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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Tiefgefrieren von in Behältern, insbesondere Kunst- stoffbeuteln, enthaltenem Blutplasma, sowie eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete
Vorrichtung.
Es ist bereits bekannt, Blut unter Verwendung von flüssigem Stickstoff zu konservieren.
Hiebei wird das Blut entweder unmittelbar in den flüssigen Stickstoff unter Einhaltung genau defi- nierter Tropfengrössen eingebracht, oder aber eine Behälterbeschichtung verwendet, welche den
Wärmeübergang zwischen dem flüssigen Stickstoff und dem Blut beschleunigt. Auf Grund der spezi- ellen, für rote Blutkörperchen erforderlichen Bedingungen, lassen sich derartige Verfahren in keiner Weise mit Verfahren zum Tiefgefrieren von Blutplasma vergleichen.
Zum Tiefgefrieren von Blutplasma wird gegenwärtig das durch Zentrifugieren erhaltene Blut- plasma in Kunststoffbeutel gefüllt und in marktübliche Tiefkühltruhen eingelagert. Die Kälteleistung solcher Tiefkühltruhen ist in der Regel begrenzt und die meisten Tiefkühlaggregate sind auf höhere
Temperaturen als-40 C eingestellt. Eine beliebige Steigerung der Kälteleistung solcher Tiefkühl- aggregate ist nicht ohne weiteres möglich, da die Schmierung der Pumpen bei tieferen Temperaturen grosse Schwierigkeiten mit sich bringt. Bedingt durch die Umgebungstemperatur innerhalb einer solchen Tiefkühltruhe kann aber nun das Blutplasma nur relativ langsam abgekühlt werden und bei einem solchen relativ langsamen Abkühlen werden eine Reihe von wichtigen Plasmabestandteilen geschädigt.
Vor allem führt dieses langsame Abkühlen zu einem weitgehenden Unwirksamwerden der im Plasma enthaltenen Blutgerinnungsfaktoren.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem ein sogenanntes Schockgefrieren möglich wird und welches daher ein dem bekannten sogenannten "fresh frozen plasma" wesentlich überlegenes Plasma erzielen lässt. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein möglichst einfaches Verfahren zu schaffen, welches ohne örtliche und räumliche Beschränkungen überall leicht angewendet werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die Plasma enthaltenden Behälter oder Beutel in ein bei Temperaturen von weniger als -50De flüssiges Kühlmedium getaucht werden, und dass das flüssige Kühlmedium mit gasförmigem Stickstoff einer Temperatur knapp über dem Siedepunkt von flüssigem Stickstoff durchströmt und gekühlt wird, und vorzugsweise auf einer Temperatur von unter-50 C gehalten wird. Dadurch, dass die Plasma enthaltenden Behälter in ein Kühlmedium getaucht werden, kann ein rascher Wärmeübergang zwischen dem Plasma und dem Kühlmedium erfolgen. Das Kühlmedium muss lediglich bei den gewünschten Temperaturen von weniger als-50 C flüssig bleiben.
Dadurch, dass das flüssige Kühlmedium mit gasförmigem Stickstoff bei einer Temperatur von knapp über dem Siedepunkt von flüssigem Stickstoff durchströmt wird, wird eine effiziente Kühlung des Kühlmediums erreicht. Flüssiger Stickstoff kann ohne weiteres in entsprechend isolierten Gefässen gelagert und transportiert werden, so dass das erfindungsgemässe Verfahren ohne übermässigen Aufwand überall durchgeführt werden kann. Die Verwendung von von flüssigem Stickstoff abgedampften gasförmigen Stickstoff zur Kühlung des Kühlmediums erlaubt hiebei eine überaus einfache Regelung des Gefrierprozesses und eine einfache Konstanthaltung der gewünschten Temperatur des Kühlmediums.
An das Kühlmedium wird lediglich das Erfordernis gestellt, dass es bei Temperaturen von weniger als-50 C flüssig bleibt. Darüberhinaus sollen die Dämpfe des Kühlmediums und das Kühlmedium selbst ungiftig sein, eine möglichst gute Wärmeübertragung gewährleisten und eine gewisse Löslichkeit für gasförmigen Stickstoff aufweisen. Vorzugsweise werden als flüssiges Kühlmedium niedere Alkanole, insbesondere Methyl-, Äthyl-, Isopropyl-, Butyl- oder Amylalkohol, Alkandiole oder-polyole oder Siloxane, insbesondere Polydimethylsiloxan, verwendet. Vor allem Polydimethylsiloxan zeichnet sich durch eine hohe Löslichkeit für Gase aus und erscheint daher für das erfindungsgemässe Verfahren besonders geeignet.
Vorzugsweise wird in das flüssige Kühlmedium von flüssigem Stickstoff etwa bei Atmosphären-
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für flüssigen Stickstoff der gasförmige Stickstoff abgezogen werden, wobei Temperaturen von unter - 150 C durch entsprechend kurze bzw. isolierte Leitungen ohne weiteres erreicht werden.
Vorzugsweise wird erfindungsgemäss das Kühlmedium durch das Stickstoffgas auf -50 bis -BODe,
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vorzugsweise-55 C, gehalten. Bei dieser Temperatur wird der angestrebte Effekt des Schockge- frierens in bezug auf die Erhaltung der Eigenschaften wichtiger Komponenten des Plasmas gewähr- leistet.
Das Kühlmedium wird bevorzugt im Kreislauf geführt und umgewälzt, wobei eine gewisse
Turbulenz auch durch den eingepressten Stickstoff erzielt wird. Durch diese Massnahme wird der
Wärmeaustausch zwischen dem Plasma und dem Kühlmedium verbessert.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist im wesentlichen gekennzeichnet durch einen Behälter für die Aufnahme des Kühlmediums, in welchem Gasaustritts- öffnungen unterhalb des Kühlmediumspiegels münden. Der Behälter ist wie bei konventionellen Tief- kühltruhen thermisch isoliert und die Gasaustrittsöffnungen stellen einen Diffusor für den einzu- bringenden gasförmigen Stickstoff dar. In einfacher Weise können die Gasaustrittsöffnungen von
Durchbrechungen in Rohren oder Dosen oder den Poren einer porösen Platte gebildet sein.
Für das Einbringen des kalten gasförmigen Stickstoffes stehen vorzugsweise die Gasaustritts- öffnungen über eine Leitung mit dem Gasraum eines isolierten Gefässes insbesondere eines Dewar-
Gefässes mit flüssigem Stickstoff in Verbindung.
Durch die Verwendung von kaltem gasförmigen Stickstoff zur Kühlung des Kühlmediums wird in einfacher Weise eine Vollautomatisierung der Regelung des Kühlsystems ermöglicht, wofür vorzugs- weise in die Leitung für den Stickstoff ein von einem in das Kühlmedium eingetauchten Temperatur- fühler gesteuertes Ventil eingeschaltet ist.
Eine besonders effiziente Kühlung des Kühlmediums ergibt sich, wenn die Stickstoffleitung in eine einer Umwälzpumpe für das Kühlmedium nachgeschaltete Austrittsöffnung für das Kühlmedium mündet. Auf diese Weise sind eine Reihe von für die Begasung von Flüssigkeiten an sich bekannten Einrichtungen unmittelbar dem erfindungsgemässen Ziel zugänglich und es kann ein besonders wirkungsvolles Schockgefrieren des Plasmas mit hoher Wirtschaftlichkeit erzielt werden.
Die Erfindung ist nachfolgend an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemässen Einrichtung näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 eine schematische Schnittansicht der Kühlvorrichtung und Fig. 2 einen Teil einer abgewandelten Ausführungsform.
In Fig. 1 ist mit --1-- ein isolierter Behälter für das Kühlmedium --2-- dargestellt. Mit - ist ein weiteres isoliertes Gefäss für die Aufnahme des flüssigen Stickstoffes --4-- bezeichnet. Bei dem isolierten Gefäss --3-- handelt es sich um ein sogenanntes Dewar-Gefäss, welches einen Deckelteil --5-- aufweist.
Über dem Flüssigkeitsspiegel --6-- des flüssigen Stickstoffes befindet sich ein Gasraum - -7--, in welchem die Temperatur des gasförmigen Stickstoffes nur unwesentlich höher als die Temperatur des flüssigen Stickstoffes liegt. Flüssiger Stickstoff verdampft bei einer Temperatur von - 195, 8DC.
In den Gasraum --7-- erstreckt sich durch den Deckelteil --5-- hindurch eine Leitung --8--, über welche der gasförmige Stickstoff in das Kühlmedium Behälter-l-eingeleitet wird.
Mit --9-- ist ein Manometer dargestellt, mit welchem der Druck in der Leitung --8-- gemessen werden kann. Dieser Druck beträgt in der Regel etwas über 1 bis 2, 5 bar, wobei der Druck in erster Linie von der Ausbildung der Durchtrittsquerschnitte --10-- im Endbereich des in den Be- hälter-l-unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des Kühlmediums --2-- mündenden Rohres --11-- und dem hydrostatischen Druck des Kühlmittels abhängt. Mit --12-- ist ein Absperrventil dargestellt, welches in Abhängigkeit von den Messwerten eines Temperaturfühlers --13-- durch eine Regel- einrichtung --14-- betätigt wird.
Der Stickstofffluss kann daher entsprechend den im Kühlmedium - tatsächlich herrschenden Temperaturen gesteuert werden, wodurch die Temperatur des Kühl- mediums --2-- auf -50 bis -55 C konstant gehalten wird.
Im Behälter-l-ist weiters noch ein Tragrost --15-- vorgesehen, auf welchen die in der Regel aus Polyäthylen oder Polypropylen bestehenden Kunststoffbeutel --16-- gelegt werden, In den Kunststoffbeuteln-16-- ist das zu kühlende Plasma enthalten.
In Fig. 2 mündet innerhalb des Behälters --1-- unterhalb des Flüssigkeitsspiegels --17-- des
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das abgesaugte Kühlmedium --2-- über die Leitung --20-- zurück in den Behälter --1--, wobei im Bereich der Mündung --21-- dieser Leitung --20-- die Leitung --11-- für den gasförmigen Stickstoff angeschlossen ist. Die Mündung --21-- kann hiebei als Ejektordüse ausgebildet sein und es
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kann durch geeignete Ausbildungen der Mündung --21-- eine besonders intensive Durchmischung des gasförmigen Stickstoffes mit dem umgewälzten flüssigen Kühlmedium-Z-erzielt werden.
Das in einer solchen Vorrichtung hergestellte Plasma wird schockgefroren, so dass fermen- tative Prozesse, welche die Qualität des Plasmas beeinträchtigen können, ausgeschlossen sind.
Das einmal schockgefrorene Plasma kann dann in konventioneller Weise bei-75 C gelagert werden, ohne dass es zu einer Beeinträchtigung des Plasmas kommt.
Ausführungsbeispiel : Es wurden 50 Polyäthylenbeutel mit einem Inhalt von zirka je 700 g
Plasma, d. h. 35 kg Plasma einer Temperatur von 250C auf-40 C abgekühlt. Für den gesamten
Kühlvorgang wurden 57 kg Stickstoff benötigt. Als Kühlmedium wurde Isopropanol eingesetzt, welches einen Stockpunkt von unter-100 C aufwies.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Tiefgefrieren von in Behältern, insbesondere Kunststoffbeuteln, enthaltenem
Blutplasma, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasma enthaltenden Behälter oder Beutel in ein bei
Temperaturen von weniger als-50 C flüssiges Kühlmedium getaucht werden, und dass das flüssige
Kühlmedium mit gasförmigem Stickstoff einer Temperatur knapp über dem Siedepunkt von flüssigem
Stickstoff durchströmt und gekühlt wird, und vorzugsweise auf einer Temperatur von unter-50 C gehalten wird.