一种管体低温存储装置的制作方法

1.本发明属于冷却、冷冻技术领域，尤其涉及一种管体低温存储装置。


背景技术：

2.生物、化学、化工等技术领域，部分实验需要在低温环境下进行，部分样品也需要在低温环境下运输，技术人员普遍采用冰盒、冰袋、低温箱等工具保护、运输和存储敏感样品。现有技术存在如下技术问题：1）存在湿冰污染的情况，试剂与冰块、冰袋直接接触，或埋在冰堆中；2）不同的试管的冷冻率很难一致，温度一致性差；3）样品在运输、拿取过程中容易滑落，固定不牢靠；4）便携性差、控温时间短；5）装置不易清洗和消毒。为有效解决上述问题，提升工作效率，急需设计一种管体低温存储装置。


技术实现要素：

3.针对上述技术问题，本发明提供了一种管体低温存储装置，与现有技术相比，具有新颖管体固定方式，使用方便、可靠，此外，可拆卸的金属冷块能够极大的延长低温时间，再结合示温装置，能够解决传统冰盒工作状态难预估的技术难题。
4.本发明通过以下技术手段解决上述问题：一种管体低温存储装置，其特征在于，包括导热金属块和滑盖，其中：所述导热金属块为金属空壳结构，导热金属块的内部密封填充有相变材料，导热金属块上均匀开设有多个安装管件用的工作孔，导热金属块的两侧设置有安装所述滑盖用的滑槽，所述导热金属块靠近滑盖的一端表面设置有定磁片，导热金属块的两侧还设置有用于安装防护垫的侧槽，防护垫的厚度与侧槽的深度一致；所述滑盖由水平板、滑板和挡板组成，水平板上均匀开设有多个与工作孔对应的固定孔，两块滑板的顶部分别固定在水平板的两侧，两块滑板的底部向内水平弯曲形成l型结构，l型结构滑动安装在滑槽内，挡板竖直安装在水平板远离水平板的一端，挡板内表面上设置有动磁片，所述工作孔和固定孔的直径、孔间距一致，所述固定孔上还套设有弹性套；所述定磁片和动磁片采用同极布置，在定磁片和动磁片靠近时会产生斥力；所述滑盖在外部推力的作用下沿滑槽移动到头时，固定孔和工作孔同心布置；去除外部推力后，在定磁片和动磁片斥力作用下，固定孔相对于工作孔产生相对位移以限制管件的移动，管件包括离心管、分离管或试管；还包括一个或多个金属冷块，所述金属冷块为金属空壳结构，导热金属块的内部密封填充有相变材料，金属冷块的外轮廓尺寸与导热金属块的外轮廓尺寸一致，金属冷块的两侧设置有用于安装保护垫的侧槽，保护垫的厚度与侧槽的深度一致，金属冷块的上、下表面均设置有安装磁吸片用的凹槽，磁吸片的厚度与凹槽深度一致、以确保金属冷块的表面平整度，一个或多个金属冷块通过磁吸片紧密安装在金属冷块的底部。
5.优选的，还包括隔热盒，所述隔热盒由盒体和盖体组成，隔热盒用于安放导热金属块、滑盖和管件以及金属冷块。
6.优选的，所述工作孔的孔径为3cm至8cm，工作孔的深度为导热金属块厚度的1/2至
2/3。
7.优选的，所述金属冷块上均匀设置有多个通孔。
8.优选的，所述导热金属块的边缘处还设置有示温装置，所述示温装置由测温凹槽和密封透镜以及温度计组成，其中：所述测温凹槽设置在导热金属块的上表面；所述密封透镜密封安装在测温凹槽上；所述温度计通过导热硅胶固定在测温凹槽内。
9.优选的，所述导热金属块的边缘处还设置有示温装置，所述示温装置由测温凹槽、密封透镜、可逆温敏变色材料、比色卡和示温线组成，其中：所述测温凹槽设置在导热金属块的上表面；所述密封透镜密封安装在测温凹槽上；所述可逆温敏变色材料填充在测温凹槽内；多个比色卡等距设置在测温凹槽的一侧，比色卡之间设置有示温线；所述可逆温敏变色材料在不同温度下显示不同颜色，通过比对可逆温敏变色材料的当前颜色和一侧的比色卡，再利用示温线能够确定导热金属块当前的温度范围。
10.优选的，所述温敏变色材料采用微胶囊化技术，利用透明圆球状颗粒壳体包裹热敏变色材料，所述透明圆球状颗粒壳体的平均粒径16μm至18μm，透明圆球状颗粒壳体的厚度为1.0μm至1.3μm。
11.优选的，所述热敏变色材料采用如下步骤制作：1）将30质量份至35质量份的溶剂在80℃至85℃水浴下熔融，所述溶剂包括癸酸双酯、十二醇、十六醇中的一种或多种；2）溶剂熔融后，加入1.0质量份至1.5质量份隐色剂和2.5质量份至5.5质量份显色剂，在80℃至85℃水浴下高速搅拌65分钟至70分钟，直至隐色剂和显色剂充分溶解在溶剂内，所述隐色剂为热敏玫红tf
‑
r1、热敏黑tl
‑
bl
31
、热敏黑odb或结晶紫内酯，所述显色剂为双酚或对硝基苯酚；3）将充分溶解的混合物以3℃/分钟至6℃/分钟的速度冷却至25℃至30℃，得热敏变色材。
12.优选的，所述热敏变色材料采用如下具体步骤制作：1）将32质量份的溶剂在85℃水浴下熔融，所述溶剂包括25质量份的癸酸双酯和5质量份的十二醇以及2质量份的十六醇；2）溶剂熔融后，同时加入1.2质量份隐色剂和3.2质量份显色剂，在85℃水浴下高速搅拌65分钟至70分钟，确保隐色剂和显色剂充分溶解在溶剂内，所述隐色剂为结晶紫内酯，所述显色剂为双酚；3）向充分溶解的混合物中加入0.8质量份的二甲基亚砜，在85℃水浴下高速搅拌3分钟至5分钟，直至二甲基亚砜充分溶解；4）将充分溶解的混合物以4℃/分钟至5℃/分钟的速度冷却至25℃至30℃，得热敏变色材。
13.优选的，所述微胶囊化技术采用原位聚合法，其中，透明圆球状颗粒壳体采用明胶
‑
阿拉伯胶、密胺树脂、蜜胺树脂或脲醛树脂中的一种制作。
14.本发明的一种管体低温存储装置具有以下有益效果：1）该导热金属块为金属空壳结构，导热金属块的内部密封填充有相变材料，低温存储后的导热金属块自身具有冷却作用，不需要外加冰块、冰袋，不存在湿冰污染。
15.2）该导热金属块采用高导热材料制成，能够显著提升低温存储的温度一致性， 无
论是导热金属块自身制冷或放置在冷源上，其温度一致性要明显高于pe材料制成的冰盒，显著提升冷冻率一致性。
16.3）该导热金属块和金属冷块的侧面安装了非金属防护垫，该防护垫可以是塑料材料、也可以是硅胶材料，传统冰盒普遍存放于冰箱或冰柜内，
‑
20℃的导热金属块无法直接用手接触，设置防护垫后能够显著方便其操作。
17.4）该装置配置有隔热盒和金属冷块，隔热盒能够有效降低热交换，提升冷藏时间，特别是在长时间运输过程中，同时使用多个金属冷块或及时更换新的金属冷块能够最大程度提升工作时间。
18.5）该导热金属块上配置了滑盖，滑盖在外部推力的作用下沿滑槽移动到头时，固定孔和工作孔同心布置，此时，可以放入管体；当去除外部推力后，在定磁片和动磁片斥力作用下，固定孔相对于工作孔产生相对位移，上下孔微小的相对位移能够对内部管体的接触面产生作用力，以可靠夹紧内部管体，避免其脱落，此时，样品在运输、拿取过程不易滑落，固定牢靠；6）导热金属块和金属冷块可以直接水洗、酒精消毒、紫外线消毒等，装置易清洗和消毒7）该导热金属块配置了示温装置，该示温装置可以直观的观测导热金属块的温度状态，避免温度过高影响实验和样品质量。
19.8）该可逆温敏变色材料属于新型的低温可逆示温材料，通过摸索最佳的配比方案，使材料能够在
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20℃至20℃之间呈现不同的颜色变化，以25质量份的癸酸双酯、5质量份的十二醇、2质量份的十六醇、1.2质量份结晶紫内酯和3.2质量份双酚、0.8质量份的二甲基亚砜为例，该可逆示温材料在
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20℃至20℃的范围内，颜色随着温度的增加逐步增加，具体的，该可逆示温材料在
‑
5℃以下呈透明状态，在
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5℃至0℃范围内呈透明微蓝色，在0℃至5℃范围内呈浅蓝色，在5℃至20℃范围内呈蓝色。利用示温图案的变化可以直观的显示导热金属块的工作状态，避免长时间操作、温度持续升高，导致实验效果不稳定。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1是本发明的第一实施例结构示意图；图2是本发明的第二实施例结构示意图；图3是本发明的导热金属块和滑盖结构示意图；图4是本发明的导热金属块和滑盖侧面结构示意图图5是本发明的导热金属块整体结构示意图；图6是本发明的导热金属块侧面结构示意图；图7是本发明的导热金属块内部结构示意图；图8是本发明的滑盖结构示意图；图9是本发明的滑盖结构内部示意图；图10是本发明的金属冷块结构示意图；
图11是本发明的金属冷块底部结构示意图；图12是本发明的金属冷块顶部结构示意图；图13是本发明的金属冷块的通孔结构示意图；图14是本发明的温度计结构示意图；图15是本发明的可逆温敏变色材料结构示意图。
22.其中，1
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导热金属块、101
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工作孔、102
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滑槽、103
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定磁片、104
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防护垫、2
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滑盖、201
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水平板、202
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滑板、203
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挡板、204
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固定孔、205
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动磁片、206
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弹性套、3
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管件、4
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金属冷块、401
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保护垫、402
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磁吸片、403
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通孔、5
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隔热盒、501
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盒体、502
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盖体、6
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示温装置、601
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测温凹槽、602
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密封透镜、603
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温度计、604
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可逆温敏变色材料、605
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比色卡、606
‑
示温线。
具体实施方式
23.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。 术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
24.以下将结合附图对本发明进行详细说明。
25.实施例一如图1至图9所示，一种管体低温存储装置包括导热金属块1和滑盖2，图中，导热金属块1为金属空壳结构，导热金属块1的内部密封填充有相变材料，一般情况下，导热金属块1存放于
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20℃，滑盖2可滑动的安装在导热金属块1，滑盖2的下表面与导热金属块1的上表面之间相距0.3cm至1.5cm，导热金属块1采用铝合金、铜等导热性好的金属材料制成，滑盖2可以采用金属材料或非金属材料制成。
26.具体的，导热金属块1上均匀开设有多个安装管件3用的工作孔101，管件3包括离心管、分离管或试管，导热金属块1的两侧设置有安装滑盖2用的滑槽102，导热金属块1靠近滑盖2的一端表面设置有定磁片103，导热金属块1的两侧还设置有用于安装防护垫104的侧槽，防护垫104的厚度与侧槽的深度一致，防护垫104可以采用橡胶、硅胶等材料制成、主要用于防滑、防冻，方便取放，在具体制作过程中，防护垫104可以是l型结构，竖直面可以突出于导热金属块1的表面，横面需要于导热金属块1的表面一致或突出0.1cm，以确保底部的金属冷块4能够与导热金属块1紧密接触。
27.具体的，滑盖2由水平板201、滑板202和挡板203组成，水平板201上均匀开设有多个与工作孔101对应的固定孔204，两块滑板202的顶部分别固定在水平板201的两侧，两块滑板202的底部向内水平弯曲形成l型结构，l型结构滑动安装在滑槽102内，挡板203竖直安装在水平板201远离水平板201的一端，挡板203内表面上设置有动磁片205，动磁片205可以通过不干胶安装，工作孔101和固定孔204的直径、孔间距一致，固定孔204上还套设有弹性套206，弹性套206具有弹性能够进一步可靠固定内部试管。
28.需要说明的是，定磁片103和动磁片205采用同极布置，在定磁片103和动磁片205靠近时会产生斥力，具体的，定磁片103的n极向内、动磁片205的n极向外。滑槽102的宽度与l型结构的厚度之间需要相互合适，应保证相互之间可以顺畅滑动、且不出现间隙过大的晃动。同时，滑槽102的长度应该明确设计，以确保滑盖2在外部推力的作用下沿滑槽102移动到头时，固定孔204和工作孔101同心布置，此时，可以向固定孔204和工作孔101内安装离心管、分离管等。去除外部推力后，在定磁片103和动磁片205斥力作用下，固定孔204相对于工作孔101产生相对位移，上下孔微小的相对位移能够对内部管体的接触面产生作用力，以可靠夹紧内部管体，避免其脱落。本实施例中，工作孔101的孔径为3cm至8cm，工作孔101的深度h为导热金属块1厚度d的1/2至2/3。
29.实施例二如图10至图13，为了延长导热金属块1的低温时间，可以直接将导热金属块1放置于冷源上，因此，设计了金属冷块4。金属冷块4为金属空壳结构，导热金属块1的内部密封填充有相变材料，金属冷块4的外轮廓尺寸与导热金属块1的外轮廓尺寸一致，金属冷块4的两侧设置有用于安装保护垫401的侧槽，保护垫401的厚度与侧槽的深度一致，确保金属冷块4的表面平整度，两块金属冷块4能够紧密贴合、传递热量。本实施例中，导热金属块1的顶部可以设置凹台、用于容放上侧导热金属块1的保护垫401，保护垫401可以采用硅胶或橡胶材料，只要用于防冻，方便取拿。
30.本实施例中，金属冷块4的上、下表面均设置有安装磁吸片402用的凹槽，磁吸片402的厚度与凹槽深度一致、以确保金属冷块4的表面平整度，一个或多个金属冷块4通过磁吸片402紧密安装在金属冷块4的底部，具体的，导热金属块1的底部也设置有磁吸片402，图1中，导热金属块1的底部可以依次安装3块金属冷块4，长时间工作时，还可以更换金属冷块4。
31.需要说明的是，金属冷块4上还可以均匀设置有多个通孔403，方便内部空气流通，进一步使温度一致。
32.实施例三本实例中，图2设计了一种隔热盒5，具体由隔热盒5由盒体501和盖体502组成，隔热盒5用于安放导热金属块1、滑盖2和管件3以及金属冷块4。特别是需要长距离运输或保存时，利用隔热盒5能够有效降低热交换，提升低温时间，隔热盒5可以使用隔温材料制成，例如：高密度泡沫等。
33.实施例四图14中，导热金属块1的边缘处还设置有示温装置6，示温装置6由测温凹槽601和密封透镜602以及温度计603组成，其中：在导热金属块1的上表面处设置测温凹槽601，在测温凹槽601内使用导热硅胶固定温度计603，然后再将密封透镜602密封安装在测温凹槽601上，利用水银温度计能够准确掌握导热金属块1的工作状态，避免长时间操作、温度持续升高，导致实验效果不稳定。
34.实施例五如图15所示，导热金属块1的边缘处还设置有示温装置6，示温装置6由测温凹槽601、密封透镜602、可逆温敏变色材料604、比色卡605和示温线606组成，图中，导热金属块1的上表面设置有测温凹槽601，可逆温敏变色材料604填充在测温凹槽601内，在将密封透镜
602密封安装在测温凹槽601上，在测温凹槽601的一侧等距设置有多个比色卡605，比色卡605之间设置有示温线606，图中，设置了5个比色卡605和3个示温线606，从下至上分别是无色、微蓝色、浅蓝色和蓝色，示温线606分布在比色卡605之间，从下至上分别是
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5℃、0℃和5℃。
35.具体的，可逆温敏变色材料604在不同温度下显示不同颜色，通过比对可逆温敏变色材料604的当前颜色和一侧的比色卡605，再利用示温线606能够确定导热金属块1当前的温度范围，本实施例中，可逆温敏变色材料604在不同温度下显示不同颜色，通过比对可逆温敏变色材料604的当前颜色和一侧的比色卡605，再利用示温线606能够确定导热金属块1当前的温度范围，例如：该可逆示温材料在
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20℃至20℃的范围内，颜色随着温度的增加逐步增加，该可逆示温材料在
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5℃以下呈透明状态，在
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5℃至0℃范围内呈透明微蓝色，在0℃至5℃范围内呈浅蓝色，在5℃至20℃范围内呈蓝色，当可逆示温材料成透明微蓝色时，此时，与微蓝色比色卡一致，可以直观的判断当前导热金属块1的温度为
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5℃至0℃。利用示温图案的变化可以直观的显示导热金属块的工作状态，避免长时间操作、温度持续升高，导致实验效果不稳定。
36.实施例六该可逆温敏变色材料属于新型的低温可逆示温材料，通过摸索最佳的配比方案，使材料能够在
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20℃至20℃之间呈现不同的颜色变化，具体的，温敏变色材料采用微胶囊化技术，利用透明圆球状颗粒壳体包裹热敏变色材料，透明圆球状颗粒壳体的平均粒径16μm至18μm，透明圆球状颗粒壳体的厚度为1.0μm至1.3μm，微胶囊化技术采用原位聚合法，其中，透明圆球状颗粒壳体采用明胶
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阿拉伯胶、密胺树脂、蜜胺树脂或脲醛树脂中的一种制作。
37.本实例中，热敏变色材料采用如下步骤制作：1）将30质量份至35质量份的溶剂在80℃至85℃水浴下熔融，溶剂包括癸酸双酯、十二醇、十六醇中的一种或多种；需要说明的是，熔融可以选择25质量份的癸酸双酯和5质量份的十二醇以及2质量份的十六醇，将上述32质量份的溶剂在85℃水浴下高速搅拌，直至充分熔融。
38.2）溶剂熔融后，同时加入1.0质量份至1.5质量份隐色剂和2.5质量份至5.5质量份显色剂，在80℃至85℃水浴下高速搅拌65分钟至70分钟，确保隐色剂和显色剂充分溶解在溶剂内，隐色剂为热敏玫红tf
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r1、热敏黑tl
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bl
31
、热敏黑odb或结晶紫内酯，显色剂为双酚或对硝基苯酚；需要说明的是，隐色剂可以为结晶紫内酯，显色剂可以为双酚，时加入1.2质量份结晶紫内酯和3.2质量份双酚。实际操作时，还可以再加入0.8质量份的二甲基亚砜，在85℃水浴下高速搅拌5分钟至8分钟，直至二甲基亚砜充分溶解，二甲基亚砜作为助溶剂，能够限制提升混合物的稳定性，避免析出。
39.3）将充分溶解的混合物以3℃/分钟至6℃/分钟的速度冷却至25℃至30℃，得热敏变色材。
40.需要进步说明的是，微胶囊的工艺条件为：乳化速度为2200rpm，乳化时间为35min，乳化剂浓度为3.5%，乳化剂用量为芯材的4.5倍；本实施例中，采用脲醛树脂为壁材，采用原位聚合法制备了有机可逆热致变色材料微胶囊，该微胶囊具有很好的变色循环性，
有机可逆热致变色变色复配物经过微胶囊化包覆后，大大提高了其热稳定性和室温贮存性，以及耐溶剂和耐酸碱性。
41.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。