一种可超声植冰的冻存管架及程序降温装置

1.本实用新型涉及细胞冻存领域，特别涉及一种可超声植冰的冻存管架及程序降温装置。


背景技术：

2.细胞及组织的低温保存是用于现代再生医学、器官移植和辅助生殖的一项关键技术，受到各方广泛关注。细胞低温保存过程一般是将细胞冷冻到较低的零下温度，以此实现长期保存，但低温保存过程中细胞及组织会受到两种损伤：一是低温保护剂的毒性损伤；二是程序降温在细胞内形成冰晶造成的物理损伤。
3.目前生物样本库的细胞冷冻均采用程序降温的方法进行，但传统程序降温过程中，溶液温度在低于共晶温度时仍然没有结冰，造成细胞溶液过冷，过冷度较大时会突然成核，导致冰晶较大造成物理损伤。植冰则是在细胞溶液共晶点附近恒温一定时间，然后利用加入冰核、用冷冻的金属触碰冻存管外壁、施加超声波等方法，让胞外溶液首先形成共晶体，共晶体在该温度下的生长过程中，优先结晶稀溶液，造成未结晶保护液浓度上升，由于渗透压的作用，细胞逐渐脱水，可以防止或减少胞内冰的形成，降低物理损伤。研究者发现，在程序降温过程中，采用一定的植冰操作能有效提高细胞的存活率，而由于超声波利用其空化效应可以降低过冷度、提高成核温度，植冰效果明显且操作简便，因此超声波植冰成为植冰方法的主要研究方向，对于生物样本的保存具有积极作用。
4.但是，现有的程序降温仪不具备植冰功能，不能自动植冰，通常操作者需要将降低到特定温度的细胞从程序降温仪中取出，再用镊子等预冷的工具触碰冻存管外壁从而完成植冰操作。但由于该操作复杂、工作量大、效率低，使得该方案未被广泛采用，阻碍了现有程序降温仪的推广使用和生物样本库的大规模发展。申请号为cn2019108703169、cn2021100517268及cn2021106803865的中国发明专利均公开了具有超声波植冰功能的程序冷冻盒，其对于保存细胞取得较好的效果，但是由于每种自行设计的程序冷冻盒都只适用于部分实验，局限性较大。所以能实现现有程序降温仪的自动植冰功能十分必要，或者实现对现有程序降温仪的改装也十分必要，即构建具有超声波植冰功能的冻存架，使之能适配现有的不具备植冰功能的程序冷冻设备就显得十分重要。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的程序降温装置使用局限性大从而不能实现一机多用的问题，本实用新型的目的在于提供一种可超声植冰的冻存管架及程序降温装置。
6.为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：
7.第一方面，本实用新型提供一种可超声植冰的冻存管架，包括管架本体，所述管架本体上设置有用于装载冻存管或者冻存袋的装载槽；还包括超声波振子和超声波发生器，所述超声波发生器与所述超声波振子电性连接，所述超声波振子固定安装在所述管架本体上，且所述管架本体由刚性材料制造。
8.优选的，所述管架本体包括连接杆以及垂直地固定在所述连接杆上且沿所述连接杆的轴线方向依次间隔布置的承载板和固定板；其中，所述承载板至少有两个，所述承载板包括载板本体以及设置在所述载板本体上的多个装载孔，且至少两个所述承载板上的装载孔轴向对齐以形成所述装载槽。
9.优选的，所述超声波振子包括超声波振子a，所述超声波振子a固定安装在所述固定板背离所述承载板的一面。
10.优选的，所述连接杆以及所述超声波振子均有多个，且多个所述超声波振子a分别固定在多个所述连接杆的预设距离内。
11.优选的，所述承载板以及所述固定板均呈矩形，所述连接杆有四个，四个所述连接杆分别连接在所述承载板以及所述固定板的四个角部。
12.进一步的，所述超声波振子还包括超声波振子b，所述固定板上还设置有通孔，所述超声波振子b的一个端部穿过所述通孔后与邻近所述固定板的一个所述承载板固定连接。
13.优选的，多个所述超声波振子a布置在以所述超声波振子b为中心的同一圆周上。
14.进一步的，还包括用于为所述超声波发生器供电的无线输电装置，所述无线输电装置包括无线输电发送端和无线输电接收端，所述无线输电接收端通过电缆与所述超声波发生器电性连接，所述无线输电发送端通过电缆连接有插头。
15.优选的，所述超声波发生器通过电缆连接有插头。
16.第二方面，本实用新型还提供一种程序降温装置，包括主机体以及如上所述的可超声植冰的冻存管架。
17.采用上述技术方案，由于在冻存管架上直接安装超声波振子的设置，使得现有的各种类别和型号的程序降温装置不必进行特别的改造，即可通过更换冻存管架的方式使程序降温装置具备超声植冰功能，从而能够低成本且高效率地进行细胞的冻存操作，并拓展程序降温装置的使用范围。
附图说明
18.图1为本实用新型一个方向的结构示意图；
19.图2为本实用新型另一方向的结构示意图；
20.图3为本实用新型的主视图；
21.图4为本实用新型的俯视图；
22.图5为本实用新型的仰视图。
23.图中:1-管架本体、11-连接杆、12-承载板、13-固定板、2-装载槽、3-超声波振子、31-超声波振子a、32-超声波振子b、4-超声波发生器、5-插头、6-无线输电装置、61-无线输电发送端、62-无线输电接收端。
具体实施方式
24.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突
就可以相互组合。
25.需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示对本实用新型结构的说明，仅是为了便于描述本实用新型的简便，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
26.对于本技术方案中的“第一”和“第二”，仅为对相同或相似结构，或者起相似功能的对应结构的称谓区分，不是对这些结构重要性的排列，也没有排序、或比较大小、或其他含义。
27.另外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个结构内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据本实用新型的总体思路，联系本方案上下文具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.实施例一
29.一种可超声植冰的冻存管架，如图1-5所示，包括管架本体1，该管架本体1上设置有用于装载冻存管或者冻存袋的装载槽2；同时还包括超声波振子3和超声波发生器4，超声波发生器4通过电缆与超声波振子3电性连接，超声波发生器4通过电缆连接有插头5，而超声波振子3则固定安装在管架本体1上，并且管架本体1由刚性材料制造。
30.本实施例中，管架本体1具体包括有连接杆11以及垂直地固定在连接杆11上且沿连接杆11的轴线方向依次间隔布置的承载板12和固定板13。
31.其中，承载板12包括载板本体以及设置在载板本体上的多个装载孔，而且承载板12至少有两个，例如在本实例中装配有两个承载板，两个承载板12上的装载孔轴向对齐，从而使得每两个对齐的装载孔形成一个上述的装载槽2。固定板13则主要安装上述的超声波振子3。连接杆11则用于将上述的承载板12以及固定板13固定连接成一个整体，并且为了保持结构的稳定性，配置连接杆11有多个并分散布置，例如在本实施例中，具体配置承载板12以及固定板13均呈矩形构造，连接杆11对应的配置有四个并分别布置在承载板12以及固定板13的四角处，在具体连接方式上，优选配置连接杆11的上端焊接在其中一个承载板12的底面，而连接杆11的下端则焊接在固定板13的顶面，另一个承载板12上则对应的设置有供连接杆11穿过的安装孔，并且在安装孔位置处连接杆11与该另一个承载板12焊接固定，如此即可制作成管架本体1。
32.超声波振子3的形状既可以是片状，也可以是环状，本实施例中，优选为环状，并且超声波振子3包括多个超声波振子a31，多个超声波振子a31固定安装在固定板13背离承载板12的一面，即固定板13的底面。使用时，超声波振子a31将振动通过固定板13传递给连接杆11，并通过连接杆11传递给两个承载板12，从而使装载槽2内的冻存管或者冻存袋受迫振动，进而产生植冰效应。并且可以理解的是，为了使超声波振子a31的振动能够更好地传递到承载板12，进一步地使超声波振子a31在固定板13上的安装位置处于靠近连接杆11的位置处，例如，超声波振子a31配置有四个，四个超声波振子a31串联连接，并且四个超声波振子a31分别固定在四个连接杆11的预设距离内，该预设距离根据需要可灵活控制。
33.使用时，当程序冷冻装置例如程序冷冻仪在进行细胞冻存的过程中需要进行植冰
操作时，即可将管架本体1安装在程序冷冻仪内，并使超声波发生器4位于降温区域之外的位置，并将超声波发生器4通过插头5接电；装载有待冻存的细胞的冻存管或者冻存袋放置在装载槽2内，即可进行冻存操作，并且当温度降低到植冰温度时，通过超声波发生器4驱动超声波振子3工作，通过向冻存管或者冻存袋施加超声波，从而利用超声波的成核效应使溶液发生植冰现象，进而避免细胞内部产生冰晶，并保护细胞。
34.实施例二
35.其与实施例一的区别在于：本实施例中，超声波振子3还包括超声波振子b32，超声波振子b32与上述的超声波振子a31串联连接，另外，固定板13上还设置有通孔，超声波振子b32的一个端部(上端部)穿过该通孔后与邻近固定板13的一个承载板12的底面固定连接。如此设置，使得承载板12的各处都能够尽可能地获得超声波。
36.进一步的，在布置形式上，配置多个超声波振子a31布置在以超声波振子b32为中心的同一圆周上。如此设置，使得在边缘处，通过超声波振子a31即可向承载板12传递超声波，而在中部，通过超声波振子b32即可向承载板12传递超声波。
37.实施例三
38.其与实施例一的区别在于：本实施例中的超声波发生器4通过另一种方式获得电能供应，即本实施例的方案包括用于为超声波发生器4供电的无线输电装置6，该无线输电装置6包括无线输电发送端61和无线输电接收端62，其中，无线输电接收端62通过电缆与超声波发生器4电性连接，无线输电发送端61通过电缆连接有插头5。
39.如此设置，使得当程序降温仪不便于直接向插头5提供插座、且不具有供电缆穿出的穿线孔时，即可以将无线输电接收端62以及无线输电发送端61分别布置于程序降温仪舱门的内外两侧，从而实现非接触输电。
40.实施例四
41.一种程序降温装置，包括主机体以及如上任一实施例公开的可超声植冰的冻存管架。
42.以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。