криогенное хранилище для биологических материалов

Формула изобретения

1. КРИОГЕННОЕ ХРАНИЛИЩЕ ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее теплоизолированный сосуд, внутренняя полость которого включает газовую и жидкостную полости, и расположенную внутри сосуда камеру с горловиной для загрузки и извлечения объектов хранения, отличающееся тем, что полость камеры сообщена с полостью сосуда посредством канала, вход в который со стороны сосуда расположен в его газовой полости.

2. Хранилище по п.1, отличающееся тем, что в сосуде расположено несколько камер, полости которых сообщены между собой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для хранения биологических материалов (компонентов крови, костного мозга и т.п.) при криогенных температурах.

Известны сосуды для хранения биологического материала (БМ) в условиях криогенных температур, в которых объекты хранения располагаются в изолированных от криогенной жидкости камерах, размещаемых в сосудах. Например, криобиологический сосуд по авт.св. N 1321986 содержит сосуд Дьюара для криогенной жидкости и помещенную в него герметичную камеру для размещения объектов хранения. Горловина камеры закрывается теплоизолированной пробкой.

Криогенное хранилище по авт.св. СССР N 1434219, представляющее собой цилиндрической формы сосуд, также включает в себя изолированные от криогенной жидкости камеpы, выполненные в виде цилиндрических пеналов и устанавливаемые в сосуде по концентрическим окружностям. Открытый конец пеналов закрыт поворачиваемой крышкой с отверстиями. Количество отверстий равно количеству упомянутых концентрических окружностей.

Использование для хранения БМ изолированных от криогенной жидкости камер обеспечивает снижение потерь на испарение криогенной жидкости, поскольку при извлечении и загрузке объектов хранения не открывается доступ к свободной поверхности жидкости.

Недостаток рассмотренных сосудов заключается в возможности образования и накопления конденсата и инея внутри камеры, что может существенно затруднить эксплуатацию сосуда, например, его загрузку объектами хранения или их извлечение. Появление инея в камере может происходить в нескольких случаях.

Перед началом заправки сосуда криогенной жидкостью в камере находится воздух окружающей среды, поэтому во время заправки сосуда влага, находящаяся в воздухе, выпадает в виде инея.

При длительном хранении БМ возникает необходимость в периодических дозаправках сосуда криогенной жидкостью при снижении ее уровня ниже контрольного значения, а поскольку перед дозаправкой температура в камере выше температуры в ней при полностью заправленном сосуде, снижение температуры после дозаправки вызывает снижение давления в камере и, следовательно, натекание воздуха окружающей среды через негерметичность уплотнения пробки (крышки) камеры. Влага, находящаяся в воздухе, вновь выпадает в виде инея.

И наконец, попадание воздуха в камеру (и появление там инея) может происходить при загрузке и извлечении объектов хранения, поскольку при этом происходит перемешивание воздуха камеры и воздуха окружающей среды.

Целью предлагаемого изобретения является устранение возможности появления инея в камере криогенного хранилища, находящейся внутри его и служащей для размещения объектов хранения.

Предлагаемое КХ представляет собой теплоизолированный сосуд, внутри которого располагаются камеры с сообщающимися полостями для размещения объектов хранения, каждая камера имеет горловину для загрузки и извлечения объектов хранения, которая закрывается теплоизолированным люком. Внутренние полости сосуда и камер сообщаются посредством дополнительного трубопровода, при этом вход в него со стороны внутренней полости сосуда, включающей газовую и жидкостную полости, располагается в газовой полости (подушке) сосуда, находящейся в верхней его части и отделяемой от жидкостной полости сосуда зеркалом криогенной жидкости.

Введение в конструкцию КХ дополнительного трубопровода, соединяющего полости камер и сосуда, обеспечивает поддув камер парами криогенной жидкости и поддержание необходимого избыточного давления по отношению к давлению окружающей среды, что исключает попадание воздуха окружающей среды внутрь камер и образование в ней конденсата и инея.

На чертеже представлена схема предлагаемого криогенного хранилища, состоящего из теплоизолированного сосуда 1, камер 2 с горловиной 3 для доступа к объектам хранения. Внутри камер в секциях поворотного устройства размещаются объекты хранения 4. Во время хранения горловины камер закрыты теплоизолированными люками 5. Полости сосуда и камер соединены дополнительным трубопроводом 6. Заправка сосуда производится через трубопровод 7. При необходимости во время заправки для дренажа паров азота используется трубопровод 8. Для выхода дренируемых паров азота на всех этапах эксплуатации КХ используется трубопровод 9 с предохранительным клапаном 10.

Предлагаемое КХ используется следующим образом. Перед первой загрузкой КХ объектами хранения производится его заправка криогенной жидкостью (жидким азотом) через трубопровод 7. При этом происходит захолаживание сосуда, сопровождающееся интенсивным парообразованием и вытеснением парами азота воздушной среды, находящейся в сосуде и в камерах. Для обеспечения более эффективного процесса замещения воздушной атмосферы в камерах на азотную во время заправки люки 5 оставляются открытыми. Дренируемые пары азота и вытесняемый ими воздух по дополнительному трубопроводу 6 поступают в камеры 2 и через открытые люки наружу. Для выхода дренируемых паров и воздуха из полости сосуда во время заправки может использоваться трубопровод 8.

Трубопровод дренажа 8 после окончания заправки и на всех последующих этапах эксплуатации закрыт, и весь дренируемый расход поступает через трубопровод 6 в камеры 2 и наружу, или через трубопровод 9 при закрытых люках в режиме хранения, или через открытые люки во время загрузки или извлечения объектов хранения. При этом в режиме хранения азот в камерах находится под избыточным давлением, обеспечиваемым предохранительным клапаном 10.

Для загрузки камеры объектами хранения 4 открывается люк 5, при этом через открытую горловину идет дренируемый азот и, таким образом исключается попадание воздуха из окружающей атмосферы в камеру и образование инея. Аналогичным образом исключается попадание воздуха в камеру при извлечении объектов хранения.

В процессе дозаправки сосуда жидким азотом также исключается попадание воздуха в камеру, несмотря на снижение в ней температуры, благодаря поддуву дренируемым азотом.