气相液氮生物储存罐的制作方法

本实用新型涉及生物医药技术领域，特别涉及低温存储技术领域，具体是指一种气相液氮生物储存罐。

背景技术：

目前在生物研究领域及临床治疗领域，相关用户大量使用气相液氮生物储存罐保存生物样本。特别是在脐血库、各类干细胞库、免疫细胞库均必须使用这一设备来保障细胞的安全保存。

气相液氮生物储存罐是大型不锈钢容器，四周包裹真空绝热层，外接液氮供给罐，通过气相液氮生物储存罐内的液氮不断蒸发降温，以保障生物样本的低温储存。其产品品质要求在保证腔体温度保持在低于-150℃的前提下，尽量降低包括气相液氮生物储存罐及配属液氮供应系统的液氮消耗量，以降低液氮消耗成本。

由于气相液氮生物储存罐生产制造工艺材料难度极大，这一产品长期为外国公司垄断。近年来，也有国内公司研发生产这一设备，但在液氮系统消耗量方面不尽人意。

现有技术中的气相液氮生物储存罐结构示意图如图1所示。

其大致工作原理是，当液位探测器探知液位低于所设定液氮液位高度，液位探测器将信号传递给总控，总控将信号传递给补给电磁阀，补给电磁阀打开，液氮供给罐通过与联接补给电磁阀的液氮输送软管向气相液氮生物储存罐灌注液氮。当液位探测器探知液位已达到所设定液氮液位，液位探测器将信号传递给总控，总控将信号传递给补给电磁阀，补给电磁阀关闭，停止灌注液氮。

气相液氮生物储存罐内液氮不断蒸发降温，冻存架处于液氮蒸汽环境中。由于液氮在不断蒸发消耗，而罐体内液氮存储量较少，必需一直连接液氮供给罐以确保液氮供应。

此工作流程存在缺陷，将大幅增加液氮的消耗量及其它风险，以下以冻存4万根样本冻存管的气相液氮生物储存罐及配套180升液氮供给罐为例说明其缺陷所在。

气相液氮生物储存罐每天的静态增发量为8升/天；

液氮输送软管管路每天的静态增发量为1升/天；

液氮供给罐每天的静态增发量为2％，以180升液氮供应罐为例，每天的静态增发量为3.6升/天；

因为需要在液氮供给罐内液氮基本消耗完后，更换新的满罐液氮供给罐，使用方一般采用租借液氮供给罐模式。液氮供给罐由液氮供应商提供，他们所提供的液氮供给罐良莠不齐，而且使用方也无相关专业知识去辨别液氮供给罐的质量好坏。因为这些液氮供给罐长期在不同客户处轮换使用，保养不善，无法确保真空度，这样液氮静态增发量增加；无法确保罐内压力能将所有的液氮都输送到气相液氮生物储存罐，有大约20％的液氮残留，以180升液氮供应罐为例，共损耗为36升。

通过以上数据进行如下测算：

(180—36)÷(8+1+3.6)＝11.4天

11.4天必须更换液氮供给罐。这相当于每天的液氮消耗量为180÷11.4＝15.79升/天。这其中有一半的液氮消耗是由液氮供应系统造成的。用液氮供给罐供应液氮单价一般为3-5元/升，以3元/升计算：

3×15.79＝47.73元/天

47.73×365＝17421元/年

另外还需要算上每月的液氮供应罐租金300元。

可见，采用现有技术中的气相液氮生物存储罐的缺陷在于：

A液氮消耗量巨大，每年需付出高昂液氮费用；

B液氮供给罐更换频繁，客户体验度差；

C每次更换不同的液氮供应罐，品质无法保证，存在各种质量及安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种不用外联液氮供给罐而气相液氮储存罐也能长期正常工作，从而大幅度降低整套液氮冻存系统液氮蒸发率，大幅减少液氮补充频率，同时避免了液氮供给罐的质量问题导致的连锁反应，也不用再花租借费，降低整体使用成本的新型气相液氮生物储存罐。

为了实现上述的目的，本实用新型的气相液氮生物储存罐具有如下构成：

该气相液氮生物储存罐包括真空罐壁、位于该真空罐壁内的内腔以及连通该内腔及所述真空罐壁外侧的罐口，所述的内腔内具有位于底部的内腔液氮层以及位于该内腔液氮层上方的冻存架平台，该冻存架平台上放置有冻存架。所述的真空罐壁与所述的内腔之间设置有液氮存储腔，该液氮存储腔通过补液管连通所述的内腔。

该气相液氮生物储存罐中，所述的真空罐壁包括相互连通的真空侧壁和真空罐底，所述的液氮存储腔设置于所述的真空侧壁与所述的内腔之间。

该气相液氮生物储存罐中，所述的补液管包括液氮存储腔补液管和内腔补液管，所述的液氮存储腔补液管的一端连通所述的液氮存储腔，其另一端位于该气相液氮生物储存罐外，用以连接外部液氮罐，所述的内腔补液管的一端连通所述的内腔，其另一端连通所述的液氮存储腔补液管。

该气相液氮生物储存罐中，所述的内腔补液管连通所述的液氮存储腔补液管的一端位于所述的气相液氮生物储存罐外。

该气相液氮生物储存罐，还包括连接所述液氮存储腔补液管和内腔补液管的自动控制模块。

该气相液氮生物储存罐中，所述的自动控制模块包括输液控制阀、补液控制阀和控制器，所述的输液控制阀设置于所述的液氮存储腔补液管连接外部液氮罐的一端，所述的补液控制阀连接于所述的内腔补液管连通所述的液氮存储腔补液管的一端，所述的控制器连接并控制所述的输液控制阀和补液控制阀。

该气相液氮生物储存罐中，所述的自动控制模块还包括均连接所述控制器的内腔液位探测器和液氮存储腔液位探测器，所述的内腔液位探测器设置于所述内腔内靠近底部的位置，所述的液氮存储腔液位探测器设置于所述的液氮存储腔内靠近底部的位置。

采用了该实用新型的气相液氮生物储存罐，由于其在真空罐壁与内腔之间设置有液氮存储腔，并通过补液管将该液氮存储腔连通内腔，大幅增加了罐体内的液氮容量，减少了内腔体的液氮蒸发，也提高了罐体内的温度均一性，降低了液氮消耗量，从而整体大幅降低了使用成本，同时，减少替换外接液氮罐的次数和使用频率，使日常使用和维护更为便捷，且本实用新型的气相液氮生物储存罐结构简单，应用范围也相当广泛。

附图说明

图1为现有技术中的气相液氮生物储存罐结构示意图。

图2为本实用新型的气相液氮生物储存罐结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的技术内容，特举以下实施例详细说明。

请参阅图2所示，为本实用新型的气相液氮生物储存罐结构示意图。

在一种实施方式中，该气相液氮生物储存罐包括真空罐壁1、位于该真空罐壁1内的内腔以及连通该内腔及所述真空罐壁1外侧的罐口11，所述的内腔内具有位于底部的内腔液氮层5以及位于该内腔液氮层5上方的冻存架平台4，该冻存架平台4上放置有冻存架3，所述的真空罐壁1与所述的内腔之间设置有液氮存储腔2，该液氮存储腔2通过补液管12连通所述的内腔。

在一种较优选的实施方式中，所述的真空罐壁1包括相互连通的真空侧壁和真空罐底，所述的液氮存储腔2设置于所述的真空侧壁与所述的内腔之间。

在又一种较优选的实施方式中，所述的补液管12包括液氮存储腔补液管和内腔补液管，所述的液氮存储腔补液管的一端连通所述的液氮存储腔2，其另一端位于该气相液氮生物储存罐外，用以连接外部液氮罐，所述的内腔补液管的一端连通所述的内腔，其另一端连通所述的液氮存储腔补液管。其中，所述的内腔补液管连通所述的液氮存储腔补液管的一端可设置于所述的气相液氮生物储存罐外。

在进一步优选的实施方式中，该气相液氮生物储存罐还包括连接所述液氮存储腔补液管和内腔补液管的自动控制模块。该自动控制模块包括输液控制阀7、补液控制阀8和控制器6，所述的输液控制阀7设置于所述的液氮存储腔补液管连接外部液氮罐的一端，所述的补液控制阀8连接于所述的内腔补液管连通所述的液氮存储腔补液管的一端，所述的控制器6连接并控制所述的输液控制阀7和补液控制阀8。

在更优选的实施方式中，所述的自动控制模块还包括均连接所述控制器6的内腔液位探测器9和液氮存储腔液位探测器10，所述的内腔液位探测器9设置于所述内腔内靠近底部的位置，所述的液氮存储腔液位探测器10设置于所述的液氮存储腔2内靠近底部的位置。

在实际应用中，本实用新型是在原来气相液氮生物储存罐中增加液氮存储腔2，由液氮存储腔2内的液氮向气相液氮生物储存罐内的内腔液氮层5补充液氮。也就是把外置的液氮供给罐内置到气相液氮生物储存罐内，实现两个设备和二为一。

该气相液氮生物储存罐工作流程如下：

当内腔液位探测器9探知液位低于所设定液氮液位高度，液位探测器9将信号传递给总控6(控制器)，总控6将信号传递给补液电磁阀8，补液电磁阀8打开，液氮存储腔2内的液氮通过补给管12向内腔液氮层5灌注液氮。当内腔液位探测器9探知液位已达到所设定液氮液位，内腔液位探测器9将信号传递给总控6，总控6将信号传递给补液电磁阀8，补液电磁阀8关闭，停止灌注液氮。

本实用新型的气相液氮生物储存罐的液氮存储腔2内液氮灌注工作流程如下：

当液氮存储腔液位探测器10探知液位低于所设定液氮液位高度，液氮存储腔液位探测器10将信号传递给总控6，总控6显示提醒需要补充液氮，通知液氮供应商来加注液氮，输液电磁阀7打开，向液氮存储腔2补充液氮。当液氮存储腔液位探测器10探知液位已达到所设定液氮液位，液氮存储腔液位探测器10将信号传递给总控6，总控6将信号传递给输液电磁阀7，输液电磁阀7关闭，停止灌注液氮。液氮供应商将带走液氮供给罐，气相液氮生物储存罐独立运行。

本实用新型的这一创新结构设计将外置的液氮供给罐变成内置，大幅增加了罐体内的液氮容量，从根本上解决原设计带来的一系列问题，大幅降低了液氮消耗量，具体而言具有以下优点：

1、不用长长的外置液氮输送软管，避免了液氮损耗；

2、内置的液氮存储腔体就算有液氮残留，也不会白白损耗完，继续起到降温作用。原有的设计中，液氮补给罐的残留液氮将在更换液氮补给罐的过程中被液氮供应商拿走；

3、液氮存储腔体内侧面通过热传导，也起到了对于内腔体的降温作用，既减少了内腔体的液氮蒸发，也提高了罐体内的温度均一性；

4、液氮存储腔体内的液氮蒸汽温度低于-150℃，也能对内腔体起到降温作用，不会像外置的液氮供给罐白白浪费；

5、因为液氮存储腔体及内腔体都在真空层的包裹内，真空层内影响热传导的因素没有发生实质性改变，因此液氮增发率与传统气相液氮存储罐没有大的变化；

6、液氮存储腔体补液一次完成，不用再租借液氮供应罐；

7、由于总体液氮消耗降低，对于液氮腔体补液频率降低，大大提高了使用方便性；

8、总控设置加液计数仪，防止液氮供应商偷工减料。

同样以存储4万根冻存管的新型气相液氮存储罐为例：

内腔体直径100cm,内部高度100cm，液氮腔体内外侧间距6cm，液氮腔体内容积为200L，每次灌注180L。

表1 费用对照表

如再加上每月300元的液氮供给罐租金，两者每年费用相差12130元(17290+300×12)—8760＝12130，客户节省了58％的费用。气相液氮储存罐的使用寿命为20年，20年费用相差242600元。还减少一半的更换液氮供应罐次数及各种人工。

由此可见，本实用新型的新型气相液氮生物储存罐大幅度降低液氮损耗，减少了液氮供给量及供给频率，给用户带来巨大经济效益。同时因节能减耗也带来了巨大社会效益。

采用了该实用新型的气相液氮生物储存罐，由于其在真空罐壁与内腔之间设置有液氮存储腔，并通过补液管将该液氮存储腔连通内腔，大幅增加了罐体内的液氮容量，减少了内腔体的液氮蒸发，也提高了罐体内的温度均一性，降低了液氮消耗量，从而整体大幅降低了使用成本，同时，减少替换外接液氮罐的次数和使用频率，使日常使用和维护更为便捷，且本实用新型的气相液氮生物储存罐结构简单，应用范围也相当广泛。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。