[发明专利]用于冷冻保存的生物样本的温度监测的方法和设备

说明书

本发明涉及一种用于冷冻保存的生物样本的温度监测的设备，包括具有用于接收生物样本的接收空间的样本容器(特别是冷冻管)和至少一个腔室，该腔室的内部空间不与接收空间流体连接并且仅部分地填充有指示剂物质，该指示剂物质的熔化温度在‑20℃至‑140℃的范围内。特别地，该腔室可以由可拆卸地或可枢转地固定到样本容器的容器形成。或者，该腔室由双壁式插装件形成，或者样本容器的接收空间被设计成双壁式的，其中内壁和外壁之间的中间空间部分地填充有指示剂物质。

本发明涉及一种用于冷冻保存的生物样本的温度监测的方法。本发明还涉及一种用于冷冻保存的生物样本的温度监测的设备(Vorrichtung)。

细胞的低温保存(冷冻保存)是迄今为止在细胞层面上可逆地(活性保持)保持生命过程、从而在加热到生理温度后可以再次启动生命过程的唯一途径。冷冻保存在近几十年来经由大型生物库发展成为对于临床机构、医药公司、物种保存、环境保护和保健来说不可或缺的要素。生物材料被储存在不同尺寸的耐受低温的样本容器(冷冻容器)例如管、吸管和袋中。在冷冻保存过程中，被储存的生物材料被冷冻以保持样本材料的活性，通常被冷冻到低于-80℃的温度，对于活体采集品被冷冻到低于-140℃直至液氮温度。在下文中，对于冷冻保存的样本或供冷冻保存的样本还使用术语“冷冻样本(Kryoprobe)”。

对于宏观样本，例如比如血液或组织，已经开发了用于在低温下储存样本的许多技术。在现代医学、基因工程和生物学中，存在对越来越小的样本进行冷冻保存的趋势。例如冷冻含有悬浮细胞或细胞群的小体积悬浮液(毫升或更小)。来自体外培养物的细胞的冷冻保存主要在悬浮液中进行。然而，大多生物医学相关细胞为了进行增殖和有序发育需要底物接触。因此，样本必要时在培养后以底物结合的状态被冷冻。

样本的品质是至关重要的，这是因为它们被用于临床机构的细胞疗法、药物和生物技术产品的开发、作为国家资源和用于许多其他应用。储存时间为几天到几十年，且存在长期储存的趋势。样本存放在冷却容器中，后者大多数存放在金属抽屉和货架中，在新的存入或取出时样本会经历温度波动。对于活体货架(Lebendablagen)(细胞、细胞悬浮液和组织片段)，不仅不中断的冷链起着决定性的作用，而且避免在深冷却阶段大的温度跃升也起决定性的作用。因为并不知道在取出时冷冻容器从-80℃加热到-20℃的温度，所以尽管该冷冻容器仍是冻结的，但发生了未被识别的品质降低，这不仅降低了样本的价值，而且在样本应用于临床领域时会导致危及生命的情况。即便样本曾被短暂地解冻，在重新冻结的状态下也不能看出它们不再匹配初始状态。然而，特别重要的不仅是识别生物材料的解冻，而且是记录超过-140℃至-20℃范围的极限温度。需要对每个样本进行温度控制和温度记录，然而该需求迄今为止很少得到满足——而且即便是满足了该需求，也需要高的技术投入。此外，人们在解冻后还必须记住大量的实验室研究，这同样消耗有价值的样本材料，并且即使在当前冷冻样本已变得没有价值的情况下也会产生费用。

因此，本发明的一个目的在于提供一种用于冷冻保存的生物样本的温度监测的改进方法，凭借该方法可以避免常规技术的缺陷并且其特定在于简化的方法实施。另一目的在于提供一种用于冷冻保存的生物样本的温度监测的设备，凭借该设备可以避免常规技术的缺陷。

另一目的在于提供一种可能性，以便能够以尽可能简单的标志物或标记识别冷冻样本是否曾经被加热到超过可定义的极限温度，即便是仅仅在短时间内超过该可定义的极限温度。在冷冻前，极限温度必须是在-20℃至-140℃的范围内可确定的。这应当能够对每一个单独的冷冻样本、进而对数百万个样本快速且以简便的方式完成，不得改变生物材料并且应当已经在深度冷冻状态下进行。如果可能的话，样本的状况应当即便在储存容器中也是可检测的，因为每次取出和存入样本都会给储存物中的多个样本带来样本改变的风险，这是因为通常整个货架都被拉开。该设备或方法应当能够简易操作，耐低温且可调节的。允许消耗很少或不消耗能量并且尽可能仅产生极低的费用，因为生物样本在冷却状态下的储存在其整个应用过程中应仅花费几欧元。所用的材料也必须符合该要求。