Способ криоконсервации спермы сельскохозяйственных животных и установка для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК A61D19/00 

Изобретение относится к искусственному осеменению сельскохозяйственных животных, в частности к технологии и аппаратуре для криоконсервации спермы производителей, и может быть использовано на всех племпредприятиях и станциях искусственного осеменения. Целью изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, а именно повышение качества спермы и сокращение времени на ее криоконсервацию.

В основу изобретения положена задача разработать такие способы, и установку для криоконсервации, в которых путем изменения условий и режима проведения отдельных стадий криоконсервации, достигалась

бы равномерность распределение сперми- ев в спермодозах, исключался бы их тепловой шок и обеспечивалась бы стабильность показателей качества спермы.

На фиг. 1 представлена общая схема установки для реализации предлагаемого способа криоконсервации; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Установка для реализации предлагаемого способа криоконсервации спермы содержит сосуд Дьюара 1 с жидким азотом (см. фиг. 1), теплоизолированный кожух 2, в котором размещена теплоизолированная камера 3, замкнутую линию 4 подвода и отвода паров жидкого азота, подключенную к входному За и выходному 36 патрубкам

СО

о о

Os

ю

N)

камеры 3 и имеющую выпускной патрубок 4а с вентилем 5 для выпуска излишка паров в атмосферу, а также вентилятор 6 и теплообменник 7, включенные в указанную ли- нию 4, При этом, как показано на чертеже, посредством указанной линии 4 нагнетающий патрубок вентилятор 6 сообщен с входным патрубком камеры 3, а его всасывающий патрубок - с выходным патрубком последней. Через теплообменник 7 камера 3 сообщается с сосудом Дьюара 1, куда введен нагреватель 8, выполняющий функцию испарителя жидкого азота.

Установка содержит также патроны 9 для фиксации туб 10 со спермодозами (см. фиг. 2), размещенные внутри камеры 3 и установленные на валах .11, смонтированных с помощью подшипников 12 в стенке камеры 3. Валы 11 посредством зубчатой передачи 13 соединены с приводом .14 вращения, имеющим регулятор скорости вращения выходного вала (не показан). Указанный регулятор скорости может быть выполнен любым известным образом, в частности, в виде регулятора величины тока, если в качестве привода вращения использован двигатель постоянного тока. Кроме того, в установке имеется выполненный известным образом программный задачник .15, задающий режим замораживания спермы и снабженный датчиком 16 температуры, введенным в камеру 3, в зону расположения патронов 9.. . ..

Описанная установка реализует предлагаемый способ замораживания следующим образом.

Тубы 10 со спермодозами через крышу (не показаны) в камере 3 устанавливают в патроны 9. Крышу камеры 3 закрывают и с помощью программного задачника задают необходимую температуру (от+2 до +5°С). и время (от 1,5 до 2 ч) эквилибрации. За 10-15 мин до начала замораживания программный задачник 15 дает команду на включение привода 14 и вращение патронов 9 с тубами 10.

Через указанное время (10-15 мин) программный задачник 15 переключает установку на режим замораживания (патроны 9 с тубами 10 продолжают вращаться). При этом нагреватель 8 обеспечивает непрерывное испарение жидкого азота из сосуда Дыоара 1. Пары азота поступают в теплообменник 7, где, смешиваясь с находящимися в линии 4 воздухом, охлаждают его, после чего указанная смесь поступает в камеру 3, охлаждает вращающиеся патроны 9 с тубами 10 и выходит из камеры 3 по линии 4. Вентилятор 6, включенный программным задатчйком 15 перед началом замораживания, обеспечивает циркуляцию паров азота по замкнутому пути, благодаря чему отработанные пары, имеющие еще достаточно низкую температуру, вновь подаются в

теплообменник, где смешиваются с первичными парами азота, поступающими из сосуда Дьюара 1 и имеющими более низкую температуру, и вновь подаются в.камеру 3. При этом снижаются энергозатраты на охлаждениё хладагента и сокращается время

на проведение замораживания.;

Указанный режим замораживания

осуществляется при скорости вращения

патронов 9 от 180 до 250 об/мин и предус5 матривает снижение температуры спермо- доз с непрерывным повышением скорости их замораживания, причем эта скорость составляет: в диапазоне от температуры эквилибрации до -30°С - от 3 до 30 град/мин, в

0 диапазоне от -30 до 60°С - от 5 до 35 град/мин и в диапазоне от -бО до 90°С-от 10 до 40 град/мин. Притаком режиме достигается равномерное распределение спер- миев в каждой спермодозе с практически

5 мгновенным замораживанием всего объема последней. При этом уменьшается кристаллообразование и большая часть спермиев попадает в мех кристаллизационное пространство. В результате процент.гибели

0 с п ё р ми е в су ществе н н о с н ижается (н е бол ее 40%), поскольку отсутствует присущее всем известным способам замораживания спермы большое осмотическое и гидрастатиче- ское давление, в незамерзшей части объема

5 спермы-. .- . .. - .. .. : : :

При температуре спермодоз - 90°С программный задатчик 15 дает команду на снижение скорости вращения патронов 9 до з начения от 5 до 10 об/мин, затем спермо0 дозы продолжают охлаждаться до достижения ими температуры от -iOO до -150°С, после чего подается команда на прекращение процесса замораживания. Замороженные спермодозы переносят для

5 дальнейшего хранения в стационарное биохранилище и извлекают оттуда по менее практической необходимости.

Программный задатчик 15 может обеспечивать работу установки и в других режи0 мах, в частности, следующим образом.

Отработанные пары азота, смешиваемые в теплообменнике с новыми порциями азота, направляются сильным потоком на вращающийся биообъект (патроны 9 с туба5 ми 10), при этом первоначально температура потока хладагента ниже Температуры биообъекта на заданную величину, По мере приближения температуры биообъекта к температуре хладагента снижается отвод тепла от биообъекта, на что реагирует датчик 16 температуры, подавая сигнал в программный задатчик 15 на увеличение скорости вращения биообъекта. Увеличение скорости вращения последнего приводит к повышению отвода тепла от него. Затем, когда температуры биообьекта и хладагента вновь сблизятся, подается команда на более интенсивную подачу паров азота к биообъекту, и температура последнего вновь снижается и т.д.

Таким образом, описанная установка имеет широкие функциональные возможности по выбору режима замораживания и реализует заявляемый способ криоконсер- вации наилучшим образом.

Криоконсервацию осуществляли на 20 разведенных эякулятах (взятых от 20 быков) при семи разных скоростях вращения труб в начале замораживания (30, 80, 130; 180, 250, 350, и 400 об/мин). Для сравнения проводили также контрольный эксперимент по способу-прототипу (когда тубы на стадии замораживания находились в неподвижном состоянии, т.е. скорости равнялись нулю). При этом для каждой из скоростей отдельно замораживали сперму в облицованных гранулах и пайетах (до 500 шт. в каждой тубе). Эксперименты проводили по пяти режимам замораживания (с разным режимом изменения скорости замораживания) и определяли два показателя качества замороженной спермы: активность в баллах и время выживаемости спермиев (+38°С) в часах. Первые три режима замораживания соответствовали параметрам заявляемого способа, а последние два выходили за пределы этих параметров. Аналогично, предлагаемому способу соответствовали только пять из указанных скоростей вращения, а именно от 80 до 350 об/мин. Скорость вращения биообъекта в конце замораживания (при полной кристаллизации) выбирали в пределах от 5 до 10 об/мин.

Показатели качества спермы для заявляемого способа выше, чем для известного. При этом требуемое качество спермы достигается лишь в опытах, соответствующих скорости вращения биообьекта от 80 до 350 об/мин (с наилучшим результатом при скорости от 180 до .250 об/мин). При скоростях вращения 0.30 и 400 об/мин качество спермы заметно падает.

Таким образом, при использовании предлагаемой установки для реализации за- являемогр способа повышается качество спермы, а время на ее Криоконсервацию, например в отношении эякулятов от 50 быков, сокращается с 8 ч (по известному способу) до 4 ч, т.е. в 2,раза.

Годовой экономический эффект от внедрения одной установки составляет ориентировочно 3 тыс. руб., а максимальный эффект от внедрения потребного количества установок в масштабе всей страны около 3 млн. руб.

Формула изобретения 1. Способ криоконсервации спермы сельскохозяйственных животных, включающий загрузку спермодоз в тубы, эквилибра- циюих путем выдерживания при(+2)-(+5)°С и последующее замораживание с помощью жидкого азота, отличающийся тем, что, с целью повышения качества спермы и

сокращения времени на ее криоконсерва- цию, эквилибрацию и замораживание туб со спермодозами осуществляют в герметичной камере, причем эквилибрацию при (+2) - (+5)°С проводят в течение 1.5-2 ч, а замораживание с помощью жидкого азота ведут путем подачи паров жидкого азота в камеру, при этом тубы со спермодозами вращают со скоростью 180-250 об/мин при скорости замораживания 3-30 град/мин, а при достижении температуры туб со спермодозами (-30) - (-60)°С замораживание осуществляют со скоростью 5-35 град/мин, при температуре спермодоз (-60) - (-90)°С - со скоростью 10-40 град/мин, затем при температуре спермодоз -90°С скорость вращения туб изменяют до значения от 5 до 10 об/мин и продолжают охлаждение спермодоз до достижения ими температуры от (-100)до(-150)°С.

2. Установка для криоконсервации спермы сельскохозяйственных животных, включающая приспособление для эквилиб- рации, состоящее из имеющего приводы барабана, на котором закреплены тубы со

спермодозами, и приспособление для замораживания в виде сосуда Дьюара, отличающаяся тем, что, она снабжена герметичной теплоизолированной камерой, сообщенной входным и.выходным патрубками с

сосудом Дьюара, и цилиндрическими патронами для туб со спермодозами, расположенными внутри камеры и установленными с возможностью вращения относительно оси барабана и собственной оси.

3. Установка поп.2, от л и ч а ю щая - с я тем, что камера снабжена вентилятором, нагнетательный патрубок которого сообщен с входным патрубком камеры, а всасы- вающий патрубок - с выходным патрубком последней.

4. Установка по пп.2 и 3, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что привод вращения барабана снабжен регулятором скорости.

.

LЈ

Использование: в животноводстве для искусственного осеменения животных. Сущность изобретения: способ ведут в герметичной камере с проведением эквилибра- ций загруженных в тубы спермодоз при температуре 2-5°С в течение .1-2 ч и последующим замораживанием парами жидкого азота, подаваемого в камеру. При этом тубы со спермодозами вращают со скоростью 180-250 об/мин при скорости замораживания от 3 до 30 град/мин. По достижении температуры туб со спермодозами (-)30 - (-)60°С замораживание ведут при скорости 5-35 град/мин: при (-)60 - (-)90°С - 10-40 об/мин: при (-)90 град Цельсия - 5- 1 Роб/мин. Последующее охлаждение спермодоз ведут до достижения температуры от (-)10.0 до (-)150°С. Установка для криокон- сервирования спермы сельскохозяйственных животных включает теплоизбли- рованную камеру, сообщенную через патрубок с сосудом Дюара. Внутри камеры расположен имеющий привод вращения с регулятором скорости барабан, на котором с возможностью вращения вокруг собственной оси установлены тубы со спермодозами. Ё

ФИГ. I

Д-Д.