用于生物基因检测的专用细胞安全储存装置的制作方法

本发明涉及细胞存储，具体为用于生物基因检测的专用细胞安全储存装置。

背景技术：

1、生物基因检测设备通过对细胞进行dna检测，可以分析它所含有的基因类型和基因缺陷机表达功能是否正常，对于医学治疗和生物学研究都具有深远意义。针对用于基因检测的细胞通常会有专用的细胞安全储存装置。通常情况下会将多种细胞分试管放置在同一处细胞安全储存装置中，传统的细胞安全储存装置在冷冻和解冻的过程中多需要人工在进行操作，研究人员有时候会由于操作失误冻伤自己。而且传统的细胞安全储存装置在提取时通常需要将一整盘的试管取出，再从中取出要用的试管，这种提取方式既浪费时间，同时反复提取也会对暂时不需要使用的细胞造成损伤。传统的用于细胞安全储存装置的试管在超低温冷冻时经常会由于降温不均匀而受到损伤，通常的解决办法是更换试过或制造高质量试管，这两种解决办法都会提高细胞存储的成本。为了解决这些问题，目前急需一种能够全自动化操作的冷冻、存储、解冻一体化的细胞安全储存装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供用于生物基因检测的专用细胞安全储存装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：用于生物基因检测的专用细胞安全储存装置，包括外箱体、冷冻部、储存部、解冻部，冷冻部、储存部、解冻部位于外箱体内部，储存部安装在外箱体中心位置，储存部上部和外箱体内壁上表面紧固连接，储存部下部和外箱体内壁下表面紧固连接，冷冻部、解冻部安装在储存部外侧，冷冻部、解冻部和外箱体内壁侧边紧固连接，解冻部位于冷冻部上方。本发明的冷冻部、储存部和解冻部三位一体，实现了细胞安全储存整个过程的全自动化，避免了人工操作失误对储存的影响。冷冻部利用螺旋气流管实现了整个冻存管的均匀降温，储存部利用位移部件做到了对冻存管的单个提取和多个提取，实现了自动化控制，极大程度的提升了批量冻存和提取的效率。同时本发明的解冻部还通过增大解冻液和冻存管的接触面积，提高了解冻速度，有效避免细胞外水分渗入细胞内再结晶造成细胞损伤。

3、进一步的，冷冻部包括外冷冻管、螺旋气流管、内冷冻管、检测挡块、隔绝板，外箱体外壁侧边上设置有若干个圆形孔，内冷冻管和外箱体内壁侧边紧固连接，内冷冻管开口和圆形孔相对应，螺旋气流管环绕在内冷冻管外部，螺旋气流管底部和隔绝板紧固连接，外冷冻管套在螺旋气流管外部，外冷冻管一端和外箱体内壁侧边紧固连接，隔绝板和外冷冻管、内冷冻管远离外箱体内壁的一端紧固连接，隔绝板中心设置有和内冷冻管内径相同的开口，检测挡块设置在内冷冻管内部远离外箱体内壁的一端。装有用于生物基因检测细胞的冻存管被放置到内冷冻管中，螺旋气流管排出冷气对冻存管进行降温，螺旋气流管环绕在内冷冻管外侧，可以将冷气均匀的输送到内冷冻管表面，通过这种方式对冻存管进行降温可以有效的避免降温不均匀的现象出现，避免冻存管由于局部形变不均匀而产生损坏。检测挡块为圆环型，检测挡块外侧和内冷冻管内壁紧固连接，冻存管被存放在内冷冻管中时会被检测挡块挡住，随着螺旋气流管不断的对内冷冻管内部进行降温，当温度低于-100℃时，检测挡块的内圆受热涨冷缩的影响会大于冻存管的直径，此时冻存管会自动从冷冻部滑入储存部。

4、进一步的，螺旋气流管远离外箱体内壁的一端螺距小于螺旋气流管靠近外箱体内壁的一端，螺旋气流管靠近内冷冻管的一侧均匀设置有若干个出气孔，内冷冻管上设置有若干个进气孔。降温气流由制冷压缩机通过管道向各个螺旋气流管输送，各个气管支路都安装有电磁阀，放入冻存管的螺旋气流管对应的电磁阀会打开，降温气流从螺旋气流管的出气孔中排出，气流在排出后会先充斥内冷冻管和外冷冻管之间的空间。降温气流会通过内冷冻管对冻存管进行预降温，预降温能够有效的将冻存管表面向低温过渡，避免直接的低温冷气冲击使冻存管受到损伤。随后降温气流会通过进气孔进入到内冷冻管内部，内冷冻管上的收缩环会由于两侧的温度差异出现形变差，进气口会呈锥型，降温气流会从收缩环处分成若干组射流吹拂到冻存管表面，若干组射流冲击到冻存管表面再呈漩涡状回流，通过这种方式可以保证内冷冻管各部分都能接收到降温气流，避免出现死角。将螺旋气流管设置成远离外箱体内壁的一端螺距小于螺旋气流管靠近外箱体内壁的一端，可以将更多的降温气流集中在冻存管底部为细胞保存液进行降温。另一方面，本发明还将冻存管倾斜放置，这种放置方式能够有效增加冻存管和细胞保存液的接触面积，有利于细胞保存液整体降温的均匀性。

5、进一步的，冷冻部还包括收缩环，进气孔、出气孔中设置有收缩环，收缩环外圈和进气孔、出气孔紧固连接。当降温气流刚刚开始对冻存管进行降温时，收缩环的开口较小，此时降温气流以较缓慢的速度经过冻存管表面，冻存管的温度以较低的速率进行降低，此时冻存管中部分的水开始结冰，细胞外部溶液浓度增大，细胞内部水分向细胞膜外部渗透，细胞中水分减少可以避免在冻存的过程中产生较多的冰晶，减少了细胞被冰晶破坏的情况出现。随着温度的不断降低，收缩环由于热涨冷缩的影响其开口会逐渐变大，随着开口的增大，冻存管的降温速度会逐渐增大，此时细胞保存液中大部分水已经结冰，若还是缓慢降温则可能导致细胞过分脱水导致死亡，通过逐渐加快降温速度的方式可以有效的提升细胞的活性保存率。

6、进一步的，储存部包括储存管、第一单向瓣膜、液氮储存罐、位移部件，储存管安装在位移部件上，储存管远离位移部件的一端安装有第一单向瓣膜，液氮储存罐和外箱体内壁底部紧固连接，液氮储存罐通过输液管道和储存管相连接，位移部件上部和外箱体内壁上表面紧固连接，位移部件下部和外箱体内壁下表面紧固连接。冻存管从冷冻部进入储存管，第一单向瓣膜关闭，液氮储存罐向储存管中输入液氮，冻存管被液氮侵泡后可长期储存。位移部件可以将需要解冻的储存管单独挑出来并将储存管内部的冻存管送入到解冻管中。

7、进一步的，第一单向瓣膜包括连接环、活动瓣、压缩弹簧、连接柱，连接环和储存管远离位移部件的一端紧固连接，活动瓣和连接环铰接，连接环远离储存管的一侧设置有挡边，连接柱安装在连接环侧边上，压缩弹簧一端和活动瓣紧固连接，压缩弹簧另一端和连接柱紧固连接。正常情况下，压缩弹簧会将活动瓣压在连接环的档边上，此时第一单向瓣膜处于密封状态，当冻存管滑入储存管中时，活动瓣向内侧旋转，冻存管经过后压缩弹簧再次推动活动瓣闭合。

8、进一步的，位移部件包括固定块、活动块、固定杆、固定板、顶升杆组件、活动杆、活动轴、伺服电机、电机安装板、电缸、上盖板、下盖板，固定块和固定杆紧固连接，固定杆和固定板紧固连接，固定板一端和上盖板紧固连接，固定板另一端和下盖板紧固连接，固定块有若干个，活动块可以在固定块的间隙中移动，储存管和活动块紧固连接，活动块对应储存管尾部位置设置有开孔，活动杆和活动轴紧固连接，活动杆远离活动轴的一端设置有电磁铁，活动块背侧安装有铁片，活动轴从下盖板中心位置穿过，活动轴和伺服电机通过联轴器相连，伺服电机安装在电机安装板上，电机安装板和电缸输出轴紧固连接，电缸底部和外箱体内壁底侧紧固连接，上盖板和外箱体内壁上侧紧固连接，下盖板和外箱体内壁侧边紧固连接，顶升杆组件和活动轴紧固连接。正常储存时，活动块被上下的两块固定块卡住，固定块上设置的卡块会嵌入活动块上设置的卡槽里。当某几个细胞样本需要提取出来时，对应的活动杆上的电磁铁会通电，活动杆和活动块吸附到一起，此时伺服电机控制活动轴转动一定角度，电缸驱动电机安装板上移，所有需要被提取出的活动块顺着固定块的缝隙上移到上层，伺服电机回转，活动块卡入上层的固定块缝隙中，此时顶升杆组件将冻存管顶入到解冻管中，活动块再反向重复上述步骤回归原位。通过这种方式可以同时针对多个冻存管进行提取，并且在提取时不会对其它的冻存管造成影响。通过位移部件，整个安全存储过程实现了自动化控制，极大程度的提升了批量冻存和提取的效率。

9、进一步的，顶升杆组件包括第一气杆、第二气杆、第三气杆、安装块，第一气杆和第二气杆滑动密封连接，第二气杆和第三气杆滑动密封连接，第一气杆、第二气杆末端设置有限位环，第三气杆远离第二气杆的一端和安装块紧固连接，安装块上设置有气流通孔。顶升杆组件的安装块连有一气腔，在气流通孔处设置有电磁阀，当活动块带动储存管运动到解冻部位置时，气腔压缩，选择的活动块对应的顶升杆组件电磁阀打开，气体进入第一气杆、第二气杆、第三气杆，第一气杆、第二气杆伸出，第一气杆的尖端顶入储存管内，储存管底部设置有单通密封装置，第一气杆从外侧可以顶入储存管内部，且液氮不会泄露，此时冻存管被从储存管中顶入解冻部。通过这种设置在需要对冻存管解冻时不需要人工的参与，避免了研究人员被冻伤的情况出现，另一方面这种设置可以针对需要的冻存管进行单个或者批量进行提取，有着高度的自主选择性，不需要在每次提取时将所有的冻存管从液氮中取出。而且这种设置的冷冻部和解冻部互不干扰，在冷冻一部分冻存管的同时，也可以对其它已经冻存的冻存管进行解冻。

10、进一步的，解冻部包括解冻管、恒温液箱、进液口、排液口、密封盖、第二单向瓣膜，解冻管安装在外箱体内壁侧边，解冻管位于冷冻部上方，解冻管和外箱体连接处安装有密封盖，解冻管远离密封盖的一端安装有第二单向瓣膜，第二单向瓣膜结构和第一单向瓣膜相同，进液口位于解冻管靠近密封盖位置，排液口位于解冻管靠近第二单向瓣膜位置，恒温液箱安装在外箱体外部，恒温液箱通过管道和进液口、排液口相连。冻存管被顶升杆组件顶入解冻管，当冻存管被顶入时，单向瓣膜被向内侧顶开，此时冻存管可以顺利进入解冻管内部，当冻存管进入解冻管中时，单向瓣膜关闭，此时恒温液箱持续向解冻管内部输入解冻液，解冻液推动单向瓣膜，由于单向瓣膜只能向内开启，解冻液的推力会使得瓣膜更加紧密的闭合。解冻液从进液口以切向角度进入解冻管，再从排液口以切向角度排出解冻管，解冻液选择具有一定粘度的液体，恒温液箱控制解冻液在细胞生存最适宜的温度，冻存管放置在解冻管中会和解冻管靠下方侧面接触，此时解冻管和冻存管会形成楔形空间，解冻液从恒温液箱处压入解冻管具有一定的压力，沿切向的进入和排出方式可以使得解冻液获得一定的转速，冻存管也随之转动，在冻存管和解冻管间会形成不完全的流体动压润滑，冻存管的转速得到提高，解冻液和冻存管的接触面积总面积会增大，解冻速度会提高，快速解冻能够有效避免细胞外水分渗入细胞内再结晶造成细胞损伤。

11、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明的冷冻部利用螺旋气流管实现了整个冻存管的均匀降温，收缩环通过逐渐加快降温速度的方式可以有效的提升细胞的活性保存率。储存部利用位移部件做到了对冻存管的单个提取和多个提取，实现了自动化控制，极大程度的提升了批量冻存和提取的效率。同时本发明的解冻部还通过增大解冻液和冻存管的接触面积，提高了解冻速度，有效避免细胞外水分渗入细胞内再结晶造成细胞损伤。本发明的冷冻部、储存部和解冻部三位一体，实现了细胞安全储存整个过程的全自动化，避免了人工操作失误对储存的影响。