Устройство для низкотемпературной консервации биопродукта

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветсиМй Социалистицесаа Республик(б 1) Зависимое от авт2) Заявлено 18,05.7 цдетельства 51) М. Кл. А 01 п 102Р 25 с 1 31/О А 61 13/00 1) 65684 31-1 с присоединением заявки 32) 11 рцоритетпубликовацо 25;03.74,осударственный комитетСоаата Министров СССРпо делам изооретенийн откатей 53) УДК 612.014,4626 (088.8) ллетеньДата опубликования описания 22.08,7(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНО КОНСЕРВАЦИИ БИОПРОДУКТАИзобретение относится к медицинской технике, а именно, к устройствам для цизкотемпературной консервации биопродукта,Известны устройства для низкотемпературной консервации биопродукта, содержащие камеру замораживания, резервуар жидкого азота, систему регулирования и контроля процесса замораживания и трубопроводы.Однако в известных устройствах из-за неравномерности распределения хладагснта скорость замораживания всей массы биоцродукта неравномерна и часть клеток погибает.Цель изобретения - повысить процентное содержание жизнеспособного биопродукта ц уменьшить расход жидкого азота.Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что камера замораживания выполнена в виде ряда герметичных ячеек, соединенных с системой регулирования процесса замораживания при помощи штуцсров с регулируемым сопротивлением, а система регулирования процесса замораживания имеет источник давления, подключенный к резервуару с жидким азотом, и испарптсль, выполненный в виде тонкостенного металлического сосуда, а на магистрали между испарцтслем и камерой замораживания установлен фильтрцакоцитсль капель жидкого азота.Источник давления может быть выцолцсц в виде нагнетающего устройства с регулцрусмым числом оборотов электродвигателя, а фильтр-накопитель капель жидкого азота может оыть выполнен в виде сосуда, вход ц выход которого разделены псрсгородко.".5 На фиг. 1 изображено предлагаемоеустройство (разрез), вцд спереди; на фцг. 2 - то же, сверху; ца фцг. 3 - устройство, общий вцд.Предлагаемое устройство имсет раму 1 для 0 компоновки ц соединений в одно целое всехузлов и деталей, на которой установлены резервуар 2 жидкого азота, состоящий из ьцутрецнсго и наружного сосудов с экраццовакуумной тепловой изоляцией между ними и 5 морозильцая камера 3, автотрансформатор 4,вольтметр 5, цогенццомстр 6, тумблер . На крышке резервуара 2 кидкого азоа цены нагнетательцый штуцер 8, цатруоок для выдачи жидкого азота и штуцер 10 для и заливки иидкого азота. К штуцеру 8 смощью шланга 11 подсосдцнсно нагнетающее воздух устройство 12 (например, пылесос с регулируемым числом оборотов электродвцга.теля), а к цатрубку 9 с помощью трубоцрово 5 да 13 - испаритель 14, Испаритель 14 выполнен в виде тонкостенного металлического со.суда, поверхность теплообмена и местораспо.локснце которого должны быть таковы, что.бы было обеспечено максимально потребное 0 количество холодных паров азота ц мцццмальный их нагрев при прохождении по трубопроводу 13 в морозильную камеру 3. Для уменьшения габаритов нспаритсль 14 изготовлен из сильфопов, Сверху и испарителю 14 подсоединен трубопровод 15, предназначенный для транспортировки холодных паров азота из испарителя в морозильную камеру. На трубопроводе 15 установлен фильтр-накопитель 16, выполненный в видс сосуда, вход и выход которого разделены перегородкой 17; назначение фильтра накопителя - предотвращать упос капель жидкого азота из испарителя 14 в морозильную камеру 3. Морозильная камера выполнена в виде двухстенпой коробки, в межстенном пространстве которой имеется тепловая изоляция. Сверху морозильиая камера закрыта крышкой 18 сдвумя стенками и с аналогичной тепловоп изоляцией. Внутри морозильной камеры 3 расположен направляющий секционный аппарат 19 из нескольких герметичных ячеек 20, имеющих самостоятельные регулируемые от нуля до максимума питающие штуцера 21, объединенные общим коллектором 22. Направляющий секционный аппарат 19 с входящими в ячейки 20 регулируемыми штуцерами 21 предназначен для равномерного распределения хлад- агента (паров жидкого азота) по всем ячейкам 20 и, следовательно, обеспечивается равномерная скорость замораживания всей массы биопродукта. Кроме того, это позволяет в случае необходимости (при неполной загрузке биопродукта) отключать свободные ячейки 20, Количество и размеры ячеек 20 зависят от массы загружаемого биопродукта и размеров контейнеров 23. Коллектор 22 пропущен через отверстие в стенках морозильной камеры 3, герметично с ними сварен, а свободным концом соединен с трубопооводом 15. Холодные пары азота подаются в верхнюю часть ячеек 20, а выходят через отверстия в дне. Между верхней кромкой направляющего секционного аппарата 19 и нижней поверхностью крышки 18 расположен поролоновый мат 24, который обеспечивает герметизацию внутреннего пространства ячеек 20 и морозильной камеры 3. Мат 24 поджимается винтами 25. Для выброса использованных паров азота на боковой стенке морозильной камеры 3 предусмотрен патрубок 2 б.Установка работает следующим образом.Регулируемыми штуцсрами 21 настраивают равномерную подачу хладагента в ячейки 20, Для этого включают нагнетающее устройство 12 (жидкого азота в резервуаре 2 нет), устанавливают по вольтметру 5 с помощью авто- трансформатора 4 нужное напряжение электрического тока, а затем последовательно к каждому регулируемому штуцеру 21 подсоединяют соответствующий прибор (например, реометр-индикатор с поворотными диафрагмами), позволяющий определить объемный расход воздуха в данном штуцере 21, По полу. ченным величинам объемного расхода воздуха подстраивают нжиые регулируемые штуце. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 ры 21 и повторяют эти операции до тех пор, пока нс будет обеспечена равномерная подача воздуха во все ячейки 20. Для большей достоверности устанавливают другое (более низкое) напряжение электрического тока и повторно проверяют равномерность подачи воздуха в ячейки 20. Работа по настройке считается выполненной, если прибор (например, реометр-индикатор) показывает одинаковые величины об ьемного расхода воздуха в каждом штуцере 21. В случае наличия меньшего количества биопродукта, подлежащего замораживанию, чем это предусмотрено в устройстве, на регулируемые штуцеры 21 свободных ячеек 20 устанавливают заглушки. При этом необходимо провести новую настройку равномерности подачи хладагента в ячейки 20 аналогичным способом, Когда работы по настройке полностью завершены, в одну из ячеек 20 устанавливают контрольный контейнер 23, внутри которого находится холодный спай термопары 27. Свободный конец термопары пропускают через отверстие в нижней части ячейки 20, выводят наружу из морозильной камеры 3 через патрубок 28 и подключают к потенциометру б. Затем в свободные ячейки 20 секционного аппарата 19 помещают контейнеры 23 с биопродуктом, закрывают сверху поролоновым матом 24, устанавливают крышку 18 и завинчивают ее, уплотняя верхнюю часть морозильной камеры 3. После чего через штуцер 10 заливают жидкий азот в нужном количестве в резервуар 2. Шланг 11 при этом должен быть отсоединен от нагнетательного штуцера 8 для обеспечения выхода испарпвшегося азота, а трубопровод 13 перекрыт вентилем 28. После заливки жидкого азота в резервуар 2 штуцер 10 закрывают, а шланг 11 подсоединяют к нагнетательному штуцеру 8. Включают потенциометр 6 и записывают исходную температуру продукта в контрольном контейнере 23, которая должна быть равна температуре биопродукта, находящегося в других контейнерах 23.Выполнение последней операции является началом процесса замораживания биопродукта. Далее тумблером 7 включают нагнетающее воздух устройство 12, устанавливают при помощи автотрансформатора 4 по вольтметру 5 нужное напряжение электрического тока и открывается вентиль 28. жидкий азот подвоз- действием избыточного давления, созданного нагнетательным устройством 12 в верхнем пространстве резервуара 2, вытесняется через патрубок 9 в трубопровод 13, а потом в испаритель 14. Образовавшиеся вследствие теплообмена с окружающим воздухом холодные пары азота поступают по трубопроводу 15 в коллектор 22, а затем в ячейки 20. Вошедшие в верхней части ячеек 20 холодные пары азота опускаются вниз вдоль боковых поверхностей контейнера, отдавая ему холод. При движении холодных паров азота в ячейках 20 сверху вниз выравнивается скорость замораживания биопродукта по всей высоте контей 420293нера 23, так как верхние слои (более холодные и более тяжелые) стремятся опуститься вниз и вытеснить оттуда более легкие (более теплые) слои. Отработанные пары азота выходят через нижнее отверстие ячеек 20 во внутреннее пространство морозильной камеры 3, а оттуда выбрасываются наружу по патрубку 26. Поскольку температура отработанных паров азота не на много вьцпе температуры входящих рабочих паров азота в ячейки 20, отработанные пары являются своеобразной тепловой изоляцией секционного аппарата 19, обеспечивая малые холодопотери хлад- агента. Процесс регулирования заданного режима замораживания биопродукта осуцествляется вручную по показаниям потенциоетра 6. При этом график изменения температуры в зависимости от времени (скорость замораживания) может быть заранее нанесен ня бумажнуО ленту потенциометра 6 в виде пучка линий. соответствующих заданной программе замораживания. Задача оператора в этом случае заключается в наложении записи потенциометра 6 на одну из вычерченных линии на бумажной ленте. Кроме того, заданный режим замораживания может полдерживаться непосредственно по показаниям температуры на потенциомстре 6 и по секундомеру 29. Скорость замораживания биопродукта зависит от количества холодных паров, подаваемых в ячейки 20 в единицу времени. Количество же образовавшихся хололньх паров азота зависит в свою очередь от количества поданного на испарение жидкого азота, т. е, от величины избыточного давления в верхнем пространстве резервуара 2 или от скорости вращения двигателя нагнетающего устройства 12. ПО- этому управление режимом замораживания осуществляется путем изменения величины напряжения электрического тока, подаваемо. го на электродвигатель нагнетающего устройства 12, с помощью автотранспортера 4. В начальный период замораживания биопродуктя величина напряжения электрического тока будет минимальной, так как скорость замораживания до температуры кристаллизации принимается обычно порядка 1 С в минуту, а с момента начала кристаллизации - максимальной. Процесс замораживания ведут до минимально возможной температуры (порядка минус 180 С). Наличие фильтра-накопителя 16 с перегородкой 17 предотвращает унос капель жидкого азота из испарителя 4 В ячейки 20 и тем самым улучшает условия для равномерного замораживания всей массы биопродукта.Кроме того, фильтр-накопитель 16 дает дополнительное количество холодных паров азота (благодаря испарению Отсепарированных5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 капель жидкости), повышая прц этом производительность парообразовянця. После завершения полного цикла замораживания по заданной программе цягцстя 1 оцсс устройство 12 выкл 1 очястся. Находящийся В цспарцтсле 14 скидки азот посчс исчезновения избыточного давления, создаваемого цагпстяоц 1 цм стр 01. ством 12, возвращается в резервуар 2. Оставшийся жцлкцй азот в фильтре-накопителе 16 продолжает испаряться. Хочолнье пары, попадая в ячейки 20, поллеикивают полученную онсчцую температуру биопродукта в период подготовкц к его в 11 грузке. Да,чсе отвинчивяОт винты 25. снцжя 1 от кр 1,1 ц 1 О 8, вынимают поролоповьш мят 24, достают контейнеры 23 ц погржа 1 от цх В хранилище с жидким азотом лля ллцтельцого хранения.Лля провелсцця слелу 1 ощего цикла замораживания морозцльцую камеру 3, испарцтель 14 и фильтр-накопитель 16 необхолцмо отеплить ло температуры окружаюцей среды. Отогрев яожет быть естественным цлц в случае ускорения путем облува воздухом с помощью нагнетающего устроцства 12 (например, пылесосом). Настраивать регулируемые штуцеры 21 персл зяморяжцвянцсм новойпартци бцопродуктов нс требуется. Процесс замораживания ц последовательность операций необходимо выполнять яня,чогицо.Предмет изобретения1, Устройство лля нцзкотсмпсратурной консервации бпопподукта. содержащее камеру замораживания, резервуар жидкого азота, систему регулирования ц контроля процесса замораживания ц трубопроводы, отличающе е с я тем, что, с целью повьпцения процентного солержяцця жизнеспособного бцопролукта и уменьпения расхода ж 1 якого азота, камера замораживания выполнена в виде ряда герметцчньх ячеек, соединенных системой регулцрова 1 ц 1 я процесса заморажцвацця при помонц штуцеров с регулируемым сопротивлением, а система регулирования процесса заморажцвацця имеет цсточнцк давления, подключенный к рсзсчвуяру с жидким азотом, и испарцтель, выполнеппьц 1 в вцлс тонкостенного металлического сосуда, а пя магистрали между цспарцтелем ц камерой замораживания установлсц фильтр-накопитель капель жидкого азота.2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что источник давления выполнен в виде нагнетаю 1 цего воздух устройства с регулируемым числом оборотов электродвигателя.3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что фильтр-накопитель япе,чьазота выполнен в виде сосуда, вход и выход которого разлслены перегоюдкой,Составитель Е. ЛанцбургТехред Л Богданова Редактор Л. Трушина Корректор Н, Торкнна Типография, др. Сапунова, 2 Заказ 1983/15 Изд. Мз 645 Тираж 565 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5