在细胞冻存的过程中，液态水转化为冰，细胞代谢停止。同时，进口细胞程序降温仪，水分也随之散失，导致细胞内盐、代谢物浓度改变，进而造成渗透压失衡，直接影响冻存细胞的复苏。同时，冷冻速率太快或太慢，容易导致细胞内水分丧失或形成大冰晶，都不利于细胞存活。通过使用程控降温仪，选择合适的冻存液，设定合适的升降温速率，可有效地克服上述不利因素。实践证明，（经温度补尝后）每分钟1-3℃的冷冻速率可大大提高冻存细胞的存活率。
目前市面上常用的程序降温仪工作原理是：通过微处理器控制系统和电磁阀，控制喷入腔体中的液氮量来控制降温速率。其优点是：控温，受外界环境影响小。尤其是处理大体积样本时，进口程序降温仪，快速喷入的大量液氮更易带走样本中的潜热，从而快速降温，保证更好的样本复苏活性。样品在相变过程中(液态->固态)会释放大量潜热。当潜热点出现，冻存液开始结冰时，样本开始释放热量，进口程序降温仪器，温度可能反而会上升。此时，就需要向腔体内迅速喷入大量液氮，从而快速降温，拉大温差，带走热量，使得生物样本迅速越过相变期。
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