专利名称：保存系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种保存系统，用于长期冷冻保存生物学保存标本，例如冻结细胞、组织细胞、精子、卵子等。
在该日本专利公开文本中描述了一种保存系统，通过将保存标本(例如，生物学标本)浸入液态氮筒中而冷冻保存所述标本。
当使用液态氮时，其在-189℃时蒸发，因此，温度可低于接近-189℃。结果是，生物学标本等可在低温下长期保存。
此外，已知有一种与上述保存系统相同类型的保存系统，其设有一被供给液态氮的保存容器和一用于将液态氮供给该保存容器的筒。对于这种保存系统，公知的是，液态氮在保存容器中蒸发，且当液态氮由于蒸发而减少到预定量或小于该预定量时，其被自动供给。
在保存系统中，冷冻保存温度由液态氮的蒸发潜热维持，这样，当不进行收集时，蒸发的氮会散失，因此，这种系统的缺点是液态氮的消耗量大，且经济负担高。
此外，如上所述，在配置成可自动从所述液态氮筒中补充蒸发的氮量的系统中，所述筒必须经常地被补充液态氮，一旦忘记补充，保存在保存容器中的标本的温度就会升高，最坏的情况是，标本死亡。因此，对于保管员来说，液态氮的补充是一项非常麻烦的工作(一个缺点)。
因此，希望弥补上述两个缺点，并开发一种保存系统，能够确保被保存的标本的安全性。
根据本发明，一种保存系统包括一充满液态氮的筒和一保存容器，所述保存容器利用来自筒的液态氮冷却保存在其中的生物标本，其中，所述系统包括一斯特林制冷器或一采用吉福特-麦克马洪(Gifford-MacMahon)循环的GM制冷器，以及一安装在所述保存容器外部的冷凝室，所述冷凝室的气相部被制成与保存容器的气相部相连通，且所述冷凝室的液相部被制成与保存容器的液相部相连通，制冷器的冷却部安装在冷凝室的内部。
此外，一压力传感器安装在冷凝室中，且当该传感器的检测值为预定值或高于预定值时，所述制冷器被驱动。
另外，冷凝室的液相部被设定在高于保存容器的液相部的位置上。
另外，所述冷凝室设有一连通于冷凝室的内部和外部之间的气体排出路径，该气体排出路径设有一安全阀，用于在冷凝室中的压力升高到一危险压力值或高于该值时，打开所述气体排出路径。
通过下面参照附图所作的说明，本发明的这些和其它优点将变得清楚明了，其中图1为一示意图，示出了本发明的保存系统。
图2为一示意图，示出了保存系统的运行。
附图标记说明1保存系统2保存容器4冷凝室5斯特林制冷器6筒13 管14 管15 气体排出路径(气体排出通道)16 安全阀17 压力传感器18 冷却部X生物学标本下文中根据附图解释说明本发明的实施例。
图1为根据本发明的保存系统的示意图，保存系统1用于将生物学保存标本X(例如冻结细胞、组织细胞、精子、卵子等)冷却在-180℃或更低的温度下，并长期保存所述标本。
所述保存系统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构成，其中保存容器具有一由隔热不锈钢制成的金属容器。
在所述LN2容器3中安装着充有液态氮的筒6。
另外，附图标记31为表示筒6内压力的压力计，附图标记32是气体排出路径，附图标记33是在异常高压时被打开的安全阀。
所述保存容器2由保存容器主体8和盖子9构成，其中保存容器主体8设有用于将前述标本X保存在-180℃或更低温度下的保存室7。大量隔热材料被用于所述主体8和盖子9，从而使热量不能从外界传入。
一从筒6延伸出来的液态氮供给管10与保存室7相连，且一液位传感器11安装在保存室中。当所述液位传感器11检测到液态氮的液位下降时，供给管10中的开/关阀12(电磁阀)被自动打开，从而经供给管10供给液态氮。
附图标记13表示连通于冷凝室4的上气相部和保存容器2的上气相部之间的管；附图标记14表示连通于冷凝室4的下液相部和保存容器的下液相部之间的管；附图标记15表示连通于冷凝室4内外侧之间的气体排出管(气体排出路径)，附图标记16表示安装在气体排出管中的安全阀，当所述冷凝室4升压至一危险压力或更高压力时，即当压力传感器17检测到异常高危险压力时，所述安全阀打开与传感器17联锁的气体排出管15的通道。
斯特林制冷器5使用氦气作为工作介质，且用作蒸发部的冷却部18被冷却到-200℃或更低温度。由于该冷却部18被设置在冷凝室4中，蒸发的氮可在该冷凝室4中冷凝。这里，所述冷却部18可直接地或间接地位于该冷凝室4中，从而热量可被传导。
此外，附图标记19表示斯特林制冷器5的放热部，且附图标记20表示一送风机。
如此构造的保存系统1如下文所说明地运行。
当保存室7中的液态氮的液位低于预定水平时，与液位传感器11联锁的开/关阀12被打开，且液态氮的液位被控制在液位传感器11的安装位置。
保存室7中的液态氮从标本带走热量并蒸发，从而将这些标本冷冻保存在180℃或更低的温度下。然后，一部分蒸发的氮经管13流入所述冷凝室4中。
当蒸发的氮流入冷凝室4中时，冷凝室4中的压力逐渐升高，压力传感器17检测该压力，当传感器检测到预定压力或更高压力时，所述斯特林制冷器5被驱动(参看图2)。在斯特林制冷器5被驱动时，所述氮气被冷却部18冷却且部分地液化。由于冷凝室4的液相部被设置在较保存室7的液相部高的位置，在冷凝室4中液化的氮借助自重经管14自然返回到保存室7的液相部。
这样，传统上被自发排出保存室2且不考虑收集和重新利用的氮气被斯特林制冷器5的冷却部18再次液化，并被重新利用，因此，可降低液态氮的消耗量，且保存系统1的运转成本较低。
此外，由于液态氮的消耗量可被减小，因而使筒再充满氮的作业频率和更换筒的作业频率被降低，因此在使用保存系统1的情况下可以减少大量工作。
此外，由于冷凝室4的液相部被设置在较所述保存室7的液相部高的位置处，因此液态氮可借助自重返回到保存室7的液相部，而不需要驱动源例如泵，从而使装置较便宜。
作为一种很少发生的情况，当使用保存系统1时，冷凝室4的压力可能会异常上升。在这种情况下，所述压力传感器17检测到该异常压力，且与传感器17联锁的安全阀16被打开(见图2)，所述冷凝室4中的压力可保持在预定值或更低。这里，保存系统1可被这样配置，即在安全阀16被打开时，借助一指示器通知发生异常压力升高并发出报警音。
此外，每隔几个月(例如每3到6个月)斯特林制冷器5就需要作维护工作，定期清除聚集在制冷电路中的蜡状润滑油(如下文所述对于GM制冷器也需要作维护工作)。
当进行维护工作时，标本X可被来自氮筒6内的液态氮冷却，而不超过-180℃，因此，可防止标本X的温度升高。当然，在开始进行维护工作之前，必须确认有足够的氮被容纳在筒6中。
这样，利用保存系统1，除了进行维护工作外，当斯特林制冷器5可被驱动时，标本X可以被冷却并被冷冻保存，同时通过将蒸发的氮再次冷凝来抑制氮的消耗。在进行维护工作时，斯特林制冷器5不能被驱动，通过以传统方式供应液态氮，标本X可以被冷却并冷冻保存，因此，通过使用氮筒6和斯特林制冷器5，所述标本可一直被冷却在-180℃或更低温度下，而不被中断。
结果是，能尽可能防止由于暂时的温度升高而导致的标本的保存质量变差。
例如，现己知，在畜牧业中，在精子和受精卵被再次保存然后被再解冻并进行试验时，保存温度导致了在精子和受精卵的试验结果中解冻细胞的受精卵的存活率不同，如在-80℃至-150℃的温度下保存和在-180℃或更低温度下保存结果不同。此外，当在-180℃或更低温度下保存的受精卵的温度临时被升高到-80℃至-150℃的温度时，试验结果与保存在-80℃至-150℃的温度下的试验结果相同。尚不清楚是什么原因导致了这种结果的发生，然而，在生物技术中，为了保存ES细胞(胚胎干细胞)或类似细胞，这种在-180℃或更低温度下使用的保存容器的需求量增加了。根据本发明的保存系统适合用于如上所述需要一直在-180℃或更低温度下冷冻保存的细胞。
此外，在优选实施例中，参照一个使用斯特林制冷器的例子描述了保存系统，然而，可使用任何能够冷凝蒸发氮的制冷器，例如，采用吉福特-麦克马洪循环的制冷器(GM制冷器)。
如上所述，根据本发明的第一个方面，保存系统包括一充满液态氮的筒和一保存容器，所述保存容器利用来自筒的液态氮冷却生物标本，并将其保存在其中，其中，所述系统包括一斯特林制冷器或一采用吉福特-麦克马洪循环的制冷器，以及一安装在所述保存容器外部的冷凝室，所述冷凝室的气相部被制成与保存容器的气相部相连通，且所述冷凝室的液相部被制成与保存容器的液相部相连通，制冷器的冷却部安装在冷凝室的内部。因此，在保存容器中蒸发的氮被冷凝室中的斯特林制冷器的冷却部冷却，并再次液化，因此这种液体氮可被再用于保存容器的冷却。此外，由于当进行制冷器的维护时，所述保存容器可被液态氮冷却，因此保存容器中的标本可一直在预定温度或更低温度下冷却。
此外，根据本发明的第二个方面，一压力传感器安装在冷凝室中，且当该传感器的检测值为预定值或高于预定值时，所述制冷器被驱动。因此，当压力升高到预定值或高于预定值，且蒸发的氮需要被冷凝时，所述制冷器可以被驱动，结果是，可使用较小的驱动能量冷却保存容器。
另外，根据本发明的第三个方面，冷凝室的液相部被设定在高于保存容器的液相部的位置上。因此，在不需使用泵的情况下，冷凝的液体氮可借助其自重自然返回保存容器中，这种布置使保存系统变得便宜。
此外，根据本发明的第四个方面，所述冷凝室设有一连通于冷凝室的内部和外部之间的气体排出路径，该气体排出路径设有一安全阀，用于在冷凝室中的压力升高到一危险压力值或高于该值时，打开所述气体排出路径。因此，通过控制冷凝室的压力并使其不达到危险压力，尽可能地防止了冷凝室被损坏。
虽然这里示出并描述了本发明的优选实施例，但应当理解，本发明并不仅限于此，在不超出权利要求书中所限定的本发明范围的情况下，本领域普通技术人员可以作出多种变化和改变。
权利要求
1.一种保存系统，包括一充满液态氮的筒和一保存容器，所述保存容器利用来自筒的液态氮冷却保存在其中的生物标本，其中，所述系统包括一斯特林制冷器或一采用吉福特-麦克马洪循环的制冷器，以及一安装在所述保存容器外部的冷凝室，所述冷凝室的气相部被制成与保存容器的气相部相连通，且所述冷凝室的液相部被制成与保存容器的液相部相连通，制冷器的冷却部安装在冷凝室的内部。
2.如权利要求1或2所述的保存系统，其特征在于，一压力传感器安装在冷凝室中，且当该传感器的检测值为预定值或高于预定值时，所述制冷器被驱动。
3.如权利要求1所述的保存系统，其特征在于，冷凝室的液相部被设定在高于保存容器的液相部的位置上。
4.如权利要求1至3中任一所述的保存系统，其特征在于，所述冷凝室设有一连通于冷凝室的内部和外部之间的气体排出路径，该气体排出路径设有一安全阀，用于在冷凝室中的压力升高到一危险压力值或高于该值时，打开所述气体排出路径。
全文摘要
本发明提供了一种保存系统，其能够重新利用蒸发氮，并且能够在预定温度或更低温度下一直冷却标本。该保存系统包括一充满液态氮的筒和一保存容器，从筒供给所述保存容器液态氮冷，所述系统设有一斯特林制冷器和一安装在所述保存容器外部的冷凝室，所述冷凝室的气相部被制成与保存容器的气相部相连通，且所述冷凝室的液相部被制成与保存容器的液相部相连通，制冷器的冷却部安装在冷凝室的内部，因此，在保存容器中蒸发的氮被冷凝室中的斯特林制冷器的冷却部冷却，并再次液化，因此这种液体氮可被再用于保存容器的冷却。此外，由于当进行斯特林制冷器的维护时，所述保存容器可被液态氮冷却，因此保存容器中的标本可一直冷却在预定温度或更低温度下。
文档编号F25D16/00GK1468788SQ0314890
公开日2004年1月21日 申请日期2003年6月24日 优先权日2002年6月28日
发明者竹政一夫 申请人:三洋电机株式会社, 三洋电机生物医学株式会社