用于低溫保存的溫度報警裝置的制作方法

專利名稱：用于低溫保存的溫度報警裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于低溫保存生物樣品的裝置的領域。
背景技術：
為了暫停有價值的細胞內的生物活動用于延長時間周期之目的，低溫保存被實施 于生命科學中。低溫保存成功的一個因素是減少或消除冰晶形成的有害效應。需要復雜尖 端的方法來阻止低溫保存期間水結成冰的自然趨勢。低溫保存將冰晶形成最小化的一種方法稱作“慢速冷凍(slow-freeze) ”。慢速冷凍的初始 步驟是以含滲透性和非滲透性防凍劑(“CPA”)的水溶液(“慢速冷凍介質”)對細胞進行 脫水。細胞與少量的慢速冷凍介質一起組成“生物樣品”。然后，將生物樣品放置于合適的 低溫容器(cryocontainer)內，例如適于在低溫溫度(cryogenic temperature)下使用的 容器。如本文所用的，“低溫溫度”是指低于-80°C的溫度。慢速冷凍式低溫保存必需將生 物樣品從室溫冷卻到其極限低溫保藏溫度，極限低溫保藏溫度典型地為-196°C，即液態氮 (“LN2”)的大氣沸點。對于這種溫度范圍的一部分，從近似_6°C降至-30°C，冷卻速度由 可編程的制冷器精確地控制到0. 1至0. 3°C /分。從-30°C至_196°C的冷卻通過將低溫容 器置于LN2內而獲得。慢速冷凍過程花費2至3小時才完成，因此得名。通過這個過程，冰 晶確實在圍繞細胞的CPA內形成，并最低限度地在細胞內部形成。慢速冷凍對諸如晶胚和 精子的低水含量的細胞有效，但對諸如卵母細胞和胚泡的高水含量細胞不同樣完成。這種 高設備成本以及高耗時的缺陷已導致一種被稱作玻璃化(vitrification)的替代性低溫 保存方法的發展。玻璃化
玻璃化與慢速冷凍不同之處在于，它尋求完全避免損傷細胞的冰晶形成。與慢速 冷凍相似，玻璃化中的第一步驟是利用包含所謂的“玻璃化介質”的流體的CPA來盡可能多 得將細胞脫水。然后，生物樣品(與慢速冷凍的定義一樣)通過浸沒入諸如LN2的低溫流體 內而快速地冷卻。通過合適結合冷卻速度和CPA濃度，細胞內的水將達到固態的、無害的、 玻璃狀(玻璃質)的狀態，而非有序的、有害的、晶體狀冰的狀態。玻璃化可描述為在限制 無規取向的水分子的流體粘度上的快速增加。然而，玻璃化介質包含比慢速冷凍介質等級 高的CPA，并且除了在玻璃質狀態外對細胞是有毒的。因此，在脫水和解凍(thawing)(稱作 “升溫(warming)”，由于沒有形成冰)期間，細胞暴露于玻璃化介質的時間必須謹慎控制以 避免細胞損傷。玻璃化和慢速冷凍的終點是相同的在諸如LN2的冷凍劑內長期保藏。如果106°C /分的冷卻速度是可能的，則根本無需防凍劑的情況下就可實現玻璃 化。具有60 % w/w (重量百分比)CPA濃度的極毒玻璃化介質可以普通冷卻速度進行玻璃化。 商用玻璃化介質具有介于這些界限之間的CPA配方和最小能夠冷卻的速度。CPA濃度和最 小能夠冷卻的速度之間的反比關系是眾所周知的。將玻璃化介質的毒性效果最小化的關鍵 是最小化其CPA濃度。因此，期望快速地冷卻；越快越好。有鑒于此，本領域內自然的最初 發現是將生物樣品直接注入LN2內以獲得快速冷卻。能夠直接注入的載體裝置(carrier device)被創造出來以便利和控制該過程。示例為電鏡網(electron microscopy grid)、 開放式拉長細管(open pulled straw)、冷凍環(Cryoloop )、尼龍網柵(nylon mesh)、以 及冷凍薄膜(Cryotop)。冷凍環(Cryoloop)是漢普頓研究(Hampton Research)公司的商 標。這些裝置被分類為“開放式載體”，在該開放式載體中，生物樣品與典型地為LN2的冷卻 用冷凍劑直接接觸。開放式載體也能夠快速升溫生物樣品。然而，LN2并不是無菌的。它可包括細菌和真菌種類，這些種類在升溫時是能生存 的。此外，已報告，保存在LN2內長期保藏庫的玻璃化細胞可受人工放置于所述LN2內的病 毒性病原體(viral pathogens)的感染。因此，在開放式載體內存在已玻璃化的生物樣品 被感染的潛在可能性。感染的潛在可能性導致了封閉式低溫容器的發展，在封閉式低溫容 器中，生物樣品在LN2內冷卻之前被放置于低溫容器內并被密封。低溫容器也用作為保藏 裝置，以在LN2箱體內長期保藏期間將生物樣品與包含病原體的冷凍劑隔離開。一旦生物樣品被玻璃化，則不會發生有害的冰晶形成。將被玻璃化的生物樣品 在-196°C的LN2內的保藏保持這種安全狀態。然而，如果生物樣品被疏忽地升溫到高于玻 璃化介質的玻璃化過渡溫度(“Tg”)，則可發生去玻璃化(devitrification)。對于玻璃化 介質，當這是對于水的Tg時，Tg被認為是約-130°C。去玻璃化導致不希望的有損害的冰晶 形成。有時，由于各種原因玻璃化低溫容器被從LN2箱體取出然后放回到LN2箱體。如果 在這種移動期間，生物樣品的溫度上升高于Tg，則存在去玻璃化的風險。因此，至關重要的 是知道生物樣品的溫度在這些移出箱體的移動期間是否升溫高于Tg。如果升溫到太接近于 Tg，則低溫容器需要被放回到LN2內以重新平衡到-196°C。當前用于玻璃化的低溫容器的局限性美國專利7，316，896即“卵冷凍和存儲的工具和方法(Egg freezing and storing tool and method) ” (’ 896裝置)描述了一種用于玻璃化的封閉式低溫容器。這種裝置包 括精細的塑料管(標定0. 25mm的外徑(OD)和0. 02mm的壁厚)。典型的生物樣品將包括人 類的卵母細胞，該卵母細胞用玻璃化介質脫水然后吸進管內。然后，管的兩端用熱密封裝置進行熱密封，以產生無菌容器。美國專利申請2008/0220507即“用于包裝由低溫玻璃化保存的預定容量的物質 的產品(Kit for packaging predetermined volume of substance to be preserved by cryogenic vitrification)，，(，507 裝置)描述了一禾中管套管型(a tube-within-a tube) 封閉式低溫容器概念。兩個管都由塑料制成。內管被更改成以在放置生物樣品的一端上形 成溝槽(channel)。然后，將已裝載的內管放置在外管內。然后，在裝載端將外管熱密封，以 產生無菌低溫容器。國際專利申請WO 07/120829即“低溫保存哺乳動物細胞的方法(Methods of the cryopreservation of mammalian cells)”(，829裝置)描述了用于玻璃化的超細管的使 用。’829裝置的一個實施方式為超細微毛細管石英管(ultrafine microcapillary quartz tube)。生物樣品可被吸入這種裝置內并被玻璃化。由于與塑料相比石英的極薄的壁部分 (10微米)和高導熱性，發明人主張’829裝置將具有高(大于30，000°C/分)的冷卻速度。美國專利申請2008/0038155即“用于在低溫保存的過程中使用發育細胞的樣品 的工具禾口方法(Tool and method for manipulating a sample of development cells in a process of cryopreservation) " (’ 155裝置)描述了一種具有懸臂部分的管形玻璃化 載體。生物樣品放置在懸臂部分上，然后將管形保護套放置在載體上。’ 896、’ 507、’ 829裝置是封閉式玻璃化低溫容器的示例。，155裝置是開放式玻璃 化低溫容器的示例。在裝載之后，通過投入LN2內而都實現了玻璃化。在長期保藏期間，它 們可從LN2移出，并且由于疏忽的使用者而處在去玻璃化的風險中。這些裝置無一包括向 使用者報警低溫容器已被升溫到危險溫度的溫度報警特征。當前形狀記憶溫度報警裝置的局限性形狀記憶材料的形狀與溫度之間的關系已被應用在現有技術的各種溫度監測裝 置中。美國專利 4，448，147 即“溫度警告裝置(Temperature Warning Device) ”(，147 裝置)提出一種由形狀記憶材料制造的實時過熱裝置(real time over-temperature device)。，147裝置為載流電極(current-carrying electrode)設計的，在載流電極上，傳 統溫度計將不工作。’ 147裝置使用限于在大于-100°C的溫度下進行形狀記憶轉變的形狀 記憶合金。美國專利申請2008/0215037 即“溫度響應系統(Temperature Responsive Systems) ” (’ 037裝置)是一種形狀記憶裝置，如果達到預定溫度，則形狀記憶裝置向使用 者報警。在該預定溫度，形狀記憶裝置破壞容器以釋放一種物質。該釋放的物質以各種方 式向使用者報警。一種方式是將被釋放的物質與另一物質相結合，以因為顏色變化而提供 視覺警報。另一方式是讓被釋放的物質散發氣味，散發氣味是報警。上述形狀記憶裝置溫度報警裝置都不能在低于-100°C的溫度下起作用。去玻璃化 報警裝置必須在低于該溫度下才起作用。此外，期望提供一種裝置，以在溫度報警裝置放回 LN2內并重新平衡到-196°C時復位溫度報警裝置。形狀記憶溫度感應裝置都不具有這個特 征。

發明內容
本發明的概述被用作理解本發明的引導而提供。其未必描述了本文公開的本發明的最一般的實施方式或者本發明的所有種類。本發明包括玻璃化低溫容器(封閉的或開放的)，其包括溫度報警裝置。溫度報警 裝置利用形狀記憶材料的獨特的材料特性，以給使用者提供由于樣品升溫而產生的去玻璃 化風險的視覺警報。


圖1是顯示單程形狀記憶的形狀記憶材料的結晶狀態和溫度之間關系的圖示。圖2是顯示雙程形狀記憶的形狀記憶材料的結晶狀態和溫度之間關系的圖示。圖3圖示了通過接合形狀記憶材料和非形狀記憶偏置彈簧而制成的致動器。圖4圖示了由雙程形狀記憶材料所組成的致動器。圖5圖示了低溫容器和溫度報警裝置的特征。圖6顯示了附接到溫度報警裝置的已裝載的低溫容器的特征。圖7顯示了利用溫度報警裝置的低溫容器檢測過程。圖8顯示了配置成用于與射頻識別(RFID)標簽一起使用的溫度報警裝置。
具體實施例方式以下詳細描述公開了本發明的各種實施方式和特征。這些實施方式和特征意味著 是示例性的，且不是限制性的。如本文所用的，除非關于溫度或者除非以另外方式明確指出，用語“約(about) ”表 示在給定值的+/-20%內。關于溫度，用語“約(about)”表示在給定值的+/-2°C內。多種生物細胞可利用本發明被無菌低溫保存(被玻璃化)。細胞的一個種類是哺 乳動物的發育細胞，例如精子、卵母細胞、晶胚、桑椹胚、胚泡以及其它早期胚細胞。在輔助 的繁殖程序期間，這些細胞被常規地低溫保存。另一種類是用于再生治療中的干細胞。最 廣泛種類是可利用與本發明可獲得的冷卻速度相符合的玻璃化介質被玻璃化的任何細胞。形狀記憶效應形狀記憶效應存在于某些金屬合金中，例如Ag-Cd、Au-Cd, Cu-Al-Ni、Cu-Zn-Al, Cu-Zn-Si、Cu-Zn-Sn, Cu-Sn, Cu-Zn, Fe-Pt, Fe-Mn-Si, In-Ti、Mn_Cu、Mn-Si、Ni-Ti、Ni-Al 以及其他。在該組中，Ni-Ti合金是商業上最普遍的變體，且被稱作為鎳鈦諾。本發明可通 過廣泛種類的形狀記憶合金來實施。待使用的具體合金可由熟悉本技術的那些人員選擇。 為了便于理解本發明，在本說明書中將利用作為形狀記憶材料的鎳鈦諾的特性，以闡明本 發明的特征。形狀記憶效應是物體可在兩種不同結晶狀態下存在的現象。形狀記憶效應可表征 為“單程”或“雙程”。在單程形狀記憶材料中，物體在第一較高溫度狀態下是剛硬的，且具 有獨特的限定的“被記憶”形狀。當冷卻時，該物體改變到易于變形的狀態。通過加熱該材 料，可使該物體失去其變形性，并變回到其獨特的限定的形狀。材料科學教導我們，這些物 理狀態之間的來回變化是由材料的溫度誘發的相變所導致的現象。在雙程形狀記憶材料中，低溫相是剛硬的而非能延展的，并具有其特有的被記憶 形狀。因此，由雙程形狀記憶材料制成的物體可通過增加或降低物體的溫度而在兩個不同 形狀之間轉換，使得它在高溫和低溫相之間交替變化。
圖1是顯示“單程”形狀記憶材料的行為的溫度誘發的形狀記憶相變圖。單程形 狀記憶材料存在于兩種結晶結構中奧氏體(圖標100)和馬氏體(圖標120)。奧氏體相 的特性在于硬度和超彈性特性。馬氏體相是柔軟和能延展的。奧氏體物體的形狀被稱作為 “被記憶形狀”。通過冷卻，處于奧氏體相的物體可轉變成馬氏體。作為柔軟的馬氏體，于是 物體可變形。通過加熱，這種馬氏體物體可變回為奧氏體。當這種相轉換時，物體的形狀將 恢復(用一些力)到“被記憶形狀”。馬氏體到奧氏體的轉變140發生在從As (奧氏體開始)142到Af (奧氏體完成)144 的溫度范圍內。相似地，奧氏體到馬氏體的轉變160發生在從Ms (馬氏體開始)162到Mf (馬 氏體完成)164的溫度范圍內。奧氏體轉變和馬氏體轉變發生在不同的轉變溫度帶內。這 種現象稱作轉變滯后(transformation hysteresis) 180，轉變滯后180是當加熱時50%轉 變成奧氏體的物體以及當冷卻時50%變回到馬氏體的物體之間的溫度差距(temperature spread)。總轉變溫度跨距182表示一個人需要將物體在100%馬氏體與100%奧氏體之間 轉變的溫度范圍。對于鎳鈦諾，總轉變溫度跨距近似為50°C。典型的轉變溫度帶是15°C至 20°C。形狀記憶材料的重要特性是根據物體的加熱和冷卻歷程而定，當其溫度介于轉變溫 度帶之間時，物體可處于其奧氏體相190或馬氏體相192。關于鎳鈦諾，轉變溫度142、144、162以及164由合金形成之后Ni與T i的原子比、 以及鎳鈦諾的冶金加工決定。當材料處于其奧氏體相時，通過冶金加工來構造鎳鈦諾的奧 氏體被記憶形狀。圖2是用于顯示雙程形狀記憶的形狀記憶材料的溫度誘發的形狀記憶相變圖。顯 示單程形狀記憶的大多數形狀記憶材料可被培養成顯示雙程形狀記憶。這些材料存在于兩 種結晶結構中奧氏體(圖標200)和馬氏體(210)。由雙程形狀記憶材料制成的物體將具 有兩個取決于相的獨特的形狀。奧氏體物體稱作為具有“奧氏體形狀”。馬氏體物體的形狀 稱作為“馬氏體形狀”。兩個形狀都是堅硬并且截然不同的。與單程形狀記憶的一個被記憶 形狀相比，在雙程形狀記憶中存在兩個“被記憶形狀”。溫度轉變220和240使形狀記憶材 料在相之間轉換，并導致形狀改變。轉變滯后252和總轉變溫度跨距254具有與單程形狀 記憶材料相似的含意。溫度響應性形狀記憶致動器圖3圖示了使用單程形狀記憶材料去制造溫度響應性(temperature responsive)致動器。物品300是處于其奧氏體相并因此處于其被記憶形狀的螺旋形鎳鈦 諾彈簧。在彈簧內部是敞開的圓柱形空間302，圓柱形空間302將用于容納如下論述的偏置 彈簧。如果鎳鈦諾彈簧被冷卻并轉變成馬氏體，則它可被壓縮到較短長度320，并且如果移 除壓縮力將保持被壓縮狀。如果鎳鈦諾彈簧被加熱以引發其奧氏體轉變，則其形狀恢復到 被記憶形狀，并且彈簧伸展(物品300)。物品340示出通常被壓縮的螺旋形偏置彈簧，螺旋形偏置彈簧是由諸如鋼、黃銅、 鋁或其它非形狀記憶材料的傳統彈簧材料制成。參見物品360，如果偏置彈簧362套入鎳鈦諾彈簧364內部(或反之亦然)，且每 一個的端部366、368被接合，則形成溫度響應性致動器。如果鎳鈦諾彈簧處于其馬氏體相， 則致動器將被偏置彈簧收縮成短的長度370。如果致動器被加熱到高于奧氏體完成溫度，則 鎳鈦諾彈簧將伸展，致動器380將伸展到長的長度382。
當致動器從其奧氏體開始溫度被加熱到其奧氏體完成溫度時，從短的長度到長的 長度的轉變將遞增地進行。因此，當加熱時，致動器的長度可被校準到\和Af之間的溫度。 致動器可通過冷卻低于其馬氏體完成溫度而被復位到其短的長度。因此，致動器可用于在 交替的升溫和冷卻循環期間重復地監測溫度。圖4圖示了使用雙程形狀記憶材料去制成溫度響應性致動器。物品400是處于其 奧氏體形狀并具有相對長的長度402的雙程鎳鈦諾彈簧。在彈簧內部是敞開的圓柱形空間 404。將奧氏體彈簧冷卻到低于其馬氏體完成溫度引發其馬氏體轉變。這導致了彈簧變體 成其具有相對短的長度408的馬氏體形狀406。如果彈簧然后被加熱到高于其奧氏體完成 溫度，則其長度回復到其長的長度。用于低溫保存的溫度報警裝置圖5圖示了溫度報警裝置在低溫容器上的應用，以向使用者報警去玻璃化的風 險。示出了具有溫度報警裝置520的示例性低溫容器500的大體管形元件的縱剖面。該低 溫容器包括具有兩個開口端504的管502。約2mm的外徑506和3至6cm的長度508是合 適的。溫度報警裝置520包括圓柱形基部522、形狀記憶致動器524以及報警桿526。如 本文所用的，“桿”可表示任何能附接到或能操作性地接合(例如附接到)形狀記憶致動器 的物理指示器，例如標簽或圓柱體。圓柱形基部包括肩部528、沉孔530、腔室532以及狹槽 534。致動器在536處附接到圓柱形基部，并在538處附接到報警桿。致動器和報警桿兩者 在腔室內都是自由地大體線性移動。致動器由于升溫或冷卻而引起的轉變運動使報警桿相 對于出口 540伸縮性地延伸或回縮。這種推出和推進可以是相當有力的。狹槽作用為將致 動器暴露于環境，并增加與環境的傳熱。選定狹槽的數量和尺寸，以在不損及結構整體性的 情況下最大化傳熱。報警桿包括具有報警色542的帶的外部表面。0. 5至Icm的外徑544 是合適的。3至8cm的長度546是合適的。報警色可對應于去玻璃化的漸增預兆。綠色可對應約_150°C時的第一指示。藍色 和橙色可對應于高于約-150°C時的增加的中間指示。紅色可對應于約-130°C時的最終指
7J\ ο警告去玻璃化的示例性報警協議是確定“去玻璃化閾值溫度”。在低于該溫度時， 生物樣品是相對安全的。高于該溫度時，去玻璃化的風險快速地增加。正常的去玻璃化閾 值溫度是約-130°C，即水的玻璃化過渡溫度。玻璃化介質可具有略微不同的去玻璃化閾值 溫度。形狀記憶致動器包括單程形狀記憶彈簧和偏置彈簧。形狀記憶彈簧具有約-150°C或 更低的奧氏體開始溫度。致動器在該溫度時將開始延伸，并繼續延伸直到達到奧氏體完成 溫度為止。優選地，奧氏體完成溫度是去玻璃化閾值溫度，即約-130°C。圖6顯示了裝載和組裝低溫容器管600與溫度報警裝置的過程。在密封端610之 前，將注射器(未顯示)附接到低溫容器管的開口 602。注射器產生真空，該真空將生物樣 品604吸入低溫容器管的另一端內。生物樣品由玻璃化介質606和一個或多個待低溫保存 的細胞608組成。然后，將低溫容器管的具有生物樣品的該端熱密封以產生無菌密封610。在裝載和密封之后，參照物品620，低溫容器管的開口端602然后放置于圓柱形基 部626的沉孔622內部。通過在肩部628處的熱密封而產生無菌密封。由于在很高于鎳鈦 諾彈簧的奧氏體完成溫度的室溫下完成裝載，因此報警裝置的報警桿632延伸出開口一露出長度634。合適的露出長度為約1.5cm。然后，將低溫容器放置于液態氮內，并且將生物樣品玻璃化。由于鎳鈦諾彈簧被轉 變低于其馬氏體完成溫度，因此報警桿完全回縮。如果低溫容器從液態氮移出并開始升溫， 則鎳鈦諾彈簧將延伸，報警桿將延伸，并且將提供將要發生去玻璃化的警報。如果將低溫容 器放回到液態氮浴，那么報警桿將回縮。用于溫度報警裝置的合適鎳鈦諾等級當低溫容器從LN2(_196°C )保藏庫中取出并升溫時，去玻璃化的風險從約_130°C 的水的Tg時開始。報警協議應該在安全(介于-196°C和-130°C之間)溫度時啟動報警， 并且提供在約_130°C時達到最強的逐漸增強的警告。致動器具有從其奧氏體開始溫度到其 奧氏體完成溫度的轉變運動。因此，對于由鎳鈦諾組成的致動器而言，合適的奧氏體開始溫 度為約-150°C，且合適的奧氏體完成溫度為約-130°C。為了在這些溫度下實現轉變，可通 過添加諸如鐵或鉻的第三元素來改變標準的鎳鈦諾合金。為了在浸沒入LN2內時復位溫度報警，馬氏體完成溫度應該高于-196°C。合適的 馬氏體開始溫度可為約_180°C。如果利用液態氦進行復位，則可利用至少_269°C的更低馬 氏體完成溫度。用于生物樣品的合適材料諸如人類生殖細胞的生物樣品會接觸低溫容器的各個部件。人類生殖細胞對某些 材料是不太敏感的。不引起這種反應的材料稱作“非胚胎毒性的(non-embryotoxic)”。因 此，用于低溫容器管、圓柱形基部以及報警桿的合適材料包括適于低溫學服務的非胚胎毒 性的材料。諸如Surlyn 8921的離子鍵樹脂是合適的。我們的試驗已顯示，根據標準化試 驗，鎳鈦諾是非胚胎毒性的，因此也是合適的。鎳鈦諾可用在低溫學溫度。在檢測期間警告將要發生的去玻璃化的方法圖7圖示為了檢測而將低溫容器從長期保藏庫移出之后，溫度報警裝置如何能向 使用者報警去玻璃化風險。參見物品700，為了檢測將低溫容器702從長期保藏庫取出，并 放置于含LN2706的小型容器704內。這些容器通常被稱作為“無柄杯(goblet) ”。用LN2 填充無柄杯至接近頂部的液面708。當LN2吸收周圍環境熱時，它蒸發以形成蒸汽710。參見物品720，當檢測進行時，無柄杯內LN2的液面722由于LN2蒸發而下降。由 于致動器周圍的已蒸發的氮蒸汽726仍低于-150°C，因此溫度報警裝置724沒有啟動報警。 該蒸汽主要地是通過吸收透過無柄杯壁728的周圍環境熱而升溫。低溫容器的容置生物樣 品的末端730仍舊浸沒于相當多的LN2內，即處于安全情形下。物品740示出LN2液面742進一步地下降。致動器周圍的蒸汽744的溫度足夠熱， 以顯示轉變運動746并延伸報警桿748。除了來自無柄杯壁的加熱，由于與已蒸發的LN2蒸 汽相混合的周圍空氣的渦旋750，蒸汽也可被升溫。報警桿部分地移出圓柱形腔室，以發出 警報。然而，低溫容器752的末端仍浸沒于LN2內，生物樣品未處于去玻璃化的危險中。因 此，警報746適當地提供了去玻璃化風險的“早期警告”。在充滿檢測無柄杯的室內，注視著 每一個以觀察LN2液面是個負擔。掃視一眼，使用者可從視覺上推斷出每一個無柄杯內的 LN2液面，并且如果必要的話進行干預。物品760圖示出LN2進一步地蒸發，其使得生物樣品幾乎不能浸沒于LN2762內。 蒸汽764的溫度已升高，使得致動器的轉變運動達到其極限。報警桿766完全延伸出768，并且低溫容器現在處于完全警報下。技術人員知道立即采取行動以用LN2重新填充無柄 杯，或者將低溫容器放回到長期保藏庫。有可能使用者將低溫容器從長期保藏庫移出，并將它放置于無LN2的無柄杯內。 在這種情形中，低溫容器可不具有其如上所述的“早期警告”特征。但是因為致動器的奧氏 體開始溫度比水的Tg高，因此低溫容器將在很早于Tg之前就啟動警報，并當接近Tg時而 提供逐漸增強的警報。在報警之后，將低溫容器放回LN2內，就復位了溫度報警裝置。這種冷凍劑的冷卻 效應引發了將報警桿回縮進圓柱形腔室內的轉變運動。借助于這種溫度報警裝置，可修改 檢測程序以記錄將低溫容器重新浸沒于LN2內之前報警桿的位置。這就記憶了檢測期間生 物樣品的安全處理。溫度報警裝置提供了去玻璃化風險的視覺警報。也可以不同方式來利用轉變運動 以傳達警報。示例可為閃光燈、聲音警報、或諸如借助于RFID標簽的無線方式。圖8圖示了用以包括RFID標簽的被修改的溫度報警裝置。報警裝置800包括被 修改的圓柱形基部802、形狀記憶致動器804以及RFID標簽806。當溫度報警裝置是冷的 時810，形狀記憶致動器收縮，且RFID標簽回縮進被修改的圓柱形基部內。被修改的圓柱形 基部電磁屏蔽RFID標簽與外部的RFID讀取器830，因此RFID標簽對讀取器“不可見”。然 而，當溫度報警裝置升溫時820，形狀記憶致動器伸展，RFID標簽822從腔室移出，并變得對 RFID讀取器“可見”。然后，可發出警告。設計考慮本文所述的溫度報警裝置可用于開放式和封閉式玻璃化低溫容器中。本發明的早 期警告特征涉及致動器和生物樣品之間的距離。可修改該距離以適于可利用各種尺寸的無 柄杯的使用者的需要。使用無偏置彈簧的單程鎳鈦諾的致動器可用于制造溫度報警裝置。 這些致動器將不具有自動復位的特征。它們可通過在致動器已轉變為馬氏體之后將報警桿 推回進圓柱形腔室內而復位。結論盡管已參照一個或多個不同示例性實施方式描述了該公開內容，但熟悉本技術的 那些人員將會理解，在不脫離該公開內容的范圍的情況下，可進行各種改變以及可對其中 的元件進行等同替代。另外，在不脫離該公開內容的本質范圍或教導的情況下，可進行很多 修改以適于特殊情形。因此，意圖是該公開內容并不局限于如為實施本發明而構思的最佳 方式中所述的特殊實施方式。
權利要求
一種用于警告去玻璃化危險的溫度報警裝置，所述裝置包括a.形狀記憶元件；b.腔室；以及c.報警桿，其至少部分地駐留于所述腔室內，其中，所述報警桿與所述形狀記憶元件操作性地接合，使得如果所述腔室的溫度高于第一閾值升溫溫度，則所述報警桿被至少部分地驅動出所述腔室。
2.權利要求1的溫度報警裝置，其中，所述形狀記憶元件是彈簧。
3.權利要求2的溫度報警裝置，還包括偏置彈簧，所述偏置彈簧附接到所述形狀記憶 彈簧以形成致動器，使得當所述腔室的溫度低于冷卻閾值時，所述報警桿被驅動進所述腔 室內至復位位置。
4.權利要求3的溫度報警裝置，其中，所述形狀記憶彈簧是鎳鈦諾合金，所述鎳鈦諾合 金具有大于或等于-196°C的馬氏體完成溫度以及小于或等于-130°C的奧氏體完成溫度。
5.權利要求2的溫度報警裝置，其中，所述形狀記憶彈簧包括雙程形狀記憶合金，且其 中，所述形狀記憶彈簧的馬氏體相的被記憶形狀比所述形狀記憶彈簧的奧氏體相的被記憶 形狀短。
6.權利要求1的溫度報警裝置，其中，所述報警桿是標簽或圓柱體。
7.權利要求1的溫度報警裝置，其中，所述溫度報警裝置被升溫到第二閾值溫度，所述 報警桿從所述腔室中移出達到最大量。
8.權利要求7的溫度報警裝置，其中，所述第二閾值溫度是約-130°C。
9.權利要求1的溫度報警裝置，其中，所述報警桿包括RFID標簽。
10.一種用于玻璃化生物樣品的低溫容器，所述低溫容器包括a.用于保存生物樣品的管；以及b.溫度報警裝置，所述溫度報警裝置包括形狀記憶致動器，使得所述溫度報警裝置將在約-150°C時提供 第一指示、高于-150°C時提供中間指示、以及在約-130°C時提供最終指示。
11.權利要求10的低溫容器，其中，所述溫度報警裝置在浸沒入液態氮時將自動地復位。
12.權利要求10的低溫容器，其中，所述溫度報警裝置還包括報警桿，且所述溫度的指 示對應于所述報警桿相對于所述管的線性移動的程度。
13.一種用于在檢測期間減少生物樣品去玻璃化的可能性的方法，所述方法包括步驟a.將保存所述樣品的低溫容器放置于容納低溫流體的無柄杯內，所述低溫容器包括溫 度報警裝置，所述溫度報警裝置配置成當它升溫高于第一閾值溫度時響應；b.監測所述溫度報警裝置以檢測所述響應；以及c.當所述監測檢測到所述響應時，采取具體行動以減少去玻璃化的可能性。
14.權利要求13的方法，其中，所述第一閾值溫度在-150°C至-130°C的范圍內。
15.權利要求13的方法，其中，所述響應是顏色的顯示。
16.權利要求13的方法，其中，所述響應是RFID讀取器的觸發。
17.權利要求13的方法，其中，所述具體行動是將附加的低溫流體添加到所述無柄杯。
18.權利要求13的方法，其中，所述具體行動是將所述低溫容器移至長期低溫保藏庫。
19.權利要求13的方法，其中，所述低溫流體是液態氮。
全文摘要
一種溫度報警裝置，用于警告由于生物樣品升溫而將要發生的去玻璃化，其使用了形狀記憶材料。形狀記憶材料的溫度誘發的相變，導致溫度響應性致動器在由于樣品溫度接近去玻璃化溫度(例如-130℃)而升溫時延伸報警桿。溫度報警裝置在浸沒入液態氮內時自動地復位。
文檔編號G01K5/48GK101918802SQ200880125127
公開日2010年12月15日 申請日期2008年11月12日 優先權日2007年11月12日
發明者米爾頓·秦 申請人:庫克泌尿科學公司萬斯產品公司