自动化生物样品玻璃化、储存和解冻系统的制作方法

本发明涉及冷冻设备，且更具体地涉及用于保存生殖细胞和胚胎的冷冻保存系统。

背景技术：

1、冷冻保存是一种用于随时间的推移保存生物材料并在以后使用的技术，保持与冷冻保存时相同的特征。为此目的，能够储存冷冻剂的杜瓦器皿或隔热罐在工业和科学中用于在低于1 00k的温度下冷冻保存样品。

2、存在几种冷冻保存技术，其中可以考虑缓慢冻结和玻璃化。后者具有非凡的存活率，并且在大多数辅助生殖技术实验室中成为标准。因此，在已经冷冻保存的样品的整个寿命期间，必须将其玻璃化和解冻。玻璃化是将冷冻保护剂添加到样品中以允许其冻结而不经历结晶和破裂的技术。相反，解冻是从玻璃化恢复的技术，以控制方式排出冷冻保护剂，以便在冷冻保存时保持其特征。

3、玻璃化、冷冻保存和解冻技术主要以手工方式进行，其中使用者的经验决定了该样品在玻璃化/解冻后将保持其固有特征的可能性。此外，这些技术要求样品被快速冷却(玻璃化)和加热(解冻)，这导致还需要冷冻剂源，除了储存在杜瓦器皿或罐中的那些之外。

4、为了保持必须冷冻保存以在将来用于某种目的的样品的特性，并且为了省去用于执行这些程序的冷冻剂，除了处理待玻璃化、储存和解冻的样品以供以后使用之外，还需要基于重复使用蒸发的冷冻剂来使玻璃化、储存和解冻过程自动化。

5、wo2020165909公开了一种用于储存生物材料容器的冷冻设备：(a)密封的冷冻杜瓦器皿，在其内部空间中容纳液化气体；(b)容置部矩阵，所述容置部矩阵设置在所述内部空间中并且被配置用于接收和储存生物材料容器；(c)用于装载和取出生物材料容器的装置；所述装置包括线性手杖操纵器，其被配置用于装载和取出基质内的生物材料容器。该装置包括将内部空间与密封的冷冻杜瓦器皿周围的外部环境隔离的气闸。气闸配置成用于使由线性手杖操纵器操纵的生物材料容器以密封方式穿过其中。

6、所述容置部由可围绕其轴线旋转的第一转盘构件承载；容置部被布置成分布在转盘构件上的多个组。每组容置部具有位于距转盘构件的旋转轴线距离r1处的中心点。组内的每个容置部的中心围绕其中心点定位在距离r2处。线性手杖操纵器可围绕设置在长度为r2的臂上距转盘构件的旋转轴线为r1处的轴线旋转，使得在线性手杖操纵器的旋转轴线与一组感兴趣的容置部的中心点之间提供重合。感兴趣的容置部可由线性手杖操纵器通过其在r2臂上围绕其轴线旋转来装载或取出。

7、us 20190008142公开了被配置为对由一个或多个载体承载的至少一个生物样品执行冷冻程序的自动装置。该装置包括载体保持器、容器保持器、载体驱动器和容器驱动器。所述载体保持器将所述一个或多个载体保持在直立取向上，同时保持所述至少一个生物样品。容器保持器将两个或更多个容器均保持在容器保持器上的预定位置中。载体驱动器平移载体保持器，并且容器驱动器平移预定位置，以便将它们中的一个定位在载体保持器可接近的位置中，从而使得载体驱动器能够将由载体保持器保持的一个或多个载体中的每一个的有效部分在载体保持器可接近的位置中浸没在预定竖直深度中。

8、每个生物样品在放入冷冻环境之前应根据预定方案逐渐玻璃化。类似于放置生物样品，从冷冻环境取出的生物样品经历加热到达室温。因此，对于提供一种整体布置的储存冷冻系统存在长期以来且未满足的需求，所述储存冷冻系统被配置成用于自动玻璃化，从而防止待储存的生物材料结晶并破坏其结构，并在取出前述生物材料之前逐渐解冻它。

技术实现思路

1、因此，本发明的一个目的是公开一种用于玻璃化、储存和解冻生物材料的冷冻设备。上述装置包括：(a)密封的冷冻杜瓦器皿，在其内部空间中容纳液化冷冻剂；(b)冷冻冷却器，其配置成用于使汽化相的所述液化冷冻剂再液化；(c)第一转盘形构件，其安装在密封的冷冻杜瓦器皿内，所述第一转盘形构件承载配置成用于接收和储存所述生物材料容器的容置部，所述转盘形构件具有旋转轴线并且可围绕其旋转；(d)装载和取出装置，其包括线性操纵器和冷冻阀，所述线性操纵器配置成用于将所述生物材料容器装载到所述容置部中并从所述容置部取出所述生物材料容器，所述冷冻阀配置成用于将所述密封的冷冻杜瓦器皿与环境隔离并且可打开以装载和取出所述生物材料载体。

2、所述装载和取出装置可围绕轴线旋转，所述轴线设置在长度为r2的臂上距所述第一转盘构件的所述旋转轴线r1处；所述容置部位于由半径为r1-r2和r1+r2的两个同轴布置的圆周限定的环形区域内。

3、本发明的核心目的是提供还包括玻璃化和解冻子装置的装载和取出装置，所述玻璃化和解冻子装置还包括具有可打开的门的壳体和可旋转地设置在其中的第二转盘形构件；所述第二转盘形构件承载配置成用于容纳玻璃化消耗品的容器和至少一个加热器，所述玻璃化消耗品用于玻璃化待放置到冷冻环境中的生物材料容器，所述加热器用于加热待从所述装置取出的生物材料容器。所述第二转盘形构件具有侧凹部，所述侧凹部提供所述线性操纵器到由所述第一转盘形构件承载的所述容置部的通路。

4、本发明的另一个目的是公开可在其第一位置和第二位置之间线性移动的第二转盘形构件；在所述第一位置，所述第二转盘形构件经由所述可打开的门打开而向外突出，并且消耗品被装载到所述第二转盘构件中和从所述第二转盘构件卸载。容纳在生物材料载体中的生物材料在所述第二位置处与所述线性操纵器连接或断开，所述可打开的门关闭，所述第二转盘形构件与所述线性操纵器协调定位，使得容纳所述生物材料的所述生物材料载体可通过所述线性操纵器从所述装置在玻璃化所述生物材料的过程中插入所述感兴趣的玻璃化消耗品中，或者在解冻所述生物材料的过程中插入所述解冻消耗品中。

5、本发明的另一个目的是公开包含多种溶液和吸收剂的消耗品，其配置成用于逐渐改变冷冻保护剂的浓度，从而防止所述生物材料在所述将所述生物材料放置到所述装置中的过程中结晶。

6、本发明的另一个目的是公开包括多种溶液和吸收剂的消耗品，其配置成用于在从所述装置取出所述生物材料的过程中逐渐解冻所述生物材料。

7、本发明的另一个目的是公开该装置包括可更换的一次性构件，该一次性构件具有容纳所述消耗品并且可安装到所述第二转盘形构件上的容置部。

8、本发明的另一个目的是公开第一转盘形构件包括进出站，所述进出站具有浸浴在冷冻剂中的至少一个容置部，其用于放置待放置在所述转盘形构件的所述容置部内或待从其中取出的所述生物材料保持器。

9、本发明的另一个目的是公开一种装置，该装置包括浮子，该浮子配置成用于测量所述密封的冷冻杜瓦器皿内的所述冷冻剂的液位。

10、本发明的另一个目的是公开一种线性操纵器，该线性操纵器包括磁钩，该磁钩配置成用于抓取、运输和释放所述生物材料容器。

11、本发明的另一个目的是公开一种装置，该装置包括用于识别设置有rfid标签的所述生物材料容器的天线。

12、本发明的另一个目的是公开一种储存生物材料的方法。上述方法包括以下步骤：(a)提供用于储存生物材料的冷冻设备，所述设备包括：(i)密封的冷冻杜瓦器皿，在其内部空间中容纳液化制冷剂；(ii)冷冻冷却器，其配置成用于使汽化相的所述液化冷冻剂再液化；(iii)第一转盘形构件，其安装在密封的冷冻杜瓦器皿内，所述第一转盘形构件承载配置成用于接收和储存所述生物材料容器的容置部，所述转盘形构件具有旋转轴线并且可以围绕该旋转轴线旋转；(iv)装载和取出装置，其包括线性操纵器，所述线性操纵器配置成用于将所述生物材料容器装载到所述容置部内并从所述容置部取出所述生物材料容器；所述装载和取出装置可以围绕轴线旋转，所述轴线设置在长度为r2的臂上距所述转盘构件的所述旋转轴线为r1处；所述容置部位于由半径为r1-r2和r1+r2的两个同轴布置的圆周限定的环形区域内；所述装载和取出装置还包括玻璃化和解冻子装置，所述玻璃化和解冻子装置还包括具有可打开的门的壳体和可旋转地设置在其中的第二转盘形构件；所述第二转盘形构件承载配置成用于容纳玻璃化或解冻消耗品的容器和至少一个加热器，所述玻璃化或解冻消耗品用于玻璃化或解冻待放置到冷冻环境中或从冷冻环境取出的生物材料容器，所述至少一个加热器用于将解冻消耗品加热到预定温度以符合给定的解冻方案；所述第二转盘形构件具有侧凹部，所述侧凹部提供所述线性操纵器到由所述第一转盘形构件承载的所述容置部的通路；(b)在所述玻璃化和解冻子装置内玻璃化容纳在所述生物材料载体内的所述生物材料；(c)将玻璃化的所述生物材料载体与玻璃化生物材料一起从所述玻璃化和解冻子装置运输到所述密封的冷冻杜瓦器皿中；(d)将所述生物材料载体放入所述第一转盘形构件的所述容置部中；(e)储存所述生物材料载体；(f)从所述密封的冷冻杜瓦器皿中取出所述生物材料载体；以及(g)在所述玻璃化和解冻子装置内解冻容纳在所述生物材料载体内的所述生物材料。

13、上述方法包括在第一位置和第二位置之间线性移动所述第二转盘形构件的步骤；在所述第一位置，所述第二转盘形构件通过所述可打开的门打开而向外突出，并且消耗品被装载到所述第二转盘构件中和从所述第二转盘构件卸载；容纳在生物材料载体中的所述生物材料与所述线性操纵器连接或断开；在所述第二位置，所述可打开的门关闭，所述第二转盘形构件与所述线性操纵器协调定位，使得容纳所述生物材料的所述生物材料载体可以通过所述线性操纵器从所述装置在玻璃化所述生物材料的过程中插入感兴趣的所述玻璃化消耗品中，或者在解冻所述生物材料的过程中插入所述加热器中。

14、本发明的另一目的是公开运输玻璃化的所述生物材料容器的所述步骤包括相对于所述冷冻阀定向第二转盘形构件的所述侧凹部，以便提供所述线性操纵器到所述第一转盘形构件的所述容置部的所述通路。