Устройство для многоэтапного замораживания биологических материалов

союз советскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК8 О, 1136807 А ив А 61 Э 702 госудю ственный комитет сссРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ г.ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ" К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Специальное конструкторско-технологическое бюро с опытным производством Института проблем криобиологии и криомедицины АН УССР(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГО. ЭТАПНОГО ЗАМОРАЖИВАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее холодильную камеру с размещенным в ней теплообменником и сосуд Дьюара, полость которого сообщена с теплообменником посредством трубопровода, отличающееся тем, что, с целью регулирования скорости замораживания биологического материала, оно снабжено дополнительными теплообменниками, причем все теплообменники снабжены герметичными кожухами, полости которых соединены капиллярными трубками с сильфонами, а теплообменники соединены с сосудом Дьюара с помощью регуляторов расхода хладагента, управляемых сильфонами.Изобретение относ. гся к искусственному осеменению живо ных, в частности к устройствам для зам раживания биологических материалов, и: пример, спермы животных и может найти применение в криоконсервировании биоматериалов в микробиологической промышленности для глубокого замораживания с оптимальным режимом.Известно устройство для лабораторных исследований биологических субстрактов в теплообменной. среденапример, семени сельскохозяйственных животных, включаю щее сосуд Дьюара, испаритель и охлади- тель, соединенные трубопроводом, и измерительный прибор. Охладитель выполнен в виде секционной камеры, у которой гофрированные секции с параллельно установленными пластинами расположены друг от друга на различном расстоянии 11,Недостатком этого устройства является отсутствие возможности замораживать биологические материалы многоэтапио с различными скоростями охлаждения на каждом этапе. Кроме того, устройство не предназначено для промышленного применения.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устрой- стао для замораживания биологических материалов, содержащее холодильную камеру с размещенным в ней теплообменником и сосуд Дьюара, полость которого сообщена с теплообменником посредством трубопвовода 2.1-1 едостаток известного устройства - одноэтапное замораживание биологических материалов с одной заданной скоростью охлаждения из-за отсутствия необходимого количества теплообменников и невозможности точного регулирования температурного режима замораживания,Точность регулирования температуры замораживания биологических материалов существенно влияет на качество сохранности их жизнедеятельности после длительного пребывания биоматериалов в среде низких тем ператур. Непременным . условием повышения качества и сохранности биоматериалов является обеспечение для каждого вида биоматериалов идентичного режим а замораживания. Например, оптимальным режимом для спермы сельскохозяйственных животных или клеточных культур является многоэтапное их замораживание с различными скоростями охлаждения на разных этапах, причем количество этапов замораживания биоматериалов может быть различ ныл с соответствующими температурными и скоростными режимами.Цель изобретения - регулирование скорости многоэтап ного замораживания биологического материала.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Указанная цель достигается тем, чпо устройство для многоэтапного замораживания биологических материалов снабжено дополнительными теплообменниками, причем все теплообменники снабжены герметичными кожухами, полости которых соединены капиллярными трубками с сильфонами, а теплообменники соединены с сосудом Дьюара с помощью регуляторов .расхода хладагента, управляемых сильфонами.На фиг, 1 схематично изображено устройство для многоэтапного замораживании биологических материалов; на фиг. 2 график многоэтапного температурного замораживания режима замораживания био. продукта.Устройство состоит из камеры 1 замораживания с расположенными в ней тепло. обменниками 2 - 5 (их количество может быть различным в зависимости от замораживаемого вида биологического материала); дозатор 6, транспортера 7, приемника 8 биологических материалов, регуляторов 9 расхода хладагента; входы которых соединены трубопроводами 10, с сосудом Дьюара 11, заполненного хладагентом, например жидким азотом, а их выходы - трубопроводами 12 с теплообменниками 2 - 5, каждый из которых заключен соответственно в герметичные кожухи 13, заполненные газом с температурой конденсации ниже, чем температура замораживания данного биологического материала, и соединены посредством капиллярных трубок 14 с герметичными полостями А силь- фонов 15, связанных соответственно с регуляторами 9 расхода хладагента, Манометры 16 соединены соответственно с герметичными кожухами 13, проградуированы по температурной шкале и служит для ковтроля температуры теплообменников 2-5.Устройство работает следующим обра зом.Биологический материал из дозатора 6, расположенного в полости теплообменника 2 с температурой Т 1, например, от комнатной температуры до начала кристаллизации, наступаюшей при охлаждении данного биоматериала, поступает на транспортер 7, движущийся с постоянной скоростью вдоль теплообменника 3 с температурой Т обеспечивающей кристаллизацию данного биоматериала, затем вдоль теплообменника 4 с температурой Тз., обеспечивающей второй этап замораживания данного биоматериала, например до = - 100 С. В замороженном состоянии биоматериал собирается в приемник 8, расположенный в теплообменнике 5 с температурой Т, обеспечивающей третий этап замораживания, на котором происходит поддержаннЬ замороженного состояния данного биомаКорректор ВПодписноеомитета СССРоткрытийская наб., д. 4/5д, ул. Проектная,Редактор И. КовальчуЗаказ 10353/3 ницк ВНИИПИ Гос по делам 13035, Москва Филиал ППП сПатериала, например до температуры конден- сации газа в соответствующих герметичных кожухах теплообменников.Стабилизация температуры Т Та, Тз и Т 4 в каждом из теплообменников 2 - 5 осуществляется следующим образом. При5 уменьшении давления газа внутри соответствующего герметичного кожуха 13 происходит сжатие соответствующего сильфона 15, который, воздействуя на соответствующий регулятор расхода хладагента 9, уменьшает расход жидкого хладагентачерез него, что приводит к повышению теМ- ператур на соответствующих теплообменниках. и наоборот.При повышении температуры теплооб.манников давление газа внутри соответствующего герметического кожуха 13 увеличивается, что приводит к растяжению соответствующего упругого элемента 15, который воздействуя на соответствующий регулятор 9 расхода хладагента, увеличивает расход жидкого хл ада гента через него, что приводит к снижению температур соответствующих теплообменников. Таким образом, теплообменники, герметичные кожухи, сильфоны регулятор расхода хладагента и сосуд Дьюара с жидким хладагентом представляют собой систему автоматического регулирования с жесткой отрицательной обратной связью, что позволяет значительно (до 50%) повысить точность регулирования температуры биоматериала. Кроме того, наличие ряда последовательно расположенных теплообменников позволяет производить замораживание заданного биоматериала многоэтапно с различными скоростями охлаждения на разных этапах, что существенно повышает качеетво биоматериала.Использование предлагаемого изобретения в различных областях биологии, в частности в животноводстве, для замораживания семени сельскохозяйственных животных позволит за счет повышения точности регулирования температуры многоэтапного замораживания улучшить качество ее и сохранность на 15-20%.Экономический эффект от использования изобретения составляет 15800 руб. в год