[发明专利]一种三重制冷三重保护及隔热技术的生物样本液氮罐冰箱

说明书

本发明公开了一种三重制冷三重保护及隔热技术的生物样本液氮罐冰箱，包括由内罐体和外罐体组合而成的液氮罐冰箱主体，所述内罐体和外罐体之间设有真空绝热层，所述液氮罐冰箱主体内设有三重制冷系统，所述三重制冷系统包括压缩机制冷系统以及缠绕设置在内罐体的内壁蒸发器冷却盘管；所述的三重制冷系统还包括液氮制冷系统，所述液氮制冷系统包括注入在内罐体底部的液氮制冷层，所述内罐体内设有样本旋转放置架，所述内罐体上设有穿过外罐体的样本取放罐口，所述样本取放罐口的端部设有端盖。本发明将液氮制冷和机械式压缩制冷结合起来，并利用真空绝热层进行隔热，从而使得本发明具有节能效果好和使用稳定的特点，并且使用方式较为灵活。

技术领域

本发明涉及珍贵且无法再生的生物样本存储技术领域，特别涉及一种生物样本液氮罐冰箱的特殊的三重制冷系统和真空保温技术及二者的完美结合。

背景技术

生物样本库，又称生物银行，主要用于保存各种研究用的人类各种生物样本，包括组织、全血、血浆、血清、DNA、RNA、生物体液，或经初步处理过的生物样本，以及与这些生物样本相关的各种临床资料、病理、治疗与随访等信息数据，是按照严格的技术标准专业化收集、运输、储存、管理和使用的资源库。生物样本库对于开展人类疾病预测、诊断、治疗等研究具有不可替代的重要作用，是实现转化医学和精准医学的重要保证。随着我国国家综合国力的不断提升，国家对生物样本资源库的建设日益重视。当前，新冠肺炎疫情在全球持续蔓延。面对这场疫情天灾，中国果断打响疫情防控阻击战，并取得重大战略成果。在疫情防控中，生物样本库发挥了重要作用。如由中国科学院院士卞修武带领团队建立了目前全世界数量最多、病理数据最齐全的首个新冠肺炎病理样本库。团队相关研究成果填补了新冠肺炎诊疗规范中病理学内容的空白。可以预见未来生物样本库的建设对于发展新技术新业务，开展精准治疗发挥越来越重要的作用。

制冷低温技术是生物样本库的核心技术，在生物样本库中，通常需要将样本在低温条件下存储，其原因在于样本自身生化反应在低温环境中大大降低，从而提高样本中各种成分的稳定性。目前主要采用的存储方式包括液氮罐和超低温冰箱。但两者都存在一定的不足之处。

液氮制冷：液氮是一种无色无味、温度极低的物质，常压下，其温度为-196℃，液氮罐的制作就是利用液氮的这种物理特性。液氮罐能使样本维持在-196℃的低温，是目前技术条件下能达到的最佳样本库保存温度。但液氮的使用受到一定的限制，首先，部分地区没有生产液氮的企业，需要从外地购买，再加上在使用过程中的损耗极大，更换补充液氮次数频繁，成本极高，使得科学家及爱又恨，不得不用。另外，液氮罐库区对排风和安全设施的要求较高。液氮库区内必须安装排风系统，换气次数12次/h。由于液氮不断蒸发，库内氮气含量不断增加，导致液氮库内氧浓度下降，会引起进入库区人员呼吸困难，严重时危及生命安全。为此液氮库内必须安装氧浓度监控器。氧监控与排风系统要自动联控，并配备相关的声光报警设施，如果氧监控与排风系统联动失灵可以启用强制排风系统。综上所述，部分中小型医院和实验室可能不具备液氮罐的使用条件。

压缩机机械制冷：超低温冰箱是通过蒸气压缩式制冷循环来实现低温环境，又称机械式制冷。制冷系统包括压缩机、冷凝器、节流机构、蒸发器等部件。从制冷循环方式上讲，目前常用的制冷系统包括复叠式制冷系统和自复叠式制冷系统。低温冰箱按箱内温度可分为-30℃、-40℃、-60℃、-80℃和-156℃等几个系列。超低温冰箱是用消耗电能的手段来制冷的，在低温环境下，制冷系统能效比很低，耗电量较大。另外，鉴于商业用电中断的可能性，需要配备备用电源。在生物样本保存方面压缩机机械制冷有两个致命缺陷，第一，停电或机械故障，一旦制冷装置出现故障，将导致冰箱内温度升高，其内部储存的细胞组织、病毒等样本将被破坏，生物样本失去研究价值，造成损失，无法估量，比如中国人民解放军总医院也多次出现冰箱机械制冷故障导致样品损失的痛苦而无法解决，第二，超低温冰箱安全使用温度是-86℃，但对于很对生物样本，比如干细胞，体细胞，胚胎，卵母细胞等必须保存在-196℃液氮内，但液氮保存的频繁更换液氮成本高的不方便型凸显。

发明内容