一種用于低溫保存生物材料的儀器裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及低溫保存生物材料的儀器裝置和容器技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種用于低溫 保存生物材料的儀器裝置。該儀器裝置在添加低溫保護(hù)劑溶液時(shí)，可同時(shí)控制溶液和材料 的降溫過(guò)程；在控制溶液和材料復(fù)溫時(shí)，也能同步洗脫低溫保護(hù)劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科技的發(fā)展，生物材料（蛋白質(zhì)、核酸、細(xì)胞、細(xì)胞器、組織和器官等）的低溫 保存技術(shù)已經(jīng)在制藥、生物工程、組織工程、再生醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛 的應(yīng)用，生物材料的低溫保存，尤其是為了保存體積較大和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的組織器官材料，低溫 保護(hù)劑的添加、降溫、升溫和低溫保護(hù)劑的去除都需要有嚴(yán)格的控制過(guò)程?，F(xiàn)有的方法是 在降溫前逐步添加低溫保護(hù)劑至合適的保護(hù)濃度，然后通過(guò)程序控溫將生物材料和保護(hù)液 降溫至所需的保存溫度；在需要使用材料時(shí)，先升溫和隨后洗除低溫保護(hù)劑。有些低溫保 護(hù)劑溶液會(huì)對(duì)細(xì)胞和組織有毒害作用，所以降溫前應(yīng)將生物材料暴露在低溫保護(hù)劑溶液中 的時(shí)間減少至最短，在復(fù)溫后要及時(shí)洗除降低低溫保護(hù)劑溶液，，盡可能減少低溫保護(hù)劑溶 液可能導(dǎo)致的傷害。玻璃化低溫保存方法在保存低溫生物材料，低溫保護(hù)劑的濃度高達(dá) 40% -60% (w/v)，尤其容易產(chǎn)生低溫保護(hù)劑傷害。早在1965年，F(xiàn)arrant提出了另一種 解決方案，即是依據(jù)低溫保護(hù)劑毒性隨溫度降低的特點(diǎn)，邊降溫邊提高溫保護(hù)劑濃度，根據(jù) "液相線跟蹤"的原理，確定在不同溫度下所需的低溫保護(hù)劑濃度，在溫度降至某一溫度時(shí) 添加足夠的低溫保護(hù)劑避免冰核產(chǎn)生，但是確定在不同溫度下所需的低溫保護(hù)劑濃度，在 降溫至不同溫度時(shí)人為地多次添加額外的低溫保護(hù)劑，費(fèi)時(shí)費(fèi)力、不容易控制，更難于講方 法標(biāo)準(zhǔn)化。在復(fù)溫過(guò)程中同時(shí)逐步降低低溫保護(hù)劑的濃度，而不導(dǎo)致滲透脅迫和溶液凍結(jié)， 更難以實(shí)現(xiàn)，而且現(xiàn)有的控溫設(shè)置是通過(guò)控制環(huán)境溫度來(lái)起作用的，這種方法對(duì)溫度均勻 性不好，此外也容易造成生物材料的污染，針對(duì)上述問(wèn)題我們發(fā)明了一種用于低溫保存生 物材料的儀器裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種用于低溫保存生物材料的儀器裝置，該裝置可以實(shí)現(xiàn) 均勻控溫、自動(dòng)控制低溫保護(hù)劑濃度和溶液溫度，以解決上述【背景技術(shù)】中存在的問(wèn)題。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：一種用于低溫保存生物材料的儀器 裝置，至少包括低溫保護(hù)劑溶液儲(chǔ)槽、保護(hù)劑稀釋緩沖液儲(chǔ)槽、若干個(gè)微型電磁閥、恒流泵、 可編程控制器、PC計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、電磁反饋密度傳感系統(tǒng)、溫度測(cè)量傳感器、若干無(wú)菌 過(guò)濾器、容器蓋、生物材料儲(chǔ)存容器、不銹鋼容器外殼、溫度控制裝置、小型蠕動(dòng)泵、管道閥 門，所述低溫保護(hù)劑溶液儲(chǔ)槽與保護(hù)劑稀釋緩沖液儲(chǔ)槽通過(guò)若干所述微型電磁閥連接呈U 型，所述保護(hù)劑稀釋緩沖液儲(chǔ)槽內(nèi)存儲(chǔ)有低溫保護(hù)劑稀釋緩沖液；所述低溫保護(hù)劑溶液儲(chǔ) 槽內(nèi)存儲(chǔ)有低溫保護(hù)劑溶液；所述恒流泵設(shè)置在微型電磁閥的下端，所述可編程控制器、PC 計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)采集卡從上至下依次排列，若干所述無(wú)菌過(guò)濾器關(guān)于生物材料儲(chǔ)存容器對(duì)稱 設(shè)置，所述電磁反饋密度傳感系統(tǒng)和溫度測(cè)量傳感器分別位于生物材料儲(chǔ)存容器的左端和 右端，所述容器蓋與不銹鋼容器外殼正上方接觸，所述溫度控制裝置與不銹鋼容器外殼相 連接，所述小型蠕動(dòng)泵右上方設(shè)有閥門。
[0005] 進(jìn)一步地，所述微型電磁閥設(shè)置為兩個(gè)，分別是第一微型電磁閥和第二微型電磁 閥。
[0006] 進(jìn)一步地，所述生物材料儲(chǔ)存容器包括多個(gè)相互連接在一起的存儲(chǔ)容器。
[0007] 進(jìn)一步地，所述存儲(chǔ)容器包括進(jìn)口、出口、閥門和無(wú)菌過(guò)濾器，所述進(jìn)口直接和儲(chǔ) 存袋本體接觸，進(jìn)口和儲(chǔ)存袋本體之間依次設(shè)有無(wú)菌過(guò)濾器和閥門，出口連接在所述進(jìn)口 相對(duì)一端，所述出口和儲(chǔ)存袋本體之間連接有所述無(wú)菌過(guò)濾器，液體狀態(tài)下的生物材料在 進(jìn)出儲(chǔ)存袋中不會(huì)受到污染損傷。
[0008] 進(jìn)一步地，所述存儲(chǔ)容器為存儲(chǔ)袋。
[0009] 進(jìn)一步地，所述溫度測(cè)量傳感器和所述低溫保護(hù)劑儲(chǔ)槽內(nèi)的低溫保護(hù)劑接觸，可 以更準(zhǔn)確的測(cè)得低溫保護(hù)劑的溫度并傳送到所述溫度控制裝置中，得知低溫保護(hù)劑溫度 后，根據(jù)液相線跟蹤原理以調(diào)節(jié)低溫保護(hù)劑的溫度。所述小型蠕動(dòng)泵持續(xù)提供動(dòng)力，使生物 材料和低溫保護(hù)劑為流動(dòng)狀態(tài)，流動(dòng)狀態(tài)下不易結(jié)冰，更有效的保護(hù)低溫生物材料。所述自 動(dòng)控溫控流裝置使低溫保護(hù)劑溶液的溫度按照特定的溫度曲線下降，并使其溫度始終高于 溶液冰凍點(diǎn)2~5°C，避免低溫保護(hù)劑溶液的凍結(jié)和受到冰晶的損傷，保證擴(kuò)散均勻。
[0010] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0011] 本發(fā)明用于低溫保存生物材料的儀器裝置，具有監(jiān)測(cè)和調(diào)控溶液溫度、濃度和流 量的功能，在輸入低溫保護(hù)劑溶液的關(guān)鍵理化參數(shù)和要保護(hù)的生物材料相應(yīng)的低溫物理參 數(shù)和生物學(xué)參數(shù)后，可以根據(jù)液相線跟蹤原理來(lái)優(yōu)化低溫保存過(guò)程，將低溫保存過(guò)程中由 于滲透脅迫、結(jié)冰和的保護(hù)劑毒害對(duì)生物材料的損傷降到最小。
[0012] 本發(fā)明可以在降溫過(guò)程中自動(dòng)計(jì)算所需低溫保護(hù)劑濃度和添加低溫保護(hù)劑，在復(fù) 溫過(guò)程中同時(shí)逐步降低低溫保護(hù)劑的濃度；本發(fā)明能夠嚴(yán)格控制整個(gè)致冷和解凍過(guò)程，最 大程度地降低低溫保護(hù)劑的毒性作用，使組織細(xì)胞在常溫狀態(tài)下、在規(guī)定的時(shí)間范圍內(nèi)達(dá) 到低溫狀態(tài)，且能在需要時(shí)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)將標(biāo)本由低溫狀態(tài)恢復(fù)至常溫狀態(tài)。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例存儲(chǔ)袋的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例存儲(chǔ)袋的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖中：低溫保護(hù)劑儲(chǔ)槽1、保護(hù)劑稀釋緩沖液儲(chǔ)槽2、第一微型電磁閥3、第二微型 電磁閥4、恒流泵5、可編程控制器6、PC計(jì)算機(jī)7、數(shù)據(jù)采集卡8、電磁反饋密度傳感系統(tǒng)9、 溫度測(cè)量傳感器10、無(wú)菌過(guò)濾器11、容器蓋12、生物材料儲(chǔ)存容器13、不銹鋼容器外殼14、 溫度控制裝置15、小型蠕動(dòng)泵16、管道閥門17、進(jìn)口 19、出口 20、閥門18、無(wú)菌過(guò)濾器21。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0018] 請(qǐng)參閱圖1-3,本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種用于低溫保存生物材料的儀器裝 置，至少包括低溫保護(hù)劑儲(chǔ)槽1、保護(hù)劑稀釋緩沖液儲(chǔ)槽2、第一微型電磁閥3、第二微型電 磁閥4、恒流泵5、可編程控制器6、PC計(jì)算機(jī)7、數(shù)據(jù)采集卡8、電磁反饋密度傳感系統(tǒng)9、 溫度測(cè)量傳感器10、無(wú)菌過(guò)濾器11、容器蓋12、生物材料儲(chǔ)存容器13、不銹鋼容器外殼14、 溫度控制裝置15、小型蠕動(dòng)泵16、管道閥門17,所述低溫保護(hù)劑儲(chǔ)槽1與保護(hù)劑稀釋緩沖 液儲(chǔ)槽2通過(guò)第一微型電磁閥3和第二微型電磁閥4連接呈U型；所述低溫保護(hù)劑儲(chǔ)槽 1內(nèi)存儲(chǔ)有低溫保護(hù)劑，在本實(shí)施例中，所述的低溫保護(hù)劑為二甲基亞砜；所述保護(hù)劑稀 釋緩沖液儲(chǔ)槽2內(nèi)存儲(chǔ)有保護(hù)劑稀釋緩沖液，在本實(shí)施例中，所述的保護(hù)劑稀釋緩沖液為 PBS (Mg2+，Ca2+)稀釋緩沖液；所述恒流泵5在第一微型電磁閥3和第二微型電磁閥4的中心 線下端，所述可編程控制器6、PC計(jì)算機(jī)7和數(shù)據(jù)采集卡8從上至下依次排列，所述無(wú)菌過(guò) 濾器11關(guān)于生物材料儲(chǔ)存容器13對(duì)稱設(shè)置，所述電磁反饋密度傳感系統(tǒng)9和溫度測(cè)量傳 感器10分別位于生物材料儲(chǔ)存容器13左端和右端，所述容器蓋12與不銹鋼容器外殼14 正上方接觸，所述溫度控制裝置15與不銹鋼容器外殼14相連接，所述小型蠕動(dòng)泵16右上 方設(shè)有管道閥門17。
[0019] 當(dāng)冷凍保存生物材料時(shí)，電磁反饋密度傳感系統(tǒng)9和溫度測(cè)量傳感器10能夠測(cè)得 溶液的濃度和溫度，通過(guò)PC計(jì)算機(jī)7計(jì)算相關(guān)參數(shù)，然后傳輸信號(hào)到可編程控制器6,可編 程控制器6分別發(fā)出信號(hào)給微型電磁閥3、恒流泵5和溫度控制裝置15來(lái)控制溶液的濃度 和溫度，小型蠕動(dòng)泵16產(chǎn)生動(dòng)力，管道閥門17控制溶液流量大小使得溶液形成一個(gè)連續(xù)的 循環(huán)系統(tǒng)，有溶液進(jìn)入和流出，這樣能夠保證溶液溫度和濃度的均勻性，對(duì)于保存大型組織 和器官