程序降溫儀是實(shí)現生物樣本低溫凍存的關(guān)鍵設備。在常溫樣本需要向液氮低溫環(huán)境轉移時(shí)，可以介導生物樣本的降溫過(guò)程。廣泛應用在干細胞移植、臍血凍存、眼角膜、心臟瓣膜、皮膚等器官組織的低溫保存等領(lǐng)域，并正在向低溫材料學(xué)科和農牧領(lǐng)域擴展。
 

樣品凍存過(guò)程中，降溫速率過(guò)快/過(guò)慢都會(huì )對細胞造成損傷以致影響復蘇活性。降溫過(guò)快時(shí)，細胞內的水迅速結晶，冰晶會(huì )對細胞造成內部損傷；如果降溫速度過(guò)慢，細胞外的水先結冰，會(huì )在細胞內外產(chǎn)生滲透壓，會(huì )造成細胞脫水，降低細胞復蘇率。

以上問(wèn)題，可通過(guò)程序降溫儀對降溫速率的“精細控制”輕松解決——降溫的不同階段，采用不同的降溫速率，可有效減少細胞損傷，提高復蘇率。一般為“先慢凍，后快凍”。
 

目前市面上常用的程序降溫儀工作原理是，通過(guò)微處理器控制系統和電磁閥，控制噴入腔體中的液氮量來(lái)控制降溫速率。其優(yōu)點(diǎn)是：控溫，受外界環(huán)境影響小。尤其是處理大體積樣本時(shí)，快速?lài)娙氲拇罅恳旱讕ё邩颖局械臐摕?，從而快速降溫，保證更好的樣本復蘇活性。
 

以上是一張較為典型的程序降溫儀運行曲線(xiàn)圖。由圖可以看出，樣品在相變過(guò)程中(液態(tài)->固態(tài))會(huì )釋放大量潛熱。當潛熱點(diǎn)出現，凍存液開(kāi)始結冰時(shí)，樣本開(kāi)始釋放熱量，溫度可能反而會(huì )上升。此時(shí)，就需要向腔體內迅速?lài)娙氪罅恳旱?，從而快速降溫，拉大溫差，帶走熱量，使得生物樣本迅速越過(guò)相變期。
 

實(shí)踐證明：使用程控降溫儀經(jīng)熱量補償后，1-3℃ / min的降溫速率可大大提高凍存細胞的復蘇率。
 

除此之外，程序降溫儀一般均配置有熱敏打印機，可以記錄生物樣本批次凍存的溫度曲線(xiàn)，并可打印保存。通過(guò)控制過(guò)程，消除批次實(shí)驗中的差異性，保證所有批次生物樣本凍存的質(zhì)量穩定性和可重復性。
 

不過(guò)，復蘇率才是檢驗凍存是否成功的重要標準。有時(shí)，即使沒(méi)有程序降溫儀設備介導降溫程序，只要能夠保證樣本的穩定復蘇率，也是成功的凍存過(guò)程。