深低溫環境溫度場分區控制系統技術方案

本發明專利技術公開了一種深低溫環境溫度場分區控制系統，其包括作業區和待作業區，作業區與待作業區的外側均設有保溫層，作業區與待作業區通過一保溫墻體分隔并通過一連通口連接；作業區為一頂部開口的腔室，上部設有一加熱區，兩側面設有若干通孔，作業區內設有底部液氮槽和側環繞液氮槽，底部液氮槽和側環繞液氮槽的頂部均穿設有作業區液氮噴管，底部液氮槽和側環繞液氮槽的底部均與液氮收集回流管連接；待作業區為一封閉式腔室，待作業區的頂部穿設有待作業區液氮噴管。本發明專利技術應用特別設計的立體式的液氮冷卻系統，配合分區保溫層，實現溫度場按理想狀態分區、分層，既可保證生物樣本活性，還可使自動化裝置正常工作，免去特制設備的高額成本。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種深低溫環境溫度場分區控制系統。
技術介紹
目前自動化設備已廣泛應用與工業、醫療、辦公、家用等領域，生物樣本的存取也已實現自動化操作，但在其整個操作流程中，生物樣本均處于深低溫環境，普通的自動化裝置無法使用。普通的生物樣本存取用自動化裝置其主要組成部分有：機械本體、動力部分、檢測部分、執行機構和控制器，其中一般的動力部分、檢測部分、執行機構和控制器工作溫度基本在-40℃～60℃，無法在深低溫環境下工作(-130℃以下)；若處在深低溫環境下，會出現精度降低、潤滑脂固化、機構材料收縮卡死、塑料件脆化、電子元件損壞等問題。對于生物樣本存取的自動化裝置工作環境分區控制系統，其底部樣本存放區溫度需控制在深低溫；動力部分、檢測部分、執行機構、控制器工作環境需始終控制在常規溫度；而作為機械本體的凍存管夾爪或吸取管可以伸入深低溫區進行挑管。若要使整個系統在深冷環境下工作，則需選用特殊的材料、特殊的潤滑方式或采用特殊的加熱、保溫措施，因此造價較高。
技術實現思路
本專利技術要解決的是現有技術中深低溫環境下自動化裝置難以正常工作的問題，提供了一種能夠幫助自動化裝置正常工作的深低溫環境溫度場分區控制系統。本專利技術通過下述技術方案來解決上述技術問題：本專利技術提供了一種深低溫環境溫度場分區控制系統，其包括作業區和待作業區，所述作業區與所述待作業區的外側均設有保溫層，所述作業區與所述待作業區通過一保溫墻體分隔并通過一連通口連接；所述作業區為一頂部開口的腔室，所述作業區的頂部設有一加熱區，所述作業區的兩側面設有若干通孔，所述作業區的底面中央設有底部液氮槽，所述作業區的底面四周設有側環繞液氮槽，所述底部液氮槽和所述側環繞液氮槽的頂部均穿設有作業區液氮噴管，所述底部液氮槽和所述側環繞液氮槽的底部均與液氮收集回流管連接；所述待作業區為一封閉式腔室，所述待作業區的頂部穿設有待作業區液氮噴管，所述待作業區的底部設有一可開關式的樣本入口。本專利技術中，所述保溫層和所述保溫墻體較佳地采用保溫材料制成，所述保溫材料為聚氨酯發泡材料、真空絕熱板材料、XPS擠塑板材料或聚丙烯泡沫塑料中的一種。本專利技術中，所述連通口較佳地設于所述保溫墻體的下方，作為樣本轉移及冷氣流通的通道。本專利技術中，所述連通口的高度較佳地為所述作業區的高度的1/4。本專利技術中，所述連通口的面積較佳地為所述作業區的底部面積的1/5。本專利技術中，所述通孔的位置與所述作業區的底部間的距離較佳地為所述作業區的高度的0.3倍。本專利技術中，所述加熱區的頂部與所述作業區的頂部齊平，所述加熱區的厚度較佳地為所述作業區的高度的1/4。本專利技術中，所述作業區中較佳地設有加熱元件，所述加熱元件為加熱絲、加熱圈或加熱片中的一種。本專利技術中，所述作業區的頂部較佳地設有一蓋板，所述蓋板位于所述加熱區之上；所述蓋板較佳地為滑動式或單軸外開式，所述蓋板較佳地由非保溫材料制成，所述非保溫材料為鋼、鋁或銅中的一種。本專利技術中，所述底部液氮槽較佳地為頂部開口結構。本專利技術中，所述側環繞液氮槽較佳地在拐角處采用分體式結構，分體式的所述側環繞液氮槽之間通過液氮管連接。本專利技術中，所述側環繞液氮槽的頂部較佳地設有蓋板。本專利技術中，所述側環繞液氮槽的側面在面向所述作業區的中央方向上較佳地設有若干腰形孔；更佳地，所述腰形孔的高度為所述側環繞液氮槽的高度的1/2-3/4。本專利技術中，所述作業區液氮噴管穿設于所述底部液氮槽及所述側環繞液氮槽的部分較佳地設有向下的液氮噴孔。本專利技術中，所述待作業區液氮噴管穿設于所述待作業區內部的部分較佳地設有向下的液氮噴孔。本專利技術中，所述待作業區液氮噴管的高度較佳地為所述待作業區的高度的0.95倍。本專利技術中，所述樣本入口較佳地設有一蓋板，所述蓋板較佳地為滑動式或單軸外開式，所述蓋板較佳地由所述保溫材料制成。在符合本領域常識的基礎上，上述各優選條件，可任意組合，即得本專利技術各較佳實例。本專利技術的積極進步效果在于：本專利技術應用特別設計的立體式的液氮冷卻系統，配合分區保溫層，實現溫度場按理想狀態分區、分層，既可以避免生物樣本暴漏在常溫環境，保證樣本活性，還可以避免作業區上部的自動化機構在深低溫環境下被損壞，使自動化裝置正常工作，免去應用特制設備的高額成本。附圖說明圖1為本專利技術較佳實施例的系統結構示意圖。圖2為本專利技術較佳實施例作業區與待作業區的結構示意圖。圖3為本專利技術較佳實施例作業區的溫度分布示意圖。具體實施方式下面通過實施例的方式進一步說明本專利技術，但并不因此將本專利技術限制在所述的實施例范圍之中。如圖1-2所示，一種深低溫環境溫度場分區控制系統，其包括作業區和待作業區，所述作業區與所述待作業區的外側均設有保溫層2；所述作業區為一頂部開口的腔室，所述作業區的頂部設有一加熱區9，所述加熱區9的厚度為所述作業區的高度的1/4，所述作業區的兩側面設有若干通孔10，所述作業區的底面中央設有底部液氮槽5，所述作業區的底面四周設有側環繞液氮槽6，所述底部液氮槽5和所述側環繞液氮槽6的頂部均穿設有作業區液氮噴管4，所述底部液氮槽5和所述側環繞液氮槽6的底部均與液氮收集回流管3連接；所述待作業區為一封閉式腔室，所述待作業區的頂部穿設有待作業區液氮噴管1，所述待作業區的底部設有一可開關式的樣本入口8；所述底部液氮槽5為頂部開口結構，所述側環繞液氮槽6在拐角處采用分體式結構，分體式的所述側環繞液氮槽之間通過液氮管連接，所述側環繞液氮槽6的頂部設有蓋板，所述側環繞液氮槽6的側面在面向所述作業區的中央方向上設有若干腰形孔，所述腰形孔的高度為所述側環繞液氮槽6的高度的1/2-3/4，所述作業區液氮噴管4穿設于所述底部液氮槽5及所述側環繞液氮槽6的部分設有向下的液氮噴孔，所述待作業區液氮噴管1穿設于所述待作業區內部的部分設有向下的液氮噴孔，所述待作業區液氮噴管1的高度為所述待作業區的高度的0.95倍。所述作業區與所述待作業區通過一保溫墻體分隔并通過連通口7連接，所述連通口7的高度為所述作業區的高度的1/4，所述連通口7的面積為所述作業區的底部面積的1/5，所述通孔10的高度為所述作業區的高度的0.3倍，所述樣本入口8設有一滑動式蓋板，所述蓋板較佳地由保溫材料制成。本專利技術在使用時，首先由待作業區液氮噴管1向保溫層2內的待作業區噴液氮，冷氣自頂部下沉過程中，可以使作業區空間整體降溫，一段時間后可實現溫度均布；同時，作業區液氮噴管4向底部液氮槽5及側環繞液氮槽6內噴液氮，冷氣通過底部液氮槽5頂部，及側環繞液氮槽6腰形孔向外溢出，待作業區的冷氣也由連通口7向作業區流動，由于作業區空氣對流較小，冷氣自然下沉，集中分布于作業區底部，因此側環繞液氮槽6腰形孔以下空間溫度極低；而在腰形孔以上的空間，僅受到熱輻射及熱傳導的作用，熱傳遞效率較低，冷卻效果減弱，同時液氮汽化使腔體內保持了微正壓環境，部分冷氣由腔室左右側的通孔10向外溢出，進一步減少了向上部空間的熱傳遞；作業區頂部為加熱區9，并設有加熱元件，溫度較高，會向下方空間傳遞熱量。多余的液氮通過液氮收集回流管3回流至液氮容器。待作業區液氮噴管1噴出的多余液氮通過保溫層2中的樣本入口流回液氮容器。如圖3所示，在上述各結構綜合作用下，整個作業區的溫度由下自上呈現明顯的曲線分層，其中橫軸表示作業區高度：0-A區本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種深低溫環境溫度場分區控制系統，其特征在于，其包括作業區和待作業區，所述作業區與所述待作業區的外側均設有保溫層，所述作業區與所述待作業區通過一保溫墻體分隔并通過一連通口連接；所述作業區為一頂部開口的腔室，所述作業區的頂部設有一加熱區，所述作業區的兩側面設有若干通孔，所述作業區的底面中央設有底部液氮槽，所述作業區的底面四周設有側環繞液氮槽，所述底部液氮槽和所述側環繞液氮槽的頂部均穿設有作業區液氮噴管，所述底部液氮槽和所述側環繞液氮槽的底部均與液氮收集回流管連接；所述待作業區為一封閉式腔室，所述待作業區的頂部穿設有待作業區液氮噴管，所述待作業區的底部設有一可開關式的樣本入口。

【技術特征摘要】
1.一種深低溫環境溫度場分區控制系統，其特征在于，其包括作業區和待作業區，所述作業區與所述待作業區的外側均設有保溫層，所述作業區與所述待作業區通過一保溫墻體分隔并通過一連通口連接；所述作業區為一頂部開口的腔室，所述作業區的頂部設有一加熱區，所述作業區的兩側面設有若干通孔，所述作業區的底面中央設有底部液氮槽，所述作業區的底面四周設有側環繞液氮槽，所述底部液氮槽和所述側環繞液氮槽的頂部均穿設有作業區液氮噴管，所述底部液氮槽和所述側環繞液氮槽的底部均與液氮收集回流管連接；所述待作業區為一封閉式腔室，所述待作業區的頂部穿設有待作業區液氮噴管，所述待作業區的底部設有一可開關式的樣本入口。2.如權利要求1所述的深低溫環境溫度場分區控制系統，其特征在于，所述保溫層和所述保溫墻體采用保溫材料制成，所述保溫材料為聚氨酯發泡材料、真空絕熱板材料、XPS擠塑板材料或聚丙烯泡沫塑料中的一種。3.如權利要求1所述的深低溫環境溫度場分區控制系統，其特征在于，所述連通口設于所述保溫墻體的下方，所述連通口的高度為所述作業區的高度的1/4，所述連通口的面積為所述作業區的底部面積的1/5；較佳地，所述通孔的位置與所述作業區的底部間的距離為所述作業區的高度的0.3倍。4.如權利要求1所述的深低溫環境溫度場分區控制系統，其特征在于，所述加熱區的頂部與所述作業區的頂部齊平，所述加熱區的厚度為所述作業區的高度的1/4；較佳地，所述作業區中設有加熱元件，所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：瞿建國，李浩，
申請(專利權)人：原能細胞科技集團有限公司，上海原能細胞醫學技術有限公司，上海原能健康管理有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31