CN104837340A - 低温存放装置和用于其运行的方法 - Google Patents

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Abstract

低温存放装置(100)，尤其用于存放低温保藏状态下的生物样品(1)，其包括用于冷却液氮池(12)中或所述池上方的氮蒸气中的样品的存放容器(低温罐10)、罩(21)和用于将冷却剂(优选冷氮气)导入罩室(22)中的冲洗装置(30)。所述存放容器借助于顶盖区段(13)封闭。所述冲洗装置的冷却剂导管(31)通到所述罩室(22)中。可以通过所述冷却剂流(2)在局部受限的冷却区段(24)中调节所述存放温度。所述冲洗装置包括冷却剂瓶(32)，该冷却剂瓶由具有液氮池的存放容器(10)和/或附加容器构成。也描述一种用于运行所述低温存放装置的方法。

Description

低温存放装置和用于其运行的方法
技术领域
本发明涉及一种低温存放装置，尤其用于存放在低温保藏状态下的样品，其包括用于接收和冷却样品的存放容器、邻近存放容器形成罩室的罩装置和为了暂时接收样品而设置在罩室中的样品支架。此外，本发明涉及一种用于通过使用具有存放容器和罩装置的低温存放装置来处理在低温保藏状态下的样品的方法。
背景技术
由于尤其用于存放具有几万至几百万的样品数量的活细胞物质的低温存放(或者：低温储藏)越来越流行，对低温库运行时的流程自动化越来越感兴趣。通过所述自动化，尤其应实现成本便宜的存放条件。此外，自动化应实现SOP条件(SOP：Standard Operation Process：标准操作流程)的更好实现、尽可能无遗漏的资料汇编和操作误差的最小化，如同在生物医学领域中所要求的那样。
到目前为止，借助于由在罐中在显著低于-100℃的存放温度下的液氮(LN2)进行冷却的低温库的自动化由于以下问题变得困难：
-样品、可运动部件——如铰节、导向装置等等或电接触表面由于在多次打开罐时由空气形成的冷凝的和冻结的湿气而结冰，如同在低温库中不可避免的那样。
-当样品置于具有通常湿度(30至90％)的环境空气中时样品表面的结冰。
-当愈加微型化的样品从深度冷却的LN2环境中取出时所述样品的加热。这在小管形的样品容器(所谓的吸管)和低于0.5ml的样品体积的情况下特别关键。
-当所述样品瓶转运到未经消毒的环境中时样品瓶表面的污染。
对于常规的低温库而言根据其结构类型单独地或组合地出现的所提到的问题到目前为止对于长时间稳健的自动化样品管理包括样品的存入和取出来说是关键性障碍。仅仅通过使用罩装置来实现改进，所述罩装置安装在罐或存放容器上，低温样品存放在所述罐或存放容器中，见例如DE 102011 012 887 A1、US 2007/169 488 A1(EP 1 768 782 A1)或US 2006/156 753A1(WO 2005/010499 A2)。例如在存放容器打开之前以干燥的氮气充满并且完全冷却的罩可以作为闸门用于样品处理。
在US 2011/0219788 A1(DE 10 2008 057 981 A1)中也描述了具有存放容器上方的完全冷却的罩的另一低温存储装置。具有排出孔的导管在罩的内室中延伸，所述排出孔构成冷却气体入口。排出孔分散地设置，因此流出到罩的内室中的氮气均匀地冷却它们。由US 5 233 844 A(DE 692 30 405T2)也已知具有罩状套筒的冷却容器，所述冷却容器的内室以冷却剂蒸气加载并且相应地可以完全冷却。
然而，在实践中，由于以下的问题，在存放容器上方使用罩证实是不利的。罩的冷却随着其越来越大的大小在-80℃以下的温度下导致高的冷却剂开销和例如10至30分钟的范围内的过程延迟。当力求直至存放容器中的存放温度——例如-150℃的罩冷却时，所述问题更严重。多次的取出或存入样品显著提高LN2消耗。如果罩中的温度在较长的时间上要保持降低，则这需要好的热隔离并且导致罩装置的紧凑的、占据较大空间的结构，这不利地影响成本和可操作性。此外，必须非常谨慎地引导罩中的气体体积的导出和干冷的氮气的涌进，以避免涡流以及潮湿空气灌入罩中，这可能会导致局部结冰。
此外，从实践中已知，当样品承受多次从存放温度(例如-150℃)到-80℃的温度跃变时，生物学样品的质量随着活着的细胞结冰而降低。然而，这样的加热和再冷却在低温库运行中非常频繁地出现，因为为了取出少许样品将具有上百个低温小管、吸管或袋的整个样品架(所谓的架子(Racks))拉到较暖的区域中，例如罩的下方。在再次添加LN2时也可能出现不期望的温度跃变。因此，尤其在长时间存放时力求保持存放温度尽可能恒定，这在常规的罩装置中与过度的冷却剂消耗和/或对极高的热隔离的要求相关联。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种改进的低温存放装置，通过该改进的低温存放装置避免常规技术的缺点。本发明的任务尤其在于，通过尽可能小的技术开销使样品在取出或者存入时的加热、结冰和/或样品容器表面的污染最小化，使尤其用于罩冷却的LN2消耗最小化或避免所述LN2消耗，和/或，能够实现尽可能轻的、小的、具有相对于低温的更小易受影响性的罩装置。此外，本发明的任务在于，提供一种改进的用于运行低温存放装置的方法，通过该方法避免常规技术的缺点。
该任务通过具有独立权利要求的特征的低温存放装置或者用于其运行的方法来解决。从从属权利要求中得出本发明的有利的实施方式和应用。
根据本发明的第一方面，所提到的任务通过低温存放装置来解决，该低温存放装置设置用于存放低温下的样品、尤其用于存放低温保藏状态下的生物样品。低温存放装置包括存放容器、例如具有内室的热隔离的低温罐，所述内室相对于环境由顶盖区段封闭。该内室设置用于接收液氮，所述液氮典型地在存放容器的底部上构成液态的氮池(所谓的氮湖)。此外，所述内室设置用于接收样品。为此，例如支架装置(架，所谓的“架子”)可以设置在内室中。所述样品在存放容器中可以在预先确定的存放温度下冷却地直接存放在液氮池或氮蒸气中，所述氮蒸气在内室中在液氮池上方形成。优选地，低温存放装置设置用于-80℃或以下的存放温度、特别优选-150℃或以下的存放温度。
此外，低温存放装置包括罩装置，该罩装置邻近存放容器地设置。借助于罩装置，在顶盖区段上方构成罩室，该罩室通过罩装置相对于其他环境隔离。罩室构成闸门室，样品在导入存放容器中之前或在从其中取出之后可能与支架装置的一部分相结合地暂时设置在所述闸门室中。替代地，用于暂时样品接收的罩装置可以可选地装配有样品支架。
此外，低温存放装置包括具有冷却剂瓶的冲洗装置，冷却剂——例如液氮蒸气或其他冷气体可从该冷却瓶运送到罩室中。根据本发明，冲洗装置装配有至少一个冷却剂导管，该至少一个冷却剂导管从冷却剂瓶导向罩室中。为了以冷却剂加载罩室的部分区域，冷却剂导管这样设置，使得存放容器中的样品的存放温度在相关的部分区域中也是可调节的。以下称作冷却区段的所述部分区域设置用于暂时的样品布置。在冷却区段中存放温度是可调节的，而在罩室中在冷却区段的周围形成至较高温度的温度梯度。冷却区段不是机械隔离的区域而是以下室区域：在该室区域中存放温度可通过冷却剂流调节。因此，根据本发明的应用，冷却区段的延展取决于冷却剂导管的数量和冷却能力，但无论如何小于罩室的容积。有利地，具有至少一个冷却剂导管的冲洗装置这样设计，使得局部地仅仅在冷却区段中而不在其余罩室中调节存放温度。
根据本发明的第二方面，以上所提到的任务通过用于处理低温保藏状态下的样品的方法来解决，在该方法中，在从存放容器——例如低温罐的内室中取出之后或在导入存放容器的内室中之前，将样品在邻近存放容器的罩装置的罩室中设置在存放温度下的局部受限的冷却区段中，而剩余的罩室中的温度相对于冷却区段更高。通过根据本发明提供局部受限的冷却区段有利地实现：存放容器上方的罩装置仅仅还微不足道地或可忽略地被冷却。一旦样品位于罩室中，仅仅样品和其直接环境以冷的冷却剂流持续地溢出。可以在与存放温度相比更高的温度下、甚至直到室温下运行罩装置的其他部分——尤其可机械地运动的组件、驱动装置等等。因此，与常规技术不同地，不再需要提供热隔离的罩。此外，通过样品在罩室中局部受限的冷却显著地减小冷却剂的消耗。机械组件相对于低温的易受影响性也不同于常规技术地不是问题。
因为至少一个冷却剂导管设计用于以冷却剂流持续加载冷却区段，所以如同样品表面的结冰或污染那样避免样品在罩室中的不期望的加热。根据本发明，可以使用紧凑的罩，在所述罩中可以在直至室温的更高温度下运行机器人、传感装置和其他组件。
借助术语“样品”表示在存放容器中承受低温保藏并且可能与支架装置的一部分相结合地包括一个或多个样品容器——例如小管、吸管、囊、袋等等和它们中的样品物质的任意物品。所述样品物质典型地包括生物物质——如细胞、组织、细胞成分或生物大分子。换言之，根据本发明在冷却区段中冷却到存放温度上保持的样品可以包括例如一个或多个样品小管或具有一个或多个样品小管的支架。罩室中的冷却区段可以相应地具有根据应用与所使用的样品相匹配并且为至少100cm3、例如至少500cm3的体积。对于较小的样品，唯一的冷却剂导管可以足以用于冷却，而对于较大的样品设置多个冷却剂导管。
有利地，以冷却剂供应根据本发明的低温存放装置的冲洗装置的不同变型方案可供使用。优选地，冷却剂包括冷氮气、尤其液氮蒸气，所述液氮蒸气在常压下在液氮池上方形成。在这种情况下，冷却剂瓶为用于接收液氮的瓶。特别优选地，冷却剂瓶由低温存放装置的存放容器构成。有利地，在这种情况下，存放容器中的液氮不但用于冷却存放容器中的样品而且用于提供用于冷却罩室中的冷却区段的冷却剂流。替代地或附加地，在存放容器外部可以设置用于接收液氮的附加容器，该附加容器构成冲洗装置的冷却剂瓶。附加容器的提供具有用于根据本发明的、具有常规存放装置的可用组件的低温存放装置的结构的优点。根据一种替代的变型方案，冷却剂可以包括不同于氮的其他气体、尤其无水的气体——例如氧、惰性气体或二氧化碳。在这种情况下，优选在冷却剂瓶和/或在冷却剂导管中设置冷却剂的热电冷却。本发明的该实施方式可以在低温存放装置的紧凑性和冷却区段中的温度调节的速度方面具有优点。
为了在将氮蒸气用作冷却剂时能够影响冲洗装置在冷却区段中的冷却作用，根据本发明的另一种实施方式，在存放容器中和/或在用于接收液氮的附加容器中设置加热装置——例如电阻加热装置是有利的。通过加热装置的操作可以支持氮蒸气的形成并且因此增大至冷却区段的冷却剂流。
如果冷却剂瓶由根据本发明的低温存放装置的存放容器(低温罐)构成，则至少一个冷却剂导管优选从存放容器的内室经过其顶盖区段延伸至冷却区段。冷却剂导管的内部的端部优选直接位于存放容器中的液氮的表面上方，而冷却剂导管在罩室中的外部的端部朝向冷却区段、尤其朝向设置在所述冷却区段中的样品。为了增强冷却剂导管的方向性，该冷却剂导管在其外部的端部上可以装配有喷嘴。
根据本发明的另一种变型方案，罩装置可以装配有样品支架，该样品支架设置在冷却区段中并且设置用于接收样品。样品支架可以固定例如至少一个单个样品或一组样品或架子的一部分，以便能够实现例如用于进一步样品处理或样品加工的准备。
根据本发明的另一种有利的实施方式，可以实现用于改进冷却区段中的、尤其样品支架上的局部受限的冷却作用的以下措施中的一种或多种。根据第一措施，可以在冷却区段处设置转向装置，可以借助于该转向装置将从冷却剂导管中流出的冷却剂偏转到冷却区段中。转向装置包括例如具有转弯的或弯曲的表面(转向元件)的组件，所述组件在冷却剂导管的外部的端部和冷却区段之间引导冷却剂流。借此，有利地减小冷却剂到环境中的流出。根据另一种措施，可以设置屏蔽装置，该屏蔽装置在冷却区段上方延伸。该屏蔽装置包括弯曲的面式构件，借助于该面式构件使罩室中的下沉气体从冷却区段偏转开。在根据本发明的低温存放装置的运行中，可以冷却尤其冷却区段上方的罩室。冷却气体可以在冷却区段的方向上下沉，然而通过屏蔽装置从冷却区段中的样品支架侧面导出，从而避免残余湿气的不期望的冷凝或样品上的污染。根据另一种变型方案，冷却区段中的样品支架可以通过导热元件与热沉、尤其与存放容器的内室连接。有利地，因此使样品支架上的样品与材料或热容热接触并且附加地支持存放温度上的冷却。
优选地，冷却区段装配有温度传感器。为了测量冷却区段中、尤其样品支架上的温度设置有温度传感器——例如热电传感器。有利地，通过温度传感器支持低温存放装置的自动化。低温存放装置尤其可以装配有调节回路，在该调节回路中根据冷却区段中的当前温度和额定温度控制冲洗装置、尤其冷却剂流的数量和/或温度。
根据本发明的低温存放装置的存放容器借助于顶盖区段封闭。优选地，顶盖区段设有可封闭的顶盖开口，该顶盖开口小于顶盖区段。提供例如设有盖子或滑板的顶盖开口能够实现样品从存放容器中取出或样品供给到存放容器中，而不打开整个顶盖区段。因此，有利地使存放容器中的冷却剂消耗最小化。为了改进冲洗装置的冷却作用，顶盖开口和罩室中的冷却区段优选相对于彼此直接相邻地设置。本发明的该实施方式减小以其他气体加载在存放容器的内室和罩室之间运输的样品并且同时改进样品在运输期间的持续冷却。
当低温存放装置装配有用于在存放容器的内室和罩室中的冷却区段之间的样品运送的第一转运装置和/或装配有用于在罩室中的冷却区段和罩装置的环境之间的样品运送的第二转运装置时，得出用于根据本发明的低温存放装置的自动化的其他优点。有利地，第一和/或第二转运装置的驱动装置在罩室中与冷却区段间隔开地设置。有利地避免低的温度对驱动装置的不利影响，并且改进样品运输的可靠性。以下变型方案是特别优选的：在该变型方案中第二转运装置包括运输容器，该运输容器设置用于接收样品并且可借助于冷却区段中的冲洗装置冷却。样品在冷却区段中可以直接设置在运输容器中并且在所述样品接着被运输到存放容器的内室中或罩装置的外部环境中之前被冷却。
根据本发明的另一种有利的实施方式，低温存放装置可以装配有清洁装置，所述清洁装置设置用于移除冷却区段中的表面、尤其样品表面的冷凝物。清洁装置对待清理的表面机械地和/或热地起作用，以便通过机械作用——例如借助于摆动的刷子和/或热作用——例如短时间的局部加热来移除冷凝物。提供清洁装置具有以下优点：在冲洗装置的可能故障的情况下或样品在冷却区段中可能不完全屏蔽环境气体的情况下除去尤其样品的表面的不期望的沉淀物。
根据本发明的低温存放装置有利地能够以与常规技术相比更高的可靠性实现自动化的运行。因为众多的组件设置在罩装置的未冷却或仅仅微不足道地冷却的部分区域中并且运行，所以减小了低温存放装置的易受影响性。优选地设置有控制装置，借助于该控制装置可控制冲洗装置(尤其通过使用所提到的调节回路)、顶盖开口、第一转运装置、第二转运装置和/或清洁装置。所述控制装置可以根据预先确定的、与保藏任务相关的程序实施所提到的组件的操作。
附图说明
以下参照附图描述本发明的其他细节和优点。附图示出：
图1至4：根据本发明的低温存放装置的优选实施方式的示意性立体视图；
图5和6：清洁装置的示意性图解，根据本发明的低温存放装置可以装配有所述清洁装置；
图7：根据本发明的具有控制装置的低温存放装置的另一实施方式的示意性侧视图；
图8：根据本发明的低温存放装置的顶盖区段的其他细节的示意性图解。
具体实施方式
以下示例性地尤其参照冲洗装置和其运行描述本发明的实施方式。只要样品的低温保藏、尤其样品制备和低温罐的结构和运行的细节从常规技术已知，就不描述它们。
图1示出根据本发明的低温存放装置100的第一实施方式，其具有在这里为图解目的以立体示意图示出的存放容器10、罩装置20和冲洗装置30。
存放容器10为具有在侧面和朝向底部由环绕的容器壁封闭的内室11的低温罐(杜瓦瓶)，所述内室向上由顶盖区段13封闭。顶盖区段13具有可封闭的顶盖开口16，示意性地示出的样品1可以通过该顶盖开口从内室11转运到邻近的罩装置20中。在例如大约-200℃的温度下的液氮池12位于内室11的底部上。在池12上方，内室11以氮蒸气填充，在所述氮蒸气中得到例如-150℃的温度。氮蒸气中的温度为存放容器10中的存放温度。为了存放低温保藏的样品，呈架子形状的、承载多种生物样品的支架装置(未示出，见图4和7)位于内室11中，典型地位于液氮池12上方。
存放容器10在图1中仅仅示意性地示出。在低温罐的实际构型中，该低温罐附加地设有用于供给液氮和必要时用于导出过剩的氮蒸气的导管。此外，存放容器10装配有加热装置14，该加热装置14包括设置在液氮池12中的电阻加热装置。加热装置14通过电连接导线15与外部的电流源(未示出)连接并且必要时与控制装置(见图7)连接。
罩装置20包括例如圆柱形或长方体形的罩21，该罩放置在顶盖区段13的上侧上，从而顶盖开口16由罩遮盖。罩21包围罩室22，该罩室主要以环境空气或氮填充。过剩的气体可以从罩室22例如通过可选地设置的虹吸管23向外部排出。借助于通过虹吸管23流出，避免罩室22由于从外部流入的空气引起的污染。
冲洗装置30包括冷却剂瓶32，该冷却剂瓶在所示出的实施方式中由具有液氮池12的存放容器10构成。此外，冲洗装置30具有冷却剂导管31，该冷却剂导管从冷却剂瓶32(存放容器10)通过顶盖区段13导向罩室22中。冷却剂导管31的内部的端部在存放容器10的内室11中在液氮池12上方打开，而冷却剂导管31的外部的端部朝向罩室22中的冷却区段24(虚线圈出)。冷却剂导管31这样定向，使得由冷氮组成的冷却剂流直接在冷却区段24中的样品1上冲洗。借此实现如下冷却区段24：在该冷却区段中，在罩室22中也局部受限地提供在存放容器10的内室11中存在的存放温度。这能够实现冷却区段24中的样品1经受与在存放容器10的内室11中相同的低温保藏条件。
为了使用根据本发明的方法例如以便将样品1从内室11运送到低温存放装置100的环境中，借助第一转运装置(未示出，见例如图4和7)将样品1通过顶盖区段13的顶盖开口16运输到冷却区段24中。因为通过冷却剂导管31在冷却区段24中产生与在内室11中相同的氮气相，所以用于在冷却区段24中的样品1的保藏条件相对于内室不变。然后，从冷却区段24出发，样品1可以借助第二转运装置(未示出，见例如图4和7)例如通过罩21的壁中的存取开口或在罩21暂时抬起期间向外部运动。
氮蒸气作为冷却剂通过冷却剂导管31的供给通过从液氮到蒸气形的氮在内室中的持续转化来进行。因为存放容器11由顶盖区段13密封地封闭，所以全部的氮蒸气流经冷却剂导管31。如果冷却剂流太小而不能在样品支架25上维持所期望的存放温度，则可以通过操作加热装置14来增强冷却剂流。
图2示意性地说明根据本发明的低温存放装置100的一种变换实施方式，其具有存放容器10、罩装置20和冲洗装置30。与根据图1的实施方式不同地，冲洗装置30作为冷却剂瓶包括分开的、例如呈杜瓦瓶形状的附加瓶33以便接收液氮。冷却剂导管31从附加瓶33出发在罩室22中延伸到冷却区段24，该冷却区段由冷氮蒸气流入形成。流经冷却剂导管31的冷却剂流可以如同在根据图1的实施方式中那样借助于附加瓶33(未示出)中的加热装置控制。
替代地，附加瓶33可以是无水气体池，该无水气体池在经过冷却剂导管31的路径上被热电式地冷却到所期望的存放温度。根据另一种变型方案，冷却剂瓶32可以由另一邻近的存放容器提供，其在大小和构型上如同存放容器10那样成形。例如，在具有多个存放容器10的低温库中可以使用所述存放容器中的一个作为附加瓶33用于所有其他存放容器的冲洗装置。
图3说明根据本发明的低温存放装置100的另一种变换实施方式，其中与图1和2不同地不设置唯一的冷却剂导管而设置多个冷却剂导管31，所述多个冷却剂导管在存放容器10的内室11和罩装置20的罩室22之间延伸。冷却剂导管31的外部的端部朝向顶盖区段13上方的冷却区段24。以冷氮蒸气2冲洗可能设置在样品支架25(见图8)上的样品1，所述冷氮蒸气从冷却剂导管31流出到冷却区段24中。接着，氮分散在罩室22中，其中所述氮加热，从而在冷却区段24外部产生提高的温度。
此外，不同于图1和2地，图3示出，可以提供具有罩21的罩装置20，所述罩的直径等于存放容器10的直径。借此有利地实现罩室22的更大容积，其相应地可以接收更多用于样品处理的组件——例如用于转运装置的驱动装置。
根据图3的低温存放装置100可以完全被动地工作。这意味着，不设置或不操作加热装置14。在这种情况下，为了调节样品支架25处的存放温度所需的冷却剂流仅仅通过来自液氮池12的氮的蒸发产生。如果需要更大的冷却剂流，则可以转换至冷却区段24的主动冷却，其方式是，操作加热装置14。
冷却剂导管31在样品支架25周围均匀分布地设置，以便实现样品支架25上的样品1尽可能相同的、全面的环绕冲洗。因为冷却剂(冷氮气)比罩室22中的周围环境更冷，所以优选冷却剂导管31的端部设置在样品支架25上的样品1上方，从而冷却剂流从上方落到样品1上。然而替代地，冷却剂流也可以从下方和/或在侧向上朝向样品1。
如果在低温存放装置100的运行阶段中不进行样品1的取出或供给，则流动的氮气可以流入罩室22中。为此，可封闭的顶盖开口16可以保持打开，从而来自存放容器10的蒸发的氮气经过顶盖开口16和冷却剂导管31流到罩室22中。因此，有利地实现罩室22不以环境空气而以干燥的氮气填充。结果，存放容器10和样品1不会结冰。此外，流出的气体在罩装置20中加热，从而减少在各次样品取出之间的可能的冷凝物沉积(霜)。
图4示出根据本发明的低温存放装置100的另一种变换实施方式，在该低温存放装置中设置用于在存放容器10的内室和罩室22中的样品支架25之间进行样品运送的第一转运装置50和用于在样品支架25和低温存放装置100的环境之间进行样品运送的第二转运装置60。第一转运装置50包括第一驱动装置51，该第一驱动装置设置在罩室22中或设置在罩装置20外部并且通过轴52与内室11中的平台53耦合。在平台53上设置有具有多个低温样品的支架装置(架子)17。通过操作第一驱动装置51可以使所选择的架子17运动到顶盖开口16下方，以便将一个或多个样品传递到样品支架25上。为此，例如所选择的架子17可以通过顶盖开口16至少部分地拉到罩室22中。
第二转运装置60用于移动、取出、导入或进一步处理——例如接触或识别样品支架上的样品1。第二转运装置60装配有第二驱动装置61和操纵臂62，样品1可以借助于该操纵臂例如从样品支架25取出并且转移到运输容器(未示出)中。操纵臂62装配有呈保护罩形状的屏蔽装置26。借助于屏蔽装置26防止在罩室22中下沉的冷却气体沉积在样品1上。屏蔽装置26可以包括例如平板(如所示出的这样)、向下敞开的成拱形的板或向下敞开的杯。替代地，屏蔽装置26可以由多个单个的、搭接的元件组成。根据另一种变型方案，屏蔽装置可以包括折棚，该折棚根据第二转运装置60的运行状态压缩或延长，以便使冷却区段24相对于下沉的冷却气体屏蔽。
根据本发明的低温存放装置100可以装配有清洁装置70，该清洁装置与罩室中的样品支架25相邻地设置并且设置用于热式(图5)和/或机械式(图6)地消除冷却区段24中的样品表面的冷凝物(霜、冰晶)。有利地，借助于清洁装置70移除从罩室的未冷却区域沉积到样品1上的不期望的冷凝物。冷凝物在图5和6中示意性作为星星示出。
根据图5设置样品1的表面的热清洁。为此，清洁装置70包括共轴的双管71，所述双管的内管与干燥气体源连接并且所述双管的外管与吸入装置(未示出)连接。所述干燥气体源提供在室温下或在减小到直到室温的温度下的干燥气体流，在所述气体流的作用下通过升华或通过短时间的、脉冲式的加热和蒸发将冷凝物3从表面移除并且借助于气体流将其在外管中导出。在需要时，在样品1的与双管71相对置的一侧上设置气体反射器72，借助于该气体反射器使气体流在从旁经过样品1之后反射。因此，气体反射器72支持样品1的所有侧面上的表面清洁(除冰)。
根据图6的机械作用的清洁装置70同样包括共轴的双管71，通过该双管的内管供给干燥气体至样品1的表面并且通过该双管的外管导出具有冷凝物组分的气体。在这种情况下，在双管71的自由端部上附加地设置清洁工具73——例如刷子。通过横向于双管71的纵向延长的运动——例如振动运动可以借助于清洁工具73刮去样品1的表面的冷凝物。替代地或附加地，清洁装置70可以是仅仅机械有效的，如同在图6的左边部分中示意性地说明的那样。在这种情况下，清洁工具73与样品1相邻地设置并且例如可通过振动驱动装置(未示出)操作用于清洁样品1的表面。
图7说明本发明的一种实施方式，其中低温存放装置100装配有控制装置80。控制装置80设置用于实施不同的程序来处理低温存放装置100中的样品，例如将样品导入存放容器10中、存放样品、从存放容器10中取出样品和/或清点样品。为此，控制装置80与低温存放装置100的示意性地说明并且以下解释的组件耦合。
如以上所描述的这样，低温存放装置100包括存放容器10、罩装置20和冲洗装置30。在存放容器10的内室11中设置有具有样品1的支架装置17。借助于第一转运装置50可以使样品通过顶盖区段13的顶盖开口16运动到罩室22中的局部受限的冷却区段24(虚线圆出)中。顶盖开口16包括一个或多个闭锁装置18，所述一个或多个闭锁装置可借助于控制装置80电机械式地操作。冲洗装置30作为冷却剂瓶包括存放容器10和冷却剂导管31，所述冷却剂导管装配有用于调节流经冷却剂导管31的冷却剂流的调整元件34。所述调整元件34同样与控制装置80耦合。冷却区段24装配有温度传感器27，借助于该温度传感器可测量冷却区段24中的局部温度。温度传感器27与控制装置80耦合。控制装置80也与加热装置14连接，以便在需要时增强存放容器10的内室11中的冷氮气的产生。
第二转运装置60设置在罩装置20中，并且如以上参照图4解释的那样装配有操纵臂62和屏蔽装置26。此外，第二转运装置60的驱动装置61能够实现运输容器63的操作以接收样品和将样品传递到低温存放装置100的环境中。第一转运装置50和第二转运装置60同样与控制装置80耦合。
根据所存储的供给程序、存放程序、取出程序和/或清点程序借助于控制装置80操作所提到的组件。为了供给样品，例如借助于运输容器63将样品运送到冷却区段24中。根据样品的预处理，所述样品已经具有存放温度或者所述样品在冷却区段24中被冷却到存放温度。在此，可以设置借助于根据在图5和6中示出的变型方案之一的清洁装置70对样品进行冷凝物的清洁。如果例如在样品冻结时冲洗装置30的冷容量太小，则这借助于温度传感器27检测，接着借助于控制装置80操作加热装置14，以便加强经过冷却剂导管31的冷却剂流。在提供样品之后，可以根据导入程序将样品导入存放容器10中。为此，打开顶盖开口16的闭锁装置18并且借助于第一转运装置50将样品接纳到存放容器10的内室11中的支架装置17中。反之，样品的取出通过借助于第一转运装置50将样品通过顶盖开口16运送至冷却区段24来进行。在维持例如-150℃的存放温度的情况下，借助于第二转运装置60将样品传递到运输容器63中并且例如运送所述样品用于在低温存放装置100的环境中进一步使用。
低温存放装置的顶盖区段13的其他细节在图8中说明。在顶盖区段13中设置顶盖开口16，在该顶盖开口的上侧上设置样品支架25。样品支架25包括例如用于多种样品1的接收部(低温小管)。附加地，冷却剂导管31穿过顶盖开口16，所述冷却剂导管中的一个冷却剂导管31分别通向样品支架25的接收部之一中。为此，样品支架25中的接收部具有侧向开口，冷却剂导管31在所述开口处终止。通过冷却剂导管31，来自存放容器的冷氮气的冷却剂流2冲洗至样品1，从而样品在样品支架25中被保持在存放温度下并且保持无冰。优选地，样品支架25由具有高的导热性和/或热容的材料制造，例如由铝、银、铜、皂石或陶瓷制造。样品的直接邻近处的温度由温度传感器(未示出)检测，以便能够通过冷却剂导管31调节冷却剂流。
在权利要求、说明书和附图中所示出的特征可以单个地或者组合地对于本发明在其不同构型中的实现具有重要意义。

Claims (18)

1.一种低温存放装置(100)，所述低温存放装置设置用于存放尤其在低温保藏状态下的生物样品(1)，所述低温存放装置包括
存放容器(10)，该存放容器包括用于在液氮池(12)中或所述液氮池(12)上方的氮蒸气中的预先确定的存放温度下接收和冷却样品(1)的内室(11)，其中，所述内室(11)借助于顶盖区段(13)封闭；
罩装置(20)，该罩装置具有罩(21)，所述罩包括与所述顶盖区段(13)相邻的罩室(22)；
冲洗装置(30)，该冲洗装置具有冷却剂瓶(31，32)并且设置用于将冷却剂导入所述罩室(22)中，
其特征在于，
所述冲洗装置(30)具有至少一个冷却剂导管(31)，该至少一个冷却剂导管通到所述罩室(22)中并且设置用于借助于冷却剂流(2)冲洗局部受限的冷却区段(24)以及调节所述冷却区段(24)中的存放温度。
2.根据权利要求1所述的低温存放装置，其中，所述冷却剂瓶包括以下特征中的至少一项：
所述冷却剂瓶(31，32)设置用于接收液氮并且包括所述存放容器(10)和/或所述存放容器(10)外部的用于接收液氮的附加容器(32)，
所述冷却剂瓶(31，32)装配有用于冷却所述冷却剂的热电式的冷却装置。
3.根据权利要求2所述的低温存放装置，其中，
在所述存放容器(10)中和/或在所述附加容器(32)中设置有加热装置(14)，该加热装置设置用于产生由氮蒸气构成的冷却剂流(2)。
4.根据权利要求2或3所述的低温存放装置，其中，
所述冷却剂瓶(31，32)包括所述存放容器(10)，并且
所述至少一个冷却剂导管(31)从所述存放容器(10)的所述内室(11)经过所述顶盖区段(13)延伸至所述冷却区段(24)。
5.根据以上权利要求中任一项所述的低温存放装置，其中，所述冲洗装置(30)包括以下特征中至少一项：
所述冲洗装置(30)装配有温度传感器(27)，借助于该温度传感器能够测量所述冷却区段(24)中的温度，
所述冲洗装置(30)具有屏蔽装置(26)，借助于该屏蔽装置能够使所述冷却区段(24)相对于所述罩室(22)中的下沉气体屏蔽，
所述冲洗装置(30)具有转向装置，借助于该转向装置能够使所述冷却剂流(2)从所述冷却剂导管(31)偏转到所述冷却区段(24)中。
6.根据以上权利要求中任一项所述的低温存放装置，该低温存放装置包括：
样品支架(25)，该样品支架设置用于所述冷却区段(24)中的暂时样品接收，其中
所述样品支架(25)通过导热元件与所述存放容器(10)的所述内室(11)连接。
7.根据以上权利要求中任一项所述的低温存放装置，其中，
所述顶盖区段(13)具有邻近所述冷却区段(24)的、可封闭的顶盖开口(16)。
8.根据以上权利要求中任一项所述的低温存放装置，该低温存放装置包括
第一转运装置(50)，该第一转运装置设置用于所述内室(11)和所述冷却区段(24)之间的样品运送，和/或，
第二转运装置(60)，该第二转运装置设置用于所述冷却区段(24)和所述罩装置(20)的环境之间的样品运送。
9.根据权利要求8所述的低温存放装置，其中，
所述第二转运装置(60)包括运输容器(63)，该运输容器能够借助于所述冲洗装置(30)在所述冷却区段(24)中冷却。
10.根据以上权利要求中任一项所述的低温存放装置，该低温存放装置包括
机械式作用和/或热式作用的清洁装置(70)，该清洁装置设置用于除去样品表面的冷凝物。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的低温存放装置，该低温存放装置包括
控制装置(80)，该控制装置设置用于控制所述冲洗装置(30)、所述可封闭的顶盖开口(16)、所述第一转运装置(50)、所述第二转运装置(60)和/或所述清洁装置(70)。
12.根据以上权利要求中任一项所述的低温存放装置，其中，
所述冷却区段(24)具有小于所述罩装置(22)的容积的容积，和/或，
所述冷却区段(24)设置用于暂时样品布置。
13.一种用于处理在低温保藏状态下的样品(1)的方法，通过使用具有存放容器(10)、罩装置(20)和冲洗装置(30)的低温存放装置(100)，所述存放容器具有用于接收所述样品(1)和用于在液氮池(12)中或在所述液氮池(12)上方的氮蒸气中的预先确定的存放温度下冷却所述样品(1)的内室(11)并且该存放容器具有顶盖区段(13)，所述罩装置构成邻近所述顶盖区段(13)的罩室(22)，所述冲洗装置具有冷却剂瓶(32，33)，所述冷却剂瓶设置用于将冷却剂流(2)导入所述罩室(22)中，
其特征在于，
所述冲洗装置(30)具有至少一个冷却剂导管(31)，该冷却剂导管通到所述罩室(22)中，其中，
借助于冷却剂流(2)冷却局部受限的冷却区段(24)，所述冷却剂流通过所述至少一个冷却剂导管(31)流动至所述冷却剂区段(24)，其中，
在从所述存放容器(10)的所述内室(11)中取出之后或在导入到所述存放容器(10)的所述内室(11)中之前将所述样品(1)布置在所述存放温度下的所述冷却区段(24)中，而剩余的罩室(22)的温度相对于所述冷却区段(24)更高。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，
借助于来自于所述存放容器(10)和/或附加容器(33)的液氮蒸气和/或借助于热电式温度调节的冷却剂冷却所述冷却区段(24)中的所述样品(1)。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，
借助于加热装置(14)在所述存放容器(10)中和/或在所述附加容器(33)中调节所述液氮蒸气的冷却剂流(2)。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其中，
在所述冷却区段(24)中设置有样品支架(25)，该样品支架附加地通过导热元件冷却，所述导热元件与所述存放容器(10)的所述内室(11)连接。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的方法，其中，
借助于温度传感器(27)测量所述冷却区段(24)中的温度并且借助于调节回路调节所述冷却区段(24)中的温度。
18.根据权利要求13至17中任一项所述的方法，其中，
借助于机械式作用和/或热式作用的清洁装置(70)除去样品表面的冷凝物。
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