1、低溫保存是生物材料進(jìn)行長時間保存最有效的方法，生物材料在用合適濃度的低溫保護(hù)劑處理之后，放入液氮中降溫并進(jìn)行儲存，可以保存幾十年甚至更長。低溫保存根據(jù)保存機(jī)理分為慢速冷凍和玻璃化冷凍，玻璃化冷凍由于冷凍過程中無冰晶，體積基本無膨脹，能完整保存細(xì)胞組織的形態(tài)結(jié)構(gòu)，是目前低溫保存最具潛力的方法之一。生物材料的低溫保存的成功與否一是取決于保護(hù)劑的種類、濃度，另一方面取決于降復(fù)溫速率。選用合適濃度種類的低溫保護(hù)劑，能降低低溫保護(hù)劑毒性，和冰晶成

2、核率，另一方面最優(yōu)的降溫速率，能提高細(xì)胞組織度過危險溫區(qū)的概率。然而目前的研究大多數(shù)關(guān)注在保護(hù)劑的種類以及濃度的選擇上，而對冷凍過程的研究的報道較少，并且對冷凍過程一般是通過數(shù)值計算方法進(jìn)行研究，所用的熱物性參數(shù)一般是采用加權(quán)計算獲得。為了提高生物材料在液氮中低溫保存存活率，就需對在液氮中的冷凍過程進(jìn)行準(zhǔn)確建模，對冷凍過程進(jìn)行預(yù)測，從而為實現(xiàn)冷凍過程的優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。然而器官組織以及保護(hù)劑溶液的熱物性數(shù)據(jù)是比較匱乏的，這就使得數(shù)值計算的結(jié)

3、果與實際情況可能存在一定的差距。
　　本文從實驗獲得的熱物性參數(shù)出發(fā)，結(jié)合理論建模預(yù)測與實驗驗證對生物組織在液氮中的冷凍過程進(jìn)行研究。具體的研究內(nèi)容和研究成果如下:
　　首先，對新鮮豬肝在等滲溶液中的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行測量，并通過兩種數(shù)據(jù)處理方法驗證了實驗處理的正確性，并比較得出兩種數(shù)據(jù)處理方法的適用范圍，隨后測量了常見的器官組織低溫保護(hù)劑溶液的導(dǎo)熱系數(shù)，以及用VS55低溫保護(hù)劑溶液處理過的豬肝的導(dǎo)熱系數(shù)，填補(bǔ)了這方面數(shù)據(jù)的空白。

4、
　　其次，對常見的凍存容器的外表面對流換熱系數(shù)進(jìn)行了研究，基于生物傳熱模型，建立起了盛有保護(hù)劑溶液的凍存管和麥管在液氮中的降溫模型。接近室溫的物體置于液氮通常會經(jīng)過膜狀沸騰階段，過渡階段，內(nèi)核沸騰階段，對流階段，四個階段特性不同會導(dǎo)致不同階段凍存容器的表面對流系數(shù)的不同，但是大多數(shù)研究生物材料在液氮中的冷凍過程的報道通常只采用一個對流換熱系數(shù)，這樣數(shù)值計算的結(jié)果會和實際情況存在一定的差距，因此本文分別用一個對流換熱系數(shù)和膜狀沸騰

5、階段緊接著內(nèi)核沸騰階段兩個對流換熱系數(shù)對降溫過程進(jìn)行計算，并以殘差和為評價指標(biāo)，通過反問題方法結(jié)合實驗降溫曲線，得出單段過程的對流換熱系數(shù)hs，和膜狀沸騰的對流換熱系數(shù)hf，hn，發(fā)現(xiàn)后者比前者更加的貼近實驗結(jié)果。
　　最后，在前面兩章獲得的關(guān)鍵參數(shù)的基礎(chǔ)上，本文以VS55溶液和1.8 mL凍存管對生物材料在液氮中的冷凍過程做進(jìn)一步研究。首先對載有VS55的凍存管在液氮中的冷凍過程通過理論建模進(jìn)行預(yù)測，并與實驗測得的降溫曲線進(jìn)行比

6、較，理論預(yù)測結(jié)果能較好的吻合實驗結(jié)果，對凍存管軸向和徑向上不同位置的降溫過程，以及不同時刻凍存管內(nèi)的溫度場和溫度梯度進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，凍存管除底部半球區(qū)域外的部分（直壁部分），溫度場分布是比較均勻的，據(jù)此將凍存管分為直壁部分和半球部分，并建議生物組織器官置于直壁部分可能降溫過程會更均勻，減少應(yīng)力損傷。接著本文對用VS55浸泡的豬肝在液氮中的冷凍過程進(jìn)行理論建模，理論降溫曲線和實驗曲線也能較好的吻合，說明用實驗獲得熱物性參數(shù)以及生物傳熱模型