一种可实时监控干冰余量的干冰运输箱制造技术

一种可实时监控干冰余量的干冰运输箱。箱盖装备红外线测距装置，通过由箱体内干冰距离箱盖的距离而估算出箱内的干冰量。运输箱装备红外线摄像头以及加速度感应器，当箱体倾倒时可发出警报并拍摄照片用于人工估计箱内干冰剩余量。运输箱安装具备无线网络通讯功能的嵌入式系统，所采集的各类数据可实时上传至服务器，也可接受个人终端的指令，即刻采集并发送回数据以供评估。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物学样品的运输领域，尤其是利用干冰维持低温的干冰运输箱。
技术介绍
很多生物学样品，例如细胞，病毒，蛋白质等在运输时需要保持于超低温以维护其生物活性。使用的超低温的冷源主要为液氮和干冰，干冰因为价格低廉，使用方便而成为最常用的冷源。传统的干冰运输只是简单地将样品放入装有干冰的聚苯乙烯泡沫塑料箱子里，这类简易的干冰运输箱通常也缺乏必要的温度监视系统，无法提供样品在运输过程中是否一直处于零下79度低温的信息。专利技术CN205240341U公开了一种可实时记录运输箱温度的干冰运输箱，解决了样品的温度监视问题。但是仅仅能监视样品在运输过程中的温度并不能消除干冰消耗完后导致样品温度上升的隐患。某些样品，比如用于癌症患者治疗的免疫细胞，培养周期长，一旦在运输过程中因温度过高导致细胞死亡，是没有第二次机会再生产另一批的免疫细胞的，这类细胞样品的运输，还需要提供运输箱内干冰余量的信息，以便在箱内干冰耗尽前能提供预警，让相关人员能及时介入，确保所运送样品的安全。
技术实现思路
为了进一步提高生物学样品在使用干冰运输箱进行运输时的安全性，本专利技术提出了一种新型干冰运输箱，通过安置于运输箱内的光学检测系统对箱内的干冰余量进行实时监控，使得在箱内干冰耗尽前进行人工干预成为可能。本专利技术所采用的技术包括两个部分：运输箱内干冰余量的数据采集以及运输箱与个人终端或数据服务器间的数据传输。在运输箱箱盖安置红外线距离传感器，用于测量箱内干冰距离箱盖的距离。当箱内干冰逐渐升华，箱内干冰最高点的位置也随之降低，通过在箱内干冰不同余量时测量箱内干冰距离箱盖的距离，绘出所测距离与干冰余量的校准图，在运送样品时即可由校准图按所测的距离估算出箱内剩余干冰量。为提高测量精度，可在箱盖装备多个传感器，取得平均值以避免因箱内干冰堆积在一侧而导致的偏差。距离传感器采用波长小于1000纳米的近红外光，以避开二氧化碳的吸收峰，同时利用红外线的强穿透力，降低干冰上漂浮的雾气对测量精度的影响。在使用时，除了直接基于干冰余量设定报警阈值外，还可在运输时根据干冰的消耗速度，估算出何时干冰将会耗尽，以便相关人员提前做好准备，补充干冰或将样品转移至其他安全地点。干冰运输箱在运送过程中有可能会倾倒，这对所运送的样品时很不利的：箱体倾倒后干冰因重力而滑到箱体一侧，会导致样品盒没有干冰覆盖而直接暴露于空气中造成样品温度上升；箱体倾倒后距离传感器所测得数据也不能真实反映箱内干冰的实际余量。本专利技术的干冰运输箱装有加速度感应器，能检测箱体是否倾倒，如处于倾倒状态，则发出声光警报，同时通过网络通知相关人员。若无进一步纠正措施，则启用箱内的红外线摄像头，直接对箱内情况拍照，并通过网络传输给相关人员以供评估。因为运输箱内样品的低温保持决定于及时的人工干预，因此运输箱的数据传输不能只是从运输箱至数据服务器的单向流动，运输箱要能接受个人终端发来的指令，进行即时的数据采集并回传以供评估。运输箱配备的嵌入式操作系统除了具备数据采集功能外，还要有完善的通讯能力。系统采用的通讯标准可为WI-FI、蓝牙、或移动电话通讯系统。鉴于干冰运输箱大部分时间处于运输途中，以及目前2/3/4G移动电话通讯网络的高覆盖率，移动电话通讯网络可作为首选的通讯手段，用于接入互联网（Internet），将运输箱和个人终端和服务器连接起来。利用移动电话通讯网络，还能根据手机基站进行快速定位，获得运输箱的位置信息，帮助相关人员对运输箱的情况进行评估。所采用的嵌入式操作系统可为实时操作系统（RTOS），也可为基于UNIX的系统例如安卓（Android）系统。系统运行特制的软件，除了负责数据采集外，还可通过无线网络与个人终端和服务器连接，除了能上传数据外，还能接受指令进行特定操作。本专利技术的有益效果：正常情况下通过安置在箱盖的红外线传感器估算出运输箱内的干冰余量，同时通过具备通讯功能的嵌入式操作系统将测得数据传送到服务器。当发生异常情况如箱体倾倒时，可启用红外线摄像头对箱内情况拍照并传送给相关人员进行评估。通过这些监测，使得相关人员能在运输箱内干冰耗尽前得到预警，及时介入，确保所运送样品处于所需的低温状态。附图说明图1是本专利技术所述的干冰运输箱的结构示意图。图中1.红外线测距装置，2.红外线摄像头，3.运输箱箱盖，4.运输箱箱体。图2是本专利技术所述的干冰运输箱的剖视图。图中1.红外线测距装置，3.运输箱箱盖，4.运输箱箱体，5.干冰，6.样品盒支架，7.样品盒。图3是本专利技术所述的干冰运输箱的数据采集及传送示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，本专利技术所述的干冰运输箱由箱体和箱盖两部分构成，箱体和箱盖可用聚苯乙烯泡沫塑料或聚氨酯等保温材料制成。在运输箱箱盖上中间安装红外线摄像头，摄像头带有LED红外光源，能发射波长短于1000纳米的近红外光用于拍摄时的箱内照明。在运输箱箱盖的对角线两端安装红外线测距装置，用于精确测量箱盖到箱体内干冰的距离。如图2所示，当箱内干冰高度不一致时，通过安装于箱盖对角线两端的红外线测距装置，将所测的两个距离取平均值，则能提高测量精度。运输箱的箱盖还装有声光报警器，当运输箱情况异常，例如倾倒或干冰余量低于预设阈值时能发出警报。保存生物样品的样品盒放置于运输箱靠近底部的样品盒支架上，周围填充干冰以保持所需的低温。使用时根据具体的运输情况，选择合适的干冰余量的报警阈值，以保证相关人员有足够的时间添加干冰或将样品转移至安全地点。本专利技术干冰运输箱的箱盖装有具备通讯能力的嵌入式系统，系统所需的硬件安装于箱盖顶部，以缩短与各类监测装置的距离，同时减少箱内低温对芯片及电池的影响。嵌入式系统运行手机通用的安卓（Android）操作系统，为提高运行效率降低耗电量，采用5.0以上的版本。手机上用的通讯模块，距离感应器，加速度传感器，以及摄像头的硬件以及相关软件可略加修改或直接用于干冰运输箱，主要修改包括增加距离感应器的探测距离至30至40厘米，将摄像头的闪光灯换成波长小于1000纳米的LED近红外灯。系统还可搜集其他数据，并通过2/3/4G移动电话通讯网络接入互联网连接个人终端和服务器（如图3所示）。系统运行特制软件，除了能定时收集所测数据并上传至服务器外，还能接受个人终端发来的指令，即刻采集数据并传送至个人终端以供评估。为方便起见，运输箱的箱盖装置小型液晶屏，可显示运输箱所收集到的箱内干冰余量、箱内外温度、网络状况、剩余电量等信息，以备运送人员查看。以上所述仅为本专利技术的一个较佳实施例，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的原理之内所做的任何修改、替换、以及改进，都包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可实时监控干冰余量的干冰运输箱，由保温材料制成的箱体和箱盖组成，其特征是：(a) 运输箱配备用于检查干冰余量的光学探测装置(b) 运输箱配备具备无线网络通讯功能的嵌入式系统。

【技术特征摘要】
1.一种可实时监控干冰余量的干冰运输箱，由保温材料制成的箱体和箱盖组成，其特征是：(a) 运输箱配备用于检查干冰余量的光学探测装置(b) 运输箱配备具备无线网络通讯功能的嵌入式系统。2.根据权利要求1所述的可实时监控干冰余量的干冰运输箱，其特征是：运输箱箱盖装有红外线测距装置，通过测量箱盖距离箱体内干冰的距离估算箱内干冰剩余量。3.根据权利要求1所述的可实时监控干冰余量的干冰运输箱，其特征是：运输箱装有自带光源的红外线摄像头，用于获得箱内干冰情况的可视信息。4.根据权利要求1所述的可实时监控干冰余量的干冰运输箱，其特征是：运输箱装有加速...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗益华，吴春晓，赵剑锋，
申请(专利权)人：上海闪锦生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31