Устройство для низкотемпературного охлаждения биоматериалов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ БИО МАТЕРИАЛОВ, содержащее теплоизолированную емкость для хладагента, теплообменник объекта охлаждения, трубопровод подачи хладагента в теплообменник объектаохлаждения , регулировочный клапан, установленный на трубопроводе подачи хладагента и содержащий установленный в корпусе сильфон, связанный с запорным элементом , отличающееся тем, что, с целью повыщения точности поддержания заданной температуры охлаждения, теплообменник снабжен теплоизолированным кожухом с образованием полости, последняя заполнена газом, неконденсирующимся в рабочем диапазоне температур, посредством капиллярной трубки связана с сильфоном, а запорный элемент подпружинен и имеет ограничитель перемещения.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1097874

Зц11 F 25 D 3/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

RO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН jl

К А ВТОРСКОМЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ ю ч: (21) 3432645/28-13 (22) 28.04.82 (46) 15.06.84. Бюл. № 22 (72) В. П. Гальчанский, С. И. Ткаченко, В. Н. Тельнюк и Л. Т. Стрелец (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро с опытным производством

Института проблем криобиологии и криомедицины АН УССР (53) 621.565.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 567913, кл. F 25 D 3/10, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР № 685882, кл. F 25 D 3/10, 1978 (прототип) . (54) (57) УСТРОИСТВО ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ БИОМАТЕРИАЛОВ, содержащее теплоизолированную емкость для хладагента, теплообменник объекта охлаждения, трубопровод подачи хладагента в теплообменник объектаохлаждения, регулировочный клапан, установленный на трубопроводе подачи хладагента и содержащий установленный в корпусе сильфон, связанный с запорным элементом, отличающееся тем, что, с целью повышения точности поддержания заданной температуры охлаждения, теплообменник снабжен теплоизолированным кожухом с образованием полости, последняя заполнена газом, неконденсирующимся в рабочем диапазоне температур, посредством капиллярной трубки связана с сильфоном, а запорный элемент подпружинен и имеет ограничитель перемещения.

1097874

Изобретение относится к технике низких температур, предназначено для обеспечения криоконсервирования биологических материалов в биологии и медицине.

Известно устройство для низкотемпературного охлаждения и стабилизации температур, содержащее теплоизолированную емкость с жидким хладагентом, камеру охлаждения, трубопровод подачи хладагента, регулирующий орган и систему управления (1).

1О

Недостатком этого устройства является нарушение стерильности камеры, охлаждения ее при подаче в нее хладагента, что приводит к необходимости размещать охлаждаемый биоматериал в специальные гер- 15 метичные контейнеры. Кроме того, удаленность датчиков температуры от биообъекта обуславливает недостаточную точность регулирования температуры биообъекта.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является 20 устройство для низкотемпературного охлаждения биоматериалов, содержащее теплоизолированную емкость для хладагента, теплообменник объекта охлаждения, трубопровод подачи хладагента в теплообменник об ьекта охлаждения, регулировочный клапан, установленный на трубопроводе подачи хладагента и содержащий установленный в корпусе сильфон, связанный с запорным элементом.

Регулировочный клапан выполнен в виде корпуса, разделенного подпружиненным сильфоном на две полости, одна из которых герметизирована и заполнена газом, конденсирующимся при рабочей температуре объекта охлаждения, а вторая снабжена З подводящим в отводящим трубопроводами, подключенными к циркуляционному контуру, при этом один из трубопроводов имеет запорный элемент в виде иглы, закрепленной на подпружиненном сильфоне, и соединен с трубопроводом капиллярного 40 сечения (2) .

Недостатком этого устройства является отсутствие контроля температуры объекта охлаждения. Оно представляет собой разомкнутую систему регулирования, т. е. систему регулирования без обратной связи, что не обеспечивает поддерживание температуры объекта охлаждения с достаточной точностью и для заданного диапазона температурр.

Кроме того, использование в устройстве 50 газа, конденсирующегося при рабочей температуре объекта охлаждения и задающего температуру охлаждения промежуточного теплоносителя, не позволяет изменять температуру объекта охлаждения без замены газа.

Цель изобретения — повышение точности поддержания заданной температуры и расширение диапазона регулирования температуры биообъекта.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для низкотемпературного охлаждения биоматериалов, содержащем теплоизолированную емкость для хладагента, теплообменник объекта охлаждения, трубопровод подачи хладагента в теплообменник объекта охлаждения, регулировочный клапан, установленный на трубопроводе подачи хладагента и содержащий установленный в корпусе сильфон, связанный с запорный элементом, теплообменник снабжен теплоизолированным кожухом с образованием полости, последняя заполнена газом, неконденсирующимся в рабочем диапазоне температур и посредством капиллярной трубки связана с сильфоном, а запорный элемент подпружинен и имеет ограничитель перемещения.

Замкнутая полость, образованная кожухом теплообменника и внутренними полостями капиллярной трубки и сильфона, заполнена газом, необходимым для охлаждения биообъекта и не конденсирующимся в рабочем диапазоне температур. Герметичный кожух теплообменника служит датчиком температуры биообъекта, а устройство в целом представляет собой замкнутую систему автоматического регулирования с жесткой отрицательной обратной связью, что позволяет повысить точность поддержания заданной температуры биообъекта.

Кроме того, использование в качестве рабочего тепла неконденсирующегося газа (в рабочем диапазоне температур биообъекта) позволяет, например, с помощью изменения его давления расширить диапазон регулирования заданной температуры охлаждения биообъекта.

На чертеже схематически изображено устройство для низкотемпературного охлаждения биоматериалов.

Устройство содержит теплоизолированную емкость 1 с хладагентом, трубопровод

2 для подачи хладагента, теплообменник

3 биообъекта 4, герметичный теплоизолированный кожух 5 с полостью 6, соединенный посредством капилляра 7 с сильфоном

8, который жестко связан с запорным элементом 9 клапана 10, регулировочную пружину 11 и манометр 12, винт 13. Герметичный кожух имеет крышку 14 для загрузки биоматериала.

Устройство работает следующим образом.

При выдаче хладагента, например жидкого азота, из теплоизолированной емкости

1 по трубопроводу 2 для подачи хладагента через запорный элемент 9 клапана 10 в теплообменник 3 температура газа в герметичной полости 6 понижается, вследствие чего уменьшается давление в полости 15, образованной внутренними сторонами кожуха

1097874

Составитель Е. Новикова

Редактор А. Долинич Техред И. Верес Корректор A. Ильин

Заказ 419! /34 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент»; г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5, капилляра 7 и сильфона 8. 3а счет уменьшения давления сильфон 8 сокращается и жесткосвязанный с ним запорный элемент 9 клапана 10 уменьшает подачу хладагента к теплообменнику 3. 5

При достижении заданной температуры биообъекта в герметичном кожухе 5 устанавливается соответствующее давление, которое с помощью сильфона 8 уравновешивает усилие регулируемой пружины 11, а. запорныи элемент 9 обеспечивает нуж1О ный расход хладагента. При изменении температуры газа в полости 6, например, за счет внешних теплопритоков соответственно изменяется давление в сильфоне 8, который перемещает запорный элемент 9 таким образом, что происходит изменение расхода хладагента в теплообменнике 3, компенсирующее изменение внешних теплопритоков, т. е. устройство является системой автоматического управления с жесткой отрицательной обратной связью.

Настройка температуры, необходимой для охлаждения и стабилизации биообъекта, осуществляется по манометру 12 за счет изменения давления в замкнутой полости

15 с изменением осевого усилия на регулируемой пружине 11 путем перемещения винта 13.

Таким образом, обеспечивается возможность повысить точность и расширить диапазон регулирования температуры охлаждения биообъекта. Данное устройство за счет повышения точности регулирования температуры охлаждения биообъекта позволяет обеспечить его сохранность íà 10% по сравнению с существующими режимами, а за счет расширения диапазона регулирования температуры охлаждения биообъекта сократить время переналадки устройства с одной температуры на другую в 2 — 3 раза. Кроме того, при проведении исследований так- же повышается их обективность и производительность.