Камера для замораживания биологических объектов Советский патент 1983 года по МПК F25D3/10 

Изобретение относится к холодиль ному оборудованию и криогенной технике, а именно к камерам для замораживания биологических объектов, преимущественно клеточных суспензий костного мозга, крови и т.п. Известна камера для замораживания биообъектов, включающая теплоизолирующий корпус с коаксиально размещенным в нём контейнером для биообъекта и центробежный вентилятор, установленный под контейнером Недостатком данных камер является неравномерное снижение температуры одновременно замораживаемых объектов, обусловленное недостаточно организиванной циркуляционной ох лаждаемой средой и неравномерным на сыщением ее микрокаплями хладагента Наиболее близким к предлагаемому изобретению по техническлй сущности и достигаемому результату является камера для замораживания биологических объектов, содержащая теплоизолированный корпус с крышкой, емкость , установленную в корпусе с об .разованием между их стенками зазора размещенные в последнем спиральные направляющие для хладагента, расположенный под емкостью вентилятор и коаксиально установленную в емкости цилиндрическую кассету с контейнера ми для биологического объекта 2. Однако в такой камере вследствие более интенсивного теплоотвода от торцовых стенок контейнеров, возникает перепад температур в объеме би объекта по ширине контейнера, что приводит к значительным потерям жиз неспособных клеток. Цель изобретения - обеспечение равномерного температурного поля в объеме биологического объекта при его замораживании. Поставленная цель достигается тем, что камера для замораживания биологических объектов, содержащая теплоизолированный корпус с крышкой емкость, установленную с образовани ем между их; стенками зазора, размещенные в последнем спиральные напра ляющие для хладагента, расположенные под емкостью вентилятор и коаксиально установленную в емкости цилиндрическую кассету с контейнерами для биологического объекта, ем-. кость выполнена двухстенной, а крыш ка имеет вставку для взаимодействия со стенками кассеты в ее верхней части, при этом во внутренней стенке емкости и в стенке кассеты выполнены продольные пазы Для размеще ния в них торцовых стенок контейнеров с образованием при этом вокруг последних замкнутых теплоизолирующих полостей. На фиг. 1 изображена предлагаемая камера, общий вид; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1, поперечное сечение контейнера для биообъекта,, установленного в камеру. Камера для замораживания биологического объекта содержит теплоизолированный корпус 1, с крышкой 2, двустенную цилиндрическую емкость 3 со Скругленным днищем установленную в корпусе 1 с образованием зазора между их стенками. Центробежный вентилятор 4 и цилиндрическую кассету 5. Во внутренней стенке емкости 3 и стенке кассеты 5 выполнены про до ль ньае пазы 6, в которые устанавливают контейнеры 7 для биологического объекта. К крышке 2 крепится цилиндрическая вставка 8, закры-вающая сверху кассету 5. Регулирующий орган 9 служит для подачи хладагента, например, жидкого азота, в емкость 3, а выхлопной клапан 10 - для удаления отрабртаи;Ных паров хладагента. На внутренней стенке корпуса 1 выполнены в виде полосы спиральные направляющие 11, образующие винтовую поверхность и равноотстающие друг от друга. Указанные направляющие обеспечивают подъем по ним неиспарившегося хладагента до входа в кольцевую полость 12 между стенками ем-, кости 3 и кассеты 5 и способствует уменьшению потери энергии при движении охлаждающего потока. С целью упрощения элементы крепления кассеты 5 к стенке емкости 3 и последней к корпусу 1 на фиг. 1 не показана. Диаметр кассеты 5 определяется конструктивными соображениями и составляет например, для предлагаемой камеры 120 мм. Ширина зазора между стенками емкости 3 устанавливается из условия отсутствия свободной конвекции в замкнутой полости и составляет 10-12 мм. Камера работает следующим образом. При установке контейнеров 7с биообъектом в кольцевую полость 12 камеры торцевые стороны 13 контейнеров попадают в продольные, пазы 6 кассеты 5 и емкости 3, образуя замкнутую полость 14. Жидкий хладагент подается по трубе через регулирующий орган 9 на вращающуюся крыльчатку вентилятора 4, При закрытии корпуса 1 крышкой 2 вставка 8 накрывает цилиндр кассеты 5, образуя замкнутую полость 15, формируя контур для непрерывной циркуляции парожидкостной смеси хладагента (показано стрелками). В процессе замораживания отвод тепла от контейнера осуществляется циркулирующим парожидкостным пото- , ком хладагента. Замкнутые полости 14

и 15 изолируют торцовые стенки 13 контейнеров 7 от потока хладагента, и теплоотвод осуществляется только от плоских боковых стенок контейнера 7, чем достигается равномерность теплоотвода по его ширине, Верхний торец контейнера 7 не теплоизолирован, поскольку при заливке биообъекта 20% объема контейнера 7 не заполняются для компенсации теплового расширения биообъекта при фазовом переходе. При обтекании контейнеров потоком хладагента за нижними торцами контейнеров 7 образуется застойная область с пониженным давлением, лишенная капель хладагента аэродинамичекий след , в которой интенсивность теплообмена значительно меньше, чем на плоских стенках и торцовых стенках 13 контейнеров 7. Вследствие этго нет необходимости в теплоизоляции нижних торцов контейнеров 7.

Благодаря тому, что при установке контейнеров 7 в камеру по их торцовым сторонам.13 образуются замкнутые полости 14 и 15, уменьшакхцие теплоотвод от этих поверхностей, обеспечивается равенство количества тепла, отводимого от единицы массы биологи-

0 ческого объекта по всему объекту

контейнера 7. В результате этого вся масса биообъекта в контейнере 7 с постоянной тохвциной слоя объекта охлаждается равномерно.по заданной оптимальной программе. При этом перепад температуры по ишрине контейнера 7 не превышает 2-3, что обеспечивает повышение количества жизнеспособных клеток в криоконсервированных образцах.

КАМЕРА ДЛЯ ЗАМОРАЖИВАНИЯ ВИОЛОГИЧКСКИХ ОБЪЕКТОВ, содержащая теплоизолированный корпус С крышкоЪф емкость, установленную в корпусе с образованием между их стенками зазора, размещенные в посяеднем спира:льные напр авляп1цие для хладагента, расположённый под емкостью вентилятор и коаксигшьно ус;гановленную в емкости {щлиндрическую кассету с контейнеранш для биологи- ческого объекта, от л и ч а ю «а я с я тем, что, с целью обеслечй- . НИН равномерного температурного поля в объеме биологического при его замораясИвании, емкость выполнена двухстенной, а ton&eT вставку для- взаимодействия со стенками кассеты в ее верхней Части, при этом во внутренней стейке емкости и в стенке; кассеты выполнены продо ш ные пазы для размещения в них торцо вых стенок контейнеров, с о6раэо вани ем при этом вокруг последних зеал кйутых теплоизолирующих полостей.