一种用于细胞样品冻存的程序化降温桶的制作方法

1.本实用新型涉及一种用于生物样品保存的程序化降温设备，特别是涉及一种用于细胞样品冻存的程序化降温桶。


背景技术：

2.在生物样品保藏时，例如哺乳动物细胞的低温冷冻储存，由生物体中获取的细胞样品需经过程序降温设备处理，以使其温度受控地逐步下降至最低温，然后再将程序降温后的细胞样品放入液氮罐中进行深冷保藏，以此保持其原有的生物活性。否则，如果直接将细胞样品置于液氮罐中，则容易由于降温变化过于剧烈（温度骤降）而失去活性，这样保存后失去活性的细胞对于进一步的细胞治疗（例如，干细胞治疗或car-t细胞治疗）开发应用是无益的。然而当前市售的细胞冻存程序降温设备，大多适用的细胞保存样本量都比较大，在降温操作时液氮的消耗量非常大，造成细胞冻存步骤产生的成品很高，并且由于数控系统相应比较繁杂，因而故障率也比较高。虽然还有市售的适用于细胞小规模保存的细胞冻存盒，但其无法进行程序化的降温冻存，因此对于有不同降温梯度要求的细胞冻存而言适用性会比较差。例如参考现有技术cn215224280u、cn209171276u、cn204426477u、cn204423188u、cn208367555u、cn113970941a等中公开的细胞冻存降温设备。故针对细胞治疗领域里细胞样本的实验室阶段、初期小规模研究阶段和小规模试生产阶段的细胞样本冻存，并且需保持细胞的原有生物活性，仍有需要开发一种适合冻存量小、液氮消耗量少，并且也能够实现精确程序化降温的设备。


技术实现要素：

3.为解决在细胞治疗领域中细胞样本冻存的技术问题，本实用新型提供一种用于细胞样品冻存的程序化降温桶，以解决当前市售的细胞冻存程序降温设备适用的保存样本量大、在降温操作时液氮的消耗量大，或是细胞冻存盒无法进行程序化的降温冻存，对于有不同降温梯度要求的细胞冻存适用性较差等问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：
5.本实用新型提供一种用于细胞样品冻存的程序化降温桶，具体包括外桶、内桶、桶盖、热源和总控制器。
6.其中外桶与内桶之间形成具有一定宽度的间隔空间；具体的，外桶与内桶之间形成的间隔空间宽度为外桶直径的5%-25%；具体的，外桶与内桶之间形成的间隔空间宽度为外桶直径的10%。
7.其中内桶在临近开口处的桶壁上设置有通风口。
8.其中桶盖设置有热源控制模块、温度探测模块和风扇驱动模块。
9.其中热源连接于桶盖上设置有热源控制模块；具体的，热源可以选择的形式包括在内桶外壁以螺旋缠绕形式分布的发热电阻丝、在内桶外壁形成包裹形式的电热套、由桶盖内侧向内桶内部突出的发热棒或发热丝、由桶盖集成式布局的热源；具体的，热源形式为
在内桶外壁以螺旋缠绕形式分布的发热电阻丝或是由桶盖集成式布局的热源；其中由桶盖集成式布局的热源形式为包括但不限于，例如将热源一体化嵌入桶盖的内部或底部，从而形成一个整体热源。
10.其中内桶内部插入有温度探杆并且连接于桶盖设置有温度探测模块；具体的，温度探杆表面设置有3个温度感应部位，分别位于温度探杆的上四分之一部位处、二分之一部位处和下四分之一部位处；可选的，温度探杆还延伸有可插入一个或多个细胞冻存管或细胞冻存盒内部的柔性温度探头。
11.其中内桶底部设置有密布的网孔或圆孔，网孔或圆孔的孔径小于放入的细胞冻存管或细胞冻存盒的直径，并且在内桶底部的上方设置有样品槽，样品槽孔径大小大于放入的细胞冻存管或细胞冻存盒的直径；可选的，样品槽为网状样品槽或孔状样品槽；可选的，样品槽可设置为固定的或可移动的；可选的，样品槽可设置为单层或多层；可选的，样品槽与内桶底部之间的桶壁部分进一步设置有通风口。
12.可选的，其中桶盖内侧具有向内桶内部延伸的筒状结构从而形成扇叶罩，扇叶罩上设置有与内桶在临近开口处的通风口相对应的通风口；可选的，其中扇叶罩的设置高度高于样品槽；可选的，其中扇叶罩外壁与内桶内壁通过密封件接触；可选的，其中桶盖外侧与内侧之间设置有隔热层。
13.其中风扇驱动模块连接有驱动轴，所述驱动轴下端向内桶内部垂直延伸并且连接有扇叶；可选的，扇叶位于扇叶罩内的底部位置；可选的，扇叶的叶片形状可以选择包括矩形、椭圆形、扇形或马蹄形；可选的，扇叶的叶片数量为2-6片。
14.可选的，其中外桶的开口处具有水平延展边缘；可选的，其中内桶的开口处具有水平延展边缘并且以可分离的堆叠方式连接于外桶的水平延展边缘上；可选的，其中桶盖具有水平延展边缘并且以可分离的堆叠方式连接于内桶的水平延展边缘上；可选的，内桶与外桶的连接可以通过本领域的常规方式进一步固定，例如包括但不限于用螺丝进行固定、以镶嵌方式进行固定。
15.其中热源控制模块、温度探测模块和风扇驱动模块均分别与总控制器连接；可选的，热源控制模块、温度探测模块和风扇驱动模块分别与总控制器的连接为通过导线连接或通过集成式连接；其中集成式连接的形式为包括但不限于，例如将热源控制模块、温度探测模块、风扇驱动模块与总控制器一起作为一个完整装置集成于桶盖上，从而与桶盖形成一体化的具有控制面板的控制装置。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的部分实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本实用新型用于细胞样品保存的程序化降温桶的内部结构图。
18.图2为本实用新型用于细胞样品保存的程序化降温桶（变体）的内部结构图。
19.图3为本实用新型用于细胞样品保存的程序化降温桶的俯视图。
20.图4为本实用新型用于细胞样品保存的程序化降温桶的侧视图。
21.图5为本实用新型用于细胞样品保存的程序化降温桶内的样品槽示意图。
22.图6为本实用新型用于细胞样品保存的程序化降温桶内的样品槽（变体）示意图。
23.图7为本实用新型用于细胞样品保存的程序化降温桶内的样品槽（变体）示意图。
24.图8为本实用新型用于细胞样品保存的程序化降温桶内的样品槽（变体）示意图。
25.图9为本实用新型用于细胞样品保存的程序化降温桶置于液氮罐内工作状态示意图。
26.附图标记：1、外桶；2、内桶；3、桶盖；4、热源；5、总控制器；6、热源控制模块；7、温度探测模块；8、风扇驱动模块；9、温度探杆；10、样品槽；11、驱动轴；12、扇叶；13、扇叶罩；14、隔热层；15、液氮罐。
具体实施方式
27.下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有类似技术方案，都属于本实用新型保护的范围。
28.如图1-9所示，本实施例提供一种用于细胞样品保存的程序化降温桶，包括外桶1、内桶2、桶盖3、热源4和总控制器5；其中外桶1的开口处具有水平延展边缘，其中内桶2的开口处具有水平延展边缘并且以可分离的堆叠方式连接于外桶1的水平延展边缘上，其中桶盖3具有水平延展边缘并且以可分离的堆叠方式连接于内桶2的水平延展边缘上；其中外桶1与内桶2之间形成间隔空间，并且间隔空间的宽度为外桶直径的10%；其中内桶2在临近开口处的桶壁上设置有通风口；其中桶盖3上设置有热源控制模块6、温度探测模块7和风扇驱动模块8；其中热源4为在内桶2外壁以螺旋缠绕形式分布的发热电阻丝并且连接于桶盖3上设置有热源控制模块6；其中内桶2内部插入有温度探杆9并且连接于桶盖3上设置有温度探测模块7，该温度探杆9表面设置有3个温度感应部位，分别位于温度探杆9的上四分之一部位处、二分之一部位处和下四分之一部位处；其中内桶2底部设置有密布的网孔，所述网孔的孔径小于放入的细胞冻存管或细胞冻存盒的直径，并且在内桶2底部的上方设置有网状的单层样品槽10，该样品槽10孔径大小大于放入的细胞冻存管或细胞冻存盒的直径；其中风扇驱动模块8连接有驱动轴11，驱动轴11下端向内桶2内部垂直延伸并且连接有扇叶12，并且扇叶12的叶片形状为扇形，叶片数量为4片；其中桶盖3内侧具有向内桶2内部延伸的筒状结构从而形成扇叶罩13，该扇叶罩13上设置有与内桶2在临近开口处的通风口相对应的通风口；其中扇叶12的位置位于扇叶罩13内的底部位置，扇叶罩13的设置高度高于样品槽10，并且扇叶罩13外壁与内桶2内壁通过密封件接触；在桶盖3外侧与内侧之间还设置有隔热层14；最后热源控制模块6、温度探测模块7和风扇驱动模块8分别与总控制器5通过导线相连接。
29.本实用新型用于细胞样品冻存的程序化降温桶的具体工作方式为：使用时先将桶盖3移开，敞开内桶2，将装载了活性细胞样品的细胞冻存管或细胞冻存盒插入内桶2的样品槽10内，然后将桶盖3移入使内桶2封闭。接着将程序化降温桶插入敞口的液氮罐15中，使外桶壁与液氮罐内液氮或液氮挥发气体接触，经过外桶壁的传导产生桶内低温空气，使桶内
温度下降，通过总控制器5启动热源4，产生桶内热量，通过总控制器5启动风扇驱动模块8使驱动轴11带动扇叶12旋转产生内部气流，内部气流依次流经内桶2、样品槽10、内桶2底部网孔、外桶1与内桶2之间形成的间隔空间、临近内桶2开口处与扇叶罩13相对应的通风口再进入内桶2从而形成回流，以此将桶内低温空气和热源4提供的桶内热量混合，使降温桶内部产生一个均匀的当前温度，温度探测模块7经温度探杆9检测到降温桶内的当前温度，并实时反馈给总控制器5，总控制器5依据设置好的梯度降温程序通过热源控制模块6调整热源4的发热功率，由此实现降温桶内的活性细胞样品的程序化降温过程。通过总控制器5设定不同的梯度降温程序就可以实现精确和灵活多变的细胞样品梯度降温，可依据具体细胞种类的降温特性进行调节，从而保证细胞样品经低温冻存后仍保持原有的生物活性，未来可以进一步用于细胞治疗，并且此种降温装置工作方式使得液氮仅有少量的挥发性损失，因此也大大节约了液氮的消耗量，具备小规模细胞冻存的经济性。