[发明专利]细胞深低温冷藏监测系统

说明书

技术领域

本发明属于冷藏领域，尤其涉及一种细胞深低温冷藏环境的监测系统。

背景技术

当前，随着IT技术、射频通讯技术、互联网通讯技术、数字化测控技术的高速发展，一个崭新的朝阳产业---物联网正在各行各业快速成长。

细胞技术，作为现代疾控、医疗、军事、科研等相关领域的高端专业技术，已经成为影响国计民生的尖端专业技术之一。由于细胞技术对于环境的特定依赖性，细胞活性对温度、湿度等环境要素有特殊、专业的要求，细胞产品的取样、开发、生产、运输及仓储等环节中，对于温度、湿度等影响细胞活性的关键要素有着极其迫切、严格的测量和监控要求。

玻璃态是物质的一种存在状态，此时的物质象固体一样具有一定的形状和体积，又象液体一样分子之间的排列只是近似有序，因此是非晶态或无定形态，类似于我们熟知的透光材料玻璃；处于此状态的大分子聚合物的链段运动被冻结，只允许小尺寸的运动，所以其形变很小，因此称为玻璃态；而当大分子聚合物转变为柔软而具有弹性的固体时，就处于橡胶态。所谓无定形(Amorphous)是指物质所处的一种非平衡、非结晶状态，当饱和条件占优势并且溶质保持非结晶时，此时形成的固体就是无定形态；所谓玻璃化温度(Glass transitiontemperature，Tg)，是指当非晶态的食品从玻璃态到橡胶态的转变(玻璃化转变)时的温度(如图1所示)。

20世纪80年代发展起来的生物材料玻璃化低温保存，是使细胞及其保护剂溶液以足够快的降温速率过冷到其玻璃化转变温度，而被固化为完全的玻璃态并以这种玻璃态在低温下长期保存的方法。在这一过程中细胞内外完全避免了结晶，从而得以避免由于结冰而引起的各种损伤。Papatz等人采用甘油保护剂实现红细胞悬浮液的玻璃化。Fahy等人探讨了玻璃化保存的基本原理，描述了如何实现玻璃化的基本过程。Rall等人的鼠胚胎玻璃化保存获得了成功。Fuku等人对牛的卵母细胞进行了玻璃化保存以及保存过程中超微结构变化的研究。

细胞的深低温玻璃化存储，是当前实用最为广泛的先进存储技术，其核心要素是温度变化速率和温度平稳监测。

当前，在细胞产品的开发、生产、运输及仓储过程中，一种方法是采用人工测量、纸质记录的方式对细胞的生存环境进行监测，此类方法人工消耗大，测量误差因人而异，浩瀚的纸质数据检索和分析困难重重，对于一些具有人体侵害性的细胞(病毒)，对人身的危害无法有效减免。第二种方法是通过使用特种设备进行个体化、离散的保存和监测，此类方法在测量一致性上有所提高，但仍需人工记录和分析，另外由于其采样点的固定性和数量限制，实际应用中不具备灵活性。

发明内容

本发明的目的在于研制一种测点灵活部署、测量误差一致、减免人员接触、自动化实时监测和可内建隐含规则的温度巡检及报警的细胞深低温冷藏监测系统。

本发明所采用的技术方案是：

一种用于监测细胞环境的细胞深低温冷藏监测系统，其包括数据采集层、数据传输层、数据处理层和信息服务层，其中数据处理层利用低温传感装置对环境状态进行监测并向数据传输层提供数据，数据传输层利用射频技术及网络技术将数据传输至数据处理层，由服务器对数据进行处理并将数据提供给信息服务层。

所述的数据采集层包括多个深低温温度传感装置，所述的深低温温度传感装置包括直接探测环境温度的温度传感器、与所述的温度传感器相连接获取其温度数据并进行数据处理的温度数据控制装置，所述的温度数据控制装置包括构成其外观的壳体、设置在其壳体内部的主板及可给所述的主板供能的供能装置，所述的主板包括的单片机，其中所述的单片机具有深低温温度补偿单元，实时温度数据的存储闪存芯片、向深低温温度集线器提高射频信号的射频芯片及为各芯片单元提供I²C读写总线的I²C芯片。

优选地，深低温温度传感装置的深低温温度传感器与深低温温度传感装置主板间还可以采用无线传输模式，即深低温温度传感器为无线温度传感器，所述的深低温温度传感装置主板包含匹配的温度数据无线接收模块。

所述的数据传输层包括多个深低温温度集线器，每个深低温温度集线器对应多个深低温温度传感装置，所述的深低温温度集线器包括壳体，设置在壳体外部的天线和设置在壳体内部的主板及主板供能装置，所述的主板包括主控芯片、用以接收温度传感装置射频信号并将信号传输至主控芯片的多点并发射频接收模块、用以提供深低温温度集线器当前所在位置信息的GPS模块、与所述的主控芯片连接并实时将温度数据和GPS数据发送至数据处理层的网络模块、给主控制芯片提供数据存储功能的大容量内存芯片。