气 源的机器；以及外壳204，所述外壳包围培养箱10。外壳204通常但非必须是隔热的。也就 是说，外壳具有添加到形成外壳204的壳体或外板的隔热物，和/或制成外壳204的材料和 /或外壳204的厚度使得外壳204在无需添加额外的隔热物的情况下其本身也具有隔热属 性。培养箱10和外壳204被安置在基部202的顶部。基部202用作供外壳204和培养 箱10安置其上的可动基部，同时还容置产生冷空气的制冷机700 (参见图7)以及用于制冷 机的电源。该电源对来自世界各地的大部分电源的输入电压进行调节以对制冷单元供电。 在示出的实施例中，基部202中的制冷机700(图7)产生10°C的气流。该温度设定仅是作 为示例提出的，而且可以根据培养箱所保持的标称温度、外壳204中具有的隔热物的量、周 围温度环境以及系统是否使用了包括用于外壳的温度传感器的反馈温度控制系统而变化，下面将予以说明。培养箱10包括供暖系统(常规的供暖系统，未示出)，该供暖系统为图1中包含在 培养箱中的瓶12提供标称温度培养环境。在所示的实施例中，该温度的范围为20°C-25°C， 例如为22. 5°C。在优选的实施例中，外壳204是隔热橱柜，其基本上包围并包封培养箱10，由此提 供相对较冷的周围环境以便培养箱10在其内工作。优选的实施例在外壳204的前壁208 中设置缺口或开口 206，以便实验室技术人员直接接近培养箱10的抽屉14。在工作中，来自基部202中的制冷机的冷空气经由形成在基部202的顶部表面402 中的孔406(图4、图6)被吹出基部202，进入培养箱10的外部表面410(图4)与外壳204 的内壁214(图6，图7和图8)之间存在的空间或区域600(图6，图7)中。如图6和图7 所示，冷空气环绕培养箱10的侧部和后部循环，并经由位于基部202的顶部402中的回气 口 404(图4)返回基部202。空气如图7中的箭头740所示那样、以闭合的环路的形式流 动，由此使培养箱10保持相对较冷的即时周围环境(例如10°C -13°C )。图2的整个系统 可以安置在室温环境中。外壳204包括位于外壳204与基部202之间的密封件(在图8中最佳示出为附图 标记800)以及在外壳204与培养箱10之间、定位于缺口 206处的密封件802。密封件可 采用挡风雨条或类似的弹性体、弹性产品的形式，该密封件优选在外壳204与基部202之间 以及外壳204与培养箱10之间的缺口 206处形成充分的气密密封。密封件800和802由 此防止周围空气进入外壳204与培养箱10之间的空间或区域600 (在图6和图7中最佳示 出)。这使得基部202中的制冷机形成闭合环路的气流系统，并防止引入湿气和可能以其它 方式产生的相关冷凝物(condensation issue)。图2中所示的系统允许培养箱10在20-25°C的标称温度下培养样本，同时实现安 装在处于室温下的正常实验室环境中的培养系统。无需使用额外的可步入环境室。实验室 无需为了使培养箱10正常工作而被冷却到室温之下。如图2、图3和图5最佳示出，外壳204特别构造成基本上包封培养箱10。外壳 204通常被构造的尺寸使得其能够配合且基本上或完全包封特定结构和样式的培养箱，同 时在恰当的位置设置缺口或开口，由此露出培养箱10的抽屉或门的入口。如图6和图8所 示，外壳204相对于培养箱10的尺寸要大得多，使得在培养箱10的外部410 (图4)与外壳 204的内壁214(图6，图7和图8)之间限定空间(图6和图7中的附图标记600)，从而允 许来自制冷机的冷空气能够在该空间内循环。基部202 (图2、图3、图4、图7、图9)和制冷机700在示出的实施例中，基部202采用的形式为如图2所示的具有轮的推车或橱柜。基 部为产生冷空气供应的制冷机700(图7)提供外罩或外壳。参照图4，基部包括平坦的顶 部表面402，该顶部表面402具有开口 404和一个或多个孔口 406，所述孔口 406用作来自 制冷机的冷空气的出口，所述开口 404用于使空气返回基部202。如图4所示，培养箱被安 置在顶部表面402上，使得孔口 404和406都定位于培养箱10的边界以外。培养箱10借 助于支架408锚固至顶部表面402，该支架408将培养箱10的壁的基部与顶部表面402连 接。另一锚固支架407在仪器的背部延伸。如图2和图3所示，隔热的外壳204也被安置在基部202的顶部。外壳204被锚固至培养箱的顶部并且被钉入基部202的适当位置。如图6和图7所示，外壳204在基部 202上被定位成使得外壳204的内壁214(图8)位于基部顶部的开口 404和406的外围。下面参照图7，制冷机700包括蒸发器热交换器732，其具有使空气流过蒸发器的 通道(未示出)；以及一个或多个风扇730，所述风扇将冷空气吹出基部202而进入培养箱 10与外壳204之间的空间600。制冷机包括常规的制冷机构734，该制冷机构734包括冷凝 器、压缩机和管道，该管道将液体制冷剂输送至蒸发器732，并使来自蒸发器的气态制冷剂 返回机构734。这些详情在制冷领域中是常见的。制冷机构734可采用标准的冰激凌车式 制冷单元(ice-cream cart refrigeration unit)的形式，其中蒸发器的尺寸或结构、占空 系数(duty cycle)、和/或风扇都被改造成产生比如10°C的温度，以替代制冷机在冰激凌 应用中所采用的冰点以下的温度。图7还示出了电源模块736，其对制冷机700供电。如果培养系统包括温度反 馈控制系统，那么该系统还将包括安置在冷却室空间600中、产生温度信号的温度传感器 720 (图7)。该信号被提供给容置在推车202中(例如被定位在电源模块736中)的控制模 块，该控制模块控制制冷机700的工作。根据由传感器720感测到的温度变化，制冷机700 改变其工作性能以产生更冷或更热的空气，或者更多或更少的冷空气量，从而在空间600 中为培养箱10形成期望的环境温度。在示出的实施例中，制冷机700持续运转以产生10°C的空气，外壳204是隔热的， 并且没有设置反馈温度传感器720。设置温度传感器720和反馈温度调节机制可以实现更 为节能的系统。培养箱10培养箱10可以是用于培养样本的任意培养箱，其细节、形状因素、结构、尺寸、或 被培养样本的类型并非十分重要。附图中所示的用于集血瓶的培养箱10仅仅是作为示例 给出，而非限制。通常，培养箱10具有自身的电子模块(附图中的附图标记18)、加热器和用于控制 培养箱的标称培养温度的温度调节系统。在图1-图4的实施例中，培养箱是箱式的结构， 其具有由导热材料(例如金属板)制成的竖直壁所限定的外部表面410，但是这种结构以及 材料的选择不是必需的，而是可以变化的。此外，可以采用除抽屉14以外的不同类型的入 口装置，用于培养箱的入口装置的具体结构并非十分重要。在优选的实施例中，外壳204构 造成基本上包封培养箱10 (如图2、图3、图6和图7所示)，同时露出培养箱10的抽屉14 的入口。在图2和图3的实施例中，应该注意的是，培养箱10和抽屉14的正面暴露于环境 条件(室温)下，同时培养箱的其余三侧(以及培养箱的底部)面临由图6和图7的空间 600和推车202的较冷的顶部表面402提供的冷却环境。试验表明，培养箱的正面暴露于 环境条件下不太可能对培养箱保持稳定的20°C _25°C的温度分布的性能造成影响。原因在 于，因为周围环境和培养箱都被保持在20°C-25°C的温度下，所以从周围环境传送到培养 箱内部或从培养箱内部传送出的热量很少或没有。然而，因推车的冷却空间600和较冷的 顶部表面402而导致培养箱10的侧面、背面和底部暴露于冷环境下，而且从培养箱10的壁 到推车202的空间600及顶部的空气循环中的热传导为培养箱10提供了足够的温差和热 耗，使得培养箱中的供暖系统必须稳定工作以使培养箱10保持在稳定的20°C _25°C的标称温度。这种对于培养箱温度控制系统的稳定工作的需要使得培养箱温度控制系统将培养箱 10可靠地保持在20°C -25°C的标称温度。外壳 204参照图2、图3、图5、图6、图7和图8，外壳204优选为隔热的结构，具有前壁208、 侧壁210A、210B、210C以及顶板或顶壁210D。隔热物在图6和图7中以附图标记602示出。 在图8中以立体图单独示出了外壳。在示出的实施例中，外壳204没有底壁或底板。外壳 204被紧固至培养箱的顶部并且被钉入基部202的适当位置。外壳204基本上包围并包封 培养箱10。壁208、210A、210B和210C优选是隔热的。例如将1至2英寸的R5 Value泡沫 隔热物施加到形成外壳204的壳体或外板上。外壳的顶板210D也可以是隔热的。参照图7，外壳包括隔板710，该隔板710从外壳的壁214向内延伸并且紧靠在电 子模块18下方、邻接培养箱10的外部。隔板用于将培养箱10与外壳204之间的空间分为 两部分，位于隔板下方的第一分隔部分702包括培养箱与外壳204之间的冷却空间600，第 二分隔部分704位于隔板上方并包围培养箱中的电子模块18。优选地，来自制冷机700的 冷却空气因隔板710而不会进入第二分隔部分704。这防止在部分704中形成冷凝物，所述 冷凝物会积聚并导致培养箱的电子模块出现问题。如图5的后视图所示，在后侧板210B的 顶部设有开口以露出用于培养箱的电子设备的排气口并使得用于电子模块18的冷却系统 能够正常工作。外壳204可以由本身具有隔热特性的材料制成，以及制成具有足够的厚度从而无 需添加额外的隔热物，例如R5隔热泡沫。改装套件在本发明的一个可能的实施例中，培养箱10是现有的培养箱，外壳204和包括制 冷机700(图7)的基部202作为套件900(图9)提供或出售给培养箱所有者以改装现有的 培养箱。外壳204和基部202被运送至培养箱10所在的实验室，然后如附图所示以及如本 文所述那样配置基部和外壳，从而形成能够理想地适用于在室温下培养样本的培养系统。 外壳204通常以分解的状态进行运送并由技术人员在现场进行组装。因此，在本发明的一种可能的实施例中，提出一种改造培养箱的方法。该方法包括 以下步骤a)获取改装套件900(图9)，其包括(1)基部202，所述基部202容纳产生冷空 气的机器(图7中的附图标记为700)；和(2)隔热的外壳204，所述外壳204处于培养箱10 所在位置，所述基部具有用于排出冷空气的第一开口 406和用于使空气返回基部202的第 二开口 404 ；b)将培养箱10安置在基部202上，使得第一开口 406和第二开口 404被定位于培 养箱的外部(参见图4)；c)以隔热的外壳204基本上包围培养箱10的方式将隔热的外壳204安置在基部 202上(图2，图3，图5-图7)。隔热的外壳204的尺寸和形状使其在培养箱10的外部与 外壳204之间限定空间600。外壳204被安置在基部202上，使得基部中的第一开口 406和 第二开口 404都被定位在隔热的外壳内、与空间600连通(如图6所示)。冷空气以闭合的 环路的形式从基部出发，在培养箱的外部循环，然后返回基部(参见图7)。空气围绕培养箱 的后侧流至左侧，在该处返回制冷单元。在外壳204内的空气流流经培养箱背板。由此对 背板冷却，进而对返向培养箱加热元件的空气冷却。因而迫使培养箱中的加热元件被打开以保持合适的培养箱温度。可选地，隔热的外壳包括缺口 206(图2，图8)，该缺口露出培养箱的入口部件14， 从而使得在培养箱基本上被隔热的外壳包封的同时能够直接接近培养箱的内容物。作为另 一选择，外壳204完全包封培养箱10，同时在培养箱10中设有门(未示出)，打开该门以获 得进入培养箱10的入口部件14的通路。在优选的实施方式中，所述方法包括以下步骤即在隔热的外壳204与基部202之 间安装密封件800，以及在外壳204与培养箱10之间安装密封件802，从而防止周围空气进 入外壳204的内壁214与培养箱10的外壁410(图4)之间限定的空间600。如图9所示，改装套件900还可以包括温度传感器720，其被安置在空间600中以 监测该空间中的温度。温度传感器被安置成与用于制冷机700的控制系统电连通以提供反 馈温度控制系统。由前述，应该理解的是，已经描述了一种培养系统(图2-图8)，其以组合方式包 括a)机器700，其用于产生冷空气供应，b)培养箱10，其具有外部410和内部以及位于该外部上的一个或多个入口部件 14，所述入口部件用于提供进入培养箱的内部的通路，所述培养箱具有将培养箱的内部温 度保持在标称的期望温度的系统；以及c)外壳204，其位于培养箱10的外部并且包围培养箱10，以在外壳与培养箱的外 部之间限定空间600 (图2，图3，图6，图7)，其中空间600接收来自产生冷空气供应的制冷机700(图7)的冷空气，外壳204 的尺寸和形状使其基本上包围培养箱的外部，空间600限定冷空气围绕培养箱外部循环的 区域(图6，图7)，而且外壳还包括缺口 206，所述缺口 206露出位于培养箱10外部上的一 个或多个入口部件14，用户可以在培养箱被隔热的外壳包封(图幻的同时直接接近培养箱 中的内容物。如所述，在优选的实施例中，培养箱温度控制系统进行工作以将培养箱的内部保 持在标称的期望温度(20°C与25°C之间)下。在优选的实施例中，供给外壳204的冷空气 的温度比培养箱的标称期望温度低至少7V。如图2和图7所示，用于供应冷空气的机器被组合在基部202中，外壳204是隔热 的外壳，并且外壳与培养箱都如图4和图5所示那样安置在基部上，其中基部和隔热的外壳 都被构造成和设置成用于现有培养箱的改装组件或改装套件(图9)。应该注意的是，在示出的实施例中，冷空气源是基部202中的制冷系统。这并非必 需的，而且制冷系统可以定位在培养箱的侧部、后部或上方，或者甚至远离培养箱，同时通 过导管将冷空气输入外壳与培养箱之间的空间600中，例如在设有多个培养箱的情况下， 单独的共用制冷系统将冷空气供应至各个培养箱和相关的外壳。由此，本发明的特征也可 以是，培养仪器由以下组成(a)培养箱10，该培养箱具有外部和内部以及位于该外部上的 一个或多个入口部件，所述入口部件用于提供进入培养箱的内部的通路，该培养箱还包括 将培养箱的内部保持在标称的温度下的热源；(b)包封培养箱的隔热的外壳204，该外壳的 内部空间或区域600接收来自冷空气源(其可以设置在用于培养箱的基部中或者可以不设 置在该基部中)的冷空气，其中隔热的外壳的尺寸和形状使其基本上包围培养箱的外部，所述内部空间限定一区域，在该区域中，来自冷空气源的、温度低于标称温度的空气可以在 培养箱的整个外部循环。在优选的实施例中，培养箱10对含有从病人处收集的样本(例如血液)的样本容 器进行培养。优选地，培养箱还包括传感器，用以从样本容器获取传感器读数，其中培养箱 的标称温度处于20°C -25°C的范围内。在U. S.专利文献5，164，796中描述了用于集血瓶 的传感器的示例，该专利文献以引用方式并入本文。现有技术中公知的还有其他传感器，所 述其他传感器可以替换U. S.专利文献5，164，796的传感器。在本发明的另一种形式中，本发明的特征可以是一种包围培养箱10进行安装的 冷却室仪器，该培养箱具有前侧(在图1，图2和图3中示出)和安置在培养箱的该前侧 上的一个或多个入口部件14，所述入口部件用于获得进入培养箱的内部的通路，该冷却室 仪器包括隔热的外壳204，其特定的尺寸和形状使其基本上包封培养箱10，并且具有顶板 210D,第一、第二和第三侧板210A，210B, 210C用以覆盖培养室的第一、第二和第三侧板，以 及具有开口 206的第四侧208，其中在外壳204中的开口露出培养箱的入口部件。其他结构在所披露的实施例的基础上可以想到另一种变型，其中外壳204自身没有设置任 何隔热物。在该实施例中，具有采取温度传感器720(图7)形式的反馈系统，其监测外壳204 与培养箱10之间的空间600中的空气温度。温度传感器将温度信号发送至冷空气源(机 器700)，然后该冷空气源被调节(例如以更大或更小的速度吹风或者产生更冷或更热的空 气)，从而当外壳以外的周围条件发生变化时，在外壳与培养箱之间的空间中保持某一期望 的温度(比如，10°C )。作为这种方式的变型，外壳是隔热的(如同示出的优选实施例)，但是在外壳与培 养箱之间安置有温度传感器，冷空气源被调节以将外壳与培养箱之间的空间中的温度保持 在期望的温度。该方式可以得到能源效率最大的系统，但仪器的成本可能会更高。因此，在可选的实施例中，可以想到一种培养系统，其以组合方式包括a)用于产生冷空气供应的机器700，b)培养箱10，其具有外部和内部以及位于该外部上的一个或多个入口部件，所述 入口部件用于提供进入培养箱的内部的通路，该培养箱具有将培养箱的内部温度保持在标 称的期望温度的系统；c)外壳204，其位于培养箱10的外部并且基本上包封培养箱10，以在培养箱的外 部与隔热的外壳之间限定空间600，其中该空间接收来自产生冷空气供应的机器700的冷 空气；以及d)温度传感器720，其监测外壳204与培养箱10的外部之间的空间600中的温度
并生成温度信号；其中机器700响应于来自温度传感器的温度信号而进行工作，以将培养箱的外部 与隔热的外壳之间的空间600中的温度调节到期望设定点，所述设定点低于培养箱的标称
期望温度。在一个实施例中，外壳204基本上是不隔热的，即没有添加额外的隔热物以及由 本身不具有实质性隔热属性的材料制成，例如普通金属板。可选地，如图6和图7所示，外 壳是隔热的。
还可以想到另一种改造培养箱10的方法，包括以下步骤a)在培养箱10所在的场所获取改装套件900(图9)，该改装套件包括(1)基部 202，其容纳产生冷空气的机器，(2)用于培养箱的外壳204，以及C3)温度传感器720，基部 202具有用于排出冷空气的第一开口和用于使空气返回基部的第二开口 ；b)将培养箱安置在基部上(图4)；c)以隔热的外壳包围培养箱并在外壳与培养箱的外部之间限定空间的方式将隔 热的外壳安置在基部上，将隔热的外壳安置在基部上以使基部中的第一开口和第二开口位 于培养箱的外围并且与该空间连通，使得冷空气以闭合的环路的形式从基部出发，在培养 箱的外部循环，然后返回基部(图5-图7)；以及d)将温度传感器720安置在外壳与培养箱之间的空间600中，并将温度传感器与 产生冷空气的机器通信联接(图7)。附图中所示的推车和隔热的外壳的物理结构或形状因素可以且确实能够进行变 型，这种变型被视为落在本发明的范围内。已经披露的外壳204的具体实施例是设计用于 特别的培养箱10(申请人的受让人的商业产品)，但对于不同尺寸和形状的培养箱，隔热的 外壳(及基部)的尺寸和形状当然也不同。因此，具体披露的实施例仅是作为示例给出，而 非限制。本领域技术人员将能够轻易地采用本文献关于冷空气源、推车或基部和外壳的教 导来适应不同的培养箱，并且这种变型被视为落在本发明的范围内。在所附的权利要求书中，术语“隔热的外壳”应该包括(a) —种外壳，其外板或表 面的材料不具有实质的隔热特性，但是其具有特别添加的隔热物(例如泡沫)，以及(b) — 种外壳，其材料和/或制成的厚度使得其本身具有实质的隔热特性，而无需加入任何额外 的隔热材料，或者(c) 一种(a)和(b)的组合。此外，术语“冷空气”应该表示已经例如被 制冷单元冷却的空气。这种空气的温度通常低于培养箱的标称温度，例如为10°C。所披露的具体实施例的这些以及其它变型也被包括在本发明内。所以涉及本发明 的范围的问题可参照所附权利要求书而得到解答。
权利要求
1.一种培养系统，以组合方式包括a)产生冷空气供应的机器，b)培养箱，其具有外部和内部以及位于该外部上的一个或多个入口部件，所述入口部 件用于提供进入所述培养箱的内部的通路，所述培养箱具有用于将所述培养箱的内部温度 保持在标称的培养温度的系统；以及c)外壳，其位于所述培养箱的外部并且基本上包封所述培养箱，用以在所述培养箱的 外部与所述外壳之间限定空间，其中，所述空间接收来自产生冷空气供应的系统的冷空气，而且该系统提供冷空气围 绕所述培养箱的外部循环的环境，以及所述外壳还包括缺口，所述缺口露出位于所述培养箱的外部上的所述一个或多个入口 部件，用户能够在所述培养箱基本上被隔热的外壳包封的同时，直接接近存放在所述培养 箱中的内容物。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述培养箱进行工作，以将所述培养箱的内部保持 在20°C与25°C之间的标称的培养温度下。
3.如权利要求2所述的系统，其中，供给至所述外壳的冷空气的温度比所述标称的培 养温度低至少7°C。
4.如权利要求1所述的系统，其中，所述外壳包括隔热的外壳。
5.如权利要求1所述的系统，其中，用于供应冷空气的所述机器被组合在基部中，所述 外壳包括隔热的外壳，而且所述隔热的外壳和所述培养箱被安置在所述基部上。
6.如权利要求5所述的系统，其中，所述隔热的外壳还包括密封件，所述密封件用于在 所述隔热的外壳与所述基部之间实现大体的气密密封，同时在围绕所述隔热的外壳中的所 述缺口的区域中、于所述隔热的外壳与所述培养箱之间实现大体的气密密封，所述密封件 防止周围空气进入所述隔热的外壳与所述培养箱之间的区域中。
7.如权利要求1所述的系统，其中，所述培养箱还包括容置电子模块的顶部，所述外壳 包括隔热的外壳，所述隔热的外壳被构造和设置成第一分隔部分和第二分隔部分，所述第 一分隔部分包围所述培养箱的第一侧壁、第二侧壁和第三侧壁，所述第二分隔部分包围所 述培养箱的顶部，所述第一分隔部分和所述第二分隔部分彼此分隔，使得来自供应冷空气 的系统的空气不会进入所述第二分隔部分。
8.如权利要求5所述的系统，其中，所述基部包括第一开口和第二开口，所述第一开口 用于将冷空气排出所述基部，所述第二开口用于使空气从所述隔热的外壳与所述培养箱之 间的空间返回，由此使空气以闭合的环路的形式循环，从所述基部到所述隔热的外壳与所 述培养箱之间的空间，然后返回所述基部。
9.一种培养仪器，以组合方式包括(a)培养箱，该培养箱具有外部和内部以及位于所述外部上的一个或多个入口部件，所 述入口部件用于提供进入所述培养箱的内部的通路，所述培养箱还包括热源，所述热源用 于将所述培养箱的内部保持在标称的培养温度下；以及(b)隔热的外壳，其基本上包封所述培养箱，所述外壳在所述培养箱的外部与所述外壳 之间限定用于接收来自冷空气源的冷空气的空间，在所述空间限定的区域中，来自所述冷 空气源的、温度低于所述标称的培养温度的空气能够在所述培养箱的整个外部循环。
10.如权利要求9所述的仪器，其中，所述隔热的外壳还包括缺口，所述缺口露出位于 所述培养箱的外部上的一个或多个入口部件。
11.如权利要求9所述的仪器，还包括基部，其中所述隔热的外壳和所述培养箱被安置 在所述基部上，而且所述基部容纳所述冷空气源。
12.如权利要求9所述的仪器，其中，所述培养箱对样本容器执行培养，所述样本容器 容纳有从病人处收集的样本，所述培养箱还包括传感器，所述传感器用于从所述样本容器 获取传感器读数，所述标称的培养温度在20°C -25°C之间。
13.—种围绕培养箱安装的冷却室仪器，所述培养箱具有安置在所述培养箱的前侧上 的一个或多个入口部件，所述入口部件用于获得进入所述培养箱的内部的通路，所述冷却 室仪器包括隔热的外壳，其具有特定的尺寸和形状以基本上包封所述培养箱，并且所述隔热的外 壳具有顶板，第一侧板、第二侧板和第三侧板，以及具有开口的前侧，所述第一侧板、第二侧 板和第三侧板用于覆盖所述培养箱的第一侧板、第二侧板和第三侧板，其中，在所述隔热的外壳的前侧中的开口露出所述培养箱的所述入口部件。
14.如权利要求13所述的仪器，还包括一组密封件，所述密封件围绕所述开口、在所述 培养箱与所述隔热的外壳之间形成密封。
15.如权利要求13所述的仪器，还包括为所述培养箱和所述隔热的外壳提供支撑的基部。
16.如权利要求15所述的仪器，还包括用于将所述隔热的外壳与所述基部密封的密封件。
17.如权利要求15所述的仪器，其中，所述基部容置产生冷空气供应的机器和将冷空 气吹入所述培养箱的外部与所述隔热的外壳之间限定的空间中的风扇。
18.如权利要求13所述的仪器，其中，所述培养箱进行工作以将所述培养箱的内部保 持在20°C与25°C之间的标称的培养温度下。
19.如权利要求18所述的仪器，其中，所述冷空气的温度比所述标称的培养温度低至 少 7°C。
20.如权利要求19所述的仪器，还包括远离所述培养箱和所述隔热的外壳的冷空气源 以及一个或多个将冷空气从该冷空气源导引至所述培养箱的外部与所述隔热的外壳之间 限定的空间的管道。
21.一种改造培养箱的方法。包括以下步骤a)获取改装套件，所述改装套件包括(1)基部，所述基部容纳产生冷空气供应的机 器，和O)隔热的外壳，所述隔热的外壳处于所述培养箱被定位的位置，所述基部具有用于 排出冷空气的第一开口和用于使空气返回至所述基部的第二开口；b)将所述培养箱安置在所述基部上，使得所述第一开口和所述第二开口都定位于所述 培养箱之外；c)以所述隔热的外壳基本上包围所述培养箱的方式将所述隔热的外壳安置在所述基 部上，所述隔热的外壳被构造成在所述培养箱的外部与所述外壳之间限定空间，将所述隔 热的外壳安置在所述基部上以使所述基部中的所述第一开口和所述第二开口都与所述空 间连通地定位于所述隔热的外壳内，由此冷空气能够以闭合的环路的形式从所述基部出发，在所述培养箱的外部循环，然后返回所述基部。
22.如权利要求22所述的方法，其中，所述隔热的外壳包括缺口，该缺口露出所述培养 箱的入口部件，从而使得在所述培养箱基本上被所述隔热的外壳包封的同时，能够直接接 近所述培养箱的内容物。
23.如权利要求22所述的方法，其中，该方法还包括d)在所述隔热的外壳与所述基部之间以及在所述隔热的外壳与所述培养箱之间安装 密封件，以防止周围空气进入所述隔热的外壳的内部与所述培养箱的外部之间限定的空 间。
24.一种培养系统，以组合方式包括a)用于产生冷空气供应的机器，b)培养箱，其具有外部和内部以及位于所述外部上的一个或多个入口部件，所述入口 部件用于提供进入所述培养箱的内部的通路，所述培养箱具有用于将所述培养箱的内部保 持在标称的培养温度下的系统；c)外壳，其位于所述培养箱的外部并且基本上包封所述培养箱以在所述培养箱的外部 与所述外壳之间限定空间，所述空间接收来自产生冷空气供应的机器的冷空气，以及d)温度传感器，其监测所述培养箱的外部与所述隔热的外壳之间的空间中的温度并生 成温度信号；其中，所述机器响应于来自所述温度传感器的温度信号而进行工作，以将所述培养箱 的外部与所述外壳之间的空间中的温度调节到期望的设定点，所述期望的设定点低于所述 培养箱的标称的培养温度。
25.如权利要求M所述的系统，其中，所述外壳包括隔热的外壳。
26.如权利要求M所述的系统，其中，所述外壳包括基本上不隔热的外壳。
27.如权利要求M所述的系统，其中，所述外壳还包括缺口，该缺口露出位于所述培养 箱的外部上的一个或多个入口部件，用户能够直接接近存放在所述培养箱中的内容物。
28.一种改造培养箱的方法，包括以下步骤a)在所述培养箱所在的位置获取改装套件，该改装套件包括(1)基部，所述基部包括 产生冷空气的机器，和( 用于所述培养箱的外壳，以及温度传感器，所述基部具有用于排 出冷空气的第一开口和用于使空气返回所述基部的第二开口；b)将所述培养箱安置在所述基部上；c)以所述外壳包围所述培养箱并在所述培养箱的外部与所述外壳之间限定空间的方 式将所述外壳安置在所述基部上，将所述外壳安置在所述基部上以使所述基部中的第一开 口和第二开口位于所述培养箱的外围并且与所述空间连通，使得冷空气能够以闭合的环路 的形式从所述基部出发，在所述培养箱的外部循环，然后返回所述基部；以及d)将所述温度传感器安置在所述外壳与所述培养箱之间的空间中，并且将所述温度传 感器与所述产生冷空气的机器通信联接，从而允许对产生冷空气的机器的工作进行温度反 馈调节。
29.如权利要求观所述的方法，其中，所述外壳包括缺口，该缺口露出所述培养箱的入 口部件，从而能够直接接近所述培养箱的内容物。
30.如权利要求28所述的方法，其中，所述方法还包括e)在所述外壳与所述基部之间以及所述外壳与所述培养箱之间安装密封件，以防止周 围空气进入所述外壳的内部与所述培养箱的外部之间限定的空间。
31.如权利要求观所述的方法，其中，所述外壳是隔热的外壳。
全文摘要
一种培养箱，所述培养箱装配有包围该培养箱的外壳。冷空气产生系统将较冷的空气供应至外壳与培养箱之间形成的空间。供应冷空气的系统可以被容置在安置培养箱的推车或基部中。外壳以其基本上包封培养箱的方式被同样安置在基部上。推车的顶部具有用于排出冷空气的开口和用于使空气返回的开口，从而使得空气能够以闭合的环路的形式循环。培养箱、冷空气供应系统和外壳实现了一种用于在标称20℃-25℃的温度环境下培养样本的方案。优选隔热的外壳可以包括缺口或开口，所述缺口或开口露出培养箱的门或其他入口装置，从而允许在培养箱的其余部分被外壳包封的同时，能够直接接近培养箱中的样本。
文档编号C12M1/00GK102149810SQ200980135335
公开日2011年8月10日 申请日期2009年7月30日 优先权日2008年9月9日
发明者凯文·G·凯岑伯格, 大卫·M·罗宾斯, 詹姆斯·C·比肖普, 雅基·扬, 马克·J·范宁 申请人:拜奥默里克斯公司