深低温环境温度场分区控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种深低温环境温度场分区控制系统，其包括作业区和待作业区，作业区与待作业区的外侧均设有保温层，作业区与待作业区通过一保温墙体分隔并通过一连通口连接；作业区为一顶部开口的腔室，上部设有一加热区，两侧面设有若干通孔，作业区内设有底部液氮槽和侧环绕液氮槽，底部液氮槽和侧环绕液氮槽的顶部均穿设有作业区液氮喷管，底部液氮槽和侧环绕液氮槽的底部均与液氮收集回流管连接；待作业区为一封闭式腔室，待作业区的顶部穿设有待作业区液氮喷管。本发明专利技术应用特别设计的立体式的液氮冷却系统，配合分区保温层，实现温度场按理想状态分区、分层，既可保证生物样本活性，还可使自动化装置正常工作，免去特制设备的高额成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种深低温环境温度场分区控制系统。
技术介绍
目前自动化设备已广泛应用与工业、医疗、办公、家用等领域，生物样本的存取也已实现自动化操作，但在其整个操作流程中，生物样本均处于深低温环境，普通的自动化装置无法使用。普通的生物样本存取用自动化装置其主要组成部分有：机械本体、动力部分、检测部分、执行机构和控制器，其中一般的动力部分、检测部分、执行机构和控制器工作温度基本在-40℃～60℃，无法在深低温环境下工作(-130℃以下)；若处在深低温环境下，会出现精度降低、润滑脂固化、机构材料收缩卡死、塑料件脆化、电子元件损坏等问题。对于生物样本存取的自动化装置工作环境分区控制系统，其底部样本存放区温度需控制在深低温；动力部分、检测部分、执行机构、控制器工作环境需始终控制在常规温度；而作为机械本体的冻存管夹爪或吸取管可以伸入深低温区进行挑管。若要使整个系统在深冷环境下工作，则需选用特殊的材料、特殊的润滑方式或采用特殊的加热、保温措施，因此造价较高。
技术实现思路
本专利技术要解决的是现有技术中深低温环境下自动化装置难以正常工作的问题，提供了一种能够帮助自动化装置正常工作的深低温环境温度场分区控制系统。本专利技术通过下述技术方案来解决上述技术问题：本专利技术提供了一种深低温环境温度场分区控制系统，其包括作业区和待作业区，所述作业区与所述待作业区的外侧均设有保温层，所述作业区与所述待作业区通过一保温墙体分隔并通过一连通口连接；所述作业区为一顶部开口的腔室，所述作业区的顶部设有一加热区，所述作业区的两侧面设有若干通孔，所述作业区的底面中央设有底部液氮槽，所述作业区的底面四周设有侧环绕液氮槽，所述底部液氮槽和所述侧环绕液氮槽的顶部均穿设有作业区液氮喷管，所述底部液氮槽和所述侧环绕液氮槽的底部均与液氮收集回流管连接；所述待作业区为一封闭式腔室，所述待作业区的顶部穿设有待作业区液氮喷管，所述待作业区的底部设有一可开关式的样本入口。本专利技术中，所述保温层和所述保温墙体较佳地采用保温材料制成，所述保温材料为聚氨酯发泡材料、真空绝热板材料、XPS挤塑板材料或聚丙烯泡沫塑料中的一种。本专利技术中，所述连通口较佳地设于所述保温墙体的下方，作为样本转移及冷气流通的通道。本专利技术中，所述连通口的高度较佳地为所述作业区的高度的1/4。本专利技术中，所述连通口的面积较佳地为所述作业区的底部面积的1/5。本专利技术中，所述通孔的位置与所述作业区的底部间的距离较佳地为所述作业区的高度的0.3倍。本专利技术中，所述加热区的顶部与所述作业区的顶部齐平，所述加热区的厚度较佳地为所述作业区的高度的1/4。本专利技术中，所述作业区中较佳地设有加热元件，所述加热元件为加热丝、加热圈或加热片中的一种。本专利技术中，所述作业区的顶部较佳地设有一盖板，所述盖板位于所述加热区之上；所述盖板较佳地为滑动式或单轴外开式，所述盖板较佳地由非保温材料制成，所述非保温材料为钢、铝或铜中的一种。本专利技术中，所述底部液氮槽较佳地为顶部开口结构。本专利技术中，所述侧环绕液氮槽较佳地在拐角处采用分体式结构，分体式的所述侧环绕液氮槽之间通过液氮管连接。本专利技术中，所述侧环绕液氮槽的顶部较佳地设有盖板。本专利技术中，所述侧环绕液氮槽的侧面在面向所述作业区的中央方向上较佳地设有若干腰形孔；更佳地，所述腰形孔的高度为所述侧环绕液氮槽的高度的1/2-3/4。本专利技术中，所述作业区液氮喷管穿设于所述底部液氮槽及所述侧环绕液氮槽的部分较佳地设有向下的液氮喷孔。本专利技术中，所述待作业区液氮喷管穿设于所述待作业区内部的部分较佳地设有向下的液氮喷孔。本专利技术中，所述待作业区液氮喷管的高度较佳地为所述待作业区的高度的0.95倍。本专利技术中，所述样本入口较佳地设有一盖板，所述盖板较佳地为滑动式或单轴外开式，所述盖板较佳地由所述保温材料制成。在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本专利技术各较佳实例。本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术应用特别设计的立体式的液氮冷却系统，配合分区保温层，实现温度场按理想状态分区、分层，既可以避免生物样本暴漏在常温环境，保证样本活性，还可以避免作业区上部的自动化机构在深低温环境下被损坏，使自动化装置正常工作，免去应用特制设备的高额成本。附图说明图1为本专利技术较佳实施例的系统结构示意图。图2为本专利技术较佳实施例作业区与待作业区的结构示意图。图3为本专利技术较佳实施例作业区的温度分布示意图。具体实施方式下面通过实施例的方式进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。如图1-2所示，一种深低温环境温度场分区控制系统，其包括作业区和待作业区，所述作业区与所述待作业区的外侧均设有保温层2；所述作业区为一顶部开口的腔室，所述作业区的顶部设有一加热区9，所述加热区9的厚度为所述作业区的高度的1/4，所述作业区的两侧面设有若干通孔10，所述作业区的底面中央设有底部液氮槽5，所述作业区的底面四周设有侧环绕液氮槽6，所述底部液氮槽5和所述侧环绕液氮槽6的顶部均穿设有作业区液氮喷管4，所述底部液氮槽5和所述侧环绕液氮槽6的底部均与液氮收集回流管3连接；所述待作业区为一封闭式腔室，所述待作业区的顶部穿设有待作业区液氮喷管1，所述待作业区的底部设有一可开关式的样本入口8；所述底部液氮槽5为顶部开口结构，所述侧环绕液氮槽6在拐角处采用分体式结构，分体式的所述侧环绕液氮槽之间通过液氮管连接，所述侧环绕液氮槽6的顶部设有盖板，所述侧环绕液氮槽6的侧面在面向所述作业区的中央方向上设有若干腰形孔，所述腰形孔的高度为所述侧环绕液氮槽6的高度的1/2-3/4，所述作业区液氮喷管4穿设于所述底部液氮槽5及所述侧环绕液氮槽6的部分设有向下的液氮喷孔，所述待作业区液氮喷管1穿设于所述待作业区内部的部分设有向下的液氮喷孔，所述待作业区液氮喷管1的高度为所述待作业区的高度的0.95倍。所述作业区与所述待作业区通过一保温墙体分隔并通过连通口7连接，所述连通口7的高度为所述作业区的高度的1/4，所述连通口7的面积为所述作业区的底部面积的1/5，所述通孔10的高度为所述作业区的高度的0.3倍，所述样本入口8设有一滑动式盖板，所述盖板较佳地由保温材料制成。本专利技术在使用时，首先由待作业区液氮喷管1向保温层2内的待作业区喷液氮，冷气自顶部下沉过程中，可以使作业区空间整体降温，一段时间后可实现温度均布；同时，作业区液氮喷管4向底部液氮槽5及侧环绕液氮槽6内喷液氮，冷气通过底部液氮槽5顶部，及侧环绕液氮槽6腰形孔向外溢出，待作业区的冷气也由连通口7向作业区流动，由于作业区空气对流较小，冷气自然下沉，集中分布于作业区底部，因此侧环绕液氮槽6腰形孔以下空间温度极低；而在腰形孔以上的空间，仅受到热辐射及热传导的作用，热传递效率较低，冷却效果减弱，同时液氮汽化使腔体内保持了微正压环境，部分冷气由腔室左右侧的通孔10向外溢出，进一步减少了向上部空间的热传递；作业区顶部为加热区9，并设有加热元件，温度较高，会向下方空间传递热量。多余的液氮通过液氮收集回流管3回流至液氮容器。待作业区液氮喷管1喷出的多余液氮通过保温层2中的样本入口流回液氮容器。如图3所示，在上述各结构综合作用下，整个作业区的温度由下自上呈现明显的曲线分层，其中横轴表示作业区高度：0-A区本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深低温环境温度场分区控制系统，其特征在于，其包括作业区和待作业区，所述作业区与所述待作业区的外侧均设有保温层，所述作业区与所述待作业区通过一保温墙体分隔并通过一连通口连接；所述作业区为一顶部开口的腔室，所述作业区的顶部设有一加热区，所述作业区的两侧面设有若干通孔，所述作业区的底面中央设有底部液氮槽，所述作业区的底面四周设有侧环绕液氮槽，所述底部液氮槽和所述侧环绕液氮槽的顶部均穿设有作业区液氮喷管，所述底部液氮槽和所述侧环绕液氮槽的底部均与液氮收集回流管连接；所述待作业区为一封闭式腔室，所述待作业区的顶部穿设有待作业区液氮喷管，所述待作业区的底部设有一可开关式的样本入口。

【技术特征摘要】
1.一种深低温环境温度场分区控制系统，其特征在于，其包括作业区和待作业区，所述作业区与所述待作业区的外侧均设有保温层，所述作业区与所述待作业区通过一保温墙体分隔并通过一连通口连接；所述作业区为一顶部开口的腔室，所述作业区的顶部设有一加热区，所述作业区的两侧面设有若干通孔，所述作业区的底面中央设有底部液氮槽，所述作业区的底面四周设有侧环绕液氮槽，所述底部液氮槽和所述侧环绕液氮槽的顶部均穿设有作业区液氮喷管，所述底部液氮槽和所述侧环绕液氮槽的底部均与液氮收集回流管连接；所述待作业区为一封闭式腔室，所述待作业区的顶部穿设有待作业区液氮喷管，所述待作业区的底部设有一可开关式的样本入口。2.如权利要求1所述的深低温环境温度场分区控制系统，其特征在于，所述保温层和所述保温墙体采用保温材料制成，所述保温材料为聚氨酯发泡材料、真空绝热板材料、XPS挤塑板材料或聚丙烯泡沫塑料中的一种。3.如权利要求1所述的深低温环境温度场分区控制系统，其特征在于，所述连通口设于所述保温墙体的下方，所述连通口的高度为所述作业区的高度的1/4，所述连通口的面积为所述作业区的底部面积的1/5；较佳地，所述通孔的位置与所述作业区的底部间的距离为所述作业区的高度的0.3倍。4.如权利要求1所述的深低温环境温度场分区控制系统，其特征在于，所述加热区的顶部与所述作业区的顶部齐平，所述加热区的厚度为所述作业区的高度的1/4；较佳地，所述作业区中设有加热元件，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：瞿建国，李浩，
申请(专利权)人：原能细胞科技集团有限公司，上海原能细胞医学技术有限公司，上海原能健康管理有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31