一种自动控制降温速率的降温设备制造技术

本发明专利技术提供了一种自动控制降温速率的降温设备，用于对冻存管内的生物样本进行降温，其特征在于，包括：制冷机；冷台组件；温度传感器；以及控制部，与温度传感器以及制冷机分别通信连接，其中，制冷机为斯特林型制冷机，控制部包含预定温度存储单元、温度判断单元、指令生成单元以及功率调节单元，温度传感器用于实时检测生物样本的样本温度，温度判断单元判断样本温度是否在预定温度范围内，当判断结果为否时，温度判断单元进一步判断样本温度是大于预定温度范围的上阈值还是小于预定温度范围的下阈值，当温度判断单元判断当前温度大于上阈值时，指令生成单元生成功率调高指令，功率调节单元根据功率调高指令调高制冷机的输出功率。

【技术实现步骤摘要】
一种自动控制降温速率的降温设备
本专利技术属于降温领域，具体涉及一种自动控制降温速率的降温设备。
技术介绍
低温保存是细胞和组织等生物材料长期保存的重要手段，在低温生物学、转化医学等众多学科研究及临床治疗中都具有重要意义。不同生物体在保存中都有最佳冷却速率，若控制不当，极易造成细胞损伤。目前采用的冷冻保存方法主要分慢速冷冻，玻璃化和超快速冷冻三种。慢速冷冻通常以液氮为冷源，通过控制液氮注入量或气相区高度来达到设定降温程序。这种方法使用低浓度低温保护剂，通常降温时间很长，需消耗大量液氮，且仪器昂贵，并会因液氮的使用而受限。玻璃化通常使用较高浓度低温保护剂及较快的降温速率来避免冰晶产生以提高成活率。然而其所需的步骤比慢速冷冻复杂，且只能对小体积样本进行冷冻保存。超快速冷冻是介于慢速冷冻和玻璃化之间的技术，但其应用表现低于前述两种方法。另外，根据阿尔赫尼厄斯(S.Arrhenius)公式,生化反应速率k和绝对温度T之间存在如下关系:k＝A·exp(-Ea/RT)。由此可看出，温度越低其化学反应的速率越低，保存时间就越长。采用上述方法冷冻的样本，由于成本和技术问题，最低只能在液氮温度-196℃下长期保存。此外，一些研究表明液氮并不是无菌的，其可能是潜在的污染源。从程序降温装置排出的气体也不是无菌的，使得这些装置不能应用于无菌工作环境中。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种自动控制降温速率的降温设备，能够对冻存管内的生物样本进行降温，并且能够控制降温的速率，且结构简单轻便。本专利技术采用了如下技术方案：<方案一>本专利技术提供了一种自动控制降温速率的降温设备，用于对冻存管内的生物样本进行降温，其特征在于，包括：制冷机，具有制冷机主体以及设置在该制冷机主体上的冷头；冷台组件，具有导冷板以及冷台，导冷板具有导冷板主体以及固定设置在该导冷板主体的下端的连接套，该连接套用于套接在冷头的圆周面上，冷台的上端设置有多个冻存管存放槽，下端设置在导冷板主体上；温度传感器，设置在冻存管内；以及控制部，与温度传感器以及制冷机分别通信连接，其中，制冷机为斯特林型制冷机，控制部包含预定温度存储单元、温度判断单元、指令生成单元以及功率调节单元，温度存储单元至少存储有预定温度范围，温度传感器用于实时检测生物样本的样本温度，温度判断单元判断样本温度是否在预定温度范围内，当判断结果为否时，温度判断单元进一步判断样本温度是大于预定温度范围的上阈值还是小于预定温度范围的下阈值，当温度判断单元判断当前温度大于上阈值时，指令生成单元生成功率调高指令，功率调节单元根据功率调高指令调高制冷机的输出功率。本专利技术提供的自动控制降温速率的降温设备，还可以具有这样的特征：其中，控制部还包括预定功率存储单元、功率检测单元以及功率判断单元，预定功率存储单元至少存储有最小预定功率值，功率检测单元用于实时检测制冷机的输出功率，当温度判断单元判断当前温度小于下阈值时，功率判断单元判断输出功率是否大于最小预定功率值，当判断结果为是时，指令生成单元生成功率调低指令，功率调节单元根据功率调低指令调低制冷机的输出功率。本专利技术提供的自动控制降温速率的降温设备，还可以具有这样的特征：还包括：加热器，设置在导冷板主体的下端且远离连接管，用于对导冷板主体进行加热；其中，当功率判断单元判断输出功率不大于最小预定功率值时，指令生成单元生成加热指令，加热器根据加热指令开启工作。本专利技术提供的自动控制降温速率的降温设备，还可以具有这样的特征：还包括：冷头紧固件，为由弹性材料制成的卡箍，该卡箍具有上卡环以及下卡环，其中，上卡环的一端与下卡环的一端相铰接，上卡环的另一端与下卡环的另一端均设置有连接耳，该连接耳形成有螺栓孔，当冷头插入到连接套后，卡箍用于安装在连接套上并通过螺栓紧固而使冷头固定在连接套上。本专利技术提供的自动控制降温速率的降温设备，还可以具有这样的特征：其中，导冷板主体为由导热性材料制成的平板。本专利技术提供的自动控制降温速率的降温设备，还可以具有这样的特征：其中，导热性材料为铜合金。本专利技术提供的自动控制降温速率的降温设备，还可以具有这样的特征：还包括：超声发生器，设置在导冷板的另一端，用于促进生物样本降温时产生的冰晶成核。本专利技术提供的自动控制降温速率的降温设备，还可以具有这样的特征：其中，冷台呈圆柱体型。<方案二>本专利技术还提供了一种自动控制降温速率的降温设备，用于对不同规格的冻存管内的生物样本进行快速降温，其特征在于，包括：制冷机，具有制冷机主体以及设置在该制冷机主体上的冷头；冷台组件，具有导冷板以及多个冷台，导冷板具有导冷板主体以及固定设置在该导冷板主体的下端的连接套，该连接套用于套接在冷头的圆周面上，多个冷台分别用于放置不同规格的冻存管，冷台的上端设置有多个对应规格的冻存管存放槽，下端设置在导冷板主体上；温度传感器，设置在冻存管内；以及控制部，与温度传感器以及制冷机分别通信连接，其中，制冷机为斯特林型制冷机，控制部包含预定温度存储单元、温度判断单元、指令生成单元以及功率调节单元，温度存储单元至少存储有预定温度范围，温度传感器用于实时检测生物样本的样本温度，温度判断单元判断样本温度是否在预定温度范围内，当判断结果为否时，温度判断单元进一步判断样本温度是大于预定温度范围的上阈值还是小于预定温度范围的下阈值，当温度判断单元判断当前温度大于上阈值时，指令生成单元生成功率调高指令，功率调节单元根据功率调高指令调高制冷机的输出功率。专利技术的作用与效果根据本专利技术提供的自动控制降温速率的降温设备，由于温度传感器能够实时检测生物样本的样本温度，温度存储单元至少能够存储有预定温度范围，温度判断单元能够判断样本温度是否在预定温度范围内，并能够进一步判断样本温度是大于预定温度范围的上阈值还是小于预定温度范围的下阈值，指令生成单元能够生成功率调高指令，功率调节单元能够根据功率调高指令调高制冷机的输出功率，所以本专利技术独立地及时地对是否需要调节制冷机的功率进行有效的判断，并且根据判断结果对是调高还是调低制冷机的功率进行判定从而控制降温过程保持稳步速率，并且结构简单，成本低。同时，由于具有加热器，设置在导冷板主体的下端且远离连接管，能够对导冷板主体进行加热，所以本专利技术能够在降温较快且输出功率小于或者等于最小预定功率值时，有效地降低降温速率。附图说明图1是本专利技术的实施例一中自动控制降温速率的降温设备的结构示意图；图2是本专利技术的实施例一中冷台的结构示意图；图3是本专利技术的实施例一中温度传感器放置在冻存管内的示意图；图4是本专利技术的实施例一中控制部的结构框图；以及图5是本专利技术的实施例一中控制部控制降温的动作流程图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本专利技术作具体阐述。<实施例一>图1是本专利技术的实施例一中自动控制降温速率的降温设备的结构示意图。如图1所示，本实施例中的自动控制降温速率的降温设备100用于对冻存管7内的生物样本进行降温，包括制冷机1、冷台组件2、冷头紧固件3、热电偶(图中未示出)、加热器4、温度传感器5、控制部6以及超声发生器(图中未示出)。如图1所示，制冷机1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动控制降温速率的降温设备，用于对冻存管内的生物样本进行降温，其特征在于，包括：制冷机，具有制冷机主体以及设置在该制冷机主体上的冷头；冷台组件，具有导冷板以及冷台，所述导冷板具有导冷板主体以及固定设置在该导冷板主体的下端的连接套，该连接套用于套接在所述冷头的圆周面上，所述冷台的上端设置有多个冻存管存放槽，下端设置在所述导冷板主体上；温度传感器，设置在所述冻存管内；以及控制部，与所述温度传感器以及所述制冷机分别通信连接，其中，所述制冷机为斯特林型制冷机，所述控制部包含预定温度存储单元、温度判断单元、指令生成单元以及功率调节单元，所述温度存储单元至少存储有预定温度范围，所述温度传感器用于实时检测所述生物样本的样本温度，所述温度判断单元判断所述样本温度是否在所述预定温度范围内，当判断结果为否时，所述温度判断单元进一步判断所述样本温度是大于所述预定温度范围的上阈值还是小于所述预定温度范围的下阈值，当所述温度判断单元判断所述当前温度大于所述上阈值时，所述指令生成单元生成功率调高指令，所述功率调节单元根据所述功率调高指令调高所述制冷机的输出功率。

【技术特征摘要】
1.一种自动控制降温速率的降温设备，用于对冻存管内的生物样本进行降温，其特征在于，包括：制冷机，具有制冷机主体以及设置在该制冷机主体上的冷头；冷台组件，具有导冷板以及冷台，所述导冷板具有导冷板主体以及固定设置在该导冷板主体的下端的连接套，该连接套用于套接在所述冷头的圆周面上，所述冷台的上端设置有多个冻存管存放槽，下端设置在所述导冷板主体上；温度传感器，设置在所述冻存管内；以及控制部，与所述温度传感器以及所述制冷机分别通信连接，其中，所述制冷机为斯特林型制冷机，所述控制部包含预定温度存储单元、温度判断单元、指令生成单元以及功率调节单元，所述温度存储单元至少存储有预定温度范围，所述温度传感器用于实时检测所述生物样本的样本温度，所述温度判断单元判断所述样本温度是否在所述预定温度范围内，当判断结果为否时，所述温度判断单元进一步判断所述样本温度是大于所述预定温度范围的上阈值还是小于所述预定温度范围的下阈值，当所述温度判断单元判断所述当前温度大于所述上阈值时，所述指令生成单元生成功率调高指令，所述功率调节单元根据所述功率调高指令调高所述制冷机的输出功率。2.根据权利要求1所述的自动控制降温速率的降温设备，其特征在于：其中，所述控制部还包括预定功率存储单元、功率检测单元以及功率判断单元，所述预定功率存储单元至少存储有最小预定功率值，所述功率检测单元用于实时检测所述制冷机的输出功率，当所述温度判断单元判断所述当前温度小于所述下阈值时，所述功率判断单元判断所述输出功率是否大于所述最小预定功率值，当判断结果为是时，所述指令生成单元生成功率调低指令，所述功率调节单元根据所述功率调低指令调低所述制冷机的输出功率。3.根据权利要求2所述的自动控制降温速率的降温设备，其特征在于，还包括：加热器，设置在所述导冷板主体的下端且远离所述连接管，用于对所述导冷板主体进行加热；其中，当所述功率判断单元判断所述输出功率不大于所述最小预定功率值时，所述指令生成单元生成加热指令，所述加热器根据所述加热指令开启工作。4.根据权利要求1所述的自动控制降温速率的降温设备，其特征在于，还包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈州旗，刘宝林，豆孟柯，宋晓燕，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31