生物样本速冻装置冷台模拟研究

在低温生物学及转化医学等研究中需要冷冻复苏后的样本具有较高的成活率,冻存装置是保证其质量的重要一环。本文设计了以80 W斯特林制冷机为冷源的新型样本速冻平台,并基于COMSOL Multiphysics有限元模拟软件对冷台结构进行了模拟分析,结果表明:管间距对样本降温速率无显著影响;冷台高度对样本冷冻过程中的降温速率及温度均匀性影响较大,其中模拟4组样本效果最好的是H=25 mm,比样本高度略低;此外,冷台半径越小,样本降温速率越快,半径越大管内温差相对越小,但不同半径之间差距较小。

蓄冷箱在疫苗冷链中的研究进展

每年疫苗产品损耗的主要因素之一是冷链运输的失效,在运输过程中使用最为普遍的设备是蓄冷箱。影响蓄冷箱保温性能的因素主要包括保温箱体的绝热性能、蓄冷材料的蓄冷能力及保温包装方式的设计。本文综述了蓄冷箱在疫苗冷链中的研究进展,分析了疫苗蓄冷箱常用保温材料及相变蓄冷材料的选择和应用,并讨论了箱体热阻的计算及蓄冷箱温度的监控。在此基础上指出整体包装和开发相变蓄冷材料的研究方向。

基于斯特林制冷超低温疫苗冷链箱的设计研究

本文以斯特林制冷机为冷源,研究不同高度与半径的冷台对疫苗降温过程的影响,设计出一种容积为49支疫苗、终温可维持在-80-10℃的疫苗冷链箱,利用COMSOL有限元模拟软件对箱体内的温度分布进行模拟分析,最终完成超低温疫苗冷链箱的设计,结果显示:当冷台高度为25 mm,半径为32.25 mm时,深低温冷链箱中样本的降温效果最佳,当终温选择-80℃进行试验研究时,斯特林制冷机仍能使样本以4.5℃/min的降温速率降温,满足疫苗的深低温储存及转运需求。

生物样本速冻装置导冷平板性能模拟

为了研究冻存装置的部件结构对生物样本冷冻复苏后的成活率影响,本文设计了以80 W斯特林制冷机为冷源的新型样本速冻装置,对导冷平板及冷台等影响冷量传递效率的关键部件进行了材料选择,并基于COMSOL Multiphysics有限元模拟软件对导冷平板结构进行了模拟分析和实验验证。结果表明:对于中心管样本,采用2 mm导冷平板时降温最快,可达0.27 K/s,300 s末终温最低可达212 K,从降温初始阶段就与其他三组逐渐拉开差距;对于边界管样本,4种形状的导冷平板300 s末终温偏差在5.5%以内。