Устройство для программируемого замораживания биообъектов Советский патент 1989 года по МПК F25D3/10 

;о | со ел

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к устройствам для программируемого замораживания образцов биологических материалов, и может быть использовано преимущественно в полевых (экспедиционных) условиях для консервации яйцеклеток и ранних эмбрионов животных.

Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение сохранности биообъектов.

На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство.

Устройство для программируемого замо раживания биообъектов в полевых условиях содержит теплоизолированную камеру 1 для промежуточного теплоносителя и контейнеров 2 с биообъектом, размещенный в ней теплообменник 3 для хладагента, сообщенный с сосудом 4 Дьюара трубопроводом 5, с установленным на нем запирающим вентилем 6. На выходе из камеры 1 размещен дополнительный теплообменник 7. Устройство содержит блок регулирования температуры в камере, включающий последовательно соединенные датчик 8 температуры и преобразователь 9, подсоединенный к одному входу блока 10 сравнения, задатчик 11 программы, подсоединенный к другому входу блока 10 сравнения.

Устройство также содержит блок регулирования подачи хладагента в камеру 1, включающий установленный на выходе из дополнительного теплообменника 7 электромагнитный клапан 12, последовательно соединенные генератор 13 колебаний экспоненциальной формы и регенераторный компаратор 14. При этом один вход последнего соединен с выходом блока 10 сравнения, а выход его - с электромагнитным клапаном 12. Дополнительный теплообменник 7 выполнен в виде змеевика, размещенного на наружной поверхности камеры 1. Сосуд 4 Дьюара в верхней части снабжен реле 15 давления, а теплоизолированная камера i снабжена перемещивателем 16 промежуточного хладагента, выполненным в виде газоотводной трубки, открытый конец которой расположен на дне камеры 1. Элементы 1, 3 и 7 составляют единый съемный блок, вход теплообменника 3 соединен через муфту 17 с запирающим вентилем 6 трубопровода 5, а выход дополнительного теплообменника 7 соединен через муфту 18 с электромагнитным клапаном 12.

Устройство работает следующим образом. В сосуде 4 Дьюара с жидким хладагентом в результате естественного испарения (или подогрева) хладагента устанавливается избыточное давление, величина которого поддерживается при помощи реле 15 давления на уровне примерно 30 кПа. В камеру 1 заливают промежуточный теплоноситель, например этиловый спирт, и помещают контейнеры 2 с биообъектами. Запуск охлаждения камеры осуществляют от фыванием вручную вентиля 6. При этом жидкий азот под давлением, созданным в сосуде Дьюара, поступает по трубопроводу в теплообменник 3, где он быстро испаряется благодаря больщому градиенту между температурой жидкого азота и теплообменника 3. Газообразный азот после отдачи холода промежуточному теплоносителю в камере 1 замора,-, живания поступает в дополнительный теплообменник 7, где подогревается до температуры, близкой к комнатной,и далее через электромагнитный клапан 12 сбрасывается в атмосферу.

Регулирование количества поступающего

жидкого азота и тем самым скорости охлаждения камеры 1 осуществляется ограничением сброса отработанных паров азота при помощи электромагнитного клапана 12. Ограничение сброса паров приводит к повыщению

Q их давления в змеевиках теплообменников 3 и 7 и трубопроводах, что препятствует поступлению жидкого азота из сосуда 4 Дьюара.

Управляющий сигнал, поступающий на электромагнитный клапан 12, формируется

5 следующим образом.

Сигнал задатчика 11 программы замораживания, который пропорционален нужному, текущему во времени значению температуры, сравнивается с сигналом температуры в камере 1, поступающим с датчика 8

температуры и преобразователя 9 при помощи блока 10 сравнения, который вырабатывает сигнал рассогласования. Знак этого сигнала (положительный или отрицательный) зависит от того, является ли температура в камере 1 выще или ниже заданной

задатчиком 11 программы. Сигнал рассогласования от блока 10 сравнения поступает на вход регенеративного компаратора 14, который при больщом сигнале рассогласования в зависимости от знака на своем выхо0 де вырабатывает сигнал, удерживающий электромагнитный клапан 12 в открытом или закрытом положении. Ког.аа температура в камере 1 приближается к заданной и сигнал рассогласования становится мень- ще, чем сигнал генератора 13 колебаний

экспоненциальной формы, который подается на второй вход регенераторного компаратора 14, последний начинает вырабатывать последовательность импульсов.

Использование в предлагаемом устрой стве генератора 13 с экспоненци.альной фор- мой колебаний сигнала и регенераторного компаратора 14 обеспечивает одинаковый относительный прирост коэффициента заполнения импульсов в ответ на одинаковое изменение сигнала разбаланса, и тем самым

5 одинаковый относительный приэост расхода хладагента во всем диапазоне регулирования расхода. Использование дополнительного теплообменника, paзмeщe: нoгo на наружной поверхности камеры, позволяет избежать замораживания элементов электромагнитного клапана.

Это дает возможность обеспечить надежное регулирование подачи хладагента только одним простым исполнительным элементом - электромагнитным клапаном, что позволяет существенно упростить конструкцию устройства и повысить сохранность биообъектов.

Формула изобретения

Устройство для программируемого замораживания биообъектов, содержащее теплоизолированную камеру для промежуточного теплоносителя и контейнеров с биообъектом, размещенный в ней теплообменник для хладагента, сообщенный с сосудом Дьюара, дополнительный теплообменник, размещенный на выходе из камеры, блок регулирования температуры в камере, содержащий после

довательно соединенные датчик температуры и преобразователь, подсоединенный к одному входу блока сравнения, задатчик программы, подсоединенный к другому входу

блока сравнения, и блок регулирования подачи хладагента в камеру, включающий установленный на выходе из дополнительного теплообменника электромагнитнь1Й клапан, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и повыщения сохранности биообъектов, блок регулирования подачи хладагента в камеру включает последовательно соединенные генератор колебаний экспоненциальной формы и регенераторный компаратор, при этом один вход последнего соединен с выходом блока сравнения, а выход его - с электромагнитным клапаном, при этом дополнительный теплообменник выполнен в виде змеевика, размещенного на наружной поверхности теплоизолированной камеры.

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к устройствам для программируемого замораживания образцов биологических материалов, и может быть использовано преимущественно в полевых условиях для консервации яйцеклеток и ранних эмбрионов животных. Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение сохранности биобъектов. Регулирование количества поступающего жидкого азота и скорости охлаждения камеры 1 осуществляется ограничением сброса отработанных паров азота при помощи электромагнитного клапана 12. При формировании управляющего воздействия сигнал задатчика 11 программы замораживания, пропорциональный текущему во времени значению температуры, сравнивается с сигналом фактической температуры в камере 1 при помощи блока 10 сравнения, который вырабатывает сигнал рассогласования. Последний поступает на вход регенеративного компаратора 14, который при большом сигнале рассогласования в зависимости от знака на выходе вырабатывает сигнал, удерживающий электромагнитный клапан 12 в открытом или закрытом положении. Когда температура в камере 1 приближается к заданной, сигнал рассогласования становится меньше амплитуды сигнала генератора 13 колебаний экспоненциальной формы, который подается на второй вход регенеративного компаратора 14, вырабатывающего последовательность импульсов. 1 ил.