一種可實(shí)時(shí)監(jiān)控干冰余量的干冰運(yùn)輸箱的制作方法
【專利摘要】一種可實(shí)時(shí)監(jiān)控干冰余量的干冰運(yùn)輸箱。箱蓋裝備紅外線測距裝置，通過由箱體內(nèi)干冰距離箱蓋的距離而估算出箱內(nèi)的干冰量。運(yùn)輸箱裝備紅外線攝像頭以及加速度感應(yīng)器，當(dāng)箱體傾倒時(shí)可發(fā)出警報(bào)并拍攝照片用于人工估計(jì)箱內(nèi)干冰剩余量。運(yùn)輸箱安裝具備無線網(wǎng)絡(luò)通訊功能的嵌入式系統(tǒng)，所采集的各類數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)上傳至服務(wù)器，也可接受個(gè)人終端的指令，即刻采集并發(fā)送回?cái)?shù)據(jù)以供評估。
【專利說明】
一種可實(shí)時(shí)監(jiān)控干冰余量的干冰運(yùn)輸箱
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于生物學(xué)樣品的運(yùn)輸領(lǐng)域，尤其是利用干冰維持低溫的干冰運(yùn)輸箱。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]很多生物學(xué)樣品，例如細(xì)胞，病毒，蛋白質(zhì)等在運(yùn)輸時(shí)需要保持于超低溫以維護(hù)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?yàn)閮r(jià)格低廉，使用方便而成為最常用的冷源。
[0004]傳統(tǒng)的干冰運(yùn)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(yùn)輸箱通常也缺乏必要的溫度監(jiān)視系統(tǒng)，無法提供樣品在運(yùn)輸過程中是否一直處于零下79度低溫的信息。發(fā)明CN205240341U公開了一種可實(shí)時(shí)記錄運(yùn)輸箱溫度的干冰運(yùn)輸箱，解決了樣品的溫度監(jiān)視問題。但是僅僅能監(jiān)視樣品在運(yùn)輸過程中的溫度并不能消除干冰消耗完后導(dǎo)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(xì)胞，培養(yǎng)周期長，一旦在運(yùn)輸過程中因溫度過高導(dǎo)致細(xì)胞死亡，是沒有第二次機(jī)會(huì)再生產(chǎn)另一批的免疫細(xì)胞的，這類細(xì)胞樣品的運(yùn)輸，還需要提供運(yùn)輸箱內(nèi)干冰余量的信息，以便在箱內(nèi)干冰耗盡前能提供預(yù)警，讓相關(guān)人員能及時(shí)介入，確保所運(yùn)送樣品的安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了進(jìn)一步提高生物學(xué)樣品在使用干冰運(yùn)輸箱進(jìn)行運(yùn)輸時(shí)的安全性，本發(fā)明提出了一種新型干冰運(yùn)輸箱，通過安置于運(yùn)輸箱內(nèi)的光學(xué)檢測系統(tǒng)對箱內(nèi)的干冰余量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，使得在箱內(nèi)干冰耗盡前進(jìn)行人工干預(yù)成為可能。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)包括兩個(gè)部分:運(yùn)輸箱內(nèi)干冰余量的數(shù)據(jù)采集以及運(yùn)輸箱與個(gè)人終端或數(shù)據(jù)服務(wù)器間的數(shù)據(jù)傳輸。
[0007]在運(yùn)輸箱箱蓋安置紅外線距離傳感器，用于測量箱內(nèi)干冰距離箱蓋的距離。當(dāng)箱內(nèi)干冰逐漸升華，箱內(nèi)干冰最高點(diǎn)的位置也隨之降低，通過在箱內(nèi)干冰不同余量時(shí)測量箱內(nèi)干冰距離箱蓋的距離，繪出所測距離與干冰余量的校準(zhǔn)圖，在運(yùn)送樣品時(shí)即可由校準(zhǔn)圖按所測的距離估算出箱內(nèi)剩余干冰量。為提高測量精度，可在箱蓋裝備多個(gè)傳感器，取得平均值以避免因箱內(nèi)干冰堆積在一側(cè)而導(dǎo)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(shí)利用紅外線的強(qiáng)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(shí)，除了直接基于干冰余量設(shè)定報(bào)警閾值外，還可在運(yùn)輸時(shí)根據(jù)干冰的消耗速度，估算出何時(shí)干冰將會(huì)耗盡，以便相關(guān)人員提前做好準(zhǔn)備，補(bǔ)充干冰或?qū)悠忿D(zhuǎn)移至其他安全地點(diǎn)。
[0008]干冰運(yùn)輸箱在運(yùn)送過程中有可能會(huì)傾倒，這對所運(yùn)送的樣品時(shí)很不利的:箱體傾倒后干冰因重力而滑到箱體一側(cè)，會(huì)導(dǎo)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(shù)據(jù)也不能真實(shí)反映箱內(nèi)干冰的實(shí)際余量。本發(fā)明的干冰運(yùn)輸箱裝有加速度感應(yīng)器，能檢測箱體是否傾倒，如處于傾倒?fàn)顟B(tài)，則發(fā)出聲光警報(bào)，同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)通知相關(guān)人員。若無進(jìn)一步糾正措施，則啟用箱內(nèi)的紅外線攝像頭，直接對箱內(nèi)情況拍照，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給相關(guān)人員以供評估。
[0009]因?yàn)檫\(yùn)輸箱內(nèi)樣品的低溫保持決定于及時(shí)的人工干預(yù)，因此運(yùn)輸箱的數(shù)據(jù)傳輸不能只是從運(yùn)輸箱至數(shù)據(jù)服務(wù)器的單向流動(dòng)，運(yùn)輸箱要能接受個(gè)人終端發(fā)來的指令，進(jìn)行即時(shí)的數(shù)據(jù)采集并回傳以供評估。運(yùn)輸箱配備的嵌入式操作系統(tǒng)除了具備數(shù)據(jù)采集功能外，還要有完善的通訊能力。系統(tǒng)采用的通訊標(biāo)準(zhǔn)可為W1-F1、藍(lán)牙、或移動(dòng)電話通訊系統(tǒng)。鑒于干冰運(yùn)輸箱大部分時(shí)間處于運(yùn)輸途中，以及目前2/3/4G移動(dòng)電話通訊網(wǎng)絡(luò)的高覆蓋率，移動(dòng)電話通訊網(wǎng)絡(luò)可作為首選的通訊手段，用于接入互聯(lián)網(wǎng)(Internet)，將運(yùn)輸箱和個(gè)人終端和服務(wù)器連接起來。利用移動(dòng)電話通訊網(wǎng)絡(luò)，還能根據(jù)手機(jī)基站進(jìn)行快速定位，獲得運(yùn)輸箱的位置信息，幫助相關(guān)人員對運(yùn)輸箱的情況進(jìn)行評估。所采用的嵌入式操作系統(tǒng)可為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)，也可為基于UNIX的系統(tǒng)例如安卓(Android)系統(tǒng)。系統(tǒng)運(yùn)行特制的軟件，除了負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集外，還可通過無線網(wǎng)絡(luò)與個(gè)人終端和服務(wù)器連接，除了能上傳數(shù)據(jù)外，還能接受指令進(jìn)行特定操作。
[0010]本發(fā)明的有益效果:正常情況下通過安置在箱蓋的紅外線傳感器估算出運(yùn)輸箱內(nèi)的干冰余量，同時(shí)通過具備通訊功能的嵌入式操作系統(tǒng)將測得數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器。當(dāng)發(fā)生異常情況如箱體傾倒時(shí)，可啟用紅外線攝像頭對箱內(nèi)情況拍照并傳送給相關(guān)人員進(jìn)行評估。通過這些監(jiān)測，使得相關(guān)人員能在運(yùn)輸箱內(nèi)干冰耗盡前得到預(yù)警，及時(shí)介入，確保所運(yùn)送樣品處于所需的低溫狀態(tài)。
【附圖說明】
[0011 ]圖1是本發(fā)明所述的干冰運(yùn)輸箱的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.紅外線測距裝置，2.紅外線攝像頭，3.運(yùn)輸箱箱蓋，4.運(yùn)輸箱箱體。
[0012]圖2是本發(fā)明所述的干冰運(yùn)輸箱的剖視圖。圖中1.紅外線測距裝置，3.運(yùn)輸箱箱蓋，4.運(yùn)輸箱箱體，5.干冰，6.樣品盒支架，7.樣品盒。
[0013]圖3是本發(fā)明所述的干冰運(yùn)輸箱的數(shù)據(jù)采集及傳送示意圖。
[0014]
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0016]如圖1所示，本發(fā)明所述的干冰運(yùn)輸箱由箱體和箱蓋兩部分構(gòu)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(yùn)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(fā)射波長短于1000納米的近紅外光用于拍攝時(shí)的箱內(nèi)照明。在運(yùn)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(nèi)干冰的距離。如圖2所示，當(dāng)箱內(nèi)干冰高度不一致時(shí)，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(gè)距離取平均值，則能提高測量精度。運(yùn)輸箱的箱蓋還裝有聲光報(bào)警器，當(dāng)運(yùn)輸箱情況異常，例如傾倒或干冰余量低于預(yù)設(shè)閾值時(shí)能發(fā)出警報(bào)。保存生物樣品的樣品盒放置于運(yùn)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(shí)根據(jù)具體的運(yùn)輸情況，選擇合適的干冰余量的報(bào)警閾值，以保證相關(guān)人員有足夠的時(shí)間添加干冰或?qū)悠忿D(zhuǎn)移至安全地點(diǎn)。
[0017]本發(fā)明干冰運(yùn)輸箱的箱蓋裝有具備通訊能力的嵌入式系統(tǒng)，系統(tǒng)所需的硬件安裝于箱蓋頂部，以縮短與各類監(jiān)測裝置的距離，同時(shí)減少箱內(nèi)低溫對芯片及電池的影響。嵌入式系統(tǒng)運(yùn)行手機(jī)通用的安卓(Android)操作系統(tǒng)，為提高運(yùn)行效率降低耗電量，采用5.0以上的版本。手機(jī)上用的通訊模塊，距離感應(yīng)器，加速度傳感器，以及攝像頭的硬件以及相關(guān)軟件可略加修改或直接用于干冰運(yùn)輸箱，主要修改包括增加距離感應(yīng)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(tǒng)還可搜集其他數(shù)據(jù)，并通過2/3/4G移動(dòng)電話通訊網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)連接個(gè)人終端和服務(wù)器(如圖3所示)。系統(tǒng)運(yùn)行特制軟件，除了能定時(shí)收集所測數(shù)據(jù)并上傳至服務(wù)器外，還能接受個(gè)人終端發(fā)來的指令，即刻采集數(shù)據(jù)并傳送至個(gè)人終端以供評估。
[0018]為方便起見，運(yùn)輸箱的箱蓋裝置小型液晶屏，可顯示運(yùn)輸箱所收集到的箱內(nèi)干冰余量、箱內(nèi)外溫度、網(wǎng)絡(luò)狀況、剩余電量等信息，以備運(yùn)送人員查看。
[0019]以上所述僅為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原理之內(nèi)所做的任何修改、替換、以及改進(jìn)，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可實(shí)時(shí)監(jiān)控干冰余量的干冰運(yùn)輸箱，由保溫材料制成的箱體和箱蓋組成，其特征是:(a)運(yùn)輸箱配備用于檢查干冰余量的光學(xué)探測裝置(b)運(yùn)輸箱配備具備無線網(wǎng)絡(luò)通訊功能的嵌入式系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實(shí)時(shí)監(jiān)控干冰余量的干冰運(yùn)輸箱，其特征是:運(yùn)輸箱箱蓋裝有紅外線測距裝置，通過測量箱蓋距離箱體內(nèi)干冰的距離估算箱內(nèi)干冰剩余量。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實(shí)時(shí)監(jiān)控干冰余量的干冰運(yùn)輸箱，其特征是:運(yùn)輸箱裝有自帶光源的紅外線攝像頭，用于獲得箱內(nèi)干冰情況的可視信息。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實(shí)時(shí)監(jiān)控干冰余量的干冰運(yùn)輸箱，其特征是:運(yùn)輸箱裝有加速度感應(yīng)器，當(dāng)探測到運(yùn)輸箱傾倒時(shí)可啟用紅外線攝像頭拍照并發(fā)出警報(bào)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實(shí)時(shí)監(jiān)控干冰余量的干冰運(yùn)輸箱，其特征是:所配置的具備無線網(wǎng)絡(luò)通訊功能的嵌入式系統(tǒng)為UNIX系統(tǒng)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實(shí)時(shí)監(jiān)控干冰余量的干冰運(yùn)輸箱，其特征是:所配置的具備無線網(wǎng)絡(luò)通訊功能的嵌入式系統(tǒng)為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實(shí)時(shí)監(jiān)控干冰余量的干冰運(yùn)輸箱，其特征是:嵌入式系統(tǒng)可接受接受個(gè)人終端的指令，即刻采集并發(fā)送回?cái)?shù)據(jù)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實(shí)時(shí)監(jiān)控干冰余量的干冰運(yùn)輸箱，其特征是:嵌入式系統(tǒng)可定時(shí)采集數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器。
【文檔編號】B65D79/02GK106081351SQ201610722060
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月25日
【發(fā)明人】羅益華, 吳春曉, 趙劍鋒
【申請人】上海閃錦生物科技有限公司