Камера для замораживания биологических объектов

 

КАМЕРА ДЛЯ ЗАМОРАЖИВАНИЯ ВИОЛОГИЧКСКИХ ОБЪЕКТОВ, содержащая теплоизолированный корпус С крышкоЪф емкость, установленную в корпусе с образованием между их стенками зазора, размещенные в посяеднем спира:льные напр авляп1цие для хладагента, расположённый под емкостью вентилятор и коаксигшьно ус;гановленную в емкости {щлиндрическую кассету с контейнеранш для биологического объекта, от л и ч а ю «а я с я тем, что, с целью обеслечй- . НИН равномерного температурного поля в объеме биологического при его замораясИвании, емкость выполнена двухстенной, а ton&eT вставку длявзаимодействия со стенками кассеты в ее верхней Части, при этом во внутренней стейке емкости и в стенке; кассеты выполнены продо ш ные пазы для размещения в них торцо вых стенок контейнеров, с о6раэо вани ем при этом вокруг последних зеал кйутых теплоизолирующих полостей.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

С Н4ЮЛЮ

:РЕСОУБЛИН

Зип F 25 .î 3/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ

К АВТОРСЙОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ лВЯЬЙ

УМЛ

ГОСУДАРСТЦЕННЫЯ КОМИТЕТ СССР

Il0.ДЕЛАМ ИЗОБРЕ ГЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21.) 3382943/28-13 (22) 08.01.82 .(46) 15.05 .83. Бюл. В 18 (72) I0;G. Белоусов, N..Ë. Печеный, N.В..Горохов, Ю.В. Кононов, A.N. Полончук,. Ю.М. Рудько и В.A. Соколов .(71) Сйециальное конструКторско-технологическое бюро с опытным производством института проблем криобиологии и криомедицины AH украинской CCP (53) 621.565.934(088.8) (56) 1. Пушкарь И.С. -и"др. Актуаль:ные проблема криобнологии. Киев, " "Наукова думка", 1981, c. 483-491., 2.. Авторское свидетельство СССР

В --431805 кл. F 25 Р 3/10, 1972 (прототий).

° (54)(57) KANEPA ДЛЯ .ЗАМОРАЖИВАНИЯ

БИОЛОГИЧЕСКИХ OB5EKTQB,.содержащая .теплоиэолированный корпус с крышкой, емкость, установленную в корÄÄSUÄÄ 1017889 A пусе с образованием между ax стен.ками зазора, .размещенные в последнем спиральйые направляющие для хладагента, расположенный под емкос-. тью вентилятор и коаксиально установленную в .емкости цилиндрическую . кассету с контейнерами .для биологи" ческого объекта, о т л и ч а ю щ а..я с я тем, что, с целью обеспечФния равномерного температурного: поля в объеме биолбгиЧЕского обьекта при его замораживании, емкость вы- .; полнена двухстенной, а крышка имеет вставку для-взаимодействия со стенками кассеты в ее верхней части, при этом во внутренней стенке емкости и в стенке кассеты выполнены: продоль-Я . ные пазы для .размещения в них торцо.вых стенок контейнеров, .с образовани ем при этом вокруг последних замкнутых теплоиэолирующих полостей.

1017889

Изобретение относится к холодильному оборудованию и криогенной технике, а именно к камерам для замораживания биологических объектов, преимущественно клеточных суспензий, костного мозга, крови и т.п. 5

Известна камера для замораживания биообъектов, включающая теплоизолирующий корпус с коаксиально размещенным в нем контейнером для биообъекта и центробежный вентиля- 10 тор, установленный под контейнером т13.

Недостатком данных камер является неравномерное снижение температуры одновременно замораживаемых объектов, обусловленное недостаточно органиэиванной циркуляционной охлаждаемой средой и неравномерным насыщением ее микрокаплями хладагента.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по техническлй сущности и достигаемому результату является камера для замораживания биологических объектов, содержащая теплоизолированный корпус с крышкой, ем.кость, установленную в корпусе с об.разованием между их стенками зазора, размещенные в последнем спиральные направляющие для хладагента, расположенный под емкостью вентилятор и коаксиально установленную в емкости 30 цилиндрическую кассету с контейнерами для биологического объекта (2 ).

Однако в такой камере вследствие более интенсивного теплоотвода от торцовых стенок контейнеров, возни- 35 кает перепад температур в объеме биообъекта по ширине контейнера, что приводит к значительным потерям жизнеспособных клеток.

Цель изобретения — обеспечение равномерного температурного поля в объеме биологического объекта при его замораживании.

Поставленная цель достигается 45 тем, что камера для замораживания биологических объектов, содержащая теплоизолированный корпус с крышкой, емкость, установленную с образованием между их стенками зазора, размещенные в последнем спиральные направляющие для хладагента, расположенные под емкостью вентилятор и коаксиально установленную в емкости цилиндрическую кассету с контейнерами для биологического объекта, ем- -55 кость выполнена двухстенной, а крышка имеет вставку для взаимодействия со стенками кассеты в ее.верхней части, при этом во внутренней стенке емкости и в стенке кассеты вы- Я) полнены продольные пазы для размещения в них торцовых стенок контейнеров с образованием при этом вокруг последних замкнутых теплоизолирующих полостей.

На фиг. 1 изображена предлагаемая камера, общий вид; на фиг. 2 разрез A-A на фиг. 1, поперечное сечение контейнера для биообъекта,. установленного в камеру.

Камера для замораживания биологического объекта содержит теплоиэолированный корпус 1, с крышкой 2, двустенную цилиндрическую емкость 3 со скругленным днищем установленную в корпусе 1 с образованием зазора между их стенками. Центробежный вентилятор 4 и цилиндрическую кассету 5. Во внутренней стенке емкости 3 и стенке кассеты 5 выполнены продольные пазы б, в которые устанавливают контейнеры 7 для биологического объекта. К крышке 2 крепится цилиндрическая вставка 8, закрывающая сверху кассету 5.

Регулирующий орган 9 служит для подачи хладагента, например, жидкого азота, в емкость 3, а выхлопной клапан 10 — для удаления отработан:ных паров хладагента.

На внутренней стенке корпуса 1 выполнены в виде полосы спиральные направляющие 11, образующие винтовую поверхность и равноотстающие друг от друга. Укаэанные направляющие обеспечивают подъем по ним неиспарившегося хладагента до входа в кольцевую полость 12 между стенками ем-.. кости 3 и кассеты 5 и способствует уменьшению потери энергии при движении охлаждающего потока.

С целью упрощения элементы крепления кассеты 5 к стенке емкости 3 и последней к корпусу 1 на фиг. 1 не показаны

Диаметр кассеты 5 определяется конструктивными соображениями и составляет например, для предлагаемой камеры 120 мм. Ширина зазора между стенками емкости 3 устанавливается из условия отсутствия свободной конвекции в замкнутой полости и составляет 10-12 мм.

Камера работает следующим образом.

При установке контейнеров 7 с биообъектом в кольцевую полость 12 камеры торцевые стороны 13 контейнеров попадают в продольные. пазы б кассеты 5 и емкости 3, образуя замкнутую полость 14. Жидкий хладагент подается по трубе через регулирующий орган 9 на вращающуюся крыльчатку вентилятора 4. При закрытии корпуса 1 крышкой 2 вставка 8 накрывает цилиндр кассеты 5, образуя замкнутую полость 15, формируя контур для непрерывной циркуляции парожидкостной смеси хладагента {показано стрелками ).

В процессе замораживания отвод тепла от контейнера осуществляется циркулирующим парожидкостным потоком хладагента. Замкнутые полости 14

1017889

Л-4

Составитель В. Чантурия

Редактор Н. Воловик ТехредЖ.Кастелевич Корректор A. Ильин

Заказ 3515/36 Тираж 530 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4 и 15 изолируют торцовые стенки 13 контейнеров 7 от потока хладагента, и теплоотвод осуществляется только от плоских боковых стенок контей-. нера 7, чем достигается равномерность теплоотвода по его ширине. 5

Верхний торец контейнера 7 не теплоизолирован, поскольку при заливке биообъекта 20% объема контейнера 7 не заполняются для компенсации теплового расширения биообъек- 10 та при фазовом переходе. При обтекании контейнеров потоком хладагента за нижними торцами контейнеров 7 образуется застойная область с пониженным давлением, лишенная капель хладагента аэродинамический след, в которой интенсивность теплообмена значительно меньше, чем на плоских стенках и торцовых стенках 13 контейнеров 7. Вследствие зтого нет необходимости в теплоизоляции нижних торцов контейнеров 7.

Благодаря тому, что при установке контейнеров 7 в камеру по их торцовым сторонам 13 образуются замкнутые полости 14 и 15, уменьшающие теплоотвод от этих поверхностей, обеспечивается равенство количества тепла; отводимого от единицы массы биологического объекта по всему объекту контейнера 7. В результате этого вся масса биообъекта в контейнере 7 с постоянной толщиной слоя объекта охлаждается равньмерно по заданной оптимальной программе. При этом перепад температуры по ширине контейнера 7 не превышает 2-3, что обеспечивает повышение количества жизнеспособных клеток в криоконсервированных образцах.