Устройство для многоэтапного замораживания биологических материалов Советский патент 1985 года по МПК A61D7/02 

Изобретение атнос;:гся к искусственному осеменению животных, в частности к устройствам, для замораживания биологических материалов, н,; 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- среде например, семени сельскохозяйственных животных, включаю щее сосуд Дьюара, испаритель и охладитель, соединенные трубопроводом, и измерительный прибор. Охладитель выполнен в виде секционной камеры, у которой гофрированные секции с параллельно установленными пластинами расположен.ы друг от друга на различном расстоянии 1.

Недостатком этого устройства является отсутствие возможности замораживать биологические материалы многоэтапно с различными скоростями охлаждения на каждом этапе. Кроме того, устройство не предназначено для промышленного применения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для замораживания биологических материалов, содержащее холодильную камеру с размещенным в ней теплообменником и сосуд Дьюара, полость которого сообщена с теплообменником посредством трубопровода 2.

Недостаток 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 температур. Непременным .условием повышения качества и сохранности биоматериалов является обеспечение для каждрго вида биоматериалов идентичного режима 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 заморажк г-ания биоматериалов может 6bifb различным с соответствующими температурными и скоростными режимами.

Цель изобретения - регулирование скорости многоэтапного замораживания биологического материала.

Указанная цель достигается тем, что устройство для многоэтапного замораживания биологических материалов снабжено дополнительными теплообменниками, причем все теплообменники снабжеиы 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 замораживаний биологических материалов; на фиг. 2 - график многоэтапного температурного замораживания режима замораживания биопродукта.

Устройство состоит из камеры 1 замораживания с расположенными в ней тепло обменниками 2-5 (их количество может

Q быть различным в зависимости от замораживаемого вида биологического материала) ; дозатор б, 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, заQ полненные газом с температурой конденсации ниже, чем температура замораживания данного биологического материала, и соединены посредством капиллярных трубок 14 с герметичными полостями А сильфонов 15 , связанных соответственно с регуляторами 9 расхода хладагента. Манометры 16 соединены соответственно с герметичными кожухами 13, проградуированй по температурной шкале и служит для ков троля температуры теплообменников 2-5.

Q Устройство работает следующим образом.

Биологический материал из дозатора 6, расположенного в полости теплообменника 2 с температурой Tt , например, от комнатной температуры до начала кристаллизации, наступающей при охлаждении данного биоматериала, поступает на транспортер 7, движущийся с постоянной скоростью вдоль теплообменника 3 с температурой Тг обеспечивающей кристаллизации

Q данного биоматериала, затем вдоль теплообменника 4 с температурой Tj., обеспечивающей второй этап замораживания данного биоматериала, например до - 100°С. В замороженном состоянии биоматериал собирается в приемник 8, расположеиный

5 в теплообменнике 5 с температурой Т, обеспечивающей третий этап замораживания, на котором происходит поддержаниЬ замороженного состояния данного биоматериала, например до температуры конденсации таза в соответствующих герметичных кожухах теплообменников.

Стабилизация температуры Ti, Т , Tj и Т в каждом из теплообменников осуществляется следующим образом. При уменьшении давления газа внутри соответствующего герметичного кожуха 13 происходит сжатие соответствующего сильфона 15, который, воздействуя на соответ сгвующий- регулятор расхода хладагента &, уменьшает расход жидкого хладагента через него, что приводит к повыщению температур на соответствующих теплообМейниках и наоборот.

При повышении температуры теплооб-мевников 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 хладагента через него, что приводит к снижению температур соответствующих теплообменников.

т°с

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 повыщает качество биоматериала.

Использование предлагаемого изобретения в различных областях биологии, в частности в животноводстве, для замораживания семени сельскохозяйственных животных позволит за счет повыщения точности регулирования температуры многоэтапного замораживания улучшить качество ее и сохранность на 15-20%.

Экономический эффект от использования изобретения составляет 15800 руб. в го

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОЭТАПНОГО 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 скоростл 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.

Kpucmaflflu3auuft

1этап

Зэтап

2 этап

Фиг.2