同步恒定速率式降溫容器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及生物細胞低溫冷凍存儲技術。具體地說，本發(fā)明涉及到新型特殊材料應用及金屬規(guī)則速率降溫技術，以及生物細胞冷凍技術的綜合應用，提供一種適當?shù)暮愣ㄋ俾世鋬鼋禍氐姆椒ǎ岣呒毎拇婊盥省?br>【背景技術】
[0002]上世紀50-70 年代 Basil Luyet，James Lovelock，Peter Mazur 等學者針對冷凍對細胞和組織的影響展開深入研宄，發(fā)現(xiàn)損傷主要來源于冰晶損傷和溶液滲透壓損傷。隨著溫度的下降，細胞內(nèi)外的水分結冰，所形成的冰晶會造成細胞膜和細胞壁破壞，從而導致細胞死亡。這種因細胞內(nèi)部結冰而引起的細胞損傷即冰晶損傷(Intracellular icedamage)。冰晶損傷是由冷卻速度過快造成，冷卻速度越快，冰晶損傷越大。同時隨著溫度的下降，細胞外部的水分會先結冰，從而使得未結冰的溶液中電解質(zhì)濃度升高，細胞膜上的脂質(zhì)會因長時問暴露在高溶質(zhì)的溶液中而受到損壞，細胞發(fā)生脫水滲漏，導致在復溫時大量水分滲入細胞內(nèi)造成細胞死亡。這種因保存溶液溶質(zhì)濃度增高而形成的細胞損傷被稱為溶液損傷(Solut1n damage)。溶液損傷是由冷卻速度過慢，使細胞在高濃度的溶液中暴露的時間過長而造成，冷卻速度越慢，此損傷越嚴重。
[0003]程序降溫/ 分步降溫(programmed freezing/stepwise freezing)方式是通過控制樣本的降溫速度可以盡量減少冰晶損傷和溶液損傷。降溫速度的控制可通過在不同的溫度下分階段降溫(stepwise freezing)或者程序控制降溫(programmed freezing)實現(xiàn)。與分步降溫相比，程序降溫儀通過實時調(diào)節(jié)往凍存空間噴放液氮的流量能更精準地控制樣本本身的降溫速度。比如在O?_5°C液體樣本轉變?yōu)楣腆w發(fā)生相變時會產(chǎn)生熱量，引起樣本的回溫，造成樣本額外傷害。程序降溫方式能夠在相變時加大降溫力度避免這一傷害。程序降溫方式在凍存精子、卵子、受精卵、干細胞、皮膚等樣本中得到了廣泛的應用，全球大約有30-40萬體外受精的嬰兒使用了這一方法。一個凍存程序通常包括慢凍、快凍等幾個階段，在凍存保護劑存在的情況下常見的凍存速度慢凍0.3?1.50C /分鐘，快凍5?8°C /分鐘。在O?-40°C的區(qū)間不少程序使用的是慢凍。但具體的降溫程序隨凍存樣本的不同會有較大的差別。
[0004]急凍法通常用于保護純化的生物大分子，或者為了將來提取生物大分子的組織樣本。做法是將樣本直接放入液氮中，短時間處理之后轉移至超低溫冰箱或更低的溫度環(huán)境儲存。比較常見的例子是冷凍用于將來提取核酸的組織。這種做法會損傷大部分細胞和精細組織結構，不能用于保存樣本內(nèi)細胞和組織的活性。
[0005]玻璃化冷凍是一種較新的技術，適合用于一些常規(guī)程序降溫難以處理的樣本，比如復雜的組織和器官。但對于常規(guī)程序降溫能夠較好處理的樣本(如細胞和體積很小的組織)，這一技術還沒有展現(xiàn)出特別的優(yōu)勢。正常的水的玻璃化冷凍需要極快的速度，是常規(guī)實驗室難以實現(xiàn)的。為了降低組織的玻璃化降溫要求，需要在樣品中加入高濃度的冷凍保護劑，常用的濃度約在40%?60% (W/V)。即使是幾分鐘的時間也會對細胞和組織會帶來明顯的傷害。所以雖然玻璃化冷凍減少了冷凍過程的冰晶傷害和溶液傷害，但在一些對比試驗并沒有表現(xiàn)出更好的效果，反倒是其復雜的操作帶來了不便。目前在玻璃化冷凍中，降低冷凍保護劑損傷的方法主要是使用不同冷凍保護劑的混合物和阻冰劑(ice blockers)。通過這一改進，Twenty-First Century Medicine成功將冷凍并化凍的兔腎移植到兔子體內(nèi)并保持了正常功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術問題是改善傳統(tǒng)的程序降溫方式降溫工作到低溫時對容器材料條件要求，以及在降溫速率上的精準控制問題，提高細胞樣品的存活率。對于凍結和在現(xiàn)場條件下回收細胞樣品，急凍或玻璃化是一種有效的方法，但它的取樣量被限定很小。通常存儲細胞懸浮液樣品的規(guī)格為0.5ml?1.5ml。在這樣的容量下，冷凍速率關聯(lián)細胞成核和冰晶增長，無論是細胞外還是細胞內(nèi)液的空間。細胞內(nèi)冰晶生長會導致細胞受損和結構性死亡。所以進一步的降低冷凍速率，對細胞成活有良好的改善作用。
[0007]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是，該同步恒定速率式降溫容器，包括一套完整的上下可分離開合的圓柱體式容器，提供獨立多柱形單元空間存儲樣品管/瓶，速率降溫還包括一塊合金吸收熱能保護塊。
[0008]所述的同步恒定速率式降溫容器其原料是優(yōu)質(zhì)的隔熱泡沫材料，即乙烯_醋酸乙烯共聚物為原料的發(fā)泡板材制作，最低可耐受_80°C的低溫。
[0009]所述的同步恒定速率式降溫容器原料密度是發(fā)泡材料密度范圍在35g/cm3-45g/cm3之內(nèi)。
[0010]所述的同步恒定速率式降溫容器其冷凍存儲單元尺寸是圓孔狀并依據(jù)需要存儲的容器而設定大小尺寸。
[0011]所述的同步恒定速率式降溫容器其冷凍存儲單元數(shù)量是可根據(jù)一次性存儲量的需要來設定。
[0012]所述的同步恒定速率式降溫容器其冷凍存儲單元的圓心位置是必須在容器圓柱體最外圍圓的同心圓上均布，每一個儲存單元的圓孔切面必須是獨立分布，不可以兩兩連接。
[0013]所述的同步恒定速率式降溫容器其圓柱體形狀是可分離開合的兩部分，由上蓋和下底扣合而成，扣合后成為一個同軸心的圓柱體。
[0014]所述的同步恒定速率式降溫容器中的速率吸收熱能保護塊形狀是以外圍中心半徑二分一之的圓筒形或圓圈形。
[0015]所述的同步恒定速率式降溫容器中的速率吸收熱能保護塊厚度特征是等同于上蓋中心凸起圓柱扣高度。
[0016]所述的同步恒定速率式降溫容器的吸收熱能保護塊材料特征是優(yōu)質(zhì)的導熱性能好的金屬或合金材料。
[0017]所述的同步恒定速率式降溫容器的吸收熱能保護塊吸收熱能的特征是合扣上下圓柱體容器，所有的圓孔單元由隔熱材料斷隔空間接觸，容器整體置入冷凍設備，容器中心的空間將會隨著吸收熱能保護塊均勻規(guī)則地吸收熱能而降溫；根據(jù)合金材料的金屬特性及密度的物理特性可以達到一種速率降溫的狀態(tài)。
[0018]本發(fā)明容器提供了一種被動式速率降溫方法，并且在容器中設置了速率降溫散熱塊的方式。當本發(fā)明容器放置于低溫冷凍設備中后，所有容器中的樣品試管/瓶全同步均勻降溫，并且可以根據(jù)自己需要的降溫速率對圓柱體的隔熱層厚度進行調(diào)整，增加或減小。另外，也可以使用中心散熱塊來進行降溫速率的調(diào)整，可以增厚可減薄來變動吸收熱能的規(guī)律。
【附圖說明】
[0019]圖1是圓柱體容器的分離與閉合狀態(tài)示意圖。
[0020]圖1中101是圓柱體容器上蓋部分。
[0021]圖1中102是吸收熱能保護塊/圈。
[0022]圖1中103是圓柱體容器下底部分。
[0023]圖1中104是容器的上下部分合扣之后的密閉狀態(tài)。
[0024]圖2是圓柱體中各圓孔及中心吸熱保護塊/圈位置布局圖。
[0025]圖2中201是指的圓柱體的最外邊所在的位置。
[0026]圖2中202是指的多單元凍存圓孔的位置。
[0027]圖2中203是指的中心吸熱保護塊/圈的位置。
[0028]圖3是圓柱體容器上蓋101的剖面圖。
[0029]圖3中的301是指的上蓋中多單元凍存圓孔空間。
[0030]圖3中的302是指的上蓋向下壓時用來密閉圓柱體下半部分的扣合圓塞。
[0031]圖4是圓柱體容器下底座103的剖面圖。
[0032]圖4中的401是指的下底座中多單元凍存圓孔空間。
[0033]圖4中的402是指的下底座中吸熱保護塊/圈的存放空間。
[0034]圖5是本發(fā)明容器在_80°C冷凍設備中實時記載出的恒定速率式降溫示意圖。
【具體實施方式】
[0035]選用優(yōu)質(zhì)隔熱材料乙烯-醋酸乙烯共聚物為容器的制作原料，按照圖1，圖3，圖4中示意的形狀，并依據(jù)2ml/5ml/9ml或者任意容量的樣品試管/瓶的大小和數(shù)量進行圓柱體大小設定。也就是說本容器可以6孔/8孔/9孔/12孔/N孔而組合形成。圖1，圖2中所示是一個9孔容器范例。
[0036]選用優(yōu)質(zhì)的合金金屬材料按圖2中203所標示中心小圓的位置制作出一塊吸熱保護塊/圈，經(jīng)過滲鈦金屬處理工藝后，增加合金材料密度，此散熱塊/圈導熱性能迅速提高，比普通合金材料吸收熱能量增加50%，并且在吸收熱能的過程中形成有規(guī)則的降溫方式?？梢耘浜蠄A柱體的容器大小來調(diào)整樣品細胞所需要的降溫速率。
[0037]所有圓或圓柱體的造型均可應用雕刻技術完成。
【主權項】
1.一種同步恒定速率式降溫容器，其特征包括一套完整的上下可分離開合的圓柱體式容器，提供獨立多柱形單元空間存儲樣品管/瓶，速率降溫還包括一塊合金吸收熱能保護塊。
2.根據(jù)權利要求1所述的同步恒定速率式降溫容器其特征是:其原料為優(yōu)質(zhì)的隔熱泡沫材料，即乙烯-醋酸乙烯共聚物為原料的發(fā)泡板材制作，最低可耐受_80°C的低溫。
3.根據(jù)權利要求1所述的同步恒定速率式降溫容器其特征是:其發(fā)泡材料密度范圍在35g/cm3-45g/cm3之內(nèi)。
4.根據(jù)權利要求1所述的同步恒定速率式降溫容器其特征是:其冷凍存儲單元尺寸圓孔依據(jù)需要存儲的容器而設定大小尺寸。
5.根據(jù)權利要求1所述的同步恒定速率式降溫容器其特征是:其冷凍存儲單元數(shù)量可根據(jù)一次性存儲量的需要來設定。
6.根據(jù)權利要求1所述的同步恒定速率式降溫容器其特征是:其冷凍存儲單元的圓心位置必須在容器圓柱體最外圍圓的同心圓上均布，每一個儲存單元的圓孔切面必須是獨立分布，不可以兩兩連接。
7.根據(jù)權利要求1所述的同步恒定速率式降溫容器其特征是:其圓柱體形狀為可分離開合的兩部分，由上蓋和下底扣合而成，扣合后成為一個同軸心的圓柱體。
8.根據(jù)權利要求1所述的同步恒定速率式降溫容器其特征是:其中心的速率吸收熱能保護塊形狀以外圍中心半徑二分一之的圓筒形或圓圈形。
9.根據(jù)權利要求1所述的同步恒定速率式降溫容器其特征是:其中心的速率吸收熱能保護塊厚度等同于上蓋中心凸起圓柱扣高度。
10.根據(jù)權利要求1所述的同步恒定速率式降溫容器其特征是:其中心的吸收熱能保護塊材料為優(yōu)質(zhì)的導熱性能好的金屬或合金材料。
11.根據(jù)權利要求1所述的同步恒定速率式降溫容器其特征是:其吸收熱能保護塊吸收熱能的方法是合扣上下圓柱體容器，所有的圓孔單元由隔熱材料斷隔空間接觸，容器整體置入冷凍設備，容器中心的空間將會隨著吸收熱能保護塊均勻規(guī)則地吸收熱能而降溫；根據(jù)合金材料的金屬特性及密度的物理特性可以達到一種速率降溫的狀態(tài)。
【專利摘要】本實用新型涉及一種同步恒定速率式降溫容器的制作。在容器中提供多個圓柱形單元圓孔空間存放細胞樣品凍存管/瓶，使其在整體容器中受到接觸低溫空間的限制，達到均勻、同步、恒定速率降溫的目的。容器中還包括一塊吸收熱能的合金保護塊/圈。本實用新型要解決的技術問題是改善傳統(tǒng)的細胞凍存降溫方式、發(fā)展新型的程序降溫材料、實現(xiàn)恒定速率降溫，提高凍存細胞的復蘇率。
【IPC分類】A01N1-02
【公開號】CN204335641
【申請?zhí)枴緾N201420488065
【發(fā)明人】趙康
【申請人】趙康
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年8月25日