新型低温保存装置性能的实验研究

摘要

玻璃化法已经在悬浮细胞及植物组织的低温保存领域得到广泛应用，是最有希望实现长期保存人体组织和器官的潜在方法。为减轻玻璃化溶液对细胞的毒性损伤，本文在前期工作的基础上，采用自复叠制冷、自动化控制和“冻结线跟踪法”开发了一种新型低温保存装置。“冻结线跟踪法”通过自动控制实现溶液浓度的逐渐变化，溶液温度随着溶液浓度的变化而同步变化，在低温保护剂进出生物材料时始终维持在冻结温度以上。
　　 自复叠制冷系统为玻璃化溶液的冷却提供冷量。本文采用R50、R23和R600a的混合物作工质，在理论计算的基础上调节工质充注量、配比以及节流阀的开度，改善了系统的性能，使溶液温度能降到-80℃以下，并保持稳定。
　　 本文基于西门子S7-200PLC系列自动控制模块，实现了溶液浓度和温度的自动控制，并运用文本显示器TD200实现装置自动控制系统的人机交互界面的开发。
　　 论文选用甘油、丙二醇和二甲亚砜这三种常用的低温保护剂溶液进行了程序控制的变浓度降、复温实验，装置能达到的升、降温速率范围为0.2℃/min～2.2℃/min。实验结果表明，装置在上述速率范围内实现了溶液温度对冻结线的较好的跟踪。影响温度控制精度的主要因素为溶液浓度改变的速度，该速度取决于蠕动泵注入流量，存在一个最佳注入流量，使得控温误差最小。

目录

文摘

英文文摘

主要符号表

第一章 绪论

1.1 生物材料低温保存概述

1.2 低温保护剂简介

1.3 程控降温仪简介

1.4 玻璃化保存概述

1.5 玻璃化保存研究现状

1.6 本文研究内容

第二章 实验装置

2.1 实验装置简介

2.2 制冷系统

2.2.1 制冷系统工作原理

2.2.2 制冷系统主要部件参数

2.2.3 充注工质质量的理论计算

2.3 控制系统

2.3.1 可编程控制器简介

2.3.2 本文实验装置的控制要求

2.3.3 控制系统的硬件组成

2.3.4 控制系统的软件实现

第三章 实验设计及实验结果分析

3.1-80℃定温度点的实验结果及分析

3.2 不同种类的低温保护剂的实验结果及分析

3.2.1 温度随浓度的变化关系及分析

3.2.2 浓度随时间的变化关系及分析

3.2.3 温度随时间的变化关系及分析

3.3 不同流量下的控温效果研究

第四章 结论与展望

4.1 主要结论

4.2 存在的问题及展望

参考文献

附录

致谢