Устройство для программного замораживания ядросодержащих клеток биоматериала

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о 789668(22) Заявлено 170878 (21) 2654786/28-1 Эс присоединением заявки Йо(51)М. Кл.з Г 25 0 29/00А 01 и 1/02 ГосударствеииыЯ комитет СССР оо делам иэобретеииЯ и открытиЯи криомедицины АН Украинской ССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО ЗАМОРАЖИВАНИЯ ЯДРОСОДЕРЖАЩИХ КЛЕТОК БИОМАТЕРИАЛА Изобретение относится к медицинской криогенной технике, а именно к устройствам для программного замораживания ядросодержащих клеток биоматериала, преимущественно крови и костного мозга. Известны устройства аналогичного назначения, содержащие камеру замораживания, контейнеры для размещения 10 биоматериала, блок снабжения хлад- агентом и систему автоматического управления режимом замораживания 1, 2 .Известно также устройство для программного замораживания ядросодержащих клеток биоматериала, преимущественно крови и костного мозга, вклю" чающее камеру замораживания с контейнерами для биоматериала, датчики температуры, установленные соответственно в камере замораживания и в одном из контейнеров для биоматериала, задающий блок, подключенный к блоку сравнения, и усилитель мощности,свя з занный своим выходом с первым входом исполнительного органа,. второй вход которого соединен с выходом блока снабжения хладагентом, а выход подключен к камере замораживания 3. 30г Основным недостатком известных устройств является отсутствие воэможности автоматизации процесса замораживания как при кристаллизации биоматериалов, так и после ее окончания, что отрицательно отражается на сохранении клеток биообъекта.Цель изобретения - повышение точности исполнения заданной программы замораживания и обеспечение тем самым максимальной выживаемости клеток биоматериала.Достигается зто тем, что устройство снабжено блоком разности температур, блоком суммирования, блоком опорного сигнала, компаратором, программным блоком и коммутатором, три входа которого подключены соответственно к выходам блока сравнения и блока суммирования и первому выходу компаратора, связанного своим вторым выходом со входом задающего блока, а первым и вторым входами - соответственно с выходами программного блока и блока разности температур,первый вход которого соединен с датчиком температуры в контейнере для биоматериала и первым входом блока сравнения, а второй - с датчиком температуры в камере замораживания,при этом выход блока разности темйератур подключен к первому входу бло-., ка суммирования, второй вход которого соединен с выходом блока опорного сигнала, третий - с выходом блока сравнения, а выход коммутатора подключен ко входу усилителя мощности,На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - термограммы камеры замораживания и контейнера с биоматериалом при программном замораживании. Устройство для программного замораживания ядросодержащих клетОк биоматериала состоит из камеры 1 замораживания, контейнеров 2 для размещения биообъекта, датчика 3 температуры, установленного в одном иэ контейнеров 2 датчика 4 температуры,распо"ложенного в камере 1 замораживания,неисполнительного органа 5, второй вход. которого соединен с выходом блока б снабжения хладагентом, а выходсо входом камеры 1 замораживания,усилителя 7 мощности, подключенного своим выходом к первому входу исполнительного органа 5, коммутатора 8,первый вход которого связан с выходом блока 9 сравнения, задающего блока 10, подключенного своим выходомко второму входу блока 9 сравнения,компаратора 11, первый выход которого соединен с третьим входом коммутатора 8, а второй - с задающим блоком 10, программного блока 12, связанного своим выходом с первым входом компаратора 11, блока 13 разности температур, первый вход которогосоединен с датчиком 3 температурывнутри контейнера 2, а второй - с датчиком 4 температуры в камере 1 замораживания, блока 14 суммирования,связанного своим первым входом с выходом блока 13 разности температур,третьим - с выходом блока 9 сравнения, а выходом - со вторым входомкоммутатора 8, и блока 15 опорногосигнала, выход которого подключенк второму входу блока 14 суммирования. Блок 13 разности температурсвязан также своим выходом со вторымвходом компаратора, а датчик 3 температур соединен с первым входомблока 9 сравнения,Принцип работы предлагаемого устройства заключается в следующем.Сигнал с выхода задающего блока10 в виде линейно-изменяющегося напряжения, угол наклона которого пропорционален заданной скорости охлаждения контейнеров 2 с биоматериалом, поступает на второй вход блока 9 сравнения, на первый вход которого подают сигнал от датчика 3 температуры в контейнере 2, Результирующий сигнал с выхода блока 9 сравнения подается на первый вход коммутатора 8 и через усилитель 7 мощности на 5 1 О 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 40 б 5 исполнительный орган 5, осуществляющий подачу хладагента от блока б егоснабжения в камеру 1 замораживания вколичестве, необходимом для обеспечения заданного охлаждения биообъекта,При достижении температуры кристаллизации биообъект начинает интенсивно выделять тепло, что приводит,несмотря на продолжающуюся подачухладагента в камеру 1 замораживания,к дестабилизации, а иногда и к резкому повышению температуры в контейнере 2. Сигнал на выходе блока 13разности температур увеличивается ипри превышении значения, заданногопрограммным блоком 12 приводит ксрабатыванию компаратора 11, которыйфиксирует сигнал задающего блока 10на постоянном уровне и переключаеткоммутатор 8. Выходной сигнал блока14 суммирования, равный алгебраической сумме выходных сигналов блока13 разности температур и блока 15опорного сигнала, а также сигнала свыхода блока 9 сравнения, поступаетчерез коммутатор 8 и усилитель 7мощности на исполнительный орган 5который обеспечивает подачу хладагента иэ блока б его снабжения в камеру 1 замораживания в количестве,поддерживающем постоянство разности температур между камерой 1 и контейнером 2, задаваемое блоком 15 опорного сигнала. После завершения процесса кристаллизации температура в контейнере 2 начинает снижаться, что приводит к уменьшению сигнала на выходе блока 9 сравнения. Это вызывает уменьшение регулирующего сигнала с выхода блока 14 суммирования и, следовательно, снижение подачи хладагента в камеру 1 замораживания и уменьшение сигнала на выходе блока 13 разности температур. Как только сигнал на выходе последнего станет меньше сигнаЛа, задаваемого программным блоком 12, компаратор 11 возвращается в исходное положение, переключая коммутатор 8, при этом вновь включа" ется задающий блок 10 и результирующий сигнал.с выхода блока 9 сравнения через коммутатор 8 и усилитель 7 мощности поступает на исполнительный орган 5, обеспечивающий протекание процесса замораживания биоматериала с заданной скоростью.ПредлагаеМое усррсйство для программного заморажйвания ядросодержащих клеток биоматериала выгодно отличается от известных устройств аналогичного назначения благодаря автоматизациивсего цикла замораживания как на участке кристаллизации биообъекта, так и после него, при этом полностью исключается субъективный фактор в лице оператора, неблагоприятно влияющий на качество и повторя 789668емость заданных программ замораживания и приводящий к снижению выживаемости клеток биоматериала, Возможность программирования в широких пределах сигнала программного блока 12 и блока 15 опорного сигнала дает воэможность использовать данное устройство как при массовом криоконсервировании ядросодержащих клеток крови и костного мозга на станциях переливания крови, так и в научно-исследовательских целях.Формула изобретенияУстройство для программного замораживания ядросодержащих клеток биоматериала, преимущественно крови и костного мозга, включающее камеру замораживания с контейнерами для биоматериала, датчики температуры, установленные соответственно в камере замораживания и в одном из контейнеров для биоматериала, задающий блок, подключенный к блоку сравнения, и усилитель мощности, связанный своим выходом с первым входом исполнительного органа, второй .вход которого соединен с выходом блока снабжения хладагентом, а выход подключен к камере замораживания, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности исполнения заданной программы замораживания и обеспечения тем самым максимальной выживаемости клеток биоматериала, оно снабжено блоком разности температур,блоком суммирования, блоком опорного сигнала, компаратором, программным блоком и коммутатором, три входа которого подключены соответственно к выходам блока сравнения и блокасуммирования и первому выходу компаратора, связанного своим вторым входом со входом задающего блока, аф первым и вторым входами - соответственно с выходами программного блокаи блока разности температур, первыйвход которого соединен с датчикомтемпературы в контейнере для биома 15 териала и первым входом блока срав"нения, а второй - с датчиком температуры в камере замораживания, приэтом выход блока разности температурподключен к первому входу блока сумщ мирования, второй вход которого соединен с выходом блока опорного сигнала, третий - с выходом блока сравнения, а выход коммутатора подключенко входу усилителя мощности,25Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРР 288232, кл. Р 25 О 3/10, 1968.2. Авторское свидетельство СССР9 422927, кл. Р 25 О 3/10, 1975.3. Инструкция по эксплуатации программного замораживания ЗБ, Харьков, ФТИНТ АН УССР, 1974 (прототип).789668 Ср й процесс кристаяли 3 ациипроцесс кристаллизациииола о контеинереианере АъюраюиГсюияюг. г Составитель В. Чантуедактор С. Патрушева Техред М,Кузьма Билак орре писно к филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектн а Неабтомаеияиро 5 цины К Ющомотизиробаниыц 7,г ТсмпеОатцра Еиомотер 7 ф ТипераЩра сроРю о 17/34 Тираж 575 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Рмитета СССРоткрытийская наб т д 4/5