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运输容器

阅读：14发布：2021-03-04

专利汇可以提供运输容器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种用于冷冻保存的生物样品的运输容器，冷冻保存的样品可在抵达其目的地时在该运输容器中维持一段时间(例如，数月)。，下面是运输容器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于冷冻保存的生物样品的运输容器，所述运输容器包括：
绝缘壳体，其包括用于容纳冷冻保存的生物样品的腔；以及
热二极管，其能够在第一状态下操作以向所述腔提供冷却，并且在第二状态下操作以削弱热向所述腔中的传递。
2.根据权利要求1所述的运输容器，其特征在于，所述腔除了适合于接纳所述冷冻保存的生物样品之外，还适合于接纳可更换式冷冻相变材料筒，任选地，其中，提供接合装置以用于接纳可更换式冷冻相变材料筒。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的运输容器，其特征在于，所述热二极管是重力式热二极管。
4.根据任一项前述权利要求所述的运输容器，其特征在于，所述热二极管能够维持横跨其竖直高度的高达180℃的温度差，其中功率损失小于10W，例如小于5W或小于3W。
5.根据任一项前述权利要求所述的运输容器，其特征在于，所述热二极管包括空气包层元件或封闭回路式冷凝器/蒸发器环路元件。
6.根据权利要求3或权利要求4所述的运输容器，其特征在于，所述容器包括构造成操作所述热二极管以向所述腔提供冷却的换热器。
7.根据权利要求6所述的运输容器，其特征在于，当所述运输容器位于直立位置中时，所述换热器位于所述腔的竖直最上部分处。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的运输容器，其特征在于，所述换热器热耦合到热力发动机。
9.根据权利要求6或7所述的运输容器，其特征在于，所述换热器热耦合到用于接纳冷冻剂的贮存器。
10.根据权利要求8所述的运输容器，其特征在于，所述热力发动机是斯特林制冷机。
11.根据权利要求6至10中的任一项所述的运输容器，其特征在于，所述换热器至少部分地由红外屏蔽件环绕。
12.根据任一项前述权利要求所述的运输容器，其特征在于，所述绝缘壳体包括真空绝缘面板。
13.根据权利要求12所述的运输容器，其特征在于，所述腔在横截面上为基本上矩形的。
14.根据权利要求1至11中的任一项所述的运输容器，其特征在于，所述绝缘壳体包括杜瓦器皿。
15.根据权利要求1至12中的任一项所述的运输容器，其特征在于，所述绝缘壳体包括杜瓦器皿和一个或多个真空绝缘面板。
16.根据权利要求15所述的运输容器，其特征在于，所述一个或多个真空绝缘面板位于由所述杜瓦瓶限定的所述腔的外侧。
17.根据任一项前述权利要求所述的运输容器，其特征在于，所述运输容器包括一个或多个传感器，其用于检测所述腔内的温度或位于所述腔中的样品的温度、所述容器的位置、维持所述腔内的所述温度稳定所需的功率、位于所述腔中的筒中的冷冻相变材料的量或所述腔内的冷冻剂的体积。
18.根据任一项前述权利要求所述的运输容器，其特征在于，所述运输容器包括用于与位于可更换式相变材料筒内的一个或多个传感器接合的电子接触件。
19.根据权利要求17或权利要求18所述的运输容器，其特征在于，所述运输容器包括一个或多个传感器和用于报告来自所述一个或多个传感器的读数的通信单元。
20.根据权利要求19所述的运输容器，其特征在于，来自所述一个或多个传感器的所述读数指示所述运输容器的位置、所述腔中的温度、来自所述腔的热损失、所述腔的取向、所述腔已暴露于的冲击和振动或所述样品的完整性或这样的参数的组合。
21.根据任一项前述权利要求所述的运输容器，其特征在于，所述运输容器包括能够附接到所述容器以使所述腔密封的绝缘盖。
22.根据权利要求21所述的运输容器，其特征在于，所述运输容器进一步包括锁，任选地，其中，所述锁能够例如响应于验证所述冷冻保存的样品的完整性的信号而通过远程控制或通过远程地生成的代码来释放。
23.根据权利要求21或权利要求22所述的运输容器，其特征在于，所述盖包括构造成从所述热二极管移除热的斯特林制冷机，或者其中，所述盖适应于接纳构造成从所述热二极管移除热的斯特林制冷机。
24.根据任一项前述权利要求所述的运输容器，其特征在于，所述运输容器包括用于控速凝固的装置。
25.根据任一项前述权利要求所述的运输容器，其特征在于，所述运输容器包括用于受控制的解冻的装置。
26.根据权利要求24所述的运输容器，其特征在于，用于控速凝固的所述装置包括用于响应于来自位于所述腔中或样品上的一个或多个传感器的读数而控制所述样品朝所述腔中的下降的装置。
27.根据权利要求25所述的运输容器，其特征在于，用于控速解冻的所述装置包括用于响应于来自位于所述腔中或样品上的一个或多个传感器的读数而控制所述样品朝所述腔中的上升的装置。
28.根据任一项前述权利要求所述的运输容器，其特征在于，所述运输容器包括针对用于从所述腔回收冷冻保存的样品和/或可更换式相变材料筒的自动提取装置的装置。
29.根据任一项前述权利要求所述的运输容器，其特征在于，所述运输容器包括用于位于所述容器的所述腔内的可更换式相变材料筒的流体再装填的导管。
30.根据任一项前述权利要求所述的运输容器，其特征在于，所述运输容器进一步包括用于接纳冷冻相变材料的可更换式筒。
31.根据任一项前述权利要求所述的运输容器，其特征在于，所述热二极管能够在第一状态下操作以使用气体来向所述腔提供冷却，并且，在第二状态下操作以使用气体来削弱热向所述腔中的传递。
32.根据权利要求31所述的运输容器，其特征在于，所述运输容器进一步包括：
制冷机，其用以使所述热二极管的所述气体冷凝，其中，冷凝的所述气体向所述腔提供冷却。
33.根据权利要求32所述的运输容器，其特征在于，所述运输容器进一步包括联接到所述制冷机并且延伸到所述腔中的至少一个冷指。
34.根据权利要求33所述的运输容器，其特征在于，所述运输容器进一步包括靠近所述至少一个冷指的至少一个散热器。
35.根据权利要求34所述的运输容器，其特征在于，所述散热器环绕所述至少一个冷指，并且包括用以从朝向所述至少一个冷指流动的相对暖的气体吸收热能的多个散热片。
36.根据权利要求35所述的运输容器，其特征在于，所述散热器具有比所述冷指的表面面积更大的表面面积。
37.根据权利要求35或36所述的运输容器，其特征在于，所述多个散热片至少沿着所述散热器的长度设置。
38.根据权利要求34至37中的任一项所述的运输容器，其特征在于，所述散热器至少部分地由铜形成。
39.根据权利要求34至37中的任一项所述的运输容器，其特征在于，所述散热器至少部分地由铝形成。
40.根据权利要求31至39中的任一项所述的运输容器，其特征在于，所述运输容器进一步包括用以减小所述腔中的液化气体的体积的机构。
41.根据权利要求40所述的运输容器，其特征在于，用以减小所述腔中的液化气体的体积的所述机构包括：
设于所述腔中的至少一个器皿，其用以收集液化气体；以及
加热元件，其用以对所述至少一个器皿加热，以使收集于所述器皿中的所述液化气体蒸发。
42.根据权利要求41所述的运输容器，其特征在于，所述器皿包括：
浅碗状部分，其包括倾斜表面；以及
所述碗状部分内的凹陷部，其用于收集液化气体。
43.根据权利要求42所述的运输容器，其特征在于，所述机构包括用于控制所述加热元件何时将对所述至少一个器皿施加热的控制器。
44.根据权利要求43所述的运输容器，其特征在于，所述机构包括所述器皿的所述凹陷部中的用以感测所述器皿何时为空的至少一个传感器，并且其中，所述至少一个传感器联接到所述控制器。
45.根据权利要求44所述的运输容器，其特征在于，所述至少一个传感器是设于所述器皿的所述凹陷部中的电阻性元件。
46.根据权利要求31至45中的任一项所述的运输容器，其特征在于，所述运输容器进一步包括用以感测所述运输容器的倾倒或倾斜的至少一个传感器。
47.根据权利要求43至45中的任一项所述的运输容器，其特征在于，所述运输容器进一步包括用以感测所述运输容器的倾斜的至少一个倾斜传感器，其中，所述至少一个倾斜传感器联接到所述控制器。
48.根据权利要求47所述的运输容器，其特征在于，如果所述至少一个倾斜传感器感测到所述运输容器倾斜，则所述控制器阻止所述加热元件对所述至少一个器皿施加热。
49.根据权利要求41至48中的任一项所述的运输容器，其特征在于，所述运输容器包括用以收集液化气体的单个器皿，其中，所述器皿位于所述腔的底座中。
50.根据权利要求41至48中的任一项所述的运输容器，其特征在于，所述运输容器包括所述腔中的用以收集液化气体的多个器皿。
51.根据权利要求50所述的运输容器，其特征在于，所述多个器皿中的每个器皿联接到加热元件。
52.根据权利要求31至51中的任一项所述的运输容器，其特征在于，所述运输容器进一步包括空气流机构，其用以使气体能够流到所述腔中，并且使蒸发的气体能够从所述腔流出。
53.根据权利要求52所述的运输容器，其特征在于，所述空气流机构包括：
管道，其通过所述运输容器的表面而设置，其中，所述管道的第一部分延伸到所述腔中，并且，所述管道的第二部分从所述运输容器延伸出，并且其中，所述管道的所述第二部分分叉成第一分支和第二分支；
入口，其设于所述管道的所述第二部分的所述第一分支上，以使气态空气能够流到所述腔中；以及
单向阀，其沿着所述第一分支设置。
54.根据权利要求53在从属于权利要求33时所述的运输容器，其特征在于，所述管道的所述第一部分延伸到所述腔的顶部部分中。
55.根据权利要求53或54所述的运输容器，其特征在于，所述空气流机构包括：
出口，其设于所述管道的所述第二部分的所述第二分支上，以使气态空气和蒸发的液氧能够从所述腔流出；以及
单向阀，其沿着所述第二分支设置。
56.根据权利要求53、54或55所述的运输容器，其特征在于，所述空气流机构包括：
室，其在所述第一分支上位于所述入口与所述单向阀之间，所述室容纳氧清除剂。
57.根据权利要求56所述的运输容器，其特征在于，所述室可移除地设于所述第一分支上。
58.根据权利要求56所述的运输容器，其特征在于，所述室能够打开以使所述氧清除剂能够被移除。
59.根据权利要求56至58中的任一项所述的运输容器，其特征在于，所述空气流机构包括：
另外的室，其在所述第一分支上位于所述室与所述单向阀之间，所述另外的室容纳干燥剂。
60.根据权利要求59所述的运输容器，其特征在于，所述另外的室可移除地设于所述第一分支上。
61.根据权利要求59所述的运输容器，其特征在于，所述另外的室能够打开以使所述干燥剂能够被移除。
62.根据权利要求31至61中的任一项所述的运输容器，其特征在于，所述运输容器进一步包括所述腔中的至少一个由热质量块材料构成的块。
63.根据权利要求62所述的运输容器，其特征在于，所述至少一个由热质量块材料构成的块靠近所述冷冻保存的生物样品而设置。
64.根据权利要求63所述的运输容器，其特征在于，所述或每个由热质量块材料构成的块成形为环绕所述冷冻保存的生物样品。
65.根据权利要求64所述的运输容器，其特征在于，所述或每个由热质量块材料构成的块具有低的热发射率。
66.根据权利要求64所述的运输容器，其特征在于，所述或每个由热质量块材料构成的块包括具有低的热发射率的至少一个表面。
67.根据权利要求66所述的运输容器，其特征在于，所述至少一个表面是抛光表面。
68.根据权利要求62至67中的任一项所述的运输容器，其特征在于，所述或每个由热质量块材料构成的块包括用以使气态空气和/或液态空气能够流过所述块的一个或多个流体通道。
69.根据权利要求62至68中的任一项所述的运输容器，其特征在于，所述或每个由热质量块材料构成的块由铝形成。
70.根据权利要求34至69中的任一项所述的运输容器，其特征在于，所述运输容器进一步包括所述腔中的红外屏蔽件。
71.根据权利要求70所述的运输容器，其特征在于，所述红外屏蔽件设于所述至少一个散热器与所述腔中的用于保持冷冻保存的生物样品的位置之间，并且布置成削弱从所述散热器朝向冷冻保存的生物样品的热传递。
72.根据权利要求71所述的运输容器，其特征在于，所述红外屏蔽件能够在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置中，所述屏蔽件削弱热从所述散热器进行的传递，在所述第二位置中，所述屏蔽件使冷凝的所述气态空气和液态空气能够朝向所述冷冻保存的生物样品流动。
73.根据权利要求72所述的运输容器，其特征在于，所述红外屏蔽件联接到控制机构，所述控制机构配置成：
当所述制冷机断电时，使所述屏蔽件移动到所述第一位置中；并且
当所述制冷机通电时，使所述屏蔽件移动到所述第二位置中。
74.根据权利要求33至69中的任一项所述的运输容器，其特征在于，所述运输容器进一步包括绝缘套环。
75.根据权利要求74所述的运输容器，其特征在于，所述绝缘套环围绕所述至少一个散热器而设置，以削弱从所述散热器到所述腔中的热传递。
76.根据权利要求75所述的运输容器，其特征在于，所述绝缘套环相比于所述至少一个散热器而更大程度地延伸到所述腔中。
77.根据权利要求74至76中的任一项所述的运输容器，其特征在于，所述运输容器包括用于使所述腔密封的盖，并且，所述绝缘套环联接到所述盖。
78.根据权利要求77所述的运输容器，其特征在于，所述盖包括弹性密封件。
79.根据权利要求78所述的运输容器，其特征在于，所述弹性的柔性密封件至少部分地由泡沫材料形成。
80.根据权利要求74至79中的任一项所述的运输容器，其特征在于，所述运输容器进一步包括所述腔中的红外屏蔽件。
81.根据权利要求80所述的运输容器，其特征在于，所述红外屏蔽件联接到所述绝缘套环，并且定位于所述散热器与所述腔中的用于冷冻保存的生物样品的位置之间，并且布置成削弱从所述散热器朝向所述冷冻保存的生物样品的热传递。
82.根据权利要求81所述的运输容器，其特征在于，所述红外屏蔽件能够在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置中，所述屏蔽件削弱热从所述散热器进行的传递，在所述第二位置中，所述屏蔽件使冷凝的所述气态空气和液态空气能够朝向所述冷冻保存的生物样品流动。
83.根据权利要求82所述的运输容器，其特征在于，所述红外屏蔽件联接到控制机构，所述控制机构配置成：
当所述制冷机断电时，使所述屏蔽件移动到所述第一位置中；并且
当所述制冷机通电时，使所述屏蔽件移动到所述第二位置中。
84.根据权利要求74至83中的任一项所述的运输容器，其特征在于，所述绝缘套环由泡沫形成。
85.根据权利要求31至84中的任一项所述的运输容器，其特征在于，所述运输容器进一步包括至少一种吸气剂。
86.根据权利要求85所述的运输容器，其特征在于，所述至少一种吸气剂设于所述绝缘壳体中。
87.根据权利要求85所述的运输容器，其特征在于，所述至少一种吸气剂作为涂层而设于所述腔的表面上。
88.根据权利要求85至87中的任一项所述的运输容器，其特征在于，所述至少一种吸气剂靠近所述腔中的用于冷冻保存的生物样品的位置而设置。
89.根据权利要求85至88中的任一项所述的运输容器，其特征在于，所述至少一种吸气剂设于所述腔的底座上或其附近。
90.根据权利要求85至89中的任一项所述的运输容器，其特征在于，所述至少一种吸气剂设于所述腔的侧壁上。
91.根据权利要求85至90中的任一项所述的运输容器，其特征在于，所述至少一种吸气剂包括活性炭。
92.根据权利要求31至91中的任一项所述的运输容器，其特征在于，所述运输容器进一步包括用于将容纳冷冻保存的样品的容器对接于所述腔内的对接机构。
93.根据权利要求92所述的运输容器，其特征在于，所述对接机构包括用于在磁性上将所述容器对接于所述腔内的磁体。
94.根据权利要求92或93所述的运输容器，其特征在于，所述对接机构包括至少一个温度传感器，其在对接于所述对接机构中时能够联接到所述容器。
95.一种可搬运式壳体，其用于根据权利要求1至94中的任一项所述的运输容器。
96.根据权利要求95所述的可搬运式壳体，其特征在于，所述可搬运式壳体包括：
上部部分；
下部部分；以及
抽屉机构，其与所述下部部分可滑动地接合。
97.根据权利要求96所述的可搬运式壳体，其特征在于，运输容器能够安装于所述抽屉机构中。
98.根据权利要求96或97所述的可搬运式壳体，其特征在于，当所述上部部分与所述下部部分接合时，所述抽屉机构被锁定于所述可搬运式壳体内。
99.根据权利要求98所述的可搬运式壳体，其特征在于，当所述上部部分与所述下部部分脱离时，所述抽屉机构能够从所述下部部分滑出。
100.根据权利要求96至99中的任一项所述的可搬运式壳体，其特征在于，所述可搬运式壳体进一步包括所述上部部分上的至少一个手柄。
101.根据权利要求95至100中的任一项所述的可搬运式壳体，其特征在于，所述可搬运式壳体进一步包括用户界面或显示器。
102.根据权利要求96至100中的任一项所述的可搬运式壳体，其特征在于，所述可搬运式壳体进一步包括所述上部部分上的用户界面或显示器。
103.根据权利要求95至102中的任一项所述的可搬运式壳体，其特征在于，所述可搬运式壳体进一步包括用以检测所述可搬运式壳体的倾斜的倾斜传感器。
104.根据权利要求95至103中的任一项所述的可搬运式壳体，其特征在于，所述可搬运式壳体进一步包括用以在所述可搬运式壳体的移动期间吸收冲击的悬挂系统。
105.根据权利要求104所述的可搬运式壳体，其特征在于，所述悬挂系统包括一个或多个冲击吸收器。
106.一种用于减小用于冷冻保存的生物样品的运输容器的腔中的液氧的体积的方法，所述运输容器包括位于所述腔的顶部的附近的第一温度传感器和位于所述腔的底部的附近的第二温度传感器，所述方法包括：
在所述腔的所述顶部处测量第一温度；
在所述腔的所述底部处测量第二温度；
确定所述第一温度与所述第二温度之间的差，其中，如果所述第一温度与所述第二温度之间的所确定的所述差在指定的范围内，则；
将加热机构接通，以使所述腔中的液化气体蒸发。
107.根据权利要求106所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
感测所述液化气体何时已蒸发；以及
将所述加热机构切断。
108.一种用于将制冷机的发动机安全地切断的方法，所述方法包括：
确定干线电源已从所述发动机断开；
将控制信号发送到所述发动机以停机；以及
使所述发动机从至少一个电池断开。
109.根据权利要求108所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
在使所述发动机从所述至少一个电池断开之前，确定所述发动机已停机。
110.根据权利要求108所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
在发送所述控制信号与使所述发动机从所述至少一个电池断开之间等待指定的时段。
111.根据权利要求110所述的方法，其特征在于，所述指定的时段大约等于或大于所述发动机停机所需的时间。
112.根据权利要求108至111中的任一项所述的方法，其特征在于，每当所述发动机连接到干线电源时，所述发动机都连接到所述至少一个电池。
113.一种容器，其用于将至少一个冷冻保存的生物样品保持于根据权利要求1至94中的任一项所述的运输容器内。
114.根据权利要求113所述的容器，其特征在于，所述容器包括：
外绝缘层；
所述容器内的用于至少一个冷冻保存的生物样品的腔；以及
至少一个热质量块，其作为内层而提供，并且联接到所述外绝缘层的至少部分。
115.根据权利要求113所述的容器，其特征在于，所述容器包括适应于接合在一起以形成所述容器的成对的容器半部。
116.根据权利要求115所述的容器，其特征在于，所述成对的容器半部中的每个容器半部包括由绝缘材料形成的外表面和由热质量块形成的内表面。
117.根据权利要求115或116所述的容器，其特征在于，所述成对的容器半部使用可释放式接合装置来接合在一起。
118.根据权利要求117所述的容器，其特征在于，所述可释放式接合装置是磁接合装置。
119.根据权利要求118所述的容器，其特征在于，每个容器半部包括多个磁体。
120.根据权利要求113至119中的任一项所述的容器，其特征在于，所述容器包括至少一个孔隙。
121.根据权利要求120所述的容器，其特征在于，温度传感器能够经由所述至少一个孔隙来联接到所述容器。
122.根据权利要求113至121中的任一项所述的容器，其特征在于，所述容器包括用于将所述容器对接到具有相容的对接机构的运输容器中的对接机构。
123.根据权利要求122所述的容器，其特征在于，所述对接机构包括至少一个磁体。
124.根据权利要求113至123中的任一项所述的容器，其特征在于，所述容器进一步包括用于将所述至少一个冷冻保存的生物样品装载到所述容器中的装载装置。
125.一种可更换式筒，其用于接纳冷冻相变材料，以用于与根据权利要求1至94中的任一项所述的运输容器一起使用。
126.根据权利要求125所述的筒，其特征在于，所述筒包括手柄，所述手柄在安装于根据权利要求1至94中的任一项所述的运输容器中时朝向所述热二极管的所述顶部延伸。
127.根据权利要求125或126所述的筒，其特征在于，所述筒包括用于提供关于所述筒的填充状态或温度的信息的一个或多个传感器。
128.根据权利要求125至127中的任一项所述的筒，其特征在于，所述筒设有连接器，其用以形成所述筒中的一个或多个传感器与位于根据权利要求1至94中的任一项所述的运输容器中的用于所述一个或多个传感器的控制电子设备之间的电连接。
129.根据权利要求40所述的运输容器，其特征在于，用以减小所述腔中的液化气体的体积的所述机构包括：
泵送机构，其用以：
从所述腔抽出空气，并且
将室温空气或经加热的空气泵送到所述腔中。
130.根据权利要求129所述的运输容器，其特征在于，所述泵送机构包括用以对从所述腔抽出的所述空气进行加热的换热器。
131.根据权利要求129或130所述的运输容器，其特征在于，所述泵送机构包括用以将经加热的空气朝向所述腔中的液化气体的所述体积引导的出口。
132.根据权利要求129至131中的任一项所述的运输容器，其特征在于，所述泵送机构包括用以确定在所述腔内何时存在液化气体的传感器。
133.一种灭菌机构，其用于对根据权利要求1至94和129至132中的任一项所述的运输容器进行灭菌。
134.根据权利要求133所述的灭菌机构，其特征在于，所述灭菌机构迫使气态或汽化的灭菌剂进入所述运输容器中。
135.根据权利要求134所述的灭菌机构，其特征在于，所述气态或汽化的灭菌剂是下者中的任一个：汽化的过氧化氢、汽化的过乙酸或环氧乙烷。
136.根据权利要求133至135中的任一项所述的灭菌机构，其特征在于，所述灭菌机构包括紫外光。

说明书全文

运输容器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于冷冻保存的样品(例如，生物样品)的运输容器，冷冻保存的样品可在抵达其目的地时在该运输容器中维持达延长的时间段(例如，数月)，并且还有可能可用于控速凝固和解冻。本发明的容器还可用于在不使用常规的冷冻材料(诸如，液氮或固态二氧化碳)的情况下运输需要冷冻存储的其它类型的样品。

背景技术

[0002] 冷冻保存是用于保存生物样品的技术，其涉及使样品冷却到非常低的温度(例如，-78.5℃至-196℃)并且在长时段内将样品维持于该温度下。通过使生物样品冷却到低温，将另外使样品降解的化学或酶促反应的动力减慢到使得样品不再降解或仅以非常慢的速率降解的程度。结果，生物样品可在长时段内存储，并且然后如使用和/或分析所需的那样使其回到环境温度。

[0003] 如果在运送期间冷冻保存的样品的温度维持于足够低的温度下，则可输送冷冻保存的样品。如果允许样品升温到高于某一温度(例如，高于样品的玻璃转变点)，则可损害样品的完整性。这是因为在冷冻保存过程中使用的冷冻保护剂具有一定程度的对样品的毒性和更大程度的扩散，并且因此，可发生可对所存储的细胞的存活率造成影响的更多的化学反应。在较高的温度下长期暴露于冷冻保护剂和化学反应及其累积效应引起对冷冻保存的材料的损伤。在低于玻璃转变温度的情况下，系统的粘度意味着累积效应非常小。在冷冻保存的期间，需要以受控方式从细胞的环境温度冷却，以使损伤最小并且优化解冻之后的细胞存活率。因此，显而易见的是，为了确保运输中的样品完整性，冷冻保存的样品必须保持冷到足以使累积损伤效应在预期的输送和存储时段内不显著。

[0004] 除了需要在运送期间维持足够低的温度之外，运输容器及其内容物还必须与其在运送之前、在运送期间以及在运送之后穿过的环境相容。因而，在航空货运的情况下，如果存在液氮溢出的风险，则基于安全考虑，使用相变冷却剂(诸如，液氮)为不可接受的。为了规避该问题，已开发具有多孔材料(诸如，分子筛或沸石)的干式运输装置、杜瓦(Dewar)器皿，以确保可在不冒液氮溢出的风险的情况下实现低温运输。在这样的杜瓦瓶中，液氮被吸收到多孔材料中，并且固持于其中，直到液氮汽化为气态氮为止。

[0005] 与这些干式运输装置相关联的问题是，多孔材料容易受例如来自保持于干式运输装置中的液氮的颗粒状生物材料污染，必须在每次使用之间被灭菌，并且，这使得其在无菌环境(诸如，手术室和洁净室)中的使用为高度地不合期望的。另外，杜瓦器皿是真空夹套式器皿，并且，为了确保器皿壁上的相等的压力分布，器皿的形状必须为大致圆柱形或球形的，这是因为避免灾难性的失效需要较厚的材料，并且因此导致表现得较差的杜瓦瓶。这些因素的组合意味着，干式运输装置一般呈在一个端部(通过该端部而进行装填液氮和样品)处具有相对窄的孔隙的圆柱形或球形杜瓦瓶的形式。典型的干式运输装置具有从杜瓦瓶的嘴部的中心轴线沿径向伸出的膛孔。吸收液氮的多孔材料设于膛孔的外壁与杜瓦瓶的最内壁之间的环中，并且，这决定了多孔材料(即，分子筛元件)不可被容易地移除并且更换，并且，在未首先抽出样品的情况下，无论如何都不能被移除并且更换。

[0006] 容纳作为冷却剂(冷冻剂)的相变冷却材料(诸如，固态二氧化碳)的较简单的运输容器还可用于运输冷冻保存的样品，并且由容纳固态二氧化碳床上或浸没于固态二氧化碳床中的样品的绝缘器皿(例如，杜瓦瓶或绝缘盒)构成。关于这样的容器的问题是，这些容器仅能够在相对适度的时段内将样品维持于低温下，并且不适合于在未频繁再装填相变冷却材料的情况下在大的时间尺度上运输或存储。固态二氧化碳具有大约-78.5℃(其高于许多冷冻保护剂的玻璃转变温度)的温度，并且，该温度可能并非低到足以在较长的时间尺度(天)上防止在输送之前、在输送期间或在输送之后对样品造成损伤。

[0007] 医学上的发展意味着，对在冷冻材料(液氮、固态二氧化碳等)和存储设施不可用和/或不实用的环境中运输并且维持冷冻保存的样品的需要不断增长。例如，免疫治疗的领域快速发展，并且针对例如在癌症(诸如，白血病和黑色素瘤)的治疗上的治疗而具有巨大潜力。在一种方法中，从患者的血液获取T细胞，并且然后对T细胞进行基因改造，以在其表面上引入嵌合抗原受体(CAR)。然后，由此产生的嵌合抗原受体T细胞(CAR T细胞)在实验室中生长，以提供对于治疗而言足够的数量，并且继而将其转输到原患者中。然后，CAR T细胞可识别肿瘤细胞的表面上的相关的蛋白抗原，并且继而动员(recruit)患者的免疫系统来杀死那些细胞。该过程需要将血液和/或组织样品转移到能够在其上执行基因改造的实验室，并且然后生长出所需数量的CAR T细胞。另外，然后，CAR T细胞必须被运输回到患者自己的诊所并且存储，直到患者准备好治疗为止。这典型地需要将冷冻保存的(一个或多个)CAR T细胞样品存储于该诊所处达几周或更久的时段，并且，这要求构造本地冷冻保存设施或提供运输容器(其还可在抵达时充当存储单元)。本发明的目标是提供这样的运输容器。

发明内容

[0008] 在第一方面，本发明提供了一种用于冷冻样品的运输容器，该运输容器包括：绝缘壳体，其限定用于接纳用于冷冻保存的样品的腔；以及热二极管，其能够在第一状态下操作以向腔提供冷却，并且在第二状态下操作以削弱热向腔中的传递。在该方面，腔优选地适合于接纳可更换式冷冻相变材料筒，在将使用固体到液体的相变冷冻剂的情况下，容纳这样的冷冻剂的筒可固定地附接于腔中。

[0009] 在实施例中，热二极管是重力式热二极管，即在重力的影响下操作并且能够维持横跨其竖直高度的高达180℃的温度差(其中功率损失小于10W，例如小于5W或小于3W)的二极管。具有重力式热二极管的优点是，在未向运输装置提供主动冷却的状态下，可仅仅在重力的影响下维持腔的底座之间的温差。热二极管可包括空气包层(blanket)元件和/或封闭回路式冷凝器/蒸发器环路元件(热虹吸管)。空气包层元件的优点是，运输装置的成本降低。热虹吸管元件的优点是，可使冷却加速。在实施例中，提供热力发动机以从热二极管移除热，在使用中，热力发动机(例如，斯特林(Stirling)制冷机)将热连接到换热元件或热虹吸管或两者，使得可从腔移除热。提供热力发动机允许在不需要低温冷却剂的情况下使运输装置内的温度达到冷冻保存温度。换热元件在存在时将位于腔的竖直最上部分处(当运输容器位于直立位置中时)，并且优选地被红外屏蔽件环绕。

[0010] 在实施例中，绝缘壳体的绝缘元件可包括真空绝缘面板。真空绝缘面板的优点是其优异的绝缘性质、相对低的成本和重量。真空绝缘面板可容易地形成为不可容易地利用杜瓦瓶接近的形状，例如，腔可在横截面上为基本上矩形的。绝缘壳体的绝缘元件可包括杜瓦器皿。绝缘壳体的绝缘元件可包括杜瓦器皿和一个或多个真空绝缘面板，一般而言，在此情况下，一个或多个真空绝缘面板将位于由杜瓦瓶限定的腔的外侧。该构造的优点是，提供了优异的热性能和对杜瓦瓶的失效的抵抗性。

[0011] 在实施例中，运输容器可包括一个或多个传感器，其用于检测腔内的温度或位于腔中的样品的温度、容器的位置、维持腔内的温度稳定所需的功率或位于腔中的筒中的冷冻相变材料的量。其优点是，可建立样品保存条件的历史并且因此可保证样品的品质。还可确定对于介入以维持样品完整性的需要。

[0012] 备选地或另外，在实施例中，运输容器可包括用于与位于可更换式相变材料筒内的一个或多个传感器接合的电子接触件。此处的优点是，可在未打开容器的情况下(例如远程地)执行筒的监测。

[0013] 在实施例中，承载相变材料筒的装备有传感器或构造成接纳传感器的运输容器优选地还包括用于报告来自一个或多个传感器的读数的通信单元。对运输容器中的状况的远程监测因而为可能的，并且，可在介入时发送警告，以确保可提供样品完整性。来自容器中/上的一个或多个传感器的读数可指示运输容器的位置、腔中的温度、来自腔的热损失、腔的取向、腔已暴露于的冲击和振动或样品的完整性或这样的参数的组合。

[0014] 根据实施例的运输容器还典型地包括能够附接到容器以使腔密封的绝缘盖。盖可进一步包括锁，任选地，其中，能够例如响应于验证冷冻保存的样品的完整性的信号而通过远程控制或通过远程地生成的代码来释放锁。因而，当可通过样品的保存历史来确定样品的完整性时，所存储的样品可释放给授权的用户。备选地或另外，在实施例中，盖包括构造成从热二极管移除热的斯特林发动机，或适应于接纳构造成从热二极管移除热的斯特林发动机。因而，可通过由内部或外部电源对热泵(例如，斯特林制冷机)进行加电来将运输容器维持于最佳温度下。

[0015] 在实施例中，运输容器可包括用于控速凝固和/或受控解冻的装置。这样的装置可允许响应于来自位于腔中或样品上的一个或多个传感器的读数而控制样品朝腔中的下降，或允许响应于来自位于腔中或样品上的一个或多个传感器的读数而控制样品朝腔的上方的上升，这样的装置可为例如升降机或卷扬机组件。优点是，冷冻保存和样品解冻可在没有额外的装备的情况下在这通常将不可能的位置处(例如，在手术室中)执行。在实施例中，还可提供用于将冷冻保存的样品和/或可更换式相变材料筒从腔回收的提取装置，以促进接近或移除样品。在实施例中，运输容器可在一些实施例中包括导管，该导管用于对位于容器的腔内的可更换式相变材料筒进行流体再装填，因而允许在不使运输装置腔或样品暴露于污染的情况下装填冷冻剂。运输容器可装备有用于接纳冷冻相变材料的可更换式筒。有利地，当这样的容纳冷冻剂的筒位于适当的位置时，可维持处于脱机的未被供电状态下的运输装置的冷冻保存性质。

[0016] 在另外的方面，本发明提供了一种可更换式筒，其用于接纳冷冻相变材料以用于与如上文中所描述的运输容器一起使用。筒可包括手柄，在筒安装于运输容器中时，手柄朝向热二极管的顶部延伸。在有利的构造中，筒可包括用于提供关于筒的填充状态或温度的信息的一个或多个传感器，并且可设有连接器，以形成筒中的一个或多个传感器与控制电子设备/通信单元之间的电连接。

[0017] 在实施例中，热二极管能够在第一状态下操作以使用气体来向腔提供冷却，并且在第二状态下操作以使用气体来削弱热向腔中的传递。

[0018] 在本发明的另外的方面，提供了一种用于本文中所描述的运输容器的可搬运式壳体。可搬运式壳体可包括：上部部分；下部部分；以及抽屉机构，其与下部部分可滑动地接合。呈本文中所描述的类型的运输容器能够安装于抽屉机构中。

[0019] 在本发明的另外的方面，提供了一种用于减小用于冷冻保存的生物样品的运输容器的腔中的液氧的体积的方法，运输容器包括位于腔的顶部的附近的第一温度传感器和位于腔的底部的附近的第二温度传感器，该方法包括：在腔的顶部处测量第一温度；在腔的底部处测量第二温度；确定第一温度与第二温度之间的差，其中，如果第一温度与第二温度之间的所确定的差在指定的范围内；则将加热机构接通，以使腔中的液氧蒸发。

[0020] 在本发明的另外的方面，提供了一种用于将制冷机的发动机安全地切断的方法，该方法包括：确定干线电源已从发动机断开；将控制信号发送到发动机以停机；以及使发动机从至少一个电池断开。

[0021] 根据本技术的相关方面，提供了一种承载如下的代码的非暂时性数据载体：当在处理器上实施时，使处理器执行本文中所描述的方法中的任何方法。

[0022] 如本领域技术人员将认识到的那样，本技术的实施例可体现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本技术可采取全硬件实施例、全软件实施例或使软件和硬件方面组合的实施例的形式。

[0023] 此外，本技术的实施例可采取在具有在其上体现的计算机可读程序代码的计算机可读介质中体现的计算机程序产品的形式。计算机可读介质可为计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读介质可例如为但不限于电子、磁、光、电磁、红外或半导体系统、设备或装置或前面的项的任何适合的组合。

[0024] 用于执行本技术的操作的计算机程序代码可以以一种或多种编程语言(包括面向对象的编程语言和常规的过程编程语言)的任何组合来编写。代码构件可体现为过程、方法等，并且可包括可采取处于任何抽象层次(从原生指令集的直接机器指令到高级编译或解释型语言构造)的指令或指令序列的形式的子构件。

[0025] 在本发明的相关方面，提供了一种用于将至少一个冷冻保存的生物样品保持于呈本文中所描述的类型的运输容器内的容器。附图说明

[0026] 本技术作为示例而以图表的形式在附图中示出，在附图中：图1显示了运输装置或运输容器的基本结构，其中冷冻保存的样品位于杜瓦瓶的底部处，并且，斯特林发动机和换热器位于顶部处；
图2显示了图1的运输装置，其中箭头用以指示当斯特林发动机被供电并且热二极管处于第一操作状态下时建立的对流回路；
图3显示了横跨在第二操作状态下的在运输装置中的热二极管的温度梯度，其中，斯特林制冷机未被供电，并且，温度梯度由运输装置的腔中的绝缘空气包层在重力下维持；
图4A显示了呈封闭环路或重力热虹吸管类型的冷凝的热二极管元件，并且，图4B显示了包括图4A的冷凝的热二极管元件的运输容器；
图5是显示了失效模式与冷冻运输容器相关联并且容器可如何适应于处理这样的失效的示意图；
图6显示了在不同的温度下且在运输装置设计成在正常和失效模式操作中操作的情况下的典型的细胞效力；
图7显示了冷却和升温期间的在运输容器中的随时间推移的温度改变的图表，以及冷却和升温期间的随时间推移的制冷机发动机功率的图表；
图8显示了由系统执行以减少液化气体在运输容器内的积聚的示例性的步骤；
图9A显示了通过包括用以减少液化气体在运输容器内的积聚的机构的运输容器的横截面视图，图9B显示了该机构的平面图，并且，图9C显示了该机构的横截面视图；
图10A显示了通过包括用以减少液氧和霜在运输容器内的积聚的机构的运输容器的横截面视图，并且，图10B是该机构的近视图；
图11A显示了通过包括环绕冷冻保存的样品的热质量块和用以减少热损失的屏蔽件的运输容器的横截面视图，图11B显示了热质量块的平面图，并且，图11C显示了热质量块的横截面视图；
图12显示了通过包括热质量块和绝缘塞的运输容器的横截面视图；
图13显示了通过包括至少一种吸气剂的运输容器的横截面视图；
图14A显示了用于容纳运输容器的可搬运式壳体的视图，可搬运式壳体包括上部部分和下部部分，图14B显示了可搬运式壳体的视图，其中上部部分升高，并且，图14C显示了可搬运式壳体的视图，其中上部部分升高并且运输容器被拉出；
图15A显示了用以使图14A的可搬运式壳体的上部部分升高和降低的机构的横截面视图，其中上部部分位于升高的位置中；图15B显示了位于降低的位置中的上部部分；并且图
15C显示了用以保护运输容器的机构；
图16显示了可搬运式壳体和图15A的机构的更详细的视图；
图17显示了可搬运式壳体的上部部分和图15A的机构的更详细的视图；
图18A显示了用于将冷冻保存的样品保持于运输容器内并且用于在从运输容器移除时将样品维持于所需的温度下的容器；图18B显示了冷冻保存的样品如何插入到容器中和从容器抽出；并且图18C显示了容器的结构；
图19A显示了通过图18A的容器的横截面视图；
图19B显示了当容器从运输容器移除时冷冻保存的样品和图18A的容器的元件的温度上升的速率的图表；
图20A显示了图18A的容器的元件如何使容器能够被保持于运输容器内；并且图20B显示了当容器位于原位时可如何监测容器内的冷冻保存的样品的温度；
图21A至21C显示了通过具有绝缘塞和密封机构的运输容器的横截面视图；
图22显示了用于运输容器的可搬运式壳体的示例性的用户界面；
图23显示了用以确定当制冷机被切断时运输容器可在所需的温度下保持多久的示例性的步骤的示意图；
图24A显示了运输容器的散热器(或冷却散热器)；图24B显示了通过具有圆形形式的示例性的散热器的横截面视图；并且图24C显示了通过具有矩形形式的示例性的散热器的横截面视图；
图25显示了用以使制冷机的斯特林发动机安全地停机的示例性的步骤的流程图；
图26A显示了通过运输容器的横截面视图和容器内的液化气体积聚的位置，并且，图
26B显示了通过包括用以减少液化气体在运输容器内的积聚的机构的运输容器的横截面视图；以及
图27显示了通过包括用于对运输容器进行灭菌的机构的运输容器的横截面视图。

具体实施方式

[0027] 广义而言，本技术涉及运输容器，并且更特别地涉及如下的可搬运式运输容器：可通过标准的公路、航空以及铁路货运而从一个位置输送到另一个位置，并且可在其目的地处的常规的房间(例如，手术室)中存储并且使用。为了确保可搬运性，优选的是，本文中所描述的运输容器小于或等于1.5m高(即，具有≤1.5m的高度)。

[0028] 在实施例中，运输容器可包括绝缘壳体，该壳体限定用于接纳i)可更换式相变材料筒和ii)将被冷冻保存的样品的腔。壳体可以以任何适当的形状并且由任何适当的材料形成。另外，运输容器的特征在于可包括热二极管，该热二极管能够在第一状态下操作以向腔提供冷却，并且在第二状态下操作以削弱热向腔中的传递。运输容器的热二极管可为重力式热二极管(即，在重力的影响下操作的热二极管)，其中，重力决定了绝缘壳体内的腔的竖直最低部分维持于比腔的其它区域更低的温度下。

[0029] 图1显示了包括绝缘壳体10的运输装置或运输容器的基本结构。在图1中，壳体10具有由壁14a、14b、底座16以及盖18限定的腔12。壁14和底座16可为连续结构(诸如，杜瓦瓶或真空绝缘面板)。硬壳和额外的绝缘材料层可环绕壁和底座，然而，为了清楚起见，这些未显示。盖18优选地包括绝缘体(诸如，真空绝缘面板或膨胀泡沫结构)，以使进入到腔12中的热最少。壳体可被包封在另外的围绕壁14和底座16的绝缘层(例如，另外提供一定程度的冲击保护的真空绝缘面板层或泡沫绝缘层)中，但为了清楚起见，这些额外的绝缘元件未显示。还可提供环绕的硬壳。另外，可移除式相变材料筒将安装于腔12中，并且朝向其底座22定位，但为了清楚起见，这未在图1中显示。

[0030] 在图1中，朝向腔的底座22提供样品20，其位于热二极管的下端处。(如参考图9A至9C而解释的那样，可在腔的底座处提供至少一个浅器皿，以收集在腔的顶部处形成并且朝向底座22滴下的液化气体。(一个或多个)浅器皿可被视为形成液化气体贮存器)。由红外(IR)屏蔽件26环绕的换热器24附接到位于盖18上的斯特林制冷机28。可代替斯特林制冷机而使用备选的热移除手段(诸如，相变冷冻剂)。IR屏蔽件减轻从换热器24到腔12中的任何热辐射，因而进一步改进运输容器的热性能。在使用中，斯特林制冷机被供电，以自腔的最上部分30(其也是热二极管的最上部分)起从腔12移除热。图1的运输装置具有基于简单的空气包层的热二极管。

[0031] 本发明的运输装置的热二极管在两种操作状态下工作。在第一、主动的状态(其中，斯特林制冷机28为主动式的)下，经由换热器24来从腔12移除热。随着从腔12移除热，建立对流气流，由此，来自腔30的最上部分的经冷却的空气下降到腔的底座22。这可防止液氮(或其它工作流体)的蒸发或使该蒸发最少并且对系统进行再装填，这是因为液氮从换热器24滴落，并且滴落到浅器皿(或液氮贮存器)中的一个中。当系统达到其全状态时，机电控制环路可使液氮停止产生，其中，“全状态”是预定的体积，并且可取决于液化气体类型、所使用的(一个或多个)热质量块，以及所需的待机时间。如果液化气体(例如，氧)的积聚为不合期望的，则该全状态可为几毫升。在此情况下，氮供应可来自将来自外部环境的空气用作用于制冷机的工作流体源的氮源(例如，实验室供应、氮浓缩器或氧清除系统)。同时，来自腔的底座的任何相对热的空气都将朝向热二极管的顶部(即，腔的顶部)上升。该连续对流回路允许从腔恒定地排热，并且允许使腔/热二极管的最下部分22达到适合于冷冻保存的温度(例如，-150℃或更低的温度)。

[0032] 在热二极管处于第一、被供电的操作状态时建立的热流/对流回路示意性地在图2中显示，其中，斯特林制冷机28的操作引起经由换热器24来从位于腔30的最上部分中的空气移除热。经冷却的空气如由箭头32指示的那样下降到腔22的底座，而任何相对暖的空气都将如由箭头34指示的那样从腔22的底座上升到腔的最上部分。

[0033] 在第二、被动的状态下，横跨重力式热二极管而维持温度梯度，该温度梯度依赖于壳体10的绝缘性质和腔10中的空气包层的绝缘性质(参见图3)。热二极管的最下部分22维持于低于最上部分30的温度的温度下。腔的横截面面积与其高度的比可针对期望的操作性能而定制。例如，可通过使用75 cm:230 cm2的高度与横截面面积的比(其中热损失小于1W)来获得220℃的温度差。这可实现系统中的最小的热增益，这可有利地使系统能够使系统待机(即，未被供电)的时间量最大。这在停电的情况下或在对系统进行远距离输送(例如，通过飞机)时为特别有用的。

[0034] 图4A显示了呈封闭环路或重力热虹吸管类型的冷凝热二极管元件38，并且，图4B显示了装配有这样的元件的根据本发明的运输容器。在图4A中，顶部冷凝室40通过下行管道44和上行管道46而连接到位于封闭环路的底座处的冷室42，以形成容纳工作流体(诸如，氮或氩)的连续回路。

[0035] 顶部冷凝室40具有顶板48，顶板48形成有位于下行管道44的嘴部处的碗部50的竖直上方的最低点，使得在通过热泵(未显示)而从顶部冷凝室主动地排热的操作状态下，在经冷却的顶板上冷凝的任何工作流体都在重力的影响下经由下行管道44来向下滴落到碗部50中，并且然后向下滴落到冷室42。因而，在冷室42中建立液态冷工作流体52的贮存器。冷凝的工作流体在冷室42中的积聚驱动任何相对暖的工作流体都经由上行管道46来运移到顶部冷凝室。因而，当通过热泵而从顶部冷凝室排热时，建立主动冷却回路。

[0036] 在未向顶部冷凝室提供主动冷却的第二操作状态下，在重力下维持顶部冷凝室40与冷室42之间的温度梯度，这是因为最冷的工作流体将存在于回路的竖直最低点处，且最暖的工作流体将上升到回路40的顶部。

[0037] 在实施例中，可为有益的是，在提高的压力下操作运输容器系统，使得系统中的液氮或其它冷冻液体的沸点升高。这可使系统能够以较低的成本运行，并且由于系统内的较低的温度差而可提供改进的热效率，并且因此可提供改进的热力学效率。在这样的实施例中，封闭系统初始装填有液氮(或其它工作流体)。当系统已平衡时，制冷机被密封，并且，可启动由制冷机进行/在制冷机内进行的液氮再生。这意味着，在系统中蒸发的任何液氮都通过制冷机而再液化，使得可在系统内使用并且再使用初始供应的液氮。如果在长期操作的期间发生来自系统的任何液氮损失，则运输容器内的氮可经由外部供应来加满。运输容器系统可包括传感器，以监测容器内的液氮(或其它工作流体)水平。

[0038] 在示例性的封闭式运输容器系统中，容器中的蒸发/气态的氮被收集、再液化且然后返回到容器，以用于将样品保持于所需的冷的温度下。对于具有例如100升液氮容量的运输容器而言，(当系统处于连续操作中时)液氮蒸发可小于每天两升。可利用在77K下具有例如5W至20W的冷却能力的制冷机(例如，斯特林制冷机)来使该蒸发的氮再液化。因而，可通过使用制冷机来降低液氮的温度使得蒸发量减少来增强/改进封闭系统的性能。

[0039] 因而，在实施例中，制冷机可用于使封闭系统运输容器中的液氮再液化，以维持运输容器内的冷冻剂的水平。制冷机可为斯特林制冷机、Kleemenco循环制冷机、脉冲管制冷机、“声斯特林”制冷机、焦耳汤姆逊(Joule Thompson)制冷机或任何其它适合的制冷装置。

[0040] 在绝缘的运输容器中，液氮可作为自由液体而存在，或液氮可被吸附到适当的材料中。运输容器可为真空绝缘的或通过任何其它适合的装置而绝缘。

[0041] 在封闭式运输容器系统中，当运输容器的腔的顶部空间中的氮气达到特定状态(例如，特定压力)时，氮气被带到在低于氮气的压力下的饱和温度(对于在1巴下的液化而言，为77K)的温度下操作的制冷机，以实现气体的液化。液体然后返回到运输容器的腔。在制冷机失效、针对制冷机的功率中断或绝缘失效的情况下，运输容器的腔具有卸压阀。当未被采用来使氮液化时，制冷机可用于降低封闭腔中的液氮的温度，并且由此减少蒸发。制冷机的冷头可直接地应用于其绝缘压力器皿内的液氮。备选地，热虹吸管或任何其它适当的系统都可用于促进液氮与制冷机之间的热传递。

[0042] 使液氮在运输容器内再循环的优点是，操作运输容器的成本降低，这是因为液氮昂贵，并且可能并非在所有地方都可容易得到。另一个优点是，对存储并且操纵大量的液氮的需求降低，这减少了使用运输容器所需的培训和安全过程的量。另一个优点是，再循环的液氮包含低水平的污染物。

[0043] 图6显示了在不同温度下并且其中运输装置设计成在正常和失效模式操作中操作的典型的细胞效力。因而，可认识到，甚至在失效模式操作中，根据本发明的运输装置也能够将冷冻保存的样品维持于不损害样品的完整性的温度下达几天或几周的时段。

[0044] 在实施例中，运输容器的重力式热二极管可在两种状态下操作。在第一操作状态下，可通过从腔的内侧到运输容器的外部的换热而从热二极管主动地排热。在该状态下，建立冷却回路，其中从位于腔的竖直最上部分处的工作流体移除热，经冷却的工作流体然后下降到腔的竖直最下部分，而任何相对暖的工作流体都上升到腔的竖直最上部分。在该第一操作状态下，使腔冷却，以建立或维持适合于冷冻保存的温度。可使腔的竖直最下部分处的温度达到低于由位于腔中的筒容纳的相变材料的相变温度的温度。例如，容纳固态二氧化碳的筒可与用于冷冻保存的样品一起放置于腔的底座处，并且，腔的竖直最下部分可冷却到-150℃或低于-150℃的温度，而固态二氧化碳变成气体的转变温度为-78.5℃。可经由腔的顶部处的开口来插入相变材料筒，而不妨碍腔的壁、底板或开口的完整性。可更换式筒可固定地附接到腔的壁和/或底板，并且可独立地或与绝缘壳体的壁和底板结合而限定位置(例如，槽沟、壁龛或井状部)。热二极管的工作流体可容纳于封闭环路中，或可呈简单的空气包层的形式。为了操作热二极管，在该第一操作状态下，在使用中，热泵或备选的冷却手段(诸如，液氮)典型地耦合到位于由绝缘壳体限定的腔内的换热器。

[0045] 在第二操作状态下，热二极管操作成将运输容器的腔的竖直最下部分维持于比腔的竖直最上部分更低的温度下。这依赖于维持横跨腔的热梯度的重力，其中，最冷的空气和/或工作流体存在于腔的竖直最下部分处。本文中提供了可在运输容器的实施例中使用的具体的热二极管的细节。

[0046] 在实施例中，在施加功率的情况下，运输容器能够将样品维持于-78.5℃或小于-150℃或低于-150℃的温度下达长时间段(例如，数周至数月)。在未施加外部功率的情况下，例如，当未将功率提供给斯特林制冷机或类似的热力发动机时，容器中的温度可维持达从2小时至长达几周。热二极管能够维持腔的竖直最下点与腔的竖直最上部分之间的从20℃至150℃(例如，80℃、100℃或120℃或更高)的温度差。腔的横截面面积与其高度的比可针对期望的操作性能而定制。例如，可通过使用高度与横截面面积的75 cm与230 cm2的比(其中热损失小于1W)来获得220℃的温度差。系统的直径最佳地宽到足以用于插入冷冻保存的治疗袋(典型地，这些袋小于160mm宽)，系统的直径还宽到足以允许腔内有充分对流。

[0047] 在实施例中，取决于从腔的顶部到底部的腔尺寸和温度差，运输容器可具有小于10 W的最大功率损失。在优选的实施例中，来自运输容器的功率损失小于5 W，并且最优选地小于或等于3 W。

[0048] 绝缘壳体可具有腔的顶部处的开口，可通过该开口而装载可更换式相变材料筒和用于冷冻保存的样品(例如，生物样品)。在使用中，运输容器可装配有覆盖壳体中的腔的盖。盖用来使腔封闭以保护腔的内容物免于污染，并且向容器的顶部提供绝缘，因而防止或显著减少热进入到容器中、进入到腔中。盖典型地包括由任何适合的绝缘材料制成的绝缘元件，诸如如本文中所讨论的真空绝缘面板、绝缘泡沫等。盖还可包括硬壳材料以保护容器免于撞击损伤，壳可由诸如塑料材料、复合材料、金属或金属合金的任何合宜的材料制成，其中基于重量和强度需求的平衡而作出选择。

[0049] 绝缘壳体可为例如杜瓦器皿(即，具有真空夹套的器皿)，其中所述真空提供非常低的热导率，并且因而提供良好的绝缘性质。杜瓦器皿的使用确实提供了一些设计限制，这是因为对于使杜瓦瓶的壁上的压力平衡的需要通常要求，这样的器皿在截面上为基本上球形或圆柱形的(这是因为否则的话将需要厚得多的壁区段来承受大气压)，并且典型地具有往往比杜瓦器皿的内腔窄得多(具有更小的横截面)的开口(可通过其而将例如样品和用户可更换式相变冷冻剂筒引入)，并且，这制约了样品和用户可更换式相变材料筒的尺寸和形状。为了修改杜瓦瓶的形状，需要厚得多的壁区段，并且，这样的器皿更重、更难以构造，并且，杜瓦瓶的热性能可恶化。虽然如此，但杜瓦器皿大体上具有优异的绝缘性质。

[0050] 在一些优选的示例中，绝缘壳体可由真空绝缘面板(VIP)(例如，由Kevothermal(www.kevothermal.eu)供应的真空绝缘面板和相关的呈此类型的面板(诸如，Kingspan OPIM-R®))形成。一般而言，VIP以被抽空并且然后被包覆且密封于不透气体的薄包封件中的微孔芯体为特征。Kevothermal VIP由基于无定形二氧化硅的低热导率芯体制成，其中被包覆于多层式镀金属屏障膜中的添加的红外遮光剂赋予如在面板的中心根据ASTM C518、EN 12667测量的低至0.0036 W/m/K的热导率。VIP的绝缘性质与诸如分别具有在0.025 W/m/K、0.034 W/m/K以及0.05 W/m/K的范围中的热导率的膨胀聚氨酯泡沫、膨胀聚苯乙烯以及玻璃纤维绝缘物的绝缘体相比是非常有利的。多个VIP可组合成层压结构，以向容器提供充分的绝缘。

[0051] 真空绝缘面板有利地为相对便宜的。VIP还可容易地形成为任何合宜的形状，这是因为不需要如针对杜瓦器皿的情况那样使压力平衡。因而，腔的横截面可延续直到壳体的开口，并且可成形为任何适合于接纳样品和可更换式相变材料筒的形状。例如，腔可在横截面上为正方形或矩形的，从而致使样品和可更换式冷却筒易于插入。VIP防备损伤的稳健性还比杜瓦器皿强得多，并且，如果被损伤，则可更换形成壳体的壁的VIP，以修复容器。

[0052] 还已发现，包括真空绝缘面板(VIP)的运输容器的绝缘壳体的绝缘性质在某些温度范围内(尤其是在高于-78℃的温度的范围内)优于由许多常规的杜瓦器皿提供的绝缘性质。结果，可利用具有比冷却具有相同体积的常规的杜瓦瓶的运输容器将需要的容量更低的容量的斯特林制冷机来有利地实现由VIP构造的运输容器的容纳样品的腔的冷却。这在商品成本的方面且一般在容器重量的方面为有利的，这是因为较低容量的泵通常比较高容量的泵更轻。此外，操作低到-100至-120℃的制冷机比操作到-196℃的制冷机便宜得多。

[0053] 常规的杜瓦瓶的热性能在从室温到-196℃的整个范围内的该变化源于以下事实：常规的用于冷冻保存的杜瓦器皿主要地设计成在液氮温度下操作并且直接地利用液氮来冷却到该温度。结果，杜瓦瓶在从液氮温度到室温的整个温度范围内的绝缘性质是与液氮温度(-196℃)下的极限绝缘性质相比而不那么重要的设计标准。杜瓦器皿的真空夹套的内部部分地涂覆有吸气剂材料，该吸气剂材料在低温下用来吸收真空夹套内的任何残余气体，由此改进真空，并且由此降低杜瓦瓶的热导率(即，改进器皿的绝缘性质)。该效应被称为低温泵送效应。本发明的发明者认识到，该低温泵送效应往往仅在低于合宜于包含运输的应用的温度的温度下高效地起作用，其中，由热泵原位执行冷却。常规的杜瓦瓶中的低温泵送效应仅在降低的压力下起作用的结果是，杜瓦瓶的有效热导率高于在大于大约-80℃的温度下由VIP形成的器皿的有效热导率。为了避免关于常规的杜瓦瓶的该问题，已开发包括新型的吸气剂(例如，活性炭)的在更高温度下具有有利并且更好的热损失性质的修改的杜瓦器皿。由于使用该新型的吸气剂材料，故已开发在运输容器的整个目标操作温度范围内运作得良好的杜瓦器皿。

[0054] 目前，VIP作为平坦面板而提供，并且可组合为层压件，以形成运输容器的壁和底板。虽然该构造提供优异的绝缘性质，但VIP的平坦面板本质意味着，在面板以一定角度相会合的情况下，存在用于使热进入的潜在路径。为了解决该问题，设想VIP可形成为具有开口的盒或其它适合于用作本发明的运输容器中的绝缘壳体的形状。因而，本发明提供了一种用于形成绝缘结构的方法，该方法包括以下步骤：形成具有底板和至少一个壁的微孔芯体，至少一个壁从底板向上突出，使得产生壁与底板之间的腔；在降低的压力下将所述芯体抽空；以及然后将芯体可密封地包覆于不透气体的薄包封件中。本发明还涉及一种绝缘结构，该绝缘结构具有底板和至少一个壁，至少一个壁从底板向上突出，从而限定底板与至少一个壁之间的腔，该腔包括在降低的压力下保持于不透气体的包封件中的连续微孔芯体。优选的是，包覆微孔芯体的不透气体的包封件包括箔元件，以减少辐射热传递，因而进一步改进壳体的绝缘性质。

[0055] 在一些实施例中，运输装置结构将真空绝缘面板和包括杜瓦器皿的绝缘壳体组合。该特定结构为有利的，这是因为常见的针对杜瓦瓶的失效模式是通过杜瓦瓶真空夹套中的真空的损失而导致的失效。如果在常规的杜瓦瓶冷冻运输装置中发生杜瓦瓶失效，则杜瓦器皿内的温度可快速地上升(因为杜瓦瓶的热导率可增大10倍或更多)，并且损害容纳于该杜瓦器皿内的冷冻保存的样品的完整性。因而，有利的是，在杜瓦器皿的外侧向运输装置提供额外的辅助绝缘层，在杜瓦器皿真空失效的情况下，该辅助绝缘层提供充分的绝缘，以维持可接受地低的温度，从而维持样品完整性。因而，通过本发明而提供如下的运输装置结构：绝缘壳体包括由VIP环绕的杜瓦器皿，如果杜瓦瓶真空失效，则该杜瓦器皿有利地允许有足够的时间窗来将冷冻保存的样品转移到更换器皿/运输装置。

[0056] 已发现，围绕杜瓦器皿的具有约50 mm的横截面厚度的VIP的使用足以(在杜瓦器皿中的真空失效的情况下)将来自运输装置的样品腔的功率损失保持为在-78.5℃下小于30 W。提供备用的绝缘的VIP的厚度可变化，以达到目标热性能标准并且满足任何可应用的重量需求。实际上，该辅助绝缘允许发出警报并且允许有足够的机会窗来将样品转移到备选的运输装置或静态存储容器，足够的机会窗将不可利用标准的杜瓦瓶冷冻运输装置来得到。在杜瓦瓶真空失效的情况下，可利用该双杜瓦瓶/VIP绝缘壳体结构来将运输容器的腔的底座处的冷冻保存的样品在目标操作范围内维持长达大约2天。

[0057] 环绕杜瓦瓶的壁的VIP可形成为与杜瓦器皿的外壁互补的形状，使得在VIP与杜瓦瓶之间维持最佳热接触。在一些优选的实施例中，杜瓦器皿的外侧的绝缘层可由多个VIP形成。例如，在杜瓦瓶具有围绕其竖直轴线的圆形横截面的情况下，可提供具有互补的弓形横截面的两个、三个、四个或更多个VIP，使得杜瓦器皿的弯曲外壁的整个圆周的横截面通过互补的弓形VIP而绝缘。备选地，平坦VIP可用于形成在其中存在杜瓦瓶的盒，并且，VIP的内壁与杜瓦瓶的外壁之间的任何空隙都可填充有另外的绝缘体，例如还可对杜瓦瓶进行缓冲以防备外部冲击的泡沫绝缘体。有利地，运输装置可构造成允许通过更换结构中的任何失效的杜瓦瓶单元或VIP元件来修复。

[0058] 绝缘壳体典型地具有外壳以保护壳体免于撞击损伤。壳体的腔或作为整体的运输容器可利用可在标准条件下被灭菌(诸如但不限于蒸汽灭菌、化学灭菌(诸如，过氧化氢蒸汽灭菌)、辐射灭菌和高温灭菌例如以及高压釜)的材料来加衬。用于壳或腔加衬的示例性的材料可选自金属、金属合金、陶瓷、玻璃、层压件(例如，基于玻璃或碳纤维的层压件)、树脂或聚合物。坚固的、重量轻的材料为特别优选的，这是因为这些材料使容器的总重量最小。

[0059] 盖和/或壳体还可包括其它功能构件。如下文所描述的其它功能构件可独立地或以组合的形式提供。例如，盖和/或壳体优选地包括换热器，换热器设有用于耦合到热泵(诸如，斯特林制冷机(在本文中有时被称为斯特林发动机))或用于接纳冷冻剂(诸如，液氮)的贮存器的装置，使得当热二极管在其第一操作状态下操作时，可从腔排热，以实现腔的冷却。在此情况下，斯特林制冷机只要与换热器热接触，就可结合到运输容器的盖中或附接到绝缘壳体。在存在换热器的情况下，优选的是，换热器由红外(IR)屏蔽件环绕，以防止从换热器辐射的热回到腔中。在此情况下，IR屏蔽件可包括简单的金属箔。

[0060] 驱动从运输容器的腔排热的电动装置大体上为优选的，这是因为这降低了对不可在所有位置都容易得到的冷冻剂的外源的依赖。因而，将理解，在本文中和上文中所描述的优选的实施例中，盖或壳体可装备有斯特林制冷机，该斯特林制冷机构造成当盖位于壳体上时并且当斯特林制冷机被供电时使腔冷却。

[0061] 盖或主体还可提供显示器，以指示例如样品、腔或筒的部分的温度、筒的填充水平或与容器的内容物的状态相关的其它信息，例如，自样品被引入以后，样品是否已维持于适当的温度下。状态指示将来源于从位于腔内、在样品中或其上、在可更换式相变筒中或其上或在这些位置的组合中的传感器获得的读数。盖和/或壳体可包括位置传感器(例如，GPS传感器)，使得可远程地跟踪并且验证容器的位置。并且，由于本发明的热二极管是重力式热二极管，故重要的是，运输容器维持于直立状态下，并且因此，盖和/或壳体可装备有倾斜传感器，以确保运输容器维持于直立位置中。还可提供一种传感器，以提供关于将腔内的温度维持于恒定温度下所需的功率的报告，并且，这继而可用于确定绝缘是否为完整的(例如，杜瓦器皿是否已失效)。传感器还可关于任何热力发动机的操作状态或可存在例如以给热泵或通信单元供电的任何机载电源的剩余功率而进行报告。

[0062] 壳体还可装备有锁定装置，以与盖上的互补的锁定装置接合。例如，运输容器可设有人工或电子锁。锁和/或盖的打开可触发从传感器到远程节点或到运输容器上的显示器的报告，以允许依从于协议(诸如，针对将在治疗性或非治疗性介入中使用的材料的监管协议)而监测冷冻保存的材料的样品状态和操纵。

[0063] 在一些实施例中，盖和/或壳体将包括用于向远程服务器或节点报告运输容器及其内容物的状态的通信装置。所报告的信息可为例如筒的填充状态和/或容器的温度。报告可触发更换的可更换式筒的调度，以更换已经安装于运输容器中的筒，以确保冷冻保存的连续性。可同样地向远程节点报告关于样品或容器的状况的传感器读数，以确保以及时的方式报告任何必要的用户介入。通信装置可经由标准的协议(诸如，Wi-Fi、蓝牙(RTM)、GSM或卫星信使模块)来与远程服务器通信。通信装置还可配置成从远程服务器接收信息，例如以当确定样品已维持在适当的条件下时，允许将运输容器释放给终端用户。

[0064] 壳体或盖还可设有适应于将冷冻剂引入到位于由绝缘壳体限定的腔中的筒中的连接器，其中，所述连接器在使用中与该筒成可密封的流体连接。该构造有利地允许在未打开运输容器的情况下将相变冷冻剂引入，因而避免冒将污染引入到容器中或触发来自容器的热损失的风险。在这样的构造中，连接器将设有排气装置以避免压力的过度积聚。

[0065] 本发明的实施例的热二极管能够在第一状态下操作以向腔提供冷却，并且在第二状态下操作以削弱热向腔中的传递。运输容器的热二极管可为重力式热二极管。重力式热二极管需要二极管维持于直立位置中，以便维持其竖直最上末端与最下末端之间的温度梯度。如将对本领域技术人员显而易见的那样，热将从二极管的最下端上升到其上端，因而建立横跨二极管的热梯度。因而，热二极管(且经扩展，运输容器中的腔)的最冷区位于热二极管的竖直最下端和热二极管的最暖区处。为了避免混淆，本文中和上文中对热二极管的讨论通过热二极管的元件在使用中时的位置来指代热二极管的元件，因而对顶部和底部元件、上部和下部元件的引用指代在使用中时位于例如装置的顶部处的元件。

[0066] 发明者已发现，假如围绕腔的竖直轴线的横截面面积与二极管截面的竖直高度的比具有适当的最小值，则在热二极管的最简单的形式下，热二极管可为位于样品的上方的气态工作流体(例如，空气)的简单的包层/循环和位于腔的顶部处的开口。本发明者已发现，在不具有过度地或不切实际地高的腔(其将妨碍人工装载样品和筒或致使不可能在常规的车辆和房间中输送和存储)的情况下，与将空气包层用作热二极管相关联的功率损失可为3 W或更小(例如，1 W或更小)。因而，根据本发明的空气包层热二极管在被动状态下操作以通过利用空气的低热导率而使进入到腔中的热最少。有必要将空气包层热二极管维持于直立状态下，这是因为否则的话可妨碍平衡的绝缘空气包层，并且，这将导致进入到腔中的热增多。

[0067] 为了接纳合理的量的样品和可更换式相变冷冻剂筒，腔的横截面面积典型地在150 cm2至2000 cm2的范围内。以cm2为单位的腔的横截面面积与以cm为单位的热二极管的高度的比典型地大于1:2，且优选地大于1:3或更大。例如，横截面面积为230cm2并且高度为
75 cm的具有1W的热损失的绝缘壳体可维持220℃的横跨热二极管的温度差。常规运算可用于基于来自腔的热功率损失和横跨热二极管的目标温度差来确定热二极管的纵横比(高度相对于横截面面积)。例如，设计成维持更大的温度差的运输容器将具有更大的纵横比(即，高度：横截面面积的比)。

[0068] 空气包层/循环热二极管以及甚至根据本发明的其它重力式热二极管可操作以在冷却手段施加于热二极管的最上部分处时积极地使样品冷却。这有利地允许在未改变容纳相变材料的可更换式筒的情况下使运输容器的区段冷却。另外，在由可更换式筒容纳的相变材料是经历固体到液体的相变的材料的情况下，可通过将冷却手段施加于热二极管而使筒再生。对于容纳其它相变材料(即，固体到气体或液体到气体的相变材料)的筒而言，将冷却手段施加于热二极管抑制该相或显著降低相变速率并且基本上维持筒的冷却能力。

[0069] 在一些情况下，用于热二极管的冷却手段包括斯特林制冷机。斯特林制冷机是可在电功率下合宜地驱动的使机械能转换成热能的装置。为了改进从由绝缘壳体限定的腔传递热的效率，斯特林制冷机优选地附接到散热器。散热器提供大的界面表面区域，来自空气包层热二极管中的气体的热可通过该界面表面区域而排出。当冷却手段施加于二极管时，经冷却的空气的相对密度确保经冷却的空气下沉到包层的底座，而密度较小的较暖的空气上升到包层的顶部，因而建立空气包层热二极管中的循环冷却气流。散热器优选地朝向热二极管的最上区段(例如，在由壳体的绝缘壁限定的腔的顶部处)定位。散热器能够附接到壳体的绝缘壁区段或附接到容器的盖。斯特林制冷机本身可位于运输容器的盖中或可与盖或壳体接合，使得斯特林制冷机任选地经由集成到盖、壳体或斯特林发动机的中间换热器来与热二极管成热接触。

[0070] 向热二极管提供的冷却手段还可为相变冷却手段。因而，冷冻剂(诸如，液氮或固态二氧化碳)可耦合到换热器，以从热二极管的顶部排热。用于操作热二极管的冷冻剂的装填物可合宜地在适应于此目的的用户可更换式筒中提供或从液化气体或气体罐(诸如，二氧化碳)提供，该液化气体或气体罐然后用于使用焦耳-汤姆逊效应来产生作为制冷剂的固态或液态介质。

[0071] 目前的任何换热器都可设有红外反射箔环绕件或护罩。该护罩可为多层绝缘箔，并且，当未将冷却供应到热二极管时，该护罩有利地防止热辐射到腔中。护罩具有至少一个孔口，以允许空气流至换热器和流自换热器。

[0072] 在一些实施例中，热二极管是呈封闭回路式冷凝器/蒸发器类型的热二极管(例如，包括热虹吸管的热二极管)。封闭回路式冷凝器/蒸发器热二极管包括容纳工作流体的封闭环路。优选的是，环路中的工作流体是在-100℃与-200℃之间的温度下液化的气体。优选的工作流体是氮和氩。优选的是，工作流体的压力在室温和1升的体积下不大于200巴，因而避免在针对加压器皿的容积的规定的情况下显著地复杂化。封闭回路典型地具有通过多个(例如，两个)薄壁式管道而连接的成流体连通的两个室(上室和下室)的形式。管道是薄壁式管道，以使经由管道壁而从热二极管的顶端到二极管的底端的热传导降到最低限度。管道还具有相对小的壁横截面，这提供了更好的横跨热二极管的温度梯度和改进的在回路内的工作流体循环。下室在两种操作状态下都将热能从腔的底座吸收到工作流体中，从而使该工作流体通过管道而上升到上室中。然后，可从位于上室中的工作流体经由换热器来传递热能。在封闭环路的上室中(例如，在上室的经冷却的内顶板上)发生工作流体的冷凝。

[0073] 在用于封闭回路式冷凝器/蒸发器热二极管的有利的布置中，上室的顶板向下倾斜到最低点，冷凝物将受重力作用而移动到该最低点，并且从该最低点以液滴下落。连结上室和下室的第一管道位于室的底板(其位于顶板中的该点的下方)中，所述第一管道的入口位于上室的底板的最低点处。连结上室和下室的第二管道终止于上室的底板中的点处，上室的底板中的第二管道的入口位于第一管道的入口的竖直上方。冷凝和滴落过程有助于使冷凝物优先地通过一个管而快速流到下室。这样的系统可具有向上的0.2m的竖直高度，然而，系统典型地具有约0.7m的高度。回路体积可取决于所需的冷却功率而变化，但在被试验的系统中，该回路体积处于大约50ml而相对小。图4A显示了热二极管的该布置。实际上，这些系统利用氮气或氩气在升高的压力(典型地，在室温下出于安全原因而小于流体的超临界压力或200巴)下操作，其可产生具有在所提供的冷却功率的大约1℃每瓦的范围内的热梯度的温度差的热管道。虽然氩由于其较高的沸点(因而在较暖的温度下开始气体到液体的换热循环)而为有利的，但当使系统运行至低温(小于-180℃)(这需要大于大约10W的高的冷却功率)时，于是，氩可凝固并且停止通过系统的液体流，因而使热二极管停止运作。在这些情形下，氮由于其较低的凝固点而为优选的。

[0074] 呈封闭回路式冷凝器/蒸发器类型的重力式热二极管(也被称为重力热虹吸管型热二极管)可在两种状态下操作。如上文针对空气包层热二极管而描述的那样，在第一、主动冷却的操作状态下，通过由冷却手段(例如，由与上室成热接触的斯特林制冷机或通过利用热耦合到上室的相变冷冻剂来进行的冷却)提供的主动冷却而从热二极管的上室排热。主动冷却使工作流体冷凝，并且，具有比气态工作流体更高的密度的液体在重力的作用下经由封闭回路中的管道而下降到下室。由下室吸收的热传导至液态工作流体中，从而使工作流体蒸发。经加热的气态工作流体然后上升到上室中，其中，该气态工作流体在主动冷却的作用下冷凝，以完成冷却回路。在第二状态下，重力式冷却循环基于由工作流体的相对密度(其随着工作流体的温度降低而增大)决定的气态工作流体的上升和下落。

[0075] 根据本发明的运输容器的腔适应于接纳可更换式冷冻相变材料筒。如在本文中和上文中使用的那样，冷冻相变材料是在-78℃或低于-78℃的温度下经历相变的材料。在使用中，并且在一些实施例中，运输容器包括用于接纳相变材料或容纳相变材料的可更换式筒。将被接纳于可更换式筒中或容纳于其中的相变材料被选择成使得该相变材料在低到足以将冷冻保存的样品保存达长的时间段的温度下经历相变，典型地，该温度低于样品的玻璃转变温度(例如，低于-70℃的温度)。相变材料的优选的示例是液体到气体的相变材料(诸如，在-196℃下经历液体到气体的相变的液氮)、固体到气体的相变材料(诸如，在-78℃下经历固体到气体的转变的固态二氧化碳)以及固体到液体的相变材料(诸如，在-114℃下经历固体到液体的相变的固体乙醇)。其它固体到液体的相变材料在本领域中为众所周知的，并且包括二甲基亚砜(DMSO)、盐(NaCl)和水的混合物(例如，处于62:5.56:38.44的重量比)。在一些情况下，优选的是，使用不会转变成气体的相变材料，这是因为这避免需要提供对通过相变而生成的气体的排气。还可为有利的是，使用固体到液体的相变材料(诸如，乙醇)，这是因为可通过原位使筒冷却(例如，通过利用冷却手段来操作容器所包括的热二极管，例如利用斯特林制冷机来冷却热二极管或通过将冷冻剂直接引入到筒表面上，以使已在筒内形成的任何液态相变材料都固化)来使筒的冷却能力再生。如果将执行直接再凝固，则优选的是，将筒从运输装置移除，以避免污染/使污染最小。

[0076] 本发明还涉及适应于装配于根据本发明的运输容器内的用户可更换式筒。本发明还涉及装配有如本文中和上文中所描述的可更换式筒的如本文中所描述的运输容器。一个或多个可更换式筒包括壳体，在壳体中接纳或容纳固态或液态相变材料。相变材料可选自在低到足以将冷冻保存的样品保存达长的时间段的温度下经历相变的任何材料，典型地，该温度低于样品的玻璃转变温度(例如，-70℃或低于-70℃的温度)。优选地，相变材料为无毒的并且为非爆炸性的，因而避免标准操作条件下的任何安全顾虑。相变材料的优选的示例为液体到气体的相变材料(诸如，在-196℃下经历液体到气体的相变的液氮)、固体到气体的相变材料(诸如，在-80℃下经历固体到气体的转变的固态二氧化碳)以及固体到液体的相变材料(诸如，在-114℃下经历固体到液体的相变的固体乙醇)。在一些情况下，优选的是，使用不会转变成气体的相变材料，这是因为这避免需要提供对通过相变而生成的气体的排气。本文中对更换式筒的引用指代处于筒的填充或空的状态下的筒，即指代容纳冷冻相变材料的筒或可利用冷冻相变材料来装填的空筒。

[0077] 适应于容纳经历液体到气体的相变的相变材料的可更换式筒包含排气孔，以允许在相变期间生成的气体逸出，因而避免生成过大的压力的风险。适应于容纳经历液体到气体的相变的相变材料的可更换式筒可包含分子筛，以吸收冷冻相变材料，这有利地避免如果筒被刺穿或以任何方式被打开则液态冷冻剂逸出的风险。

[0078] 可更换式筒可为一次性的(即，供单次使用的筒)或可为可再循环的(即，供多次使用的筒)。可更换式筒可以以被灭菌的形式来提供，以确保与手术室和其它敏感环境中的使用的相容性。可更换式筒可以以经冷却的形式来提供，任选地以无菌包装来提供。在可更换式筒以无菌包装来提供的情况下，无菌包装优选地设有排气装置，以避免在无菌包装内生成过大的压力。

[0079] 用于接纳相变材料或容纳相变材料的可更换式筒可包括装填口，其允许利用相变冷冻剂材料(诸如，固态CO2或液氮)来对筒进行装载。在一些情况下，装填口可设有防损密封件。在一些情况下，在装填之后，装填口被不可逆地密封。

[0080] 在一种有利的布置中，装填口可与在壳体中提供的导管可密封地接合，以用于给筒再装填冷冻剂，在此情况下，导管与筒之间的可密封的接合避免冷冻剂逸出到腔中。在筒中的相变冷冻剂的装载物可通过壳体中的导管而再装填的布置中，导管(即，再装填导管)为可密封的，以避免冷冻剂在转变期间不合需要地逸出。可通过使冷冻剂的外源在导管的远离筒的端部处与壳体上的接头(例如，推入配合式接头)接合来实现该布置中的筒的再装填。一旦冷冻剂外源接合，位于运输容器中或冷冻剂源中的控制装置就可与筒中的填充传感器或温度传感器通信，从而允许自动地将筒再装填以达到适当的水平。示例性的冷冻剂外源将为杜瓦瓶，该杜瓦瓶具有控制阀(其位于该杜瓦瓶的入口处)和浸管，该浸管用于在第一端部处浸没到液态冷冻剂中，并且在其另一端部处与运输容器的再装填导管接合。在操作中，控制装置可操作控制阀以将液氮递送到筒中，直到筒中的填充状态传感器指示筒满为止。

[0081] 可更换式筒可由任何适合的材料(例如，可承受冷冻相变材料的相变经历相变的温度的材料)制成。可形成筒的示例性的材料包括塑料材料(例如，聚合物衍生的塑料材料)、陶瓷以及金属(包括金属合金)。

[0082] 优选的是，筒设有用于可释放地接合在运输容器的腔内的装置，例如与位于腔中的筒容座中、位于筒容座上或接近筒容座的互补的元件相互作用的机械附接装置，例如扣件、锁或滑动件组件。附接装置还可形成筒与容器之间的电接触。用于建立筒与运输容器之间的电接触的装置可与可存在的任何附接装置都分离。电接触可例如用于确认运输容器中的筒的存在，或用于转发来自位于筒内、位于筒上或与筒相邻的传感器的关于筒的温度或填充状态的信息。

[0083] 在一些优选的情况下，用于接纳相变材料或容纳相变材料的可更换式筒可设有配置成监测可更换式筒的温度和/或填充状态的一个或多个传感器。在一些示例中，可提供多个热电偶，以允许确定在筒内的不同位置处的温度。提供用以提供关于筒的温度或填充状态的信息的传感器有利地允许用户在未打开运输容器的情况下对筒的温度和/或填充状态进行本地和/或远程监测。当筒位于运输容器中时，这些传感器可位于筒中、位于筒上或与筒相邻。关于筒的温度或填充状态的信息还可通过通信装置(例如，有线或无线网络)而转发，以触发进一步的动作。填充状态或温度可例如在容器上的显示器上指示或可在远程装置上指示。由关于填充状态或温度的报告触发的动作可为例如通过电子邮件或文本消息而提供更换或再装填可更换式筒的提示。因而，在容器包括斯特林制冷机的情况下，该报告可用以报告：需要使斯特林制冷机起动，需要使容器连接到外部功率，或者，如果容器连接到电源功率，则需要自动地使斯特林制冷机起动。在一个示例中，关于筒的填充状态或温度的信息可触发例如通过速递或其它递送装置而将更换式筒调度到存储容器的位置。在另外的示例中，信息可提示用户利用冷冻剂来对筒再填充，并且可出于此目的而自动地调度容纳冷冻剂的再填充器皿。在另外的示例中，由传感器提供的信息可指示已在运输和存储过程的期间维持样品完整性所需的条件组(例如，倾斜状态、温度历史等)下维持冷冻保存的样品。

[0084] 可以以连续或周期性的方式来发送关于筒的填充状态或温度的信息，可随时间推移而监测器皿的随时间推移的温度状态，因而确保容器内的样品的完整性未被损害。这可有利地确保样品存储历史被记录，并且可根据存储协议(例如，被记下以确保样品适于使用(例如，样品适于临床使用)的协议)而验证。

[0085] 用户可更换式筒可设有手柄以促进筒的操纵。在一些优选的示例中，当容纳或接纳相变材料的可更换式筒位于运输容器中时，筒手柄具有在热二极管的竖直最上部分处或朝向该竖直最上部分定位的部分。这确保可在不会使用户暴露于极低的温度的情况下将筒撤回并且更换。为了确保任何这样的手柄都不会使热过度地向筒传递，手柄理论上应当以窄的横截面形成，以使向相变材料冷冻剂的传导最少。

[0086] 为了在运输容器断网(即，运输容器从外部电源移除)的情形下提供最佳性能，根据本发明的运输容器可设有适合于在热泵(例如，斯特林制冷机)操作以向运输容器的腔提供主动冷却的操作状态下驱动热二极管的机载电源，例如电池，诸如可再充电的锂离子、锂聚合物、镍镉电池或任何其它适合的常规电池。机载电源将被选择为适合于意图的应用。例如，对于旨在用于在具有机载电源的车辆之间运送样品的单元而言，该单元可能仅有必要给热泵(诸如，斯特林制冷机)供电长达一小时或两小时(并且包括一小时或两小时)。在例如将在航空货运中使用运输装置的其它情况下，可为合乎期望的是，结合向运输装置提供至少24小时的自主性的机载电源。

[0087] 除了旨在在主动状态下驱动热二极管的机载电源之外，在优选的实施例中，运输容器还设有用以提供关于样品的状态或运输容器的绝缘壳体内的状况而向远程节点报告的通信装置的操作的机载电源。在一些实施例中，为通信装置提供的电源可与为了驱动热泵而提供的电源相同。在一些实施例中，为通信装置提供的电源与为了驱动热泵而提供的任何电源都分离。优选的是，提供用于给通信装置供电的功率的储备，使得如果需要用户介入来确保维持样品完整性，则可从容器发送警告。

[0088] 实际考虑因素决定，在使用中，可更换式筒(即在安装于运输容器中时)中的任何传感器都与电控制元件成电通信。此外，控制元件中的有效的电子功能需要电控制元件的操作温度处于高于例如-140℃的温度下，这是因为在低温下，标准的电子设备将不再在电气方面运作，例如这是因为否则的话在该点处在性质上半导体材料转变成电绝缘体。当筒容纳一个或多个传感器时，与传感器(例如，热电偶)成电通信的电子控制元件因此朝向热二极管的竖直最上部分或在腔的外侧定位，并且可例如集成到绝缘壳体的侧壁或顶壁中或附接到该侧壁或顶壁，或集成到可更换式筒的手柄元件。因此可理解，控制电子设备(如果存在)定位于容器的相对于存在样品和冷冻剂的区域而较暖的区域中。

[0089] 如在下文中更详细地描述的那样，根据本发明的运输容器还可包括用于执行控速凝固操作的装置。如本领域技术人员将意识到的那样，存在可在冷冻保存过程的期间遇到的许多应力，并且，可通过控制凝固速率而减轻这些应力。这是特别令人感兴趣的，这是因为运输容器具有适合于在手术室环境中使用的尺寸，并且可在这样的背景下用于对样品(例如，组织样品)进行冷冻保存。

[0090] 存在许多针对控速凝固的选择。在第一示例中，可利用运输容器的腔的内侧的温度梯度来执行控速凝固。更详细地，腔的顶部与腔的底部之间的温度差典型地具有100℃的量级。用于冷冻保存的样品可被引入到腔的顶部中，并且然后例如在平台、升降机上或通过卷扬机组件而下降到腔中。降落速率可通过来自传感器(例如，位于样品或样品保持器中、位于其上或与其相邻的热电偶)的反馈而控制。因而，样品的降落速率且因而其凝固速率可根据冷却算法而计算，以将准备好调度的冷冻保存的样品在其运输容器中递送。在使用相变冷冻剂的方面，该方法有利地为高效的，这是因为进入到系统中的热最少。在一些情况下，一旦将样品插入，就可利用盖来使运输容器的腔密封，并且，可利用斯特林发动机来提供对腔的主动冷却。斯特林制冷机的电源可通过来自位于腔中或样品上的(一个或多个)传感器的反馈而控制，以使从腔进行的排热/其冷却与如适合于样品和可包含样品的任何介质的本质的预定的冷却算法匹配。这些过程可倒序地执行，例如以符合预定的升温算法，以允许根据样品从容器的底座起的上升或提供给驱动热二极管的斯特林制冷机的功率而对样品进行受控制的解冻。用于执行受控制的冷冻保存和解冻的实际手段对本领域技术人员将是显而易见的。

[0091] 在可如何利用根据本发明的运输容器来执行控速凝固的另外的示例中，样品可直接地沉入到运输容器的腔的底座。在此情况下，样品保持器或平台装备有温度传感器(其位于样品中、位于样品上或与样品相邻)和加热元件。来自传感器的温度被监测并且用于控制加热。如同先前的示例那样，该构造可相反地使用，以允许进行控速解冻过程，然而，在此情况下，这将涉及相变冷冻剂的消耗。

[0092] 在可如何利用根据本发明的运输容器来执行控速凝固的又一另外的示例中，可在腔的底座处提供冷却珠的床。样品可直接地被引入到冷却珠的床中。通过样品与冷却珠之间的热接触来控制样品的冷却的速率。样品与冷却珠之间的接触表面继而由珠的尺寸决定，并且，这可选择成提供期望的冷却速率。

[0093] 如本文中所描述的适应于控速凝固的运输容器因而可用于生成冷冻保存的样品。例如，可获得组织样品，并且其可放置到容纳适合的冷冻保存介质的袋中，该袋被密封并且然后被引入到运输装置单元中，以用于根据如上文中所描述的自动协议而进行冷冻保存。

[0094] 在本文中和上文中描述的运输容器提供优于目前正在使用的那些容器的许多优点。热二极管组件和可更换式冷冻相变材料筒的组合允许在不可例行地得到冷冻冷却剂的位置(诸如，医院和诊所)中对冷冻保存的样品进行运输和中期存储。当运输容器抵达其目的地时，运输容器可在数月的时段内充当存储容器。可在一些模式下实现该长期冷冻保存。例如，干线电力可用于驱动在目的地处或在运送中集成或附接到热二极管的斯特林泵。冷却筒的更换还可用于长期存储，可通过来自容器或安装于容器中的现有的筒中的传感器的报告而触发在容器的目的地处或在运送中将筒调度到容器位置。类似地，冷冻相变材料的再装填物将用于在筒中再装填冷冻相变材料或驱动断网位置中的热二极管，其中能够基于从容器到底座的报告来以自动的方式操作冷冻再装填物往目的地的调度，因而提示适当的再装填物的调度。除此之外，还可在容器中提供用于给热泵供电的机载电源，并且，这些机载电源可为可再充电或可更换的，以确保当运输容器位于断网位置中时热泵(例如，斯特林制冷机)连续操作。因而，除了插入到干线电源中以维持冷却以外，电池电源(例如，可再充电式电池电源)还可用于在运输容器在运送中时维持主动冷却。

[0095] 在某些情形下，使用VIP而非杜瓦瓶来形成运输容器的绝缘壳体可为有利的。本发明的发明者已发现，大约-120℃的温度对于在数月的时段内对冷冻地保存的样品进行冷冻保存而言是有效的。此外，出于上文描述的原因(即，在-60至-100℃的温度范围内，VIP提供相对于标准的杜瓦瓶而更好的热绝缘)，通过利用斯特林制冷机来驱动热二极管而进行的对容器的冷却在VIP壳体的情况下更高效。这在经济上为有利的，这是因为更低容量的斯特林制冷机可用于驱动斯特林发动机。杜瓦器皿和VIP的组合有利地允许具有充分的绝缘性质的容器(如果杜瓦瓶失效)在可行的温度范围内维持冷冻保存的样品以用于用户介入，并且具有对于运输而言可接受的重量。

[0096] 本发明的运输容器还可用于经由如上文中所描述的受控凝固协议来对生物样品进行冷冻保存。容器的物理尺寸意味着，该受控凝固可在手术室中执行，因而使样品在环境温度下保持并且可降解的时间最短。容器还与在引入到容器中之前冷冻保存的样品相容。随着组织再生/再生医学、作为CAR T治疗的基于细胞内的治疗以及基于转基因的组织或细胞的其它治疗上的发展，对于如本文中所描述的容器的需求日益增长。

[0097] 如图5中所显示的那样，存在现有技术的冷冻运输容器和根据本发明的冷冻运输容器可潜在地失效的许多方式。例如，杜瓦器皿受到开裂和真空损失，这造成杜瓦器皿的绝缘性质的快速恶化和用户可介入以确保冷冻保存的器皿的完整性未丧失的对应地小的时间窗。本发明者已开发如下的新的容器结构：使杜瓦器皿与真空绝缘面板的夹套组合，以为用户介入提供延长的窗(如果发生这样的失效)，并且，这与根据本发明的运输容器的远程报告功能性组合来提供用于处理潜在的杜瓦瓶失效的更稳健的系统。在斯特林泵经由机载电源来操作的情况下，提供相变冷冻剂材料的内筒会提供延长的机会窗，以维持冷冻保存的样品的完整性(如果内部电源失效)。同样地，在斯特林泵失效的情况下，提供相变冷冻剂材料的内筒会提供延长的机会窗，以维持冷冻保存的样品的完整性。在这些情况中的每一种情况下，失效将触发向远程服务器/节点发送的警告，该警告可转发给终端用户，使得终端用户可介入，以确保冷冻保存的材料被保存。该警告可触发适当的补救手段的调度，例如同时地或相继地触发新鲜运输容器或冷冻剂或两者的调度。

[0098] 在发生通信单元失效的情况下，运输容器可设有备用的辅助通信装置，以确保可追踪性和样品完整性。这可涉及如下的自主式GSM或卫星通信单元：关于位置而进行报告，使得远程地存储运输容器的最后已知的位置。

[0099] 作为工作流体的冷凝的气体在本技术的实施例中，气体(诸如空气、氧、氮等)可用作运输容器内的工作流体。如上文中所提到的那样，工作流体是用以提供运输容器内的温度梯度的手段—运输容器的顶部(在使用中，其为提供冷却机构的位置)容纳最暖的工作流体(其将被冷却)，并且，运输容器的底部(在使用中，其为冷冻保存的样品所位于的位置)容纳最冷的工作流体。冷凝的工作流体在运输容器的底部处或底部附近的积聚使任何相对暖的工作流体都朝向运输容器的顶部向上流动。在运输容器的上文描述的第二操作状态的期间，施加主动冷却以实现从运输容器的顶部处的暖的工作流体排热，并且，经冷却的工作流体朝向运输容器的底部向下流动。

[0100] 工作流体可为或包括氮气、氩气、空气(例如，来自在其中提供运输容器的环境)、氧气或液化气体(例如，液化空气)。液态空气是如下的空气：已冷却到非常低的温度，使得它已冷凝并且成为液体。空气(以及液态空气)典型地包括氮、氧、氩和其它惰性气体。液态空气可快速地吸收热，并且恢复到其气体状态。因而，在运输容器内，冷的液态空气朝向运输容器的底部下沉，其中，它可帮助将冷冻保存的样品保持为冷的。运输容器的底部处的冷的液态空气可吸收热，这可使升温的液态空气朝向运输容器的顶部上升并且潜在地恢复到气体状态。

[0101] 将空气或液化空气用作工作流体可为有利的，这是因为不需要向运输容器提供单独的专用工作流体供应装置(例如，液氮罐)。相反，来自环绕运输容器的环境的空气可输入到运输容器中，并且冷却(冷凝)到冷冻温度。这可使运输容器设计简化，和/或可降低操作成本。

[0102] 图7显示了在冷却和升温期间在运输容器中的随时间推移的温度改变的图表(底部)，以及在冷却和升温期间随时间推移的制冷机发动机功率的图表(顶部)。图表涉及在运输容器上执行以确定运输容器如何将冷凝的空气和液化空气用作工作流体而操作的试验。使用制冷机(例如，斯特林制冷机)来使输入到运输容器中的空气冷却而执行试验。热质量块围绕样品袋中的冷冻保存的样品而放置于运输容器的底部处。热质量块为0.54 kg并且由铝形成。出于试验的目的，至少温度传感器设于热质量块上的两个点处—一个点位于热质量块的底部处(最接近运输容器的底座)，且另一个点位于热质量块的顶部处(较大程度地远离运输容器的底座)—以实现横跨热质量块并且横跨被热质量块环绕的冷冻保存的样品的高度/长度而测量温度。(在下文中关于图11而更详细地描述热质量块)。

[0103] 当制冷机被开启并且开始执行使输入到运输容器中的空气冷却的功能时，如图7中所显示的那样，制冷机所消耗的功率快速地增加。制冷机所消耗的功率在时段70内为恒定的，在此时段期间，制冷机工作以使输入空气冷却/冷凝。因而，如箭头74所指示的那样，制冷机的温度以及热质量块(顶部和底部)的温度和运输容器的温度快速地下降。在时段70期间，当制冷机的功率消耗恒定时，发生空气冷凝—因而，如箭头76所指示的那样，制冷机、热质量块以及运输容器的温度也变得恒定。在此阶段达到的温度在-170℃与-220℃之间(即，将冷冻保存的样品保持为冷的所需的温度)。如图7中所显示的那样，制冷机的温度与热质量块和运输容器的温度存在小的差异。

[0104] 如图7中所显示的那样，一旦已通过使空气冷凝成液态空气而达到将冷冻保存的样品保持为冷的所需的温度，制冷机就被切断，并且，制冷机不会消耗功率。功率的降低几乎为瞬时的。然而，制冷机温度未瞬时地上升—箭头78显示，制冷机的温度相对于功率消耗而以略慢的速率上升。制冷机本身位于运输容器的顶部(即，运输容器的相对于冷冻保存的样品而相反的端部)处。因而，制冷机的温度可与运输容器的底部和热质量块的温度比较而相对迅速地上升。这是因为任何较暖的空气/较暖的液态空气都朝向制冷机的顶部上升，并且充当防止运输容器的热传递到运输容器的底部的绝缘层。任何围绕制冷机的顶部的较暖的空气/液态空气都起到保持运输容器的底部处的较冷的空气/液态空气的热绝缘的作用。因而，液态空气保持为冷的并且处于所需的温度下的持续时间82比制冷机保持为冷的持续时间长得多( 20小时)。
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[0105] 液态空气蒸发在持续时间82的期间开始，但相当缓慢地进行，直到已使足够的液态空气从运输容器的底部蒸发，使得热质量块已开始升温为止。持续时间84显示热质量块和运输容器的底部的温度如何快速地上升(在几小时内上升大约50℃)。在该点处，制冷机再次被接通，并且开始消耗功率(如图7中所显示的那样)，并且，如图7中所显示的那样，随着制冷机的温度下降，热质量块和运输容器的底部的温度也下降。由于热质量块和运输容器的温度尚未上升到原开始温度，故制冷机不需要操作久到使温度下降，并且因此不会消耗功率达如在原冷凝时段70中那样长的时间。然而，由于制冷机相当迅速地断电并且主动冷却阶段此次较短，故如在图7中由持续时间86显示的那样，热质量块和运输容器也较迅速地开始变热。在试验中，确定当未施加主动冷却时热质量块和运输容器有多迅速地升温—持续时间86显示，当未使制冷机通电并且未进行主动冷却时，两者的温度都在大约15-20小时内上升 150℃。箭头88显示当制冷机重启并且主动冷却再次开始时的温度下降的速率。~
此次，与开始(箭头74)比较，耗费更长的时间来使热质量块和运输容器的底部冷却。如在点
88处显示的那样，在制冷机的温度与热质量块的温度之间还存在较大的温度差。这是因为在该主动冷却时段的期间，未通过制冷机产生液态空气(即，未发生冷凝)。如箭头72所显示的那样，由于未发生冷凝，故制冷机消耗较少的功率。

[0106] 图7显示了在运输容器中围绕冷冻保存的样品提供热质量块的优点。在图表中所显示的整个试验时段的期间，在热质量块的顶部和热质量块的底部处记录的温度数据非常类似。因而，整个冷冻保存的样品的温度将很可能相同。这降低了以下风险：例如冷冻保存的样品的较接近制冷机/运输容器顶部的部分以与冷冻保存的样品的最大程度地远离运输容器的顶部的部分不同的速率升温。如果使冷冻保存的样品的不同部分暴露于不同温度，则可对样品作为整体的存活率造成不利影响。

[0107] 图7显示，空气(以及液化空气)为有效的工作流体，并且，运输容器能够在未将功率施加到制冷机的情况下将冷冻保存的样品维持于所需的温度下达长的时间段。然而，用以在未将功率施加到制冷机时维持所需的温度的技术也是合乎期望的—在下文中更详细地描述这些技术。此外，当液态空气开始升温并且蒸发时，可能出现问题。液态空气的沸点在液氮和液氧的沸点之间。结果，随着液态空气沸腾并且蒸发(通过在运输容器的底部处或底部附近吸收热而引起)，液态空气的氮成分比氧成分更快速地蒸发。这可造成包含高达大约50%浓度的氧的液态空气混合物。液氧包含的氧是正常空气包含的氧的4000倍(按体积计)，并且，通常被视为不燃物(诸如，碳、不锈钢、呈粉末形式的铝等)的材料可在存在液氧的情况下燃烧。许多有机材料可与液氧起爆炸反应。因此，合乎期望的是，使液氧在运输容器内的积聚减少、最少或消除。

[0108] 因而，在实施例中，提供了一种用于冷冻保存的生物样品的运输容器，运输容器包括：绝缘壳体，其包括用于容纳冷冻保存的生物样品的腔；以及热二极管，其能够在第一状态下操作以向腔提供冷却，并且能够在第二状态下操作以削弱热向腔中的传递，热二极管包括气体。

[0109] 图8显示了由系统(例如，控制系统)执行以减少液态气体在运输容器内的积聚的示例性的步骤。控制系统可为具体用于减少液氧积聚的专用控制系统，或可为运输容器的较大的控制系统的部分。(控制系统可为用于运输容器的可搬运式壳体(诸如，在下文中关于图14A而描述的可搬运式壳体)的部分)。控制系统可包括至少两个温度传感器，一个温度传感器位于运输容器的顶部处或顶部附近，且另一个温度传感器位于运输容器的底部处或底部附近。温度传感器可位于运输容器的内表面上，和/或能够附接到运输容器内的构件，例如位于制冷机上、热质量块上、运输容器的底座上、运输容器的盖上、制冷机与热质量块/冷冻保存的样品之间等。控制系统可包括多于两个的温度传感器。控制系统可包括额外的构件，诸如比较器、处理器、存储器、用户接口、控制器等。

[0110] 为了简单起见，图8中所显示的示例性的步骤基于具有至少两个温度传感器的控制系统，一个温度传感器位于运输容器的腔的顶部处或顶部附近(即，制冷机的附近)，且另一个温度传感器位于运输容器的腔的底部处或底部附近(即，冷冻保存的样品的附近)。为了减少液氧的积聚或使液氧的积聚最少，对运输容器的腔内的温度进行监测，以确定是否已开始形成液氧。如上文中所提到的那样，液态空气包括液氮和液氧，但由于液氮相比于液氧而在更低的温度下蒸发，故随着液氮汽化并且蒸发，液态空气可最终变成包括较高浓度的液氧。当运输容器/工作流体的主动冷却结束时，运输容器内的温度可保持在维持冷冻保存的样品达几小时到几天所需的温度下。即使运输容器的顶部处的温度(T顶部)上升，也很可能由于运输容器内的空气绝热屏障(如在上文中关于图7而提到的那样)而造成运输容器的底部处的温度(T底部)将在长时间内保持在所需的温度下(或在期望的温度范围内)。因而，在运输容器的底部处于所需的温度下时，在T底部与T顶部之间将很可能存在大的温度差。T底部与T顶部之间的温度差的减小可指示运输容器的底部开始升温。这本身可指示液氮已汽化/蒸发并且运输容器中的液氧的量可增加。T底部与T顶部之间的接近度和两个温度测量值接近的持续时间可指示在运输容器中已形成大量液氧。

[0111] 因此，在步骤S100处，控制系统测量运输容器的顶部处的温度T顶部，并且，在步骤S102处，控制系统测量运输容器的底部处的温度T底部。将理解，步骤S100和S102可以以相反顺序或基本上同时执行。在步骤S104处，对两个所测量的温度T底部和T顶部进行比较。如果在步骤S106处，T底部和T顶部被确定为接近，或如果T底部与T顶部之间的差被确定为在指示温度彼此接近的具体范围内，则对温度保持彼此接近的持续时间进行监测(步骤S108)。如果在步骤S106处，所测量的温度未被确定为接近，则该过程返回到步骤S100，这是因为所测量的温度之间的差并不指示形成液氧。

[0112] 两个所测量的温度保持彼此接近(或甚至变得更接近)的持续时间可指示液态空气的形成已发生(即，液氮已蒸发)。为了减少运输容器中的液态空气的量，可为合乎期望的是，对运输容器的底部处的液态空气进行加热，以使该液态空气蒸发成其气体状态。然而，对运输容器的底部进行恒定供热是不合期望的，特别地，这是因为这可使冷冻保存的样品升温。类似地，以有规律的短间隔来施加热可使运输容器升温，并且可使用大量的功率。已确定，为了在基本上不提高运输容器的温度或不使用大量的功率的情况下减少运输容器内的液氧的量，有利的是，在对运输容器的底部施加热之前，等待预定的持续时间/时段。因而，在步骤S110处，控制系统确定两个所测量的温度接近的所监测到的时间是否趋近于或等于最大时间t最大。最大时间可为例如几分钟或几小时。可通过实验确定最大时间。

[0113] 如果已达到最大时间，则控制系统将用以减少液态空气/液氧在运输容器中的积聚的机构接通(步骤S112)。在下文中关于图9A至9C而描述了示例性的(加热)机构。如果尚未达到最大时间，则控制系统等待并且返回到步骤S108。

[0114] 在实施例中，当预期液化气体已汽化时，控制系统可在指定的时间之后(例如，在几分钟之后)自动地将加热机构切断。在实施例中，控制系统可确定何时将加热机构切断。为了维持运输容器的冷的温度(并且将其中的冷冻保存的样品维持于所需的温度下)，至关重要的是，将加热机构切断，以防止运输容器中的温度上升得太多。在实施例中，控制系统可使用设于加热机构内(或其它位置)的电阻性元件来确定在运输容器的底部处收集的液化气体是否已基本上蒸发掉/汽化。因而，在步骤S114处，控制系统可测量电阻，以确定电阻是否指示液化气体已蒸发。(例如，如果电阻性元件(例如，电阻器)设于液化气体收集的位置中，则当电阻器至少部分地由液化气体覆盖/环绕或靠近液化气体时，电阻可为低的，而当液化气体已蒸发并且加热机构接通时，电阻可为高的。)在步骤S116处，控制系统可确定所测量的电阻是否等于R最大(其指示基本上没有液化气体)。如果所测量的电阻指示基本上没有液化气体靠近电阻性元件，则控制系统将加热机构切断(步骤S118)，并且，该过程返回到步骤S100。如果所测量的电阻指示一些液化气体保持于运输容器内，则控制系统返回到步骤S114。在实施例中，在电阻性元件出故障的情况下，控制系统可作为失效安全装置而在具体的最大持续时间之后自动地将加热机构切断，以防止运输容器和冷冻保存的样品升温。

[0115] 图9A显示了通过包括用以减少液化气体(例如，液态空气)在运输容器内的积聚的机构的运输容器120的横截面视图。该机构可为加热机构。该机构可为在上文中关于图8而描述的控制系统的部分或与其结合来使用。运输容器120包括设于冷冻保存的样品(未显示)的附近的热质量块122。在实施例中，热质量块122可成形为至少部分地容纳或保持或环绕一个或多个冷冻保存的样品。用以减少液化气体的积聚的加热机构包括设于运输容器120的底座处的一个或多个浅器皿124。器皿124设于运输容器120中的最低点(也被称为“贮槽”)处，这是因为这很可能是运输容器120的最冷部分，并且因此，液化气体将形成或收集于该处。该器皿124或每个器皿124用于保持在运输容器124内形成的液化气体。在实施例中，单个浅器皿124可设于运输容器120的底座的中心。在实施例中，一个或多个浅器皿124可设于运输容器120的底座上的多种位置处。图9B显示了用以减少液化气体的积聚的机构的一种特定设计的平面图，该机构包括以等距布置围绕运输容器120的底座的边缘/周界定位的四个器皿124。

[0116] 液化气体可形成于运输容器的顶部处，并且可沿着运输容器向下滴落。在实施例中，至少一个浅器皿124可在运输容器的腔的底座上设于液化气体可滴落(或使其滴落)的位置中。

[0117] 图9C显示了通过浅器皿124的横截面视图。浅器皿124可包括倾斜表面126(或包括倾斜表面的碗状部分)，以使落在倾斜表面126上的任何液化气体都流到凹陷部128中。凹陷部128可位于碗状部分内。凹陷部128可包括或联接到布置成对凹陷部128施加热以使凹陷部128内的液化气体蒸发的加热元件(未显示)。如在上文中关于图8而描述那样，出于确定何时将加热元件切断的目的，浅器皿可包括电阻性元件129。

[0118] 在实施例中，本文中所描述的运输容器可包括用以减小运输容器的腔中的液化气体的体积的机构。

[0119] 用以减小腔中的液化气体的体积的机构可包括：至少一个器皿，其设于腔中以收集液化气体；以及加热元件，其用以对至少一个器皿施加热，以使收集于器皿中的液化气体蒸发。

[0120] 在实施例中，器皿可包括：包括倾斜表面的浅碗状部分；以及碗状部分内的用于收集液化气体的凹陷部。

[0121] 在实施例中，用以减小运输容器的腔中的液化气体的体积的机构可包括用于控制加热元件何时将对至少一个器皿施加热的控制器。该机构可包括器皿的凹陷部中的用以感测器皿何时为空的至少一个传感器，并且其中，至少一个传感器联接到控制器。至少一个传感器可为设于器皿的凹陷部中的电阻性元件。

[0122] 在实施例中，运输容器可包括用以感测运输容器的倾倒或倾斜的至少一个传感器。在实施例中，至少一个传感器可设为用于收集液化气体的浅器皿的部分。用以感测运输容器的倾斜的至少一个倾斜传感器可联接到用以减小运输容器的腔中的液化气体的体积的机构的控制器。无论至少一个倾斜传感器位于何处，如果至少一个倾斜传感器感测到运输容器倾斜，则控制器都可防止加热元件对至少一个器皿施加热。这可为有用的，这是因为如果运输容器倾斜，则液化气体可能尚未被收集于(一个或多个)器皿内，并且因而，对器皿施加热可能不会造成液化气体的蒸发，而相反可引起对运输容器的加热。该倾倒/倾斜检测方法还可用于关闭制冷机，以防止液化气体在运输容器的腔内的积聚。在实施例中，如果至少一个倾斜传感器感测到运输容器倾斜，并且容器处于液化状态下，则控制器可防止器皿中的进一步液化。

[0123] 在实施例中，运输容器包括用以收集液化气体的单个器皿，其中，器皿位于腔的底座中。在备选的实施例中，运输容器包括腔中的用以收集液化气体的多个器皿。多个器皿中的每个器皿可联接到加热元件。这可使每个器皿能够被单独地控制，以使每个器皿中的任何液化气体能够蒸发。如果运输容器倾斜，则这可为有用的，这是因为仅那些很可能容纳液化气体(由于倾斜角和/或倾斜度)的器皿可被加热，以使液化气体蒸发。

[0124] 图10A显示了通过包括用以减少液氧和霜在运输容器内的积聚的机构的运输容器的横截面视图，并且，图10B是该机构的近视图。

[0125] 图10A显示了空气流机构，其用以使气体能够流到运输容器120的腔中，并且使气体(例如，蒸发且因此较暖的液化气体)能够从腔流出。空气流机构可包括通过运输容器120的表面(例如，通过运输容器的密封运输容器的绝缘壳体132的盖或覆盖件134)而提供的管道136。图10A还显示了在绝缘壳体132的腔的底部处被热质量块122环绕的冷冻保存的样品130。在绝缘壳体132的腔的顶部处显示换热器/散热器/冷却散热器146。冷却散热器146联接到用以使流到运输容器120的腔中的气体冷却并且冷凝的制冷机或为其部分。该气体可为来自运输容器120所位于的环境的空气。冷却散热器146可被绝缘套环150环绕，在下文中更详细地描述绝缘套环150。绝缘套环150可成形为使空气流机构的管道136能够延伸到运输容器120的腔中。在实施例中，输入空气可被引导通过在绝缘套环150与绝缘壳体132之间的通道。当输入(暖)空气流到冷却散热器146下方的空间中时，输入空气然后可朝向制冷机和冷却散热器146(输入空气可在其处冷凝)向上流动。这可为有用的，这是因为这防止暖空气直接地朝向制冷机和冷却散热器146流动。然而，在实施例中，管道136可将输入空气直接地朝向制冷机和冷却散热器146引导。

[0126] 如图10A和10B中所显示的那样，管道136的第一部分延伸到腔中。管道的第二部分从运输容器120延伸出。管道136的第二部分分叉或成形为第一分支和第二分支。入口设于管道136的第二部分的第一分支上，以使气体能够流到运输容器120的腔中。单向阀138沿着管道136的第一分支设置。这可防止来自运输容器内的蒸发的空气流过管道136的第一分支(这可阻止入口正确地运作)。

[0127] 在实施例中，管道136的第一部分靠近至少一个冷指或制冷机或冷却散热器146而延伸到腔中。在实施例中，(当运输容器位于使用位置中时，)管道136的第一部分延伸到腔的顶部中。

[0128] 空气流机构包括设于管道136的第二部分的第二分支上的出口，以使气体(包括蒸发的液化气体)能够从运输容器120的腔流出。单向阀140沿着管道136的第二分支设置。这可防止来自运输容器的外侧的气体流过管道136的第二分支(这可阻止出口正确地运作)。

[0129] 在实施例中，为了减少液氧在运输容器内的积聚，空气流机构可包括在管道136的第一分支上位于入口与单向阀138之间的室142。室142可容纳氧清除剂。氧清除剂或氧吸收剂是有助于移除氧或降低氧的水平的材料。氧清除剂可为铁基氧清除剂或可为非铁的氧清除剂。因而，来自流到管道136的入口中的气体(例如，空气)的氧可至少部分地被移除，这减少了当气体在运输容器120的腔内冷凝时潜在的液氧积聚。在实施例中，室142可移除地设于管道136的第一分支上。这可使整个室142能够被移除，以使氧清除剂能够被去除并且利用新鲜的氧清除材料来更换。在实施例中，整个室142可被去除并且利用容纳新鲜的氧清除材料的新室142来更换。另外或备选地，室142可被原位打开，以使氧清除剂能够被移除并且利用新鲜材料来更换。

[0130] 在实施例中，为了减少霜在运输容器内(特别是在绝缘壳体132的腔内)的积聚，空气流机构可包括位于管道136的第一分支上的室144。如果未提供室142，则室144在管道136的第一分支上位于入口与单向阀138之间。如果还存在室142，则室144在管道136的第一分支上位于室142与单向阀138之间，即位于容纳氧清除材料的室之后。室144容纳干燥剂或其它适合于从输入气体吸收水分/水的材料。从输入空气移除水分/水降低了在运输容器内形成霜或冰的可能性。霜或冰可减小绝缘壳体的腔内的可用体积，可使得较难以将冷冻保存的样品放置到腔中或将其移除，并且可降低运输容器的热二极管的效率。例如，绝缘壳体的内表面上的霜积聚可阻塞腔内的空气流通道/路径，这可抑制热二极管/工作流体的正确运作。

[0131] 在实施例中，室144可移除地设于管道136的第一分支上。这可使整个室144能够被移除，以使干燥剂能够被去除并且利用新鲜干燥剂来更换。在实施例中，整个室144可被去除并且利用容纳新鲜干燥剂的新室144来更换。另外或备选地，室144可被原位打开，以使干燥剂能够被移除并且利用新鲜材料来更换。

[0132] 在实施例中，运输容器可包括至少一种吸气剂。转到图13，该图显示了通过包括至少一种吸气剂的运输容器120的横截面视图。吸气剂是典型地用于从真空系统移除少量的气体的反应材料的沉积物。当气体分子(或液体分子)撞击吸气剂时，分子与吸气剂化学结合或通过吸收而结合。如图13中所显示的那样，吸气剂170、172可设于运输容器120的真空部分内。(在实施例中，吸气剂可设于腔内，以吸收冷凝的气体或吸收任何液化气体。吸气剂还可有助于减少腔内的水分，否则水分可造成霜积聚。)在实施例中，至少一种吸气剂可设于运输容器120的绝缘壳体132中。至少一种吸气剂可作为涂层而设于绝缘壳体132的腔的表面上。至少一种吸气剂可靠近冷冻保存的生物样品130在腔内的位置而设置，即设于腔内的最冷的地方中或其附近。因而，吸气剂172设于绝缘壳体132的腔的底座上或底座附近。腔内的最冷的地方可能并非始终朝向腔的底部/底座—在低温冷却过程期间的一些时刻，例如当最冷的冷凝的气体还未到达腔的底部时，最冷的地方可位于冷冻保存的生物样品130的位置的正上方。因而，吸气剂170可在绝缘壳体
132中设于如下的点处或其附近：当冷冻保存的样品130设于腔中时，样品的顶部将位于该点处。

[0133] 因而，在实施例中，至少一种吸气剂设于腔的底座上或底座附近和/或设于腔的侧壁上。在实施例中，至少一种吸气剂可由活性炭形成。在实施例中，可使用多于一种的类型的吸气剂材料。

[0134] 维持冷冻保存的样品的温度如上文中所提到的那样，在热二极管的未提供主动冷却(即，制冷机被切断/断电)的第二操作状态下，在重力下维持运输容器的腔的顶部与运输容器的腔的底部(冷冻保存的样品位于该处)之间的温度梯度，这是因为最冷的工作流体将存在于腔中的竖直最低点处，且最暖的工作流体将上升到腔的顶部。一旦已执行主动冷却，如下就为合乎期望的：维持运输容器内的凉/冷的温度(并且因此，维持冷冻保存的样品的凉/冷的温度)，而不必定期地恢复回到主动冷却。这在运输容器被运输时并且在也许不可能进行主动冷却(由于安全需求或由于缺少电源)时是特别重要的。如果运输容器的腔的温度快速地上升，则将必须定期地使用主动冷却，这还可降低运输容器的功率效率。因而，现在对用以在不执行主动冷却的情况下尽可能久地维持腔和冷冻保存的样品的温度的技术进行描述。

[0135] 在实施例中，被动冷却技术可用于将冷冻保存的样品维持于对于样品存活率而言所需的温度下。图11A显示了通过包括环绕冷冻保存的样品130的热质量块122的运输容器120的横截面视图，其中，热质量块122用于在未使用主动冷却时，使运输容器120的腔内(且更重要的是冷冻保存的样品130)的温度改变(上升)的速率减慢。热质量块122是由如下的材料构成的块：抵抗温度的改变，并且因此在主动冷却已结束之后在长时间内保持为冷的。
如图11A中所显示的那样，热质量块可围绕冷冻保存的样品130设置，以降低冷冻保存的样品的附近的温度改变的速率。图11B显示了热质量块的平面图，并且，图11C显示了热质量块的横截面视图。热质量块122或成块/成片的热质量块布置成环绕冷冻保存的样品130。由于热质量块122在其已冷却到冷冻保存温度(例如，-80℃或更低)之后耗费长时间来变热，故如果热质量块122接近冷冻保存的样品130而设置，则会防止冷冻保存的样品迅速地变热。
因而，热质量块122向样品130提供被动冷却。

[0136] 因而，在实施例中，至少一个由热质量块材料构成的块设于运输容器的腔中。优选地，至少一个由热质量块材料构成的块靠近运输容器中的冷冻保存的生物样品而设置。这个或每个由热质量块材料构成的块可成形为环绕冷冻保存的生物样品。

[0137] 这个或每个由热质量块材料构成的块可具有低的热发射率。这个或每个由热质量块材料构成的块可包括具有低的热发射率的至少一个表面。至少一个表面可为抛光表面。热发射率低的性质意味着热质量块在发射热能/热辐射的方面较差。因此，热质量块122能够将冷冻保存的样品130保持为冷的，这是因为热质量块122与样品之间的热能传递减少。

[0138] 在实施例中，这个或每个由热质量块材料构成的块可包括用以使气体能够流过该块的一个或多个流体通道。这可改进气体通过腔的流动/循环，即，冷的冷凝的气体可通过流体通道流到腔的底部，并且，较暖的气体或蒸发的液化气体可通过流体通道朝向腔的顶部流动，在腔的顶部处，较暖的气体或蒸发的液化气体可再冷凝和/或可经由上文描述的空气流机构来从腔流出。流体通道可有利地防止较暖的气体收集于腔的底部处，在腔的底部处，较暖的气体可使冷冻保存的样品130升温。

[0139] 这个或每个由热质量块材料构成的块由适合于被动冷却的任何材料(诸如但不限于铝、冰或相变材料)形成。典型地，具有高的热容量的材料可适合于热质量块。

[0140] 当未进行主动冷却时，(一个或多个)热质量块尽可能久地将冷冻保存的样品保持为冷的(即，保持于对于样品存活率而言所需的温度下)。用以维持冷冻保存的样品的温度的另一项技术是使由制冷机生成的朝向腔的底部和冷冻保存的样品传递的热能的量最少。

[0141] 图11A还显示了运输容器120中的屏蔽件158。冷冻保存的样品130被绝缘壳体132的腔的底部处的热质量块122环绕。在绝缘壳体132的腔的顶部处显示换热器/散热器/冷却散热器146。冷却散热器146联接到用以使流到运输容器120的腔中的气体冷却并且冷凝的制冷机或为其部分。该气体可为来自运输容器120所位于的环境的空气。冷却散热器146可被绝缘套环150环绕，在下文中更详细地描述绝缘套环150。屏蔽件158靠近冷却散热器146和制冷机而设置。屏蔽件158可为红外屏蔽件，以将热辐射朝向腔的上部部分或朝向冷却散热器146并且远离冷冻保存的样品130而向上反射。屏蔽件158可包括被反射材料(例如，铝箔)覆盖的绝缘材料层156(例如，泡沫层)。屏蔽件158可经由铰链160来联接到绝缘套环150。

[0142] 屏蔽件158可在‘关闭位置’(如图11A中所显示的那样)与‘打开位置’之间移动，在‘关闭位置’中，屏蔽件158充当制冷机和冷却散热器146与冷冻保存的样品130之间的屏障，在‘打开位置’中，屏蔽件158被移开，使得经冷却的气体可从制冷机朝向冷冻保存的样品130流动。屏蔽件158的运动方向由箭头162指示。屏蔽件158可联接到用以使屏蔽件158能够自动地在关闭位置与打开位置之间移动的机构和控制器。在实施例中，当制冷机被接通/消耗功率时，屏蔽件158可被控制成移动到打开位置中，并且，当制冷机被切断/未消耗功率时，屏蔽件158可被控制成移动到关闭位置中。当制冷机被切断时，制冷机的温度快速地上升。当屏蔽件158位于关闭位置中时，绝缘层156防止/减少从制冷机到冷冻保存的样品130的热能传递，并且，反射表面将热辐射远离屏蔽件、绝缘层156以及冷冻保存的样品130而反射。

[0143] 因而，在实施例中，红外屏蔽件或热屏蔽件设于至少一个散热器(冷却散热器)与冷冻保存的生物样品之间，并且布置成削弱从散热器(冷却散热器)朝向冷冻保存的生物样品的热传递。

[0144] 屏蔽件能够在第一位置与第二位置之间移动，在第一位置中，屏蔽件削弱从散热器进行的热传递，在第二位置中，屏蔽件使冷凝的空气(以及任何液态空气)能够朝向冷冻保存的生物样品流动。

[0145] 屏蔽件可联接到控制机构，该控制机构配置成：当制冷机断电时，使屏蔽件移动到第一位置中；并且当制冷机通电时，使屏蔽件移动到第二位置中。

[0146] 在实施例中，屏蔽件158可定位于中间位置(即，打开位置与关闭位置之间的某处)中，以控制任何液化气体朝向腔的底部的滴落。例如，屏蔽件158可定位于如下的位置中：在主动冷却期间，使任何液化气体都能够朝向在上文中参考图9A-C而描述的液化气体收集器皿中的一个滴下。屏蔽件158可定位于如下的位置中：在主动冷却期间，使任何液化气体都能够远离用于将冷冻保存的样品保持于运输容器内的容器而滴落。例如，用于将冷冻保存的样品保持于运输容器内的容器可由泡沫材料(如在下文中参考图18A而描述的那样)形成。在此情况下，使液化气体滴落到泡沫材料上为不合期望的，这是因为液化气体可被泡沫吸收。基于泡沫的容器使运输容器的用户能够容易地将容器及其中的样品从运输容器移除，这是因为可在没有手套或专门的设备的情况下操纵泡沫。然而，如果泡沫已吸收液化气体，则当基于泡沫的容器由用户操纵时，可发生皮肤损伤，这是因为液化气体开始蒸发。因而，屏蔽件158的中间位置可使掉落到基于泡沫的容器上的液化气体的量最少或减少。基于泡沫的容器可定位于腔内，以例如通过沿着腔的轴线旋转90°(即，使得基于泡沫的容器沿着与处于全打开位置中的屏蔽件158相同的轴线而放置)而降低液化气体落到容器上的可能性。

[0147] 如上文中所提到的那样，图11A显示了具有绝缘套环150的运输容器120。绝缘套环150可联接到运输容器的盖或密封件134或为其部分。绝缘套环150可有助于在主动冷却已结束时将冷冻保存的样品130的温度维持于所需的温度下。绝缘套环150可减少或防止来自外部环境的任何暖的气体进入运输容器120的腔，这是因为绝缘套环150可如腔中的塞那样起作用。当制冷机已在主动冷却阶段之后断电时，绝缘套环150可减少从制冷机到腔的剩余部分且特别是到冷冻保存的样品130的热能传递。绝缘套环150可有助于在腔的底部内保持较冷的空气。绝缘套环150可延伸到冷却散热器146的底座和/或作为延伸到热质量块122的顶部的多个套环来提供。在这些实施例中，套环可降低由于运输容器的移动和倾倒而造成的冷空气的‘晃动’所引起的在输送期间的热损失。

[0148] 如先前所提到的那样，绝缘套环150可成形为使空气能够流到腔中，以用于在进行主动冷却时冷凝。(在实施例中，上文描述的空气流机构可仅在进行主动冷却时运作，并且，当进行被动冷却时，入口和出口可被阻塞/封闭。在实施例中，入口和出口可始终开放，但当进行被动冷却时，进入和离开系统的空气流可最少)。因而，如图11A中所显示的那样，可通过绝缘套环150的形状而提供间隙或空隙154，以适应空气流机构的管道136。可从间隙154到腔中而提供通道152，以实现进入和离开空气流机构的空气流。可通过以下方式来提供通道152：将绝缘套环150以其与绝缘套环的部分中的腔并非完全地齐平的方式成形，或在绝缘套环150中提供通道152。

[0149] 因而，在实施例中，运输容器可包括绝缘套环或塞。绝缘套环可围绕运输容器的至少一个散热器和/或制冷机而设置，以在被动冷却期间(即，当制冷机未操作时)削弱从散热器/制冷机到腔中的热能传递。绝缘套环可比至少一个散热器和/或制冷机更大程度地延伸到腔中(例如，如图11A中所显示的那样)。在实施例中，运输容器包括用于使腔密封的的盖，并且，绝缘套环可联接到盖或为其部分，或可与盖分离。

[0150] 在实施例中，运输容器可包括热屏蔽件(如上文中所描述的那样)。屏蔽件可联接到绝缘套环，并且定位于制冷机与冷冻保存的生物样品之间，并且布置成在制冷机未操作时(即，在被动冷却状态期间)削弱从制冷机朝向冷冻保存的生物样品的热能传递。屏蔽件能够在第一位置与第二位置之间移动，在第一位置中，屏蔽件削弱从制冷机进行的热能传递，在第二位置中，屏蔽件使冷凝的气体和液化气体能够朝向冷冻保存的生物样品流动。屏蔽件可联接到控制机构，该控制机构配置成：当制冷机断电时，使屏蔽件移动到第一位置中；并且当制冷机通电时，使屏蔽件移动到第二位置中。

[0151] 绝缘套环或塞可由任何适合的绝缘材料形成。在实施例中，当绝缘套环/塞插入到运输容器中时，绝缘材料可朝向运输容器的腔中的热质量块向下延伸。优选地，绝缘套环由提供高的每单位重量的热绝缘的材料形成。由于当冷冻保存的样品存储于运输容器中或从运输容器移除时需要将盖和绝缘套环从腔移除，故优选的是，绝缘套环由重量相对轻的材料制成。在实施例中，绝缘套环可由泡沫材料(诸如但不限于PVC泡沫或闭孔PVC泡沫或气凝胶)制造。

[0152] 图12显示了通过包括热质量块122和绝缘套环150的运输容器的横截面视图。在被动冷却期间(即，当制冷机146被切断时)，热质量块122和绝缘套环150的上文描述的性质使热梯度能够在热质量块与绝缘套环150之间的空间164中形成。最暖的气体上升到空间164的顶部，并且，由于绝缘套环150而防止最暖的气体进一步向上流动。最冷的气体朝向空间164的底部(在冷冻保存的样品130的上方/周围)下沉。在被动冷却期间，在腔内不存在明显的气体循环，并且，静止空气本身起到热绝缘的作用。以此方式，空间164中的静止空气有助于将冷冻保存的样品130维持于所需的温度下。

[0153] 转到图24A，该图显示了运输容器的散热器340(或冷却散热器)。冷却散热器340可有助于在主动冷却期间冷却在运输容器内循环的气体。冷却散热器可通过引起/促进气体在运输容器的腔内的对流循环而提高通过制冷机而冷却运输容器内的气体的效率和/或速度。冷却散热器340靠近制冷机而位于运输容器的腔的顶部处或顶部附近。冷却散热器340有助于将腔内的暖的气体朝向制冷机抽吸，暖的气体可在制冷机处冷却/冷凝。冷却散热器340可包括多个散热片。优选地，冷却散热器340包括沿着冷却散热器的长度的风扇，以提供改进的对流烟囱效应。在实施例中，冷却散热器可具有50mm与300mm之间(例如，150mm)的长度。冷却散热器340的长度可取决于运输容器的其它设计约束条件(诸如，腔的长度)。冷却散热器340可具有圆形横截面—图24B显示了通过具有圆形形式的示例性的散热器的横截面视图(在图24A中的线A’-B’处截取)。冷却散热器340可具有矩形横截面—图24C显示了通过具有矩形形式的示例性的散热器的横截面视图。如图24B和24C中所显示的那样，冷却散热器340可具有多个散热片342，其增大了冷却散热器340的表面面积，并且因此提高了冷却散热器340的效率。在实施例中，冷却散热器340可具有大约5mm的散热片间距。因而，通过空隙344抽吸气体，并且，该气体流过/流经冷却散热器340的散热片，这使冷却散热器340能够使该气体冷却。

[0154] 在实施例中，运输容器包括用以使热二极管的气体冷凝的制冷机(例如，斯特林制冷机)，其中，冷凝的气体向腔提供冷却。

[0155] 运输容器可包括至少一个冷指，其联接到制冷机并且延伸到腔中。运输容器可包括靠近至少一个冷指的至少一个散热器(冷却散热器)。散热器可环绕至少一个冷指。散热器可起到将相对暖的气体朝向至少一个冷指抽吸以用于冷却的反向烟囱的作用。散热器可具有比冷指的表面面积更大的表面面积。

[0156] 散热器可至少部分地由铜形成。散热器可至少部分地由铝形成。

[0157] 图21A至21C显示了通过具有绝缘套环300和密封机构的运输容器120的横截面视图。图21A显示了包括绝缘套环300(诸如，上文描述的绝缘套环300)的运输容器120。绝缘套环300可联接到热屏蔽件304(诸如，上文描述的屏蔽件)。绝缘套环300可联接到运输容器的盖，或可如图21A中所显示的那样提供盖。绝缘套环300内的空隙302提供制冷机、冷指以及散热器可设在其中的空间。绝缘套环300中的在盖部分中的间隙301可使制冷机能够联接到操作制冷机的发动机。如显示的那样，密封件306设于绝缘套环300的盖部分与运输容器的绝缘壳体之间。密封件306可由位于绝缘套环300的盖部分的底面中或联接到该底面的O形环提供。在实施例中，密封件306可为泡沫材料或可包括泡沫材料。如图21B中所显示的那样，泡沫密封件可被压缩。这是有利的，这是因为如果在发动机与腔/绝缘壳体之间存在相对竖直移动，则密封件保持完整。密封件可能需要为足够厚的，使得密封件可被向下压缩，或可膨胀以填充绝缘壳体与绝缘套环300之间的变化的间隙。如图21C中所显示的那样，如果在发动机与腔/绝缘壳体之间存在角失准，则密封件也可保持完整。如果运输容器经历冲击，或如果有人尝试将发动机和绝缘壳体扭开，则可出现该失准。

[0158] 用于在不再进行主动冷却时维持冷冻保存的样品的温度的另外的技术涉及将样品设在绝缘的容器内。图18A显示了容器，该容器用于将冷冻保存的样品保持于运输容器内，并且用于在从运输容器移除时将样品维持于所需的温度下。重要的是，以防止在样品内形成冰(这可对样品的存活率产生影响)的方式使冷冻保存的样品解冻。因而，可需要专门的解冻机来使冷冻保存的样品解冻，该解冻机控制温度改变的速率。然而，当冷冻保存的样品从运输容器移除时，冷冻保存的样品将开始迅速地并且以不受控制的方式变热。因而，合乎期望的是，当从运输容器移除样品时，将冷冻保存的样品保持于样品在运输容器中所处于的温度下达几分钟。这允许在样品的温度未上升或未过于快速地上升的情况下将冷冻保存的样品从运输容器移除并且转移到解冻机。

[0159] 图18A中所显示的容器280包括泡沫外壳和在容器内的至少一个热质量块(在此为不可见的)。容器内的空隙为冷冻保存的样品提供空间。容器包括可在其上放置冷冻保存的样品282的板(不可见)。容器和冷冻保存的样品282可被安置到容器280的空隙中。板包括手柄284，手柄284不仅用于在板被插入到容器280的空隙中时操纵板，而且还用于在板和冷冻保存的样品被移除并且转移到解冻机时操纵板。这意味着，用户不必直接地触碰或操纵冷冻保存的样品282，这防止热从用户到传递样品。热质量块可以以任何适合的方式联接到泡沫外壳。然而，由于热质量块可膨胀和收缩与泡沫外壳比较而不同的量，故可存在对联接技术的限制。在所描绘的实施例中，热质量块是铝层/块，并且，铝块使用螺钉286来旋拧到泡沫外壳。在此，使用四个螺钉286，这是因为这足以在允许铝层和泡沫外壳自由地膨胀和收缩的同时(并且在泡沫外壳未开裂的情况下)，使铝层联接到泡沫外壳。甚至当运输容器中的温度为-200℃时，泡沫外壳也使整个容器280能够由用户徒手(而不利用专门的设备)来操纵。出于类似的原因，板的手柄284也可被覆盖于泡沫材料中。

[0160] 图18B显示了如何将冷冻保存的样品282插入到容器280中和从容器280抽出。样品282放置于板288上，并且，板288插入(滑动)到容器280的空隙中。容器280包括两个泡沫外壳，这两个泡沫外壳各自联接到热质量块。两个泡沫外壳成形为使得当使泡沫外壳接触时，在泡沫外壳之间形成空隙。泡沫外壳包括多个磁体292，以使两个外壳在彼此接触时联接在一起，并且使容器280能够迅速地并且容易地被拆卸(例如，以抽出样品)。如图18B中所显示的那样，磁体292可沿着泡沫外壳的边缘设置。

[0161] 图18C更详细地显示了容器280的结构。容器280包括第一泡沫外壳280a和第二泡沫外壳280b。每个泡沫外壳280a和280b联接到热质量块290(例如，铝块)。铝块290位于泡沫外壳内的凹陷部内。多个磁体292围绕每个泡沫外壳280a、280b的边缘设置。每个泡沫外壳280a、280b的一个边缘291成形为使板288能够被安置到容器280中，并且，当形成容器280时，泡沫外壳的边缘291对准。边缘291限定容器280的顶部。每个泡沫外壳的底部边缘包括至少一个磁体294。(一个或多个)磁体294与运输容器的腔内的磁性元件(其位于腔的底座内或腔的底座上)在磁性上接合。这使容器280能够被插入到运输容器中，并且，以受控制的固定的方式定位并且保持于运输容器内。每个泡沫外壳的底部边缘都可包括切除区段296，切除区段296可用于使运输容器的腔内的温度传感器能够联接到铝块290中的至少一个。这可实现在容器和冷冻保存的样品位于运输容器内时原位测量铝块290的温度。铝块290的温度将提供冷冻保存的样品282的温度的良好的指示。

[0162] 图19A显示了通过图18A的容器的横截面视图。容器280包括第一泡沫外壳280a和第二泡沫外壳280b。泡沫外壳280a和280b分别联接到热质量块290a和290b。当外壳联接在一起时，泡沫外壳280a和280b的形状产生空隙。这使承载冷冻保存的样品282的板288能够被插入于泡沫外壳之间。

[0163] 图19B显示了当从运输容器移除容器时冷冻保存的样品和图18A的容器的元件的温度上升的速率的图表。如显示的那样，当从运输容器移除容器时，容器的泡沫外壳的温度非常迅速地并且大幅度地上升。在此，泡沫外壳的温度在一分钟以内上升50℃以上，这非常快并且不适合于冷冻保存的样品的解冻。相反，铝块和冷冻保存的样品(袋的顶部、袋的中间、袋的底部)的温度在一分钟内仅上升几度。这表明，容器的热质量块有助于甚至在从运输容器移除容器时也将冷冻保存的样品保持为冷的。这为用户提供了足够的时间(例如，几分钟)来抽出容器并且将容器和样品转移到解冻机，而不会影响样品的存活率。

[0164] 图20A是容器280的泡沫外壳的另一个视图，其显示了泡沫外壳的底部边缘中的两个定位磁体294。(一个或多个)定位磁体294与运输容器的腔内的磁性元件(其位于腔的底座内或腔的底座上)在磁性上接合。这使容器280能够被插入到运输容器中，并且，以受控制的固定的方式定位并且保持于运输容器内。每个泡沫外壳的底部边缘都包括切除区段296，切除区段296可用于使运输容器的腔内的温度传感器能够联接到铝块290中的至少一个。

[0165] 图20B显示了容器280的底部边缘和位于泡沫外壳280a、280b内的切除区段的视图，该切除区段使至少一个温度传感器/探针能够插入到容器280中。仅仅热质量块290a、290b为可见的，(一个或多个)温度探针将接触热质量块290a、290b，以测量温度并且推断冷冻保存的样品的温度。

[0166] 因而，在实施例中，提供了一种用于将至少一个冷冻保存的生物样品保持于呈本文中所描述的类型的运输容器内的容器。

[0167] 容器可包括：外绝缘层；用于至少一个冷冻保存的生物样品的位于容器内的腔；以及至少一个热质量块，其作为内层而提供，并且联接到外绝缘层的至少部分。

[0168] 容器可包括成对的容器半部，成对的容器半部适应于接合在一起，以形成容器。成对的容器半部中的每个容器半部可包括由绝缘材料形成的外表面和由热质量块形成的内表面。成对的容器半部可使用可释放式接合装置来接合在一起。可释放式接合装置可为磁接合装置。每个容器半部可包括多个磁体。

[0169] 容器可包括至少一个孔隙。温度传感器能够经由至少一个孔隙来联接到容器。

[0170] 容器可包括用于将容器对接到具有相容的对接机构的运输容器中的对接机构。对接机构可包括至少一个磁体。

[0171] 容器可包括用于将至少一个冷冻保存的生物样品装载到容器中的装载装置。在实施例中，这可采取板(如上文中所描述的那样)的形式，板可适合于冷冻袋中的样品。在实施例中，这可采取适合于设于其它类型的容器(诸如，小瓶、多孔板、管等)中的样品的形式。在实施例中，多于一个的样品容器(例如，冷冻袋、小瓶、多孔板等)能够装载到单个容器中。

[0172] 用于运输容器的可搬运式壳体图14A显示了用于容纳运输容器的可搬运式壳体200的透视图，可搬运式壳体包括上部(顶部)部分202和下部(底部)部分204。可搬运式壳体包括与可搬运式壳体的下部部分204可滑动地接合的抽屉机构。呈本文中所描述的类型的运输容器212能够安装于抽屉机构中/能够联接到抽屉机构。可搬运式壳体200包括上部部分202中的用户界面或显示器208。可搬运式壳体200可包括用以使可搬运式壳体移动的手柄211或其它机构。下部部分204可包括用以使运输容器212能够滑入可搬运式壳体200或从可搬运式壳体200滑出的导轨214或类似机构。可搬运式壳体200可包括例如在下部部分204上的位置210处的用以帮助输送可搬运式壳体200的轮。上部部分202可包括至少一个手柄206，手柄206用于使上部部分202移动成与下部部分204接合，并且用于使上部部分202与下部部分204脱离。优选地，两个手柄206设于上部部分206的相反的表面上。上部部分202可包括至少制冷机的发动机。下部部分204可包括绝缘壳体。

[0173] 当上部部分202与下部部分204接合(如图14A中所显示的那样)时，可搬运式壳体200的抽屉机构被锁定，使得运输容器212被锁定于可搬运式壳体200内。可搬运式壳体200可包括用以将运输容器212固持于可搬运式壳体200中的扣紧件或其它锁定机构。当上部部分202与下部部分204接合时，发动机也联接到运输容器的制冷机，并且因此，将运输容器
212从可搬运式壳体200拉出为不不合期望的，这是因为这可损伤发动机、壳体和/或运输容器。

[0174] 图14B显示了上部部分升高的可搬运式壳体的视图。在该位置中，上部部分202与下部部分204脱离，并且，发动机(不可见)与运输容器212中的制冷机脱离。当上部部分202与下部部分接合时，运输容器212的部分位于上部部分202内。当使上部部分202脱离时，运输容器212的该部分被释放。可使运输容器上的手柄216露出，手柄216可用于使用抽屉机构来将运输容器212拉出。图14C显示了上部部分升高并且运输容器被拉出的可搬运式壳体的视图。运输容器212的盖/密封件218现在为可见的—可将盖/密封件218移除，以抽出运输容器212内的任何冷冻保存的样品或将样品放置于容器内。

[0175] 在实施例中，运输容器212可能并非能够由用户从可搬运式壳体200完全地抽出，以防止对在运输容器212与可搬运式壳体200之间提供的任何电子设备、电子线路等的损伤。可由用户针对维护需求而将可搬运式壳体200返回给制造商/供应商。

[0176] 在图14A-C中，用于出于给发动机和制冷机供电的目的而使可搬运式壳体联接到电源(例如，干线电源)的装置为不可见的。可搬运式壳体还可包括用于备用电源的一个或多个电池，以执行低功率任务(诸如，温度感测)，或在干线电源被断开时维持显示器208。可搬运式壳体还可包括用于与远程服务器通信的装置。这可用于将关于可搬运式壳体200的位置、可搬运式壳体的状态(例如，温度、冷冻保存温度可维持的剩余持续时间等)的信息提供给远程服务器/云服务。

[0177] 图15A显示了用以使图14A的可搬运式壳体200的上部部分202升高和降低的机构的横截面视图，其中上部部分202位于升高的位置中。当上部部分202位于升高的位置中时，上部部分202保持在升高的位置中，直到施加所需的量的力以使上部部分202降低为止。位于上部部分202内并且联接到发动机268的弹性部件264使上部部分和发动机268向上移动到基准面252。弹性部件264可为弹簧。类似地，当上部部分202与下部部分204脱离时，运输容器212借助于弹性部件262来向上移动到基准面254。下部部分204包括冲击吸收器258，冲击吸收器258用以保护运输容器212免受施加于可搬运式壳体的侧部的冲击。下部部分包括下部部分204的底座上的终点止动装置260，终点止动装置260用以保护运输容器212免于碰撞下部部分/可搬运式壳体的底座。上部部分202包括：冲击吸收器258，其用以保护发动机268免受施加于上部部分202的侧部的冲击；以及止动装置266，其用以保护发动机免受竖直冲击并且防止发动机进行任何进一步的移动。冲击吸收器258、终点止动装置260以及止动装置266可由橡胶形成。

[0178] 图15B显示了位于降低的位置中的上部部分，并且，图15C显示了终点止动装置260如何保护运输容器212。随着发动机268和上部部分降低，发动机268与运输容器接触，并且具有足以向下推动运输容器而使其越过其基准面254的载荷。如图15C中所显示的那样，将运输容器212抵靠终点止动装置260而向下推动。终点止动装置、冲击吸收器以及止动装置268制约运输容器和发动机在所有三个平面中的移动。弹性部件264的弹簧率和使上部部分降低所需的力选取成在保持低到足以使发动机268克服其以将运输容器朝向终点止动装置
260向下推动的同时，实现将运输容器212朝向基准面254向上拉动。

[0179] 图16显示了可搬运式壳体200和图15A的机构的更详细的视图。在此，导轨270为可见的。上部部分202沿着导轨270滑动，这使上部部分能够升高和降低。

[0180] 图17显示了可搬运式壳体的上部部分和图15A的机构的更详细的视图。在此，发动机268与运输容器212的盖和绝缘套环/泡沫塞272接合。

[0181] 因而，在实施例中，提供了一种用于本文中所描述的运输容器的可搬运式壳体。可搬运式壳体可包括：顶部部分；底部部分；以及抽屉机构，其可滑动地与底部部分接合。

[0182] 呈本文中所描述的类型的运输容器能够安装于抽屉机构中。

[0183] 当顶部部分与底部部分接合时，抽屉机构被锁定于底部部分内。当顶部部分与底部部分脱离时，抽屉机构能够在底部部分内滑动，以由此实现接近运输容器。

[0184] 可搬运式壳体可包括顶部部分上的用于使顶部部分升高和降低的至少一个手柄。

[0185] 可搬运式壳体可包括用户界面或显示器。用户界面或显示器可设于顶部部分上。

[0186] 可搬运式壳体可包括用以检测可搬运式壳体的倾斜的至少一个倾斜传感器。

[0187] 可搬运式壳体可包括用以在可搬运式壳体的移动期间吸收冲击的悬挂系统。悬挂系统可包括一个或多个冲击吸收器。

[0188] 图22显示了用于运输容器的可搬运式壳体的示例性的用户界面208。用户界面可用于向可搬运式壳体的用户显示任何信息。例如，用户界面可显示下者中的任何一个或多个：·持续时间320，其指示当电源已被断开时(即，在被动冷却期间)，运输容器可在所需的温度下保持多久；
·运输容器的腔(或如上文中所解释的那样，冷冻保存的样品)的温度322；
·可搬运式壳体是否已受到任何冲击的指示322；
·倾斜角328，其指示运输容器是否倾斜；
·任何警告330；
·环境/外部温度332；
·当前时间和/或日期334；
·状态信息324(例如，其指示运输容器是否处于适合于插入冷冻保存的样品的温度下，或运输容器当前是否容纳冷冻保存的样品)；
·出于将数据传送到远程服务器的目的而与通信网络的连接性；以及
·可能存在于运输容器中的任何液化气体的状态。

[0189] 图23显示了用以确定当制冷机被切断时运输容器可在所需的温度下保持多久的示例性的步骤的示意图。在步骤S500处，联接到用于冷冻保存的样品的容器(如在上文中关于图18而描述的那样)内的热质量块的温度传感器用于测量热质量块的温度。所测量的温度被发送到处理器或控制器(S502)。处理器/控制器接收该温度并且将该温度与温度模型比较(步骤S504)。一般而言，热质量块(诸如，铝)将以线性速率升温。处理器所使用的温度模型可由使用运输容器并且基于运输容器中的相同的类型和数量的热质量块来实施的实验生成。温度模型提供关于在未进行主动冷却时运输容器将耗费多久来升温的信息。因而，在步骤S506处，处理器使用该模型和所接收的温度信息来确定在需要接通制冷机以防止冷冻保存的样品的温度上升到样品可开始解冻的点之前的剩余时间。这可在从几分钟至几小时至几天的范围内变动。剩余时间被传送到用户界面(步骤S508)，使得用户可确定其是否需要采取行动来对制冷机进行加电。处理器还可将剩余时间传送到通信模块(步骤S510)，通信模块继而可将信息传送到远程服务器(步骤S512)。所测量的温度和剩余时间可由处理器和/或远程服务器存储，使得有可能稍后分析冷冻保存的样品的存活率。

[0190] 图25显示了用以使制冷机的斯特林发动机安全地停机的示例性的步骤的流程图。当斯特林发动机突然从电源断开(例如，当发动机用于主动冷却时，发动机突然从干线电源断开)时，发动机可能未正确地使其本身停机，这可损伤发动机的零件或使发动机的零件失准。为了防止失准或对发动机的损伤，有用的是，向斯特林发动机发出电源将被断开的警告，以允许发动机有足够的时间来使其本身停机。这可耗费几秒(例如，20秒)，即并非瞬时的。当干线电源从发动机断开时，或当电源被关闭时，斯特林发动机依赖于至少一个电池来保持运行。在主动冷却期间，电池电源可始终连接到斯特林发动机，使得电池电源准备好在干线电源被切断时使用。电池电源需要足以使斯特林发动机能够完成停机过程。因而，上文描述的运输容器和/或可搬运式壳体可包括用于在该停机过程中使用(以及出于其它目的，诸如保持用户界面开启、与远程服务器通信、温度感测以及分析以确定处于所需的温度下的剩余时间等)的一个或多个电池。

[0191] 在步骤S600处，断开发动机的干线电源。发动机现在依赖于一个或多个电池来供电(步骤S602)。控制器/处理器/电子线路可确定干线电源已被关闭，并且可确定发动机需要安全地停机并且被切断(步骤S604)。控制器将控制信号发送到发动机以停机(步骤S606)。一旦发动机已停机，就断开发动机的电池电源，使得发动机可掉电(步骤S608)。

[0192] 因而，在实施例中，提供了一种用于将制冷机的发动机安全地切断的方法，该方法包括：确定干线电源已从发动机断开；将控制信号发送到发动机以停机；以及使发动机从至少一个电池断开。每当发动机连接到干线电源时，发动机都可连接到至少一个电池。

[0193] 该方法可包括在使发动机从至少一个电池断开之前确定发动机已停机。备选地，该方法可包括在发送控制信号与使发动机从至少一个电池断开之间等待指定的时段。该指定的时段可大约等于或大于发动机停机所需的时间。

[0194] 图26A显示了通过运输容器120的横截面视图和容器内的液化气体积聚的位置。如上文中所解释的那样，液化气体可形成于运输容器的顶部处，并且可朝向底座沿着运输容器向下滴落。为了实现运输容器的腔的底座处的最低温度且由此实现最长待机时间(即，未进行主动冷却的时间)，制冷机可能需要操作，使得制冷机的温度低于运输容器底座的温度(如图7中的箭头76所显示的那样)。一旦已在运输容器120中形成液化气体，氮和空气就可由于分压而具有基本上相同的冷凝温度，使得氮和空气以类似的速率冷凝。然而，当液氮蒸发时，运输容器内的蒸汽可包含更多的氮(例如，6%的氧、94%的氮)。这意味着，积聚于运~ ~输容器底座中的液态空气可包含更多的氧(例如，50%的氧、50%的氮)。这意味着，积聚于~ ~
运输容器底座中的液化空气可基本上为50%的液氧，并且，液氧的量可为安全顾虑。因此，可为重要的是，在任何时间都控制存在于运输容器120内的液氧的量。

[0195] 在实施例中，如图26A中所显示的那样，至少一个器皿125可在运输容器的腔的底座上设于液化气体可滴落(或使其滴落)的位置中。在实施例中，运输容器的内表面可成形为在腔的表面内提供器皿或凹陷部以用于收集液化气体。

[0196] 可通过例如使整个运输容器的腔升温到氧的沸点使得液氧能够蒸发来控制液化气体的积聚。然而，这造成整个系统升温，这缩短了运输容器120的待机时间。此外，可能难以对在运输容器内存在多少液氧进行量化或对也许很可能在容器内形成多少液氧进行预测。如果运输容器用于通过航空来输送冷冻保存的样品，则这可为顾虑，这是因为航空安全预防措施可能需要声明在运输容器120内存在多少液氧。类似地，可通过在造成最少量的液化气体积聚的温度范围(例如，-185℃至-190℃)下操作制冷机发动机来控制液化气体的积聚。然而，可能难以控制发动机的操作使得发动机不在冷得多的温度下运行，并且结果，可能难以对运输容器中的液氧的体积进行量化。此外，如果发动机不在造成一些液态空气积聚的温度下运行，则运输容器的腔的顶部与运输容器的底座之间的温度梯度可足够大，使得在运输容器的底座中实现最冷的可能的温度。

[0197] 图26B显示了通过包括用以减少液化气体(例如，液氧)在运输容器内的积聚的机构的运输容器120的横截面视图。该机构可有助于解决不能够对存在于运输容器内的液氧的量进行控制或量化的上文描述的问题。该机构可为在上文中关于图8而描述的控制系统的部分或与其结合而使用。图26B显示了包括至少一个冷冻保存的样品130的运输容器120。用以减少液化气体的积聚的加热机构包括泵送机构，该泵送机构用以从运输容器的腔的顶部移除暖空气，将该空气加热到大约室温(例如，21℃)，并且在运输容器的腔的底座的附~
近注射经加热的空气。在实施例中，替代对从运输容器提取的空气进行加热或作为其补充，可使用来自外部环境的室温空气。在运输容器的腔的底座的附近、在收集液化气体的器皿
125的附近注射/泵送经加热的空气使腔的底座附近的温度上升，使得液化气体从器皿125蒸发出。以此方式，运输容器120中的液化气体体积可减小，以将该体积保持为可接受的安全水平。这在运输容器用于经由航空来输送冷冻保存的样品时可能是特别重要的。

[0198] 图26B中所显示的泵送机构可包括泵400，泵400用以从运输容器的腔的顶部泵送暖空气，将空气加热到大约室温，并且在运输容器的腔的底座的附近注射经加热的空气。泵送机构包括：第一管道404，其用以将暖空气从运输容器的腔的顶部朝向泵400引导；以及第二管道406，其用以将经加热的空气朝向运输容器的腔的底座引导。第一管道404包括用以将空气抽吸到管道404中的入口404a，并且，第二管道406包括用以将经加热的空气朝向运输容器的腔的底座并且在器皿125的附近喷射的出口406a。泵送机构可包括泵400与出口406a之间的换热器402，换热器402用以对从运输容器的腔泵送出的空气进行加热。在图26B中，第一管道404和第二管道406显示为穿过运输容器120的盖或覆盖件134。将理解，图26B显示了泵送机构的管系的一种示例性的布置。

[0199] 图26B中所显示的泵送机构可具有整个运输容器的腔不需要被加热到高于183℃的优点。此外，泵送机构可仅在液化气体已被收集于器皿125中时接通，这可改进泵送机构和运输容器的功率效率，并且可防止在不存在液化气体时将经加热的空气喷射到运输容器的腔中。泵送机构可包括热电偶、温度传感器或类似装置(未显示)。热电偶可位于器皿125中或出口406a中或出口406a附近。当液化气体已积聚于运输容器120的底座中时，热电偶感测/测量特定的温度。当经加热的空气经由第二管道406而被泵送到运输容器120的底座中时，热电偶温度当在热电偶的附近基本上不存在液化气体时上升。因此，热电偶可用于确定液化气体何时已被收集于器皿125中使得泵送机构应当被接通，并且确定液化气体何时已蒸发使得泵送机构应当被切断。在实施例中，可定期地(例如，每隔几分钟)评估热电偶状态，以确定液化气体是否已被收集或已蒸发。这可防止经加热的空气不必要地喷射到运输容器中，这可防止容器中的总体温度上升。

[0200] 在图26B中所显示的实施例中，第一管道404和第二管道406可由热绝缘材料(诸如，塑料)形成。因而，泵送机构可能不会造成电气安全风险，并且可容易地被灭菌。另外或备选地，用以减少液化气体在运输容器中的积聚的机构可包括联接到运输容器的底座(例如，联接到器皿125)的电阻性元件。例如，电阻性元件可为一根或多根细导线(例如，铜导线)，其在电流穿过导线时变热，并且由此对液化气体进行加热。然而，使电路处于富氧环境中可造成安全风险。在实施例中，泵送机构和电阻性元件可组合，以减少液化气体的积聚。

[0201] 图27显示了通过包括用于对运输容器进行灭菌的机构的运输容器的横截面视图。可在运输之间(即，当运输容器120未用于运输或容纳冷冻保存的样品时)进行灭菌。灭菌机构可包括用以使基于蒸汽的灭菌剂循环通过运输容器的泵400。因而，灭菌机构包括：第一管道404，其用以将气体从运输容器的腔内朝向泵400抽吸；以及第二管道406，其用以将灭菌剂引导到腔中。第一管道404包括用以将气体抽吸到管道404中的入口404a，并且，第二管道406包括用以将灭菌剂和空气喷射回到运输容器中的出口406a。泵送机构可包括泵400与出口406a之间的灭菌剂源502。灭菌剂可为任何适合于对运输容器进行灭菌的材料，并且优选地为汽化/气态的灭菌剂。例如，灭菌剂可为汽化的过氧化氢、汽化的过乙酸或环氧乙烷，然而，将理解，这些灭菌剂只不过是非限制性、说明性的示例性的材料。在实施例中，灭菌机构可包括去污装置系统，诸如，Fogact(http://www.pharmabio.co.jp/en/clean-room-solutions/#fogact)。在实施例中，灭菌机构可包括UV光。

[0202] 在图27中，第一管道404和第二管道406显示为穿过运输容器120的盖或覆盖件134。将理解，图27显示了灭菌机构的管系的一种示例性的布置。在实施例中，当进行灭菌时，运输容器120的盖134放置于运输容器上，这可减少在灭菌期间与任何有害物质的接触，并且确保盖134也被灭菌。通常存在于运输容器120内的其它元件(诸如，热质量块和样品保持器)可在灭菌过程期间放置到运输容器120中，或可单独地被灭菌。

[0203] 在实施例中，泵送机构的管系可与灭菌机构的管系相同。这可使运输容器120的设计简化。换热器402和灭菌剂源502可为可交换的，使得泵400可用于对空气进行加热或对运输容器进行灭菌。在实施例中，泵送机构可用于在使用灭菌机构来对运输容器120进行灭菌之前对运输容器进行加热。这可为有用的，这是因为灭菌剂可能需要较暖的条件来有效地起作用，并且，与允许运输容器随时间推移而自然地升温相比，使用泵送机构来对运输容器进行加热可更快。

[0204] 在实施例中，还提供了用于呈在此描述的类型的运输容器的传感器，该传感器可配置成使用在加热期间经历的温度分布来检测运输容器中的液化气体的存在与否。例如，该传感器可使用(或联接到该传感器的控制器可使用)不同的操作模式(即，制冷机的不同的操作模式)期间的所感测的温度的改变速率来确定在运输容器的腔内是否存在液化气体。如先前所解释的那样，如果在例如制冷机未操作时运输容器的腔内的温度过于缓慢/迅速地改变，则这可指示在腔中存在液化气体。

[0205] 本技术的实施例还提供了承载如下的代码的非暂时性数据载体：当在处理器上实施时，使处理器执行本文中所描述的方法。

[0206] 本技术进一步提供了用以例如在通用计算机系统上或在数字信号处理器(DSP)上实施上文描述的方法的处理器控制代码。本技术还提供了承载如下的处理器控制代码的载体：用以在运行时，特别是在非暂时性数据载体上或在非暂时性计算机可读介质(诸如，盘、微处理器、CD-或DVD-ROM、编程存储器(诸如，只读存储器(固件)))上或在诸如光信号或电信号载体的数据载体上实施上文中的方法中的任何方法。代码可设在(非暂时性)载体(诸如，盘、微处理器、CD-或DVD-ROM、编程存储器(诸如，非易失性存储器(例如，闪速存储器)或只读存储器(固件)))上。用以实施本技术的实施例的代码(和/或数据)可包括采用常规的编程语言(解释或编译)的源、对象或可执行代码(诸如，C或汇编代码)、用于设定或控制ASIC(专用集成电路)或FPGA(现场可编程门阵列)的代码或用于硬件描述语言(诸如，VerilogTM或VHDL(超高速集成电路硬件描述语言))的代码。如技术人员将认识到的那样，这样的代码和/或数据可分布于彼此通信的多个联接的构件之间。本技术可包括控制器，该控制器包括联接到系统的构件中的一个或多个的微处理器、工作存储器以及程序存储器。

[0207] 用于执行针对上文描述的技术的操作的计算机程序代码可以以一种或多种编程语言(包括面向对象的编程语言和常规的过程编程语言)的任何组合来编写。代码构件可体现为过程、方法等，并且可包括可采取处于任何抽象层次(从原生指令集的直接机器指令到高级编译或解释型语言构造)的指令或指令序列的形式的子构件。

[0208] 对于本领域技术人员而言还将为清楚可见的是，根据本技术的优选的实施例的逻辑方法的所有或部分可合适地在包括用以执行上文描述的方法的步骤的逻辑元件的逻辑设备中体现，并且，这样的逻辑元件可包括诸如例如可编程逻辑阵列或专用集成电路中的逻辑门的构件。这样的逻辑布置可进一步在用于使用例如虚拟硬件描述符语言而在这样的阵列或电路中暂时地或永久地建立逻辑结构的使能(enabling)元件中体现，使能元件可使用固定或可传送的载体介质来存储并且传送。

[0209] 在实施例中，本技术可以以在其上具有函数型数据的数据载体的形式来实现，所述函数型数据包括如下的函数型计算机数据结构：用以在装载到计算机系统或网络中并且由其操作时，使所述计算机系统能够执行上文描述的方法的所有步骤。

[0210] 本领域技术人员将认识到，虽然前文已描述了被视为最佳模式的内容且在适当的情况下描述了执行本技术的其它模式，但本技术不应当限于优选的实施例的该描述中所公开的具体构造和方法。本领域技术人员将认识到，本技术具有广泛的应用范围，并且，在不脱离如在所附权利要求书中限定的任何发明构思的情况下，实施例可进行大范围的修改。

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