一種可實時監控干冰余量的干冰運輸箱制造技術

一種可實時監控干冰余量的干冰運輸箱。箱蓋裝備紅外線測距裝置，通過由箱體內干冰距離箱蓋的距離而估算出箱內的干冰量。運輸箱裝備紅外線攝像頭以及加速度感應器，當箱體傾倒時可發出警報并拍攝照片用于人工估計箱內干冰剩余量。運輸箱安裝具備無線網絡通訊功能的嵌入式系統，所采集的各類數據可實時上傳至服務器，也可接受個人終端的指令，即刻采集并發送回數據以供評估。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于生物學樣品的運輸領域，尤其是利用干冰維持低溫的干冰運輸箱。
技術介紹
很多生物學樣品，例如細胞，病毒，蛋白質等在運輸時需要保持于超低溫以維護其生物活性。使用的超低溫的冷源主要為液氮和干冰，干冰因為價格低廉，使用方便而成為最常用的冷源。傳統的干冰運輸只是簡單地將樣品放入裝有干冰的聚苯乙烯泡沫塑料箱子里，這類簡易的干冰運輸箱通常也缺乏必要的溫度監視系統，無法提供樣品在運輸過程中是否一直處于零下79度低溫的信息。專利技術CN205240341U公開了一種可實時記錄運輸箱溫度的干冰運輸箱，解決了樣品的溫度監視問題。但是僅僅能監視樣品在運輸過程中的溫度并不能消除干冰消耗完后導致樣品溫度上升的隱患。某些樣品，比如用于癌癥患者治療的免疫細胞，培養周期長，一旦在運輸過程中因溫度過高導致細胞死亡，是沒有第二次機會再生產另一批的免疫細胞的，這類細胞樣品的運輸，還需要提供運輸箱內干冰余量的信息，以便在箱內干冰耗盡前能提供預警，讓相關人員能及時介入，確保所運送樣品的安全。
技術實現思路
為了進一步提高生物學樣品在使用干冰運輸箱進行運輸時的安全性，本專利技術提出了一種新型干冰運輸箱，通過安置于運輸箱內的光學檢測系統對箱內的干冰余量進行實時監控，使得在箱內干冰耗盡前進行人工干預成為可能。本專利技術所采用的技術包括兩個部分：運輸箱內干冰余量的數據采集以及運輸箱與個人終端或數據服務器間的數據傳輸。在運輸箱箱蓋安置紅外線距離傳感器，用于測量箱內干冰距離箱蓋的距離。當箱內干冰逐漸升華，箱內干冰最高點的位置也隨之降低，通過在箱內干冰不同余量時測量箱內干冰距離箱蓋的距離，繪出所測距離與干冰余量的校準圖，在運送樣品時即可由校準圖按所測的距離估算出箱內剩余干冰量。為提高測量精度，可在箱蓋裝備多個傳感器，取得平均值以避免因箱內干冰堆積在一側而導致的偏差。距離傳感器采用波長小于1000納米的近紅外光，以避開二氧化碳的吸收峰，同時利用紅外線的強穿透力，降低干冰上漂浮的霧氣對測量精度的影響。在使用時，除了直接基于干冰余量設定報警閾值外，還可在運輸時根據干冰的消耗速度，估算出何時干冰將會耗盡，以便相關人員提前做好準備，補充干冰或將樣品轉移至其他安全地點。干冰運輸箱在運送過程中有可能會傾倒，這對所運送的樣品時很不利的：箱體傾倒后干冰因重力而滑到箱體一側，會導致樣品盒沒有干冰覆蓋而直接暴露于空氣中造成樣品溫度上升；箱體傾倒后距離傳感器所測得數據也不能真實反映箱內干冰的實際余量。本專利技術的干冰運輸箱裝有加速度感應器，能檢測箱體是否傾倒，如處于傾倒狀態，則發出聲光警報，同時通過網絡通知相關人員。若無進一步糾正措施，則啟用箱內的紅外線攝像頭，直接對箱內情況拍照，并通過網絡傳輸給相關人員以供評估。因為運輸箱內樣品的低溫保持決定于及時的人工干預，因此運輸箱的數據傳輸不能只是從運輸箱至數據服務器的單向流動，運輸箱要能接受個人終端發來的指令，進行即時的數據采集并回傳以供評估。運輸箱配備的嵌入式操作系統除了具備數據采集功能外，還要有完善的通訊能力。系統采用的通訊標準可為WI-FI、藍牙、或移動電話通訊系統。鑒于干冰運輸箱大部分時間處于運輸途中，以及目前2/3/4G移動電話通訊網絡的高覆蓋率，移動電話通訊網絡可作為首選的通訊手段，用于接入互聯網（Internet），將運輸箱和個人終端和服務器連接起來。利用移動電話通訊網絡，還能根據手機基站進行快速定位，獲得運輸箱的位置信息，幫助相關人員對運輸箱的情況進行評估。所采用的嵌入式操作系統可為實時操作系統（RTOS），也可為基于UNIX的系統例如安卓（Android）系統。系統運行特制的軟件，除了負責數據采集外，還可通過無線網絡與個人終端和服務器連接，除了能上傳數據外，還能接受指令進行特定操作。本專利技術的有益效果：正常情況下通過安置在箱蓋的紅外線傳感器估算出運輸箱內的干冰余量，同時通過具備通訊功能的嵌入式操作系統將測得數據傳送到服務器。當發生異常情況如箱體傾倒時，可啟用紅外線攝像頭對箱內情況拍照并傳送給相關人員進行評估。通過這些監測，使得相關人員能在運輸箱內干冰耗盡前得到預警，及時介入，確保所運送樣品處于所需的低溫狀態。附圖說明圖1是本專利技術所述的干冰運輸箱的結構示意圖。圖中1.紅外線測距裝置，2.紅外線攝像頭，3.運輸箱箱蓋，4.運輸箱箱體。圖2是本專利技術所述的干冰運輸箱的剖視圖。圖中1.紅外線測距裝置，3.運輸箱箱蓋，4.運輸箱箱體，5.干冰，6.樣品盒支架，7.樣品盒。圖3是本專利技術所述的干冰運輸箱的數據采集及傳送示意圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術進一步說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用于解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。如圖1所示，本專利技術所述的干冰運輸箱由箱體和箱蓋兩部分構成，箱體和箱蓋可用聚苯乙烯泡沫塑料或聚氨酯等保溫材料制成。在運輸箱箱蓋上中間安裝紅外線攝像頭，攝像頭帶有LED紅外光源，能發射波長短于1000納米的近紅外光用于拍攝時的箱內照明。在運輸箱箱蓋的對角線兩端安裝紅外線測距裝置，用于精確測量箱蓋到箱體內干冰的距離。如圖2所示，當箱內干冰高度不一致時，通過安裝于箱蓋對角線兩端的紅外線測距裝置，將所測的兩個距離取平均值，則能提高測量精度。運輸箱的箱蓋還裝有聲光報警器，當運輸箱情況異常，例如傾倒或干冰余量低于預設閾值時能發出警報。保存生物樣品的樣品盒放置于運輸箱靠近底部的樣品盒支架上，周圍填充干冰以保持所需的低溫。使用時根據具體的運輸情況，選擇合適的干冰余量的報警閾值，以保證相關人員有足夠的時間添加干冰或將樣品轉移至安全地點。本專利技術干冰運輸箱的箱蓋裝有具備通訊能力的嵌入式系統，系統所需的硬件安裝于箱蓋頂部，以縮短與各類監測裝置的距離，同時減少箱內低溫對芯片及電池的影響。嵌入式系統運行手機通用的安卓（Android）操作系統，為提高運行效率降低耗電量，采用5.0以上的版本。手機上用的通訊模塊，距離感應器，加速度傳感器，以及攝像頭的硬件以及相關軟件可略加修改或直接用于干冰運輸箱，主要修改包括增加距離感應器的探測距離至30至40厘米，將攝像頭的閃光燈換成波長小于1000納米的LED近紅外燈。系統還可搜集其他數據，并通過2/3/4G移動電話通訊網絡接入互聯網連接個人終端和服務器（如圖3所示）。系統運行特制軟件，除了能定時收集所測數據并上傳至服務器外，還能接受個人終端發來的指令，即刻采集數據并傳送至個人終端以供評估。為方便起見，運輸箱的箱蓋裝置小型液晶屏，可顯示運輸箱所收集到的箱內干冰余量、箱內外溫度、網絡狀況、剩余電量等信息，以備運送人員查看。以上所述僅為本專利技術的一個較佳實施例，并不用以限制本專利技術，凡在本專利技術的原理之內所做的任何修改、替換、以及改進，都包含在本專利技術的保護范圍之內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種可實時監控干冰余量的干冰運輸箱，由保溫材料制成的箱體和箱蓋組成，其特征是：(a)?運輸箱配備用于檢查干冰余量的光學探測裝置(b)?運輸箱配備具備無線網絡通訊功能的嵌入式系統。

【技術特征摘要】
1.一種可實時監控干冰余量的干冰運輸箱，由保溫材料制成的箱體和箱蓋組成，其特征是：(a) 運輸箱配備用于檢查干冰余量的光學探測裝置(b) 運輸箱配備具備無線網絡通訊功能的嵌入式系統。2.根據權利要求1所述的可實時監控干冰余量的干冰運輸箱，其特征是：運輸箱箱蓋裝有紅外線測距裝置，通過測量箱蓋距離箱體內干冰的距離估算箱內干冰剩余量。3.根據權利要求1所述的可實時監控干冰余量的干冰運輸箱，其特征是：運輸箱裝有自帶光源的紅外線攝像頭，用于獲得箱內干冰情況的可視信息。4.根據權利要求1所述的可實時監控干冰余量的干冰運輸箱，其特征是：運輸箱裝有加速...

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅益華，吳春曉，趙劍鋒，
申請(專利權)人：上海閃錦生物科技有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31