Устройство для программного замораживания ядросодержащих клеток биоматериала Советский патент 1980 года по МПК F25D29/00 A01N1/02 

1

Изобретение относится к медицинской криогенной технике, а именно к устройствам для программного замораживания ядросодержащих клеток биоматериала, преимущественно крови и костного мозга.

Известны устройства аналогичного назначения, содержащие камеру замораживания, контейнеры для размещения биоматериала, блок снабжения хладагентом и систему автоматического упоавления режимом замораживания И, lA .

Известно также устройство для программного замораживания ядросодержащих клеток биоматериала, преимущественно крови и костного мозга, включающее камеру замораживания с контейнерами для биоматериала, датчики температуры, установленные соответственно в камере замораживания и в одном из контейнеров для биоматериала, задающий блок, подключенный к блоку сравнения, и усилитель мощности,связанный своим выходом с первым входом исполнительного органа, второй вход которого соединен с выходом блока снабжения хладагентом, а выход подключен к камере замораживания З

Основным недостатком известных устройств является отсутствие возможности автоматизации процесса замораживания как при кристаллизации биоматериалов, так и после ее окончания, что отрицательно отражается на сохранении клеток биообъекта.

Цель изобретения - повышение точ ности исполнения заданной программы замораживания и обеспечение тем самым максимальной выживаемости клеток биоматериала.

Достигается это тем, что устройство снабжено блоком разности температур, блоком суммирования, блоком

опорного сигнала, компаратором, программным блоком и коммутатором, три входа которого подключены соответственно к выходам блока сравнения и

20 блока суммирования и первому выходу компаратора, связанного своим вторым выходом со входом задающего блока, а первым и вторым входс1ми - соответственно с выходами программного блока и блока разности температур,первый вход которого соединен с датчиком температуры в контейнере для биоматериала и первым входом блока сравнения, а второй - с датчиком

30 температуры в камере замораживания.

при этом выход блока разности температур подключен к первому входу блока суммирования, второй вход которого соединен с выходом блока опорного сигнала, третий - с выходом блока сравнения, а выход коммутатора подключен ко входу усилителя мощности.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - термограммы камеры замораживания и контейнера с биоматериалом при программном замораживании

Устройство для программного замораживания ядросодержсицих клеток биоматериала состоит из камеры 1 замораживания, контейнеров 2 для размещения биообъекта, датчика 3 температуры, установленного в одном из контейнеров 2 датчика 4 температуры,расположенного в камере 1 замораживания, исполнительного органа 5, второй вход, которого сое динен -с выходом блока б снабжения хладагентом, а выход со входом камеры 1 замораживания,усилителя 7 мощности, подключенного своим выходом к первому входу исполнительного органа 5, коммутатора 8/ первый вход которого связан с выходом блока 9 сравнения, задающего блока 10, подключенного своим выходом ко второму входу блока 9 сравнения, компаратора 11, первый выход которого соединен с третьим входом коммутатора 8, а второй - с задающим блоком 10, программного блока 12, связанного своим выходом с первым входом компаратора 11, блока 13 разности температур, первый вход которого соединен с датчиком 3 температуры внутри контейнера 2, а второй - с датчиком 4 температуры в камере 1 замораживания, блока 14 суммирования, связанного своим первым входом с выходом блока 13 разности температур третьим - с В1;аходом блока 9 сравнения , а выходом - со вторым входом коммутатора 8, и блока 15 опорного сигнала, выход которого подключен к второму входу блока 14 суммирования. Блок 13 разности температур связан также своим выходом со вторым входом компаратора, а датчик 3 температур соединен с первым входом блока 9 сравнения.

Принцип работы предлагаемого устройства заключается в следующем.

. Сигнал с выхода задающего блока 10 в виде линейно-изменяющегося напряжения, угол наклона которого пропорционален заданной скорости охлаждения контейнеров 2 с биоматериалом, поступает на второй вход блока 9 сравнения, на первый вход которого подают сигнал от датчика- 3 температуры в контейнере 2. Результирующий сигнал с выхода блока 9 сравнения подается на первый вход коммутатора 8 и через усилитель 7 мощности на

Исполнительный орган 5, осуществляющий подачу хладагента от блока 6 его снабжения.в камеру 1 замораживания в количестве, необходимом для обеспечения заданного охлаждения биообъекта.

При достижении температуры кристаллизации биообъект начинает интенсивно вьщелять тепло, что приводит, несмотря на продолжающуюся подачу хладагента в камеру 1 замораживания, к дестабилизации, а иногда и к резкому повышению температуры в контейнере 2. Сигнал на выходе блока 13 разности температур увеличивается и при превышении значения, заданного программным блоком 12 приводит к срабатыванию компаратора 11, который фиксирует сигнал задающего блрка 10 на постоянном уровне и переключает коммутатор 8. Выходной сигнал блока 14 суммирования, равный алгебраической сумме выходных сигналов блока 13 разности температур и блока 15 опорного сигнала, а также сигнала с выхода блока 9 сравнения, поступает через коммутатор 8 и усилитель 7 мощности на исполнительный орган 5 который обеспечивает подачу хладагента из блока 6 его снабжения в камеру 1 замораживания в количестве,поддерживающем постоянство разности температур между камерой 1 и контейнером 2, задаваемое блоком 15 опорного сигнала.

После завершения процесса кристаллизации температура в контейнере 2 начинает снижаться, что приводит к уменьшению сигнала на выходе блока 9 сравнения. Это вызывает уменьшение регулирующего сигнала с выхода блока 14 суммирования и, следовательно, снижение подачи хладагента в камеру 1 замораживания и уменьшение сигнала на выходе блока 13 разности температур. Как только сигнал на-выходе последнего станет меньше сигнала, задаваемого программным блоком 12, компаратор 11 возвращается в исходное положение, переключая коммутатор 8, при этом вновь включается задающий блок 10 и результирующий сигнал, с выхода блока 9 сравнения через коммутатор 8-и усилитель 7 мощности поступает на исполнительный орган 5, обеспечивающий протекание процесса замораживания биоматериала с заданной скоростью.

Предлагаемое у,;йройство для программного замораживания ядросодержащих клеток биоматериала выгодно отличается от известных устройств аналогичного назначения благодаря автоматизации всего цикла замораживания как на участке кристаллизации биообъекта, так и после него, при этом полностью исключается субъективный фактор в лице оператора, неблагоприятно влияющий на качество и повторяемость Зсщанных программ замораживания и приводящий к снижению выживаемости клеток биоматериала. Возможность программирования в ширдких пределах сигнала программного блока 12 и блока 15 опорного сигнала дает возможность использовать данное устройство как при массовом криоконсервировании ядросодержащих клеток крови и костного мозга на станциях переливания крови, так и в научно-исследовательских целях.

Формула изобретения

Устройство для программного замораживания ядросодержащих клеток биоматериала, преимущественно крови и костного мозга, включающее камеру замораживания с контейнерами для биоматериала, датчики температуры, установленные соответственно в камере замораживания и в одном из контейнеров для биоматериала, задающий блок, подключенный к блоку сравнения, и усилитель мощности, связанный своим выходом с первым входом исполнительного органа, второй .вход которого соединен с выходом блока снабжения хладагентом, а выход подключен к камере замораживания, отличающееся тем, что, с целью повышения точности исполнения заданной программы замораживания и обеспечения тем самым максимальной выживаемости клеток биоматериала, оно снабжено блоком разности температур, блоком суммирования, блоком опорного сигнала, компаратором, программным блоком и коммутатором, три входа которого подключены соответственно к выходам блока сравнения и блока суммирования и первому выходу компаратора, связанного своим вторым входом со входом задающего блока, а первым и вторым входами - соответственно с выходами прюграммного блока . и блока разности температур, первый вход которого соединен с датчиком температуры в контейнере для биома5 териала и первым входом блока сравнения, а второй - с датчиком температуры в камере замораживания, при этом выход блока разности температур подключен к первому входу блока суммирования, второй вход которого соединен с выходом блока опорного сигнала, третий - с выходом блока сравнения, а выход коммутатора подключен ко входу усилителя мощности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 288232, кл. F 25 О 3/10, 1968.

2.Авторское свидетельство СССР 422927, кл. F 25 О 3/10, 1975.

3.Инструкция по эксплуатации программного замораживания 35-1, Харьков, ФТИНТ АН УССР, 1974 (прототип).