复温装置及其控制方法

技术领域

本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种细胞冷冻后的复温装置及复温装置的控制方法。

背景技术

低温保存是细胞保存的重要手段，复温速度决定了细胞的最终状态。细胞在低温保存时必须经历从室温到低温(通常是-196℃)，再从低温恢复到生理状态的降温和升温两个过程，较容易面临因两次遭受结冰而引起的一系列损伤的威胁，其中复温过程中由于复温条件不当，会造成重结晶。因此，避免细胞内外冰晶的形成和生长，是低温保存获得成功的最重要的因素之一。目前在低温保存阶段，有采用玻璃化的方法或者程序置核的方法减少低温保存过程中冰晶对细胞的损伤。

在复温的现有做法中，胚胎在从低温恢复到生理状态的升温过程，主要是将装有细胞的冻存管从液氮中取出，直接放入37℃水浴锅中快速来回震荡，直到冰晶全部消失为止，但这种方法容易导致的一个问题是，由于温差小，复温速度不够大，当温度超过37℃，由于材料热容问题，容易导致局部过热，受热不均匀，造成超温；同时冻存管的封口不严谨的情况下，水浴锅水里面的细菌可能也会造成刚刚复温的细胞被污染，加上手动震荡的过程中增加了人工复温的污染和操作上的不便性。

有鉴于此，有必要提供一种快速、清洁、可降低细胞在复温中损伤的细胞冷冻后的复温装置。

发明内容

为了克服现有技术缺陷，本发明的目的是提供一种快速、清洁、可降低冷冻后细胞在复温中损伤的细胞冷冻后的复温装置及其控制方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：本发明的一个方面提供了一种复温装置，用于细胞冷冻后的复温，所述细胞冷冻于冻存管中，包括支撑装置、输送管道、套管、加热丝、智能控温装置，其中，所述支撑装置固定支撑所述输送管道；所述输送管道沿所述支撑装置的纵向轴呈螺旋环形弯曲设置；所述套管包裹于所述输送管道的外管壁外；所述加热丝至少设置两段，所述加热丝设置于所述套管与所述输送管道的外管壁之间，环绕于所述输送管道的外管壁外；所述智能控温装置耦接所述至少两段加热丝，以根据预设的至少两段温度区间控制所述至少两段加热丝加热的温度；所述冻存管从所述输送管道的输入口被输送至输出口。

在本发明的一个优选方案中，所述复温装置还包括输送装置，所述输送装置连接所述输送管道的输入口，所述输送装置输送所述冻存管从所述输入口至所述输出口。

优选地，所述输送装置包括喷气泵、喷气控制阀及喷气管；其中，所述喷气管的一端与所述输送管道的输入口连接，所述喷气管的另一端与所述喷气泵连接，所述喷气控制阀设于所述喷气管上，以控制所述喷气管的喷气。优选地，所述复温装置还包括特制管接头，所述特制管接头的一端连接所述喷气管，另一端与所述输送管道的输入口连接；所述特制管接头外表面设有活塞开关。

优选地，所述复温装置还包括收集装置，所述收集装置连接所述输送管道的输出口。更优选地，所述收集装置设有放气通道，所述放气通道在所述喷气管喷气时放气。

在本发明的另一个优选方案中，所述输送管道沿所述支撑装置的纵向轴从下部至上部或者从上部至下部呈至少两级螺旋环形弯曲设置。优选地，所述输送管道沿所述支撑装置的纵向轴从下部至上部或者从上部至下部呈三级螺旋环形弯曲设置，所述加热丝设置三段；所述智能控温装置分别耦接所述三段加热丝，以根据预设的三段温度区间分别控制所述三段加热丝加热的温度。

优选地，相邻所述加热丝之间设有至少一个隔热环，所述隔热环环绕于所述输送管道的外管壁外与所述套管内壁之间。

优选地，所述智能控温装置中设置有至少两个温度传感器，所述温度传感器的数量与所述预设的温度区间的段数相对应，所述智能控温装置通过所述温度传感器分别与所述加热丝对应耦接。

优选地，所述所述温度传感器为热电偶，所述热电偶穿过所述套管，检测所对应耦接的加热丝所环绕的输送管道的中空内腔的温度。

优选地，所述喷气管的喷气强度根据所述输送管道的中空内腔温度的升温速率进行调节。

优选地，所述输送管道的中空内腔的直径大于所述冻存管的外径。

优选地，所述输送管道的内管壁设有膛线，从所述输送管道的内管壁向所述内腔凸起设置。

优选地，所述支撑装置为圆柱形或圆筒形基座。

本发明的另一个方面提供了一种所述复温装置的控制方法，用于细胞冷冻后的复温，包括以下步骤：所述智能控温装置预设至少两段温度区间；其中，所述温度区间的温度依据以下参数予以预设：...t

所述智能控温装置根据所述预设的至少两段温度区间T

本发明的细胞冷冻后的复温装置及其复温控制方法，解决了由于人工复温操作中因温差小，复温速度慢，或因局部过热，受热不均匀，造成超温；以及人工复温的污染和操作上的不便性问题。采用本发明的复温装置，可以快速、清洁地冷冻后的细胞进行复温，同时可有效降低细胞快速复温中重结晶对细胞的损伤。

附图说明

读者在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，将会更加清楚地了解本发明的各个方面。其中，

图1为本发明一个优选实施方案的复温装置的局部结构示意图；

图2为本发明另一个优选实施方案的复温装置的结构示意图；

图3为本发明复温装置的特制管接头结构示意图；以及

图4为本发明又一个优选实施方案中的的复温装置的局部结构示意图。

其中标号示意为：

10：输送管道，11：膛线，12：支撑装置，13：套管，14：隔热环，20：温度传感器(热电偶)，21：加热丝，22：第一温度传感器，24：第二温度传感器，26：第三温度传感器，213：第一加热丝，215：第二加热丝，217：第三加热丝，30：智能温控装置，400：输送装置，40：喷气泵，41：喷气控制阀，42：喷气管，50：特制管接头，51：冻存管，52：活塞开关，60：普通管接头，61：输送软管，70：具有开口端的收集装置，71：放气通道，72：开箱阀门。

具体实施方式

为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可参照附图以及本发明的下述具体实施例。然而，本技术领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本发明所涵盖的范围。此外，附图仅仅以示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。

下面参照附图，对本发明各个方面的具体实施方式作进一步的详细描述。

请参阅图1本发明一个优选实施方案的复温装置的局部结构示意图、图2所示的另一优选细胞冷冻后的复温装置的结构示意图。在本实施例中，所述细胞冷冻于冻存管51中，细胞冷冻后的复温装置包括输送管道10、支撑装置12、套管13、加热丝21、智能控温装置30，其中，所述支撑装置12固定支撑所述输送管道10；所述输送管道10沿所述支撑装置12的纵向轴从下部至上部或从下部至上部呈螺旋环形弯曲设置，具有输入口及输出口、中空内腔及内外管壁；所述套管13包裹于所述输送管道10的外管壁外，具有内外壁；所述加热丝21设置于所述套管13的内壁与所述输送管道10外管壁之间，环绕于所述输送管道10的外管壁外；所述智能控温装置30耦接所述加热丝21，以根据所述智能控温装置30预设的温度区间控制所述加热丝21加热的温度；所述冻存管51从所述输送管道的输入口被输送至输出口。

在本实施例中，所述支撑装置12为圆柱形或圆筒形基座，用于固定支撑所述输送管道10。优选地，在本实施例中，所述输送管道10的部分或大部分嵌入所述圆柱形或圆筒形基座，与所述基座融合在一起，且是贯通的中空管道。在本发明其他的实施例中，所述输送管道10也可以完全嵌在基座里，也可以不需要基座，只需一个固定支撑点可以固定支撑所述输送管道10。

在本实施例中，所述输送管道10为具有导热性能的材质，例如金属，具有光滑的内外管壁。所述输送管道10的输入口位于所述输送管道10的下部底端，所述输送管道10的输出口位于所述输送管道10的上部顶端。本领域技术人员应当了解，本实施中所述输送管道10的材质及各部件的位置描述仅为了示意性地阐明所述输送管道10的结构与性能，而不应理解为对输送管道10材质与各部件位置的限制。

在本实施例中，所述输送管道10的中空内腔的直径大于所述冻存管51的外径，用于容纳所述冻存管51。在本发明的其他实施方案中，所述输送管道10的中空内腔内还可以设有膛线11，膛线11从所述输送管道10的内管壁向所述内腔凸起设置，与所述冻存管51贴合，使冻存管51能在所述输送管道10的中空内腔内旋转运动。

在本实施例中，所述输送管道10沿所述支撑装置12的纵向轴从下部至上部，或从上部至下部呈至少两级螺旋环形弯曲设置；所述加热丝21对应两级螺旋环形弯曲设置的输送管道10至少设置两段，分别设置于每级螺旋环形弯曲的输送管道10外管壁与所述套管13内壁之间，并分别环绕于所述每级输送管道10的外管壁外；所述智能控温装置30分别耦接所述至少两段加热丝21，以根据所述智能控温装置30预设的至少两段温度区间分别控制所述至少两段加热丝21加热的温度。在发明的其他本实施例中，所述输送管道10沿所述支撑装置12的纵向轴从下部至上部或从上部至下部可以依据实际需要设置三级乃至更多级数的螺旋环形弯曲，为阐述简便，在此不再赘述。

具体地，请参阅图4，在本发明的又一优选实施例中，所述输送管道10沿所述支撑装置12的纵向轴从下部至上部或从上部至下部呈三级螺旋环形弯曲设置，为阐述简便，本实施例中简称从下部至上部分别为第一级、第二级、第三级螺旋环形弯曲；所述加热丝21设置三段，分别为第一加热丝213、第二加热丝215以及第三加热丝217，所述第一加热丝213设置于第一级螺旋环形弯曲的输送管道10外管壁与所述套管13内壁之间，环绕于所述第一级输送管道10的外管壁外；所述第二加热丝215设置于第二级螺旋环形弯曲的输送管道10外管壁与所述套管13内壁之间，环绕于所述第二级输送管道10的外管壁外；所述第三加热丝217设置于第三级螺旋环形弯曲的输送管道10外管壁与所述套管13内壁之间，环绕于所述第三级输送管道10的外管壁外。

在本实施例中，所述智能控温装置30分别耦接所述第一、第二及第三加热丝213、215与217，以根据所述智能控温装置预设的三段温度区间分别控制所述三段加热丝213、215与217加热的温度。具体地，所述智能控温装置30中预设与所述输送管道10螺旋环形弯曲级数相对应数量的温度区间及温度传感器20，所述智能控温装置30通过所述温度传感器20分别与所述加热丝213、215、217对应耦接。更具体地，所述输送管道10螺旋环形弯曲级数设为三级，则所述温度传感器20设为三个，包括第一温度传感器22，第二温度传感器24以及第三温度传感器26，所述第一温度传感器22耦接所述第一加热丝213，所述智能控温装置30通过所述第一温度传感器22检测所述第一级输送管道10内腔的温度并控制所述第一加热丝213的加热温度；所述第二温度传感器24耦接所述第二加热丝215，所述智能控温装置30通过所述第二温度传感器24检测所述第二级输送管道10内腔的温度并控制所述第二加热丝215的加热温度；所述第三温度传感器26耦接所述第三加热丝217，所述智能控温装置30通过所述第三温度传感器26检测所述第三级输送管道10内腔的温度并控制所述第三加热丝213的加热温度。当第一至第三加热丝213、215与217分别按预设的三段温度区间加热时，所述第一级至第三级输送管道10中空内腔的温度也将随之升高，可使容纳并运动于所述输送管道10中空内腔的冻存管51逐步升温。

优选地，在本实施例中，所述温度传感器20及其第一温度传感器22，第二温度传感器24以及第三温度传感器26均为热电偶，分别穿过所述套管13，检测其所对应耦接的第一至第三加热丝213、215、217所环绕的第一级、第二级、第三级输送管道10中空内腔的温度。举例而言，于实际应用中，智能控温装置30的三段温度区间可以分别定义为高温、中高温及中低温，参数分别为100℃-80℃，80℃-60℃，60℃-37℃，第一加热丝213设定温度为高温，第二加热丝215设定温度为中高温，第三加热丝217设定温度为中低温。当第一温度传感器22，第二温度传感器24，第三温度传感器26分别检测到第一级、第二级、第三级输送管道10中空内腔温度达到相应的温度区间的特定温度时，即判定为温度相对稳定。当然，具体的温度参数设置范围可以根据实际需要进行设置，本实施例对此不做限定。

继续参阅图1与图2。在本发明的另一个优选实施方式中，所述复温装置还包括输送装置400；所述输送装置400连接所述输送管道10的输入口，通过所述输送管道10的中空内腔将所述冻存管51从所述输送管道的输入口输送至输出口。

在一个更优选地实施例中，所述输送装置400为气动输送装置，主要用于喷射气体或者抽取真空，使得冻存管51被动运动，包括喷气泵40、喷气控制阀41及喷气管42；其中，喷气管42的一端与所述输送管道10的输入口连接，喷气管42的另一端与喷气泵40连接，所述喷气控制阀41设于所述喷气管42上，以控制所述喷气管42的喷气。在本实施例中，所述输送装置400的喷气管42的喷气强度根据输送管道10中空内腔温度的升温速率进行调节。在发明的其他实施例中，所示输送装置400的喷气管42的喷气强度可以根据实际需要按不同参数进行调节。

请参阅图3，所示为本发明的又一个优选实施方式中特制管接头结构示意图，在本实施方式中，所述细胞冷冻后的复温装置还包括一个特制管接头50，所述特制管接头50的一端连接所述喷气管42的一端，另一端与所述输送管道10的输入口连接，由此，所述喷气管42的一端通过所述特制管接头50与所述输送管道的输入口连接；所述特制管接头50的外表面设有一个带舱门的活塞开关52。在本实施例中，所述特制管接头50是一根特制的管道接口，为L型或弧形管道，一端可以与喷气管42连接，另一端可与所述输送管道10最下部的输入口无缝连接。所述特制管接头50的外表面的带舱门的活塞开关52打开时，可弹开舱门，放入从液氮中取出的冻存管51。

在本发明的一个优选实施例中，所述每相邻段加热丝213、215、217之间至少设有一个隔热环14，所述隔热环14均分别环绕于所述每级输送管道10的外管壁外，设置于每级螺旋环形弯曲的输送管道10外管壁与所述套管13内壁之间，用于防止相邻段之间的加热丝温度传导，进而防止不同级数之间输送管道10的中空内腔温度传导。

请参阅图2，在本发明的一个优选的实施例中，所述细胞冷冻后的复温装置还包括一个具有开口端的收集装置70，所述具有开口端的收集装置70与所述输送管道10的输出口连接，以容纳从所述输出口输出的冻存管51。所述具有开口端的收集装置70设有放气通道71及开箱阀门72；所述放气通道71可在所述气动输送装置400的喷气管42喷气时放气，所述开箱阀门72可打开或闭合，当所述开箱阀门72打开时，可以方便、清洁地取出复温后的冻存管51。

在本实施例中，所述细胞冷冻后的复温装置还包括一个普通管接头60以及一个输送软管61，所述具有开口端的收集装置70通过所述输送软管61与所述普通管接头60连接所述输送管道10的输出口。具体地，所述普通管接头60的一端连接所述输送管道10的输出口，另一端连接所述输送软管61的一端；所述输送软管61的另一端连接所述具有开口端的收集装置70的开口端，由此，所述具有开口端的收集装置70通过所述输送软管61与所述普通管接头60连接所述输送管道10的输出口。在本实施例中，所述输送软管61的材质优选软、可弯曲，抗压的材质，例如硅胶、高分子柔性材料等制成。其中，普通管接头60通常不设置舱门，用于出料。特制管接头50通常设舱门，用于装填冻存管51。输送管道10包含加热，输送软管61没有加热作用，起连接作用。

本发明的一个优选实施例还提供了一种所述复温装置的控制方法，用于细胞冷冻后的复温，包括以下步骤：

所述智能控温装置预设至少两段温度区间；其中，所述温度区间的温度依据以下参数予以预设：...t

所述智能控温装置根据所述预设的至少两段温度区间T

所述冻存管从所述输送管道的输入口经过至少两段温度区间T

以下示例性地阐述本发明的一个最优选细胞冷冻后的复温装置的控制方法的流程步骤，本领域的技术人员应当了解，本示例仅为阐明细胞冷冻后的复温装置最优的工作流程步骤及方式，其他减少或增加部分部件的工作流程步骤及方式均不脱离本发明的范围。

本优选实施例以设置三段温度梯度为例进行说明，在本优选实施方式中，智能控温装置30开启，接收温度区间的预设指令，其中，所述温度依据以下参数予以预设：各级输送管道10的温度由所需升温时间确定，t

其中，T’

在本实施例中，分别定义T

所述智能控温装置根据所述预设的三段温度区间T

在所述第一至第三段加热丝213～217分别对所述第一至第三级输送管道10的中空内腔加热时，打开特制管接头50的带舱门的活塞开关52，弹开舱门，所述冻存管51从舱门进入特制管接头50，并由输送装置400的喷气管42经喷气泵40向所述输送管道10的中空内腔喷气，喷气管42的喷气强度根据所述输送管道10中空内腔温度的升温速率进行调节，由喷气控制阀41控制。在本实施例中，喷气控制阀41控制喷气管42按一定速度向输送管道10中空内腔喷气时，具有开口端的收集装置70的放气通道71可在所述气动输送装置400的喷气管42喷气时放气，保证冻存管51在输送管道10中空内腔的运动不受气压影响。

冻存管51经过特制管接头50依次通过T

此后，冻存管51经过普通管接头60以及输送软管61，到达具有开口端的收集装置70内并容纳于其中，收集装置70的开箱阀门72通常处于闭合状态，当需要时打开收集装置70的开箱阀门72，可以方便、清洁地取出复温后的冻存管51。本过程完成了冻存管51快速均匀的升温过程，能够有效克服传统升温过程中冻存管在水浴锅中振动中的细胞的不确定性和升温慢的缺点。

本发明的细胞冷冻后的复温装置及其复温控制方法，解决了传统方法下细胞升温过程中冻存管在水浴锅中振动中的细胞的不确定性和人工复温操作中因温差小，复温速度慢，或因局部过热，受热不均匀，造成超温；以及人工复温的污染和操作上的不便性问题。同时，采用本发明的复温装置，可以快速、清洁地对冷冻后的细胞进行复温，同时可有效降低细胞快速复温中重结晶对细胞的损伤，具有稳定性和可靠性。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所做的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员而言，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，本发明所例举的实施例无法对所有的实施方式予以穷尽，凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。在本发明中提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同一篇文献被单独引用为参考那样。