隨著生活型態改變及醫學工程進步，近幾年生物科技已經成為全球先進的明星產業之一，尤其是預防醫學的意識崛起更帶動生物試片儲存市場的巨大商機；不論是臍帶血、周邊血、脂肪幹細胞、卵子、精子等生物細胞在使用上並沒有相當的立即性，所以長期保存生物細胞的方式，多數是利用超低溫儲存設備在零下196℃的環境中保持其細胞的活性。目前國內外儲存業者使用的超低溫液態氮儲存設備，共分為傳統手動與機械手臂自動化兩種類型。傳統儲存設備例如：Taylor-Wharton之K系列、LABS系列…等；自動化儲存設備例如Cryo-Cell系統、BioArchive系統…等。
　　本論文主要的研究目的為開發超低溫高密度單存取生物試片儲存管理與監控系統，其定位強調透過傳統的儲存槽桶身，搭配本研究開發之儲存系統，可達到自動化儲存設備的排列密度與單一存取功能，且在價格與後續維修上相較於自動化儲存設備，本論文開發之系統具有相當好的市場競爭優勢，並且也能夠大幅降低傳統儲存設備的諸項缺點。
　　研究過程包含機構設計原理、打樣製造、電腦模擬分析以及系統零件實務測試規劃等開發流程，首先將儲存系統的設計概念繪製成模型，接著考量在液態氮環境下材料可能產生的低溫脆化與製作精度的要求，並且在電腦模擬分析的階段，針對系統可能失效的模式進行預估，並設定相關分析的條件以進行短期與長期的模擬分析，最後製作出儲存系統實體並進行實務測試規劃，測試內容包括：探討在液態氮環境下是否會造成機構產生過分變形與儲存系統試片存取良率測試。
　　研究結果顯示：本論文儲存系統的設計原理可有效達到試片儲存排列緊密、獨立存取降低短暫熱效應、耗材零件上移提升維修效率與除霧防冰避免桶底積冰等功能，且有限元素分析與實務測試結果都相互驗證了儲存系統在操作上能達到優良的安全性與穩定性。

　　With the changes in lifestyle and the advancement of medical engineering, biotechnology has become one of the world-wide progressive sunrise industries in recent years. Moreover, the awareness of preventive medicine has brought the huge commercial opportunities of biological specimen storage. Presently, long-term preservation of biological cells(umbilical cord blood, peripheral blood, adipose stem cells, oocytes, sperm) are mostly using ultra-low temperature(-196℃) storage system to maintain cells’ activity since all kinds of these biological cells will not be used immediately. The liquid nitrogen ultra-low temperature storage devices used by world-wide biological specimen storage industries can be divided into two types, traditionally manual and automatically robotic. For examples, Taylor-Wharton's K series and LABS series stand for traditional storage devices while Cryo-Cell system and BioArchive system represent automatic storage devices.
　　The main objective of this study is the development of the managing and monitoring system of ultra-low temperature, high-density, and single-access biological specimen storage. The positioning of this system emphasizes via combining the barrel body of traditional storage tank with the storage system developed in this study can achieve the function of the arranging density and single-access of automatic storage equipment. As for the follow-up maintenance and the price, the system developed in this study has a huge advantage compared with the automated storage equipment. The system can significantly reduce the various disadvantages of traditional storage devices.
　　The experimental procedure consists of several processes such as mechanism designing, sample manufacturing, computer simulation analysis and practical test of systemic components. The designing concepts of the storage system are drawn into model firstly, and then considered in a liquid nitrogen environment to know if the material produces low temperature embrittlement and can the production accuracy remains. Continuously, in the computer simulation analysis phase, the failure mode of the system is forecasted, and the conditions for both short-term and long-term simulation analysis are confirmed as well. The last process includes the production of the storage system entities and the practical test planning; the test contents includes investigating the probability of excessive deformation caused by the liquid nitrogen circumstances and testing the yield rate of specimen access and storage.
　　According to the results, by the design principles of this storage system, it can effectively reach these following improved functions-tight specimen storage, independent access to lower the short-term thermal effects, maintenance efficiency progressed by moving consumable parts upward, demisting bottom of the barrel to avoid icing. Furthermore, the results of finite element analysis and practical test validate each other in the excellent safety and stability of system operating.

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