具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本申请实施例提供了一种保温装置，包括：保温层，所述保温层形成可以密闭的容纳空间，所述保温层由气凝胶形成。

本申请实施例的保温装置可以将待保温材料的温度在一定时间内保持在一定范围，避免材料因为温度过高或过低或温度变化过快而发生变性或变质，从而可以在转运过程中保护生物材料，同时降低转运过程冷链运输的成本。而且，可以将生物材料放置在本申请的保温装置中直接进行辐照灭菌，不但保温装置的保温性能不会受到辐照影响，保温装置不会因为辐照受到损伤，而且辐照射线不会被保温装置阻隔，进行均匀辐照，省去灭菌前等待灭菌过程的冷藏环节，因此，本申请实施例的保温装置可以在辐照灭菌时用作保护生物材料的保温装置。

在本申请的实施例中，所述气凝胶可以选自氧化物气凝胶、纤维增强二氧化硅气凝胶、聚合物增强型二氧化硅气凝胶、硅气凝胶、石墨烯气凝胶、碳纳米管气凝胶、树酯基气凝胶和多糖基气凝胶(例如，纤维素基气凝胶)中的任意一种或多种。

在本申请的实施例中，所述气凝胶的导热系数可以在0.05W/m.K以下，优选在0.025/m.K以下。

在本申请的实施例中，所述保温层的密度可以在300kg/m³以下，优选在220kg/m³以下。

在本申请的实施例中，所述保温层的厚度可以为5mm至30mm，优选为10mm至20mm。

在本申请的实施例中，所述保温层可以包括多个由气凝胶形成的保温板，多个保温板拼接在一起形成可以密闭的容纳空间。

在本申请的实施例中，所述多个保温板可以通过榫卯结构或粘结方式中的至少一种拼接在一起。

榫卯是在两个构件上所采用的一种凹凸结合的连接方式。凸出部分叫榫(或榫头)；凹陷部分叫卯(或榫眼、榫槽)，榫和卯咬合，起到连接作用。这个结构具有可有效地限制板块向各个方向的扭动，减压抗冲击。在本申请的实施例中，所述榫卯结构可以采用任意形状的凹凸结合，例如，可以采用方形、圆形、三角形、不规则图形等。

在如图1所示的示例性保温装置中，保温装置包括纸箱1和多个保温板2(保温装置的结构示意图如左图所示)，多个保温板2之间通过榫卯结构拼接在一起(榫卯结构拼接的局部放大图如右图所示)，从而形成可以密闭的容纳空间。

在本申请的实施例中，所述保温板可以设置有一层或多层，以满足不同的保温需求。

在本申请的实施例中，所述保温装置还可以包括支撑体，所述支撑体设置为支撑所述保温层或作为所述保温层的外保护壳。

在本申请的实施例中，所述支撑体可以为箱体，例如，纸箱、木箱、泡沫箱、塑料箱等，此时可以作为所述保温层的外保护壳，避免保温层被锋利的东西穿刺。

在本申请的实施例中，所述支撑体可以为支撑架。此时只要支撑体能够支撑保温层，使保温层内部形成可以容纳待保温物品且可以密闭的容纳空间即可。

在本申请的实施例中，所述支撑体的外部尺寸可以小于辐照灭菌柜的尺寸，例如，长度小于115cm，宽度小于60cm，高度小于155cm，再例如，所述支撑体的外部尺寸可以为50cm×45cm×45cm。

在本申请的实施例中，所述保温层可以为箱体。

本申请实施例的保温装置的每厘米厚的箱体对辐照射线(例如伽马射线)的阻隔可以不高于2％。

本申请实施例的保温装置在经过伽马射线辐照后，气凝胶的导热系数增大可以不高于5％，优选不高于2％。

本申请实施例还提供了如上所述的保温装置在辐照灭菌时用作保护生物材料的保温装置的用途。所述保温装置在所述密闭的容纳空间内的生物材料进行辐照灭菌时，对所述生物材料保温。

在本申请中，“辐照灭菌时”除了包括进行辐照的过程，还包括辐照灭菌前的转运过程和暂存等待辐照的过程。

一般来说，生产单位将生产出的生物材料装箱，然后转运到第三方单位进行辐照灭菌，在转运过程中需要保护生物材料避免因为温度过高或过低或温度变化过快而发生变性或变质；到达第三方单位后有时无法立即进行辐照灭菌，需要暂存等待辐照，在暂存等待辐照的过程中也需要保护生物材料避免因为温度过高或过低或温度变化过快而发生变性或变质。进行辐照灭菌时，要求保温装置的保温性能不会受到辐照影响，而且辐照射线不会被保温装置阻隔，进行均匀辐照。本申请实施例的保温装置可以满足上述辐照过程、辐照灭菌前的转运过程和暂存等待辐照的过程中的所有要求，因此可以在辐照灭菌时用作保护生物材料的保温装置。

优选地，所述气凝胶选自氧化物气凝胶、纤维增强二氧化硅气凝胶、聚合物增强型二氧化硅气凝胶、硅气凝胶、石墨烯气凝胶、碳纳米管气凝胶、树酯基气凝胶和多糖基气凝胶(例如，纤维素基气凝胶)中的任意一种或多种。

本申请实施例还提供了气凝胶在辐照灭菌时用作保护生物材料的保温材料的用途。所述气凝胶在所述气凝胶形成的密闭空间内的生物材料进行辐照灭菌时，对所述生物材料保温。

优选地，所述气凝胶选自氧化物气凝胶、纤维增强二氧化硅气凝胶、聚合物增强型二氧化硅气凝胶、硅气凝胶、石墨烯气凝胶、碳纳米管气凝胶、树酯基气凝胶和多糖基气凝胶(例如，纤维素基气凝胶)中的任意一种或多种。

下面通过对比例和实施例说明上述保温装置的保温效果。

对比例1

本对比例为冬季降温过程中泡沫保温箱的保温效果实验

1)在泡沫保温箱(聚苯乙烯泡沫形成，外部尺寸为65cm×60cm×60cm，厚度为6cm)内的底部放置两个温度记录仪，用胶带将纸箱密封；

2)在泡沫保温箱外部上方放置两个温度记录仪，将箱子放置在与室外通风的地方。温度记录仪每10min读数一次，温度随时间的变化图如图2所示。

从实验结果可以看出，箱体内和箱体外的温度相近，说明单纯的泡沫保温箱的保温效果不理想。

对比例2

本对比例为夏季升温过程中泡沫保温箱加冰辅助的保温效果实验

1)将生物模拟材料(浸湿后的无尘布装入铝箔袋密封)以10片每包放置在自封袋中，然后放在2-8℃的冰箱中冷藏预冷至恒定温度；

2)将冷藏至2-8℃的生物模拟材料从冰箱中取出，放置在纸箱一中，放置100片，并分别在纸箱一的左上角、左下角、右上角、右下角和中心位置分别放置一个温度记录仪(编号分别为166、167、168、171、191)，用胶带将纸箱一密封好；

3)在泡沫保温箱(聚苯乙烯泡沫形成，外部尺寸为65cm×60cm×60cm，厚度为6cm)内的底部放置两块已完全预冷至-25℃的冰排(尺寸为32cm×20cm×2cm)，将放置有生物模拟材料的纸箱一放入该泡沫保温箱内；在纸箱一和泡沫保温箱的四周各放置2排已完全预冷至-25℃的冰袋；

4)在纸箱一的上面放置2片已完全预冷至-25℃的联排冰袋，厚度为1cm，盖上泡沫保温箱的盖子，用胶带将泡沫保温箱的封口处密封好；

5)将密封好的泡沫保温箱放置在纸箱二中，并使用胶带密封纸箱二；在纸箱二的外部上方放置一个温度记录仪；

6)将纸箱二放置在露天室外，太阳光自然照射，放置20h；

7)将纸箱一和纸箱二外部和内部的温度记录仪取出，导出温度数据，各位置的温度随时间的变化图如图3所示。

从实验结果可以看出，泡沫保温箱在加上大量的冰辅助的情况下能够获得良好的保温性能。

实施例1

本实施例为夏季极限温度条件下的单层气凝胶箱的保温效果实验

1)将生物模拟材料(浸湿后的无尘布装入铝箔袋密封)以10片每包放置在自封袋中，然后放在2-8℃的冰箱中冷藏预冷至温度恒定并继续放置，共计在冰箱中放置64h；

2)将100片片冷藏至2-8℃的生物模拟材料从冰箱中取出，放置在单层纤维增强SiO₂气凝胶保温箱(即由单层纤维增强SiO₂气凝胶板形成的保温箱)里，气凝胶保温箱体的外部尺寸为60cm×45cm×43cm，厚度为10mm，四周及底部用胶水密封，上盖打开；

3)在SiO₂气凝胶保温箱内部的中间位置放置一个温度记录仪(编号：YWJ-171)，并分别在气凝胶保温箱内部的左上角和右上角放置2块温度记录仪(编号分别为YWJ-166和YWJ-167)；盖上SiO₂气凝胶板制成的上盖，缝隙用胶带密封；

4)将纤维增强SiO₂气凝胶保温箱放置在纸箱中，使用胶带密封；在纸箱外部上方放置一个温度记录仪；

5)将纸箱放置在露天室外，太阳光自然照射，放置24h，从早上九点开始至第二天早上九点；

6)将纸箱外部和内部的温度记录仪取出，导出温度数据，各个位置的温度随时间的变化图如图4所示。

从实验结果可以看出，在夏季阳光暴晒的环境中，即使放置24h，单层纤维增强SiO₂气凝胶保温箱内的生物模拟材料仍然可以保持25℃以下。

实施例2

本实施例为冬季极限温度条件下的单层气凝胶保温箱的保温效果实验

1)将生物模拟材料(浸湿后的无尘布装入铝箔袋密封)以10片每包放置在自封袋中，室温条件下，将100片生物模拟材料放置在单层纤维增强SiO₂气凝胶保温箱中；气凝胶保温箱体的外部尺寸60cm×45cm×43cm，厚度为10mm，四周及底部用胶水密封，上盖打开；

2)在纤维增强SiO₂气凝胶保温箱内部的左上角、左下角、右上角、右下角和中心位置分别放置一个温度记录仪(编号分别为YWJ-194、YWJ-168、YWJ-191、YWJ-192、YWJ-170)；盖上SiO₂气凝胶板制成的上盖，缝隙用胶带密封；

3)将纤维增强SiO₂气凝胶保温箱放置在纸箱中，使用胶带密封；在纸箱外部上方放置一个温度记录仪(编号为YWJ-193)；

4)将纸箱放置在露天室外，太阳光自然照射，放置7.5h，从早上9点半开始至下午5点；

5)将纸箱外部和内部的温度记录仪取出，导出温度数据，各个位置的温度随时间的变化图如图5所示。

从实验结果可以看出，在环境温度达到-7℃的情况下，单层纤维增强SiO₂气凝胶保温箱中的生物模拟材料温度依然保持在0℃以上。

实施例3

本实施例为空置情况下双层气凝胶保温箱的保温效果实验

1)将瓦楞纸箱(外部尺寸为50cm×45cm×45cm)的内部四周及底部分别用两层厚度为10mm的纤维增强SiO₂气凝胶板拼接组装成箱体，尽量不留空隙；

2)向纤维增强SiO₂气凝胶板拼接成的箱体中放置放一个外部尺寸为20cm×30cm×2cm的纸盒，在纸盒上方放置一个塑料架，将盛水的自封袋放到塑料架上，不得与箱体周围接触；盛水的自封袋的重量为610g，水温为24.7℃；

3)在盛水的自封袋和纸盒上各放置一个温度记录仪，用两层厚度为1cm的纤维增强SiO₂气凝胶板将纤维增强SiO₂气凝胶板拼接成的箱体盖上，缝隙用胶带密封；

4)用胶带将瓦楞纸箱封好，避免有空隙；

5)在封好的瓦楞纸箱上方放置一个温度记录仪；

6)将瓦楞纸箱平稳地放入2-8℃冰箱中，放置48h；

7)将瓦楞纸箱从冰箱中取出，放入37℃烘箱中，放置15h；

8)取出所有的温度记录仪，导出温度数据，温度记录仪每10min进行一次温度记录；降温过程中各个位置的温度随时间的变化图如图6所示，升温过程中各个位置的温度随时间的变化图如图7所示。

从实验结果可以看出，在外界温度从约26℃降温至4℃或从4℃升温至48℃的过程中，双层纤维增强SiO₂气凝胶保温箱内的温度随着时间的推移变化缓慢，说明双层纤维增强SiO₂气凝胶保温箱具有较好的保温效果。

实施例4

本实施例为满载生物模拟材料情况下双层气凝胶保温箱的保温效果实验

1)将瓦楞纸箱(外部尺寸为50cm×45cm×45cm)的内部四周及底部分别用两层厚度为10mm的纤维增强SiO₂气凝胶板拼接组装成箱体，尽量不留空隙；

2)将生物模拟材料(将无尘布浸泡湿润后，使用双层铝箔袋密封，作为一片生物模拟材料)放置在2-8℃冰箱中进行预冷却，使生物模拟材料的温度降低至稳定；

3)将预冷却好的生物模拟材料放入纤维增强SiO₂气凝胶板拼接成的箱体中，共放置85片；在放置过程中分别在气凝胶保温箱内部的左下角、右下角、中心、左上角、右上角放置一个温度记录仪；各个温度记录仪每10min记录一次温度；

4)用两层厚度为1cm的气凝胶板将纤维增强SiO₂气凝胶板拼接成的箱体盖上，缝隙用胶带密封；用胶带将瓦楞纸箱封好，避免有空隙；在瓦楞纸箱的外部上方放置一个温度记录仪记录外部的温度变化情况；

5)将已密封的瓦楞纸箱放入设定温度为43℃的鼓风干燥箱中，观察温度变化情况，放置63.5h；

6)将瓦楞纸箱取出放置在2-8℃冰箱中，设定温度4℃，放置76.5h，观察SiO₂气凝胶板拼接成的箱体中生物模拟材料的温度下降情况；

7)将瓦楞纸箱放置在室温环境，放置18h，观察纤维增强SiO₂气凝胶板拼接成的箱体中生物模拟材料的温度变化情况；

8)取出温度记录仪，导出温度数据，各位置的温度随时间的变化图如图8所示。

从实验结果可以看出，在43℃的鼓风干燥箱中，当外部环境温度与在SiO₂气凝胶板拼接成的箱体内的生物模拟材料的初始温差大于34℃时，生物模拟材料从20℃升温至40℃所需时间大于12小时；随后放置在4℃冰箱中，当外部环境温度与在SiO₂气凝胶板拼接成的箱体内的生物模拟材料的初始温差大于25℃时，生物模拟材料从30℃降温至20℃所需时间大于10小时；放置在室温环境中，当外部环境温度与在SiO₂气凝胶板拼接成的箱体内的生物模拟材料的初始温差大于17℃时，生物模拟材料从10℃降温至20℃所需时间大于10小时。

实施例5

本实施例为满载生物模拟材料情况下双层气凝胶板与一层气凝胶板+一层真空绝热板的保温效果对比实验

1)在纸箱内放置多块双层纤维增强SiO₂气凝胶板，通过相互嵌套组成纤维增强SiO₂气凝胶保温箱箱体，尽量不留空隙；纤维增强SiO₂气凝胶保温箱的外部尺寸为50cm×45cm×45cm，单层气凝胶板的厚度为10mm；

2)将预先在2-8℃冰箱预冷至恒定温度的猪真皮材料放置在纤维增强SiO₂气凝胶保温箱中，并在纤维增强SiO₂气凝胶保温箱的下部、中部、上部分别放置一个温度记录仪(编号：YWJ-166、YWJ-170、YWJ-168)；用两层厚度为1cm的纤维增强SiO₂气凝胶板将纤维增强SiO₂气凝胶保温箱盖上，缝隙用胶带密封，然后盖上纸箱，缝隙用胶带密封；该组实验作为气凝胶组实验；

3)另外准备一组实验，在另一相同的纸箱内先放置一层与步骤1)相同的纤维增强SiO₂气凝胶板紧贴纸箱拼接成箱体，在气凝胶板内部放置一层厚度为10mm的真空绝热板(玻璃棉芯)组成内箱体，尽量不留空隙；

4)将预先在2-8℃冰箱预冷至恒定温度的猪真皮材料放置在步骤3)形成的保温箱中，在真空绝热板组成的内箱体的下部、中部、上部分别放置一个温度记录仪(编号：YWJ-171、YWJ-167、YWJ-194)；，然后用一层厚度为1cm的真空绝热板作为内箱体的上盖盖好，并用一层厚度为1cm的纤维增强SiO₂气凝胶板作为纤维增强SiO₂气凝胶保温箱体的上盖盖好，得到的保温箱的外部尺寸为50cm×45cm×45cm，将纸箱密封，缝隙用胶带密封；

5)在封好的纸箱上面放置一块温度记录仪(编号：YWJ-191)，将纸箱放置在太阳光自然照射的地方，放置8h，然后室温放置2h；

6)将纸箱外部和内部的温度记录仪取出，导出温度数据，各位置的温度随时间的变化图如图9所示。

从实验结果可以看出，生物模拟材料在一层气凝胶板+一层真空绝热板组成的保温箱中比在双层气凝胶板组成的保温箱中的温度低，一层气凝胶板+一层真空绝热板组成的保温箱的保温性更好。

实施例6

本实施例为满载生物材料情况下双层气凝胶板对伽马射线辐照剂量分布影响实验

1)猪真皮材料制备

取厚度为2.0-2.6mm的猪真皮裁剪或拼接成尺寸为20cm×20cm的样品，保护液浸泡处理4-16h；将浸泡处理过的猪真皮材料用双层铝箔袋包装，作为猪真皮材料样品；

2)材料装箱

在瓦楞纸箱内放置多块双层的纤维增强SiO₂气凝胶板，气凝胶板之间相互嵌套形成双层纤维增强SiO₂气凝胶保温箱箱体，箱体的外部尺寸为50cm×45cm×45cm；将猪真皮材料样品平放在双层纤维增强SiO₂气凝胶保温箱箱体中，装满，100片/箱，称重；共装6箱；

3)剂量计放置

按照图10所示的网格式，辐照箱内每隔20cm-30cm布放1支剂量计；每层放置5×3支剂量计，放置7层，共放置105支剂量计；剂量计根据放置位置选择粘贴在纸箱上或纸箱内；当剂量计的放置位置在纸箱内时，开箱将剂量计放置在对应的位置上，然后重新封箱；在放置过程中，记好每只剂量计相应的编号。

4)样品辐照

如图11所示，将6个放好剂量计的装有猪真皮材料样品的保温箱子放置到辐照箱(外部尺寸为102cm×60cm×145cm)中，放置在γ辐照装置工位上，使用设定剂量进行辐照；

5)辐照剂量检测

辐照结束，将剂量计取出，使用紫外-可见分光光度计按照GB/T 15053-2008《使用辐射显色薄膜和聚甲基丙烯酸甲酯剂量测量系统测量吸收剂量的标准方法》测量每支剂量计的吸收剂量；每个位置的辐照剂量检测结果如图12所示。

从实验结果可以看出，在满载猪真皮材料的情况下，整个双层纤维增强SiO₂气凝胶保温箱内的剂量分布较为均匀，最大剂量为21.91KGy，最小剂量为15.58KGy。

实施例7

本实施例为气凝胶板、真空绝热板在伽马射线辐照前后的导热性检测实验

在灭菌辐照前，检测三块纤维增强SiO₂气凝胶板的导热系数，分别为0.02289W/(m·k)、0.02502W/(m·k)、0.02335W/(m·k)；以及检测两块真空绝热板(玻璃棉芯)的导热系数，分别为0.00307W/(m·k)、0.00324W/(m·k)；然后采用17-23KGy伽马射线对三块纤维增强SiO₂气凝胶板和两块真空绝热板分别辐照3次，之后重新检测三块纤维增强SiO₂气凝胶板和两块真空绝热板的导热系数，三块纤维增强SiO₂气凝胶板的导热系数分别为0.02137W/(m·k)、0.02284W/(m·k)、0.02171W/(m·k)，两块真空绝热板的导热系数分别为0.02987W/(m·k)、0.02645W/(m·k)。

从实验结果可以看出，纤维增强SiO₂气凝胶板经过伽马射线辐照后导热系数几乎保持不变，依然能保持良好的导热性，而真空绝热板的导热系数明显升高，保温性能明显下降。

对比例3

本对比例为对比例1所用泡沫箱在伽马射线辐照前后的导热性检测实验。

在灭菌辐照前，检测泡沫箱的三面泡沫板导热系数，将泡沫箱三面的泡沫板裁切成30cm×30cm进行检测，导热系数分别为0.03561W/(m·k)、0.03655W/(m·k)、0.03611W/(m·k)；然后采用15-23KGy伽马射线对三块泡沫板辐照3次，之后重新检测三块泡沫板的导热系数，三块泡沫板的导热系数分别为0.03749W/(m·k)、0.03772W/(m·k)、0.03569W/(m·k)。

从实验结果可以看出，泡沫保温板的导热系数伽马射线辐照前后有区别但相差不大，但是导热系数明显高于气凝胶板的导热系数，保温效果不如气凝胶板。

虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。