Устройство для консервации биологических объектов Советский патент 1985 года по МПК A01N1/02 

11 Изобретение относится к биологической и медицинской технике и предназначено для низкотемпературной кон сервации биологических объектов, например костного мозга, ядросодержащих клеток крови, микроорганизмов, сперм животных и т.д., путем их замораживания . Цель изобретения - обеспечение сохраняемости консервируемого биоло гического объекта при одновременном расширении диапазона низких температур консервации. На фиг. 1 представлена структурная схема; на фиг. 2 - графики, поясняющие работу устройства. Устройство для консервации биологических объектов содержит ; (фиг.1) резервуар 1 для жидкого хладагента, трубопровод 2 подачи жидкого хладагента, подключенный к камере 3 консервации трубопровод 4, соединяющий через электромагнитньй клапан 5 полость резервуара 1 для жидкого хладагента с камерой 3. В камере 3 размещен датчик 6 температуры объекта, датчик 6 подключен к одному входу элемента 7 сравнения, другой вход которого соединен с выходом задатчика 8 программы консервации. Выход элемента 7 сравнения через детектор 9 подключен к первому входу широтноимпульсного модулятора 10, второй вход которого соединен с выходом генератора 11 пилообразного напряжения . Выход широтно-импульсного модулятора 10 подключен к первым, входам элементов 12 и 13 совпадений. Выход элемента 7 сравнения через компаратор 14 подключен к второму входу элемента 12 совпадений и через инвертор 15 ко второму входу элемента 13 совпадений. Выход элемента 12 совпадений соединен с нагревателем 16, размещен ным в резервуаре 1, а элемента 13 совпадений - с управляющим входом электромагнитного позиционного клапана 5. Элементы 7-15 образуют блок 17 .управления. Устройство работает следукнцим образом.

При поступлении на один вход элемента 7 сигнал от датчика 6 камеры 3, а на другой вход элемента 7 задающего сигнала от программного задатчика 8, пропорционального текуПо мере понижения температуры ; биообъекта сигнал рассогласования уменьшается, что приводит к уменьшению мощности, рассеиваемой нагрё8щему значению температуры биообъекта, размещенного в камере 3 замораживания, на выходе элемента 7 формируется сигнал рассогласования (фиг. 2а). Этот сигнал через детектор 9 поступает на первый вход широтно-импульсного модулятора 10 (фиг. 26, кривая 1), на другой вход которого с выхода генератора 11 пилообразного напряжения поступает пилообразный сигнал (фиг. 26, кривая 2). На выходе широтно-импульсного модулятора 10 при этом формируется импульсный сигнал (фиг. 2,в), длительность которого пройорциональна сигналу рассогласования). Этот сигнал поступает на первые входы элементов 12 и 13 совпадений. Сигнал рассогласования с выхода элемента 7 поступает также на вход компаратора 14.При этом, если сигнал рассогласования, например, положителен или равен нулю, то на выходе компаратора 14 присутствует единичный сигнал, если отрицателен - нулевой (фиг.2,г). При наличии на выходе компаратора 14, а значит и на втором входе элемента 12 совпадений, единичного сигнала, элемент 12 совпадений с приходом каждого импульса с выхода широтно-импульсного модулятора 10 открывается, что приводит к подаче питающего напряжения на нагреватель 16 испарителя (фиг. 2,д). Элемент 13 совпадений при этом заблокирован проинвертированным инвертором 15 выходным сигналом компаратора 14, т.е. на второй вход элемента 13 совпадений поступает, нулевой сигнал и электромагнитный клапан 5 закрыт. При этом трубопровод 4 отключен от камеры 3. Тепловая мощность, выделяющаяся на нагревателе 16 испарителя, приводит к испарению жидкого азота и появлению в воздушной полости резервуара 1 для жидкого азота избыточного давления (фиг. 2,ж). Под действием этого давления жидкий азот начинает поступать через трубопровод 2 в камеру 3, что приводит к изменению (понижению) температуры размещенного в ней биообъекта.

31

вателем 16 испарителя в среде жид-,кого азота, а значит и к уменьшению скорости возрастания давления в воз-, душной полости резервуара 1 с жидким азотом. При сигнале рассогласования, равным нулю, количество жидкого азота, поступающего в камеру 1 замораживания, обеспечивает замораживание биообъекта с заданной скоростью. Если в процессе регулирования скорость замораживания превьппает заданную, то сигнал рассогласования изменяет знак, на выходе компаратора 14 устанавливается нулевой сигнал, злемент 12 совпадений заблокируется, нагреватель 16 испарителя отключится. Импульсы с выхода широтно-импульсног.о модулятора 10 через элемент 13 совпадений, приготовленной разреша- j юшрим единичным уровнем сигнала с

784

выхода инвертора 15, поступают на электромагнитньй клапан 5,

Открываясь на время, пропорциональное сигналу рассогласования (фиг. 2,е), клапан 5 постепенно стравливает избыточное давление в воздушной полости резервуара 1 с жидким азотом через трубопровод 4 до уровня, обеспечивающего расход

жидкого азота, при котором скорость охлаждения биообъекта соответствует заданной. Детектирование сигнала рассогласования обеспечивает при этом.нормальное функционирование

широтно-импульсного модулятора 10 вне зависимости от полярности этого сигнала. Стравливание паров азота в камеру 3 позволяет использовать их энергию для дополнительного охлаядения биообъекта.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНСЕРВАЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ, содержащее камеру консервадаи, соединенную . . трубопроводом с резервуаром для жидкого хладагента, включающим в себя нагреватель, датчик температуры биологического объекта, размещенный в камере консервации, электромагиитньй клапан и блок управления, соединен ный с нагревателем, датчиком температуры и электромагнитным клапаном и включакяций в себя задатчик программы консервации, соединенный с элементом сравнения, и генератор пилообразного напряжения, соединенный с широтноимпульсным модулятором, отличающееся тем, что, с целью обеспечения сохраняемости консервируемого биологического объекта при расширении диапазона низких температур консервации, в нем блок управления дополнительно содержит детектор, включенньй между элементом сравнения и широтно-импульсным модулятором, последовательно соединенные компаратор, инвертор, первый и второй элементы совпадения, причем вторые входы обоих элементов совпадения Соединены параллельно с выходом широтно-импульсного модулятора, S вход компаратора соединен с выходом элемента сравнения выход компаратора одновременно соединен с первым входом второго элемента совпадения, выход которого соединен с нагревателем, а выход второго элемента совпадения соединен с -электромагнитным клапаном, размещенным в дополнительно установленный трубопровод, соединякшщй камеру консервации с резерву аром для хладагента. X) Сдд 00

73

гг

/5

8

/4

J

.f

Фие. г