Устройство для низкотемпературного охлаждения биоматериалов

АВТОРСКОМУ С ЕЛЬСТВ ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(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(54) (57) УСТРОИСТВО ДЛЯ НИЗКО- ТЕМПЕРАТУРНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ БИО МАТЕРИАЛОВ, содержащее 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 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 д ограничитель перемещения.еИзобретение относится к технике низких температур, предназначено для обеспечения криоконсервирования биологических материаловв 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 1.10Недостатком этого устройства является нарушение стерильности камеры, охлаждения ее при подаче в нее хладагента, что приводит к необходимости размещать охлаждаемый биоматериал в специальные гер 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 тепло- изолированную емкость для хладагента, теплообменник объекта охлаждения, трубопровод подачи хладагента в теплообменник обьекта охлаждения, регулировочный клапан, установленный на трубопроводе подачи хладагента и содержащий установленный в корпусе сильфон, связанный с запорным элементом.30Регулировочный клапан выполнен в видекорпуса, разделенного подпружиненнымсильфоном на две полости, одна из которыхгерметизирована и заполнена газом, конденсирующимся при рабочей температуреобъекта охлаждения, а вторая снабжена Зподводящим в отводящим трубопроводами,подключенными к циркуляционному контуру, при этом один из трубопроводов имеет запорный элемент в виде иглы, закрепленной на подпружиненном сильфоне, исоединен с трубопроводом капиллярного 40сечения 2.Недостатком этого устройства являетсяотсутствие контроля температуры объектаохлаждения. Оно представляет собой разомкнутую систему регулирования, т. е. систему регулирования без обратной связи,что не обеспечивает поддерживание температуры объекта охлаждения с достаточнойточностью и для заданного диапазона температур,Кроме того, использование в устройстве 50газа, конденсирующегося при рабочей температуре объекта охлаждения и задающего температуру охлаждения промежуточноготеплоносителя, не позволяет изменять температуру объекта охлаждения без заменыгаза.55Цель изобретения - повышение точности поддержания заданной температуры и расширение диапазона регулирования температуры биообъекта.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для низкотемпературного охлаждения биоматериалов, содержащем тепло- изолированную 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 запор ный 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 ограни- читель перемещения.Замкнутая полость, образованная кожухом теплообменника и внутренними полостями кап иллярной 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 клапанаО в теплообменник 3 температура газа в герметичной полости 6 понижается, вследствие чего уменьшается давление в полости 15, образованной внутренними сторонами кожуха1097874 Составитель Е. Новикова Редактор А, Долинич Техред И. Верес Корректор А. Ильин Заказ 419 /34 Тираж 514 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент; г. Ужгород, ул. Проектная, 45, капилляраи сильфона 8. За счет уменьшения давления сильфон 8 сокращается и жесткосвязанный с ним запорный элемент 9 клапана 10 уменьшает подачу хладагента к теплообменнику 3. 5При 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 нужд10 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 на 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.