生物样本库液氮制备系统是支撑大规模细胞、组织、精子、卵子及核酸等珍贵生物样本长期超低温保存的关键基础设施。其通过自动化制取、储存与输送高纯液氮,确保样本在无冰晶损伤、代谢停滞状态下稳定保存数十年。
生物样本库液氮制备系统融合深冷工程、自动控制与安全防护技术,以下为其主要组成部件的功能特点详解:

一、空气压缩与预处理单元
无油螺杆空压机:
提供洁净、无油的压缩空气(压力0.7–1.0MPa),避免碳氢化合物污染分子筛;
多级过滤系统:
包含冷冻式干燥机、精密过滤器(0.01μm)及活性炭吸附塔,深度去除水分、油雾与CO?,保障后续纯化效率。
二、变压吸附(PSA)
双塔分子筛结构:
利用沸石分子筛对N?/O?选择性吸附,产出纯度≥99.5%的高纯氮气;
自动切换再生:
一塔吸附时,另一塔通入反吹气解吸,实现连续不间断供氮,适配24/7运行需求。
三、深冷液化装置
斯特林或GM制冷机(小型系统)/膨胀机+换热器(大型系统):
将高纯氮气经多级换热冷却至–196℃以下,相变为液氮;
高效板翅式换热器:
回收冷量,提升能效比,液化率可达1:600(1L液氮≈600L气氮)。
四、液氮储存与输送系统
真空绝热杜瓦罐:
内胆采用304不锈钢,夹层高真空+多层绝热材料,日蒸发率<0.5%;
自动补液与液位监控:
配备电容式或差压式液位传感器,联动控制系统实现样本库液氮罐自动补给;
低温管道与汽化器:
保冷管道输送液氮至各存储区,紧急时可汽化为气氮用于惰性保护。