DE102007008351A1 - Self-cooling transport container for sample transport, e.g. for medical and oncologocial samples having a vacuum enclosed sample storage space that is cooled by making use of latent heat principles - Google Patents

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Abstract

Self-cooling transport container has an energy store (3, 4) built into its insulation. Within the energy chamber is a sample chamber (5) for holding the material to be transported. (5) Is accessible from the outside via a vacuum-tight access hole through which a sample can be inserted. The cold storage medium (4) using for cooling the transport medium operates as a latent heat store and allows selection of a required cooling temperature, where charging of the cold store is carried out by removal of heat from the coolant, which is added to (5) until (4) is frozen.

Description

Zahlreiche medizinische Güter und Laborproben etc. müssen bei konstant niedrigen Temperaturen versand und gelagert werden – je nach Probenbeschaffenheit können die geforderten klimatischen Bedingungen unterschiedlich sein. So werden Gewebeproben (z.B. für onkologische Testungen) für den Versand auf mindestens –40°C gefroren und müssen über die gesamte Versanddauer in diesem Zustand gehalten werden.numerous medical goods and laboratory samples etc. need be shipped and stored at constant low temperatures - depending on Sample texture can the required climatic conditions are different. So Tissue samples (e.g. oncological tests) for frozen the shipment to at least -40 ° C and have over the entire shipping period will be kept in this condition.

Außerdem sind solche Proben zumeist singulärer Art, so daß die einmal eingestellten klimatischen Bedingungen unbedingt aufrecht erhalten werden müssen, um den Verlust der Proben zu unterbinden. Die Transportdauer und damit die notwendige Aufrechterhaltung einer konstanten Lagertemperatur kann bei größeren Entfernungen und abhängig von den verfügbaren Transportmitteln im ungünstigen Fall mehrere hundert Stunden betragen.Besides, they are such samples mostly singular Kind, so that the unconditionally upheld climatic conditions have to be obtained to prevent the loss of the samples. The transport time and so that the necessary maintenance of a constant storage temperature can be at greater distances and dependent from the available Means of transport in the worst case several hundred hours.

Da in der Regel während des Transportes keine geeigneten Kühlaggregate bzw. die zu deren Betrieb notwendige Energiequelle zur Verfügung steht, muß die erforderliche Kühlenergie anderweitig bereit gestellt werden.There usually during the transport no suitable cooling units or their operation necessary energy source is available, the required cooling energy be provided elsewhere.

Eine geeignete Versandeinheit für Gewebeproben sollte daher beispielsweise die gesicherte Verwahrung und Kühlung der Proben bei –40°C über die Dauer von 200 bis 300 Stunden ermöglichen.A suitable shipping unit for Tissue samples should therefore, for example, secure storage and cooling the samples at -40 ° C over the Allow duration of 200 to 300 hours.

Stand der TechnikState of technology

Eine heute übliches Verfahren ist der Versand in einer mehr oder weniger großen Menge Trockeneis (festes, tiefkaltes CO2). Die Kühlung der Gewebeproben erfolgt hierbei durch die beim Verdampfen von Trockeneis freigesetzte Schmelz- und Verdampfungs-Enthalpie bei ca. –80°C. Allerdings ist der Prozeß auch mit der Freisetzung erheblicher Mengen an gasförmigem CO2 verbunden. Dadurch kann der Transport nicht in geschlossenen Behältnissen erfolgen und wird grundsätzlich als Gefahrgut eingestuft. Ein für derartige Transporte geeignetes Gefäß wird beispielhaft in DE 10131828 B4 , DE 3212529 oder DD 208851 beschrieben.One common method today is shipping in a more or less large amount of dry ice (solid, cryogenic CO 2 ). The cooling of the tissue samples is carried out here by the released during the evaporation of dry ice melting and evaporation enthalpy at about -80 ° C. However, the process is also associated with the release of significant amounts of gaseous CO 2 . As a result, the transport can not take place in closed containers and is generally classified as dangerous goods. A suitable for such transport vessel is exemplified in DE 10131828 B4 . DE 3212529 or DD 208851 described.

Bei einem anderen Typ Transportbehälter erfolgt die Kühlung mittels Verdampfung tiefsiedender flüssiger Gase wie zum Beispiel flüssigem Stickstoff (LN2) bei einer Temperatur von –196°C. Das zu kühlende Gut wird hier entweder direkt in dem LN2 schwimmend gelagert oder es wird – wie beispielsweise in EP 0178337A1 – der LN2 in einer kapillaraktiven Masse eingespeichert, so daß das Transportgut trocken und ohne unmittelbaren Kontakt mit LN2 gelagert ist.In another type of transport container, the cooling takes place by evaporation of low-boiling liquid gases such as liquid nitrogen (LN 2 ) at a temperature of -196 ° C. The material to be cooled is stored here either directly in the LN 2 floating or it will - such as in EP 0178337A1 - The LN 2 stored in a capillary active mass, so that the cargo is stored dry and without direct contact with LN 2 .

Auch bei diesen Verfahren, die mit LN2 arbeiten, werden große Mengen an potentiell schädlichem Gas freigesetzt. Außerdem können Isoliergefäße, die für den Transport bzw. die Speicherung größerer Mengen an LN2 geeignet sind, nur als so genannte Multilayer- oder Hochvakuum-Isolierungen ausgeführt werden. Deren Herstellung ist sehr aufwändig und teuer – außerdem sind solche Behälter Druck- und Stoß-empfindlich, so daß die Verwendung im zumeist rauen Transportbetrieb problematisch ist.Even with these methods working with LN 2, large quantities of potentially hazardous gas are released. In addition, insulated vessels which are suitable for transporting or storing larger quantities of LN 2 can only be designed as so-called multilayer or high-vacuum insulation systems. Their production is very complicated and expensive - also such containers are pressure and shock-sensitive, so that the use in the usually harsh transport operation is problematic.

Für moderatere Temperaturen im Bereich 0°C bis –20°C bietet sich bei nicht lang anhaltendem Transport die Verwendung von gefrorenem Wasser oder Solen an. Bekannte Isolierbehälter hierfür sind mit einfachen Isoliermaterialien wie organischen Schäumen ausgestattet und erlauben lediglich eine Kühl- bzw. Transportdauer von ca. 50h, was in vielen Fällen als nicht ausreichend erachtet wird. Derartige Behälter sind beispielhaft in US 4,250,998 beschrieben.For more moderate temperatures in the range of 0 ° C to -20 ° C, the use of frozen water or brines is recommended for non-long-lasting transport. Known insulated containers for this purpose are equipped with simple insulating materials such as organic foams and allow only a cooling or transport time of about 50h, which is considered in many cases to be insufficient. Such containers are exemplary in US 4,250,998 described.

Zahlreiche Schriften beschreiben die Verwendung von so genannten „Kühlakkus", „Energiespeichern" oder „Heatsinks". Allen Anwendungen gemeinsam ist, daß auch hier die freigesetzte Schmelzenthalpie unterschiedlichster Stoffe zur Kühlung des Transportgutes genutzt wird.numerous Fonts describe the use of so-called "rechargeable batteries", "energy storage devices" or "heatsinks" - all applications common is that too Here the released enthalpy of fusion of different substances for cooling of the transported goods is used.

In DE 10113183C1 , DE 10148C1586C1 und DE 10148587C1 werden solche Energiespeicher in aufwändig gestaltete Isoliergefäße eingebracht. Die beschriebenen Behälter entsprechen im Grundsatz dem oben bereits genannten Typ der Hochvakuum-Isolierung und sind damit auch den schon angesprochenen Beschränkungen hinsichtlich Stoßempfindlichkeit und Lebensdauer unterworfen.In DE 10113183C1 . DE 10148C1586C1 and DE 10148587C1 Such energy storage are introduced into elaborately designed isolation vessels. The container described correspond in principle to the above-mentioned type of high-vacuum insulation and are thus subject to the already mentioned limitations in terms of shock sensitivity and life.

Darüber hinaus zeichnen sich die beschriebenen Behälter durch groß dimensionierte Öffnungen aus, über die zum Einen die verwendeten Energiespeicher samt Transportgut in den Behälter verbracht werden – durch die andererseits aber auch gravierende Wärmebrücken entstehen, die die Isolierwirkung beeinträchtigen und damit die Kühldauer verkürzen. So werden in DE 10113183C1 trotz der aufwändigen Isolierung lediglich Kühlzeiten von ca. 100h genanntIn addition, the containers described are characterized by large-sized openings, on the one hand, the energy storage used together with cargo are spent in the container - but on the other hand also serious thermal bridges arise that affect the insulation and thus shorten the cooling time. So be in DE 10113183C1 despite the elaborate isolation only called cooling times of about 100h

Mit WO 2005/066559 wird ein hermetisch verschließbares Transportbehältnis beschrieben, bei dem die Kühlung der eingeschlossenen Proben über die Nutzung der Schmelzenthalpie von Werkstoffen erfolgt, die in separaten, ebenfalls fest verschlossenen Behältnissen gespeichert sind. Der Kühl-Behälter inklusive dem davon umschlossenen Probenbehälter soll nach WO 2005/066559 von einer hochwirksamen Wärme-Isolierung umhüllt sein, wobei allerdings der Kühlbehälter vollständig aus dem Isolationsbehälter entnommen werden kann. Auch hier weist der Isolierbehälter Bauart bedingt ein großer Öffnung und damit unerwünschte Wärmebrücken auf.WO 2005/066559 describes a hermetically sealable transport container in which the cooling of the enclosed samples takes place via the use of the enthalpy of fusion of materials which are stored in separate, likewise tightly sealed containers. The cooling container, including the sample container enclosed by it, should, according to WO 2005/066559, be enveloped by a highly effective heat insulation, although the cooling container can be completely removed from the insulation container. Here too the insulated container type due to a large opening and thus undesirable thermal bridges.

Versuche mit derartigen Transportbehältern haben ergeben, daß die angestrebten Transport-/Kühlzeiten von größer als 100 Stunden auch unter Verwendung von sehr hochwirksamen evakuierten Isolierungen und selbst mit großen Mengen von Kühlmitteln nicht erreicht werden können.tries have with such transport containers show that the desired transport / cooling times from bigger than 100 hours also using very highly evacuated Isolations and even with big ones Quantities of coolants can not be reached.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer leichten und hocheffizienten Transporteinrichtung, mit der es möglich ist, unter Einhaltung der entsprechenden Transport- und Labor-Vorschriften die Kühlung des Versandgutes bis zu 300h sicher zu stellen und darüber hinaus die Transportkosten durch Absenkung des Volumens und der Bruttogewichte zu minimieren.task The present invention is to provide a lightweight and highly efficient transport device with which it is possible Cooling of the vehicle in compliance with the relevant transport and laboratory regulations Shippable goods up to 300h and beyond the transport costs by lowering the volume and the gross weights to minimize.

Ein erfindungsgemäßes Transportgefäß soll außerdem ausreichende Stabilität aufweisen, um so die üblichen Belastungen unter allen Bedingungen des Transportes vom Transportgut abzuhalten und mehrfache Verwendung der Transportgefäße zu sichern.One inventive transport vessel should also sufficient stability to have the usual Loads under all conditions of transport of cargo to prevent and secure multiple use of transport containers.

Weiterhin werden Verfahren zur Handhabung und insbesondere der Konditionierung (Kühlung) derartiger, erfindungsgemäßer Transportbehälter aufgezeigt.Farther are methods of handling and in particular of conditioning (Cooling) such, inventive transport container shown.

Beschreibungdescription

Untersuchungen mit anderen Transportgefäßen haben gezeigt, daß trotz groß dimensionierter Energiespeicher keine ausreichend lange Kühldauer (> 200h) erreicht werden kann. Zahlreiche Kühlsysteme können zudem nicht hermetisch abgeschlossen werden und führen damit zur Emission potentiell schädlicher Gase. Die Erfindung betrifft ein neuartiges Druck- und Stoß-festes Isoliergefäß, welches den hinsichtlich Lagertemperatur und Kühlkapazität der jeweiligen Aufgabenstellung angepassten Energiespeicher nahezu vollständig umschließt. Lediglich ein Halsbereich – der zudem so dimensioniert ist, daß ausschließlich das zu transportierende Gut und ggf. Kühlmittelanschlüsse in oder an den Energiespeicher verbracht werden können – wird dabei nicht von der hochwertigen Isolierung umfasst. Während der Transportphase wird dieser Halsbereich mit einem Stopfen verschlossen.investigations with other transport containers shown that despite large dimensioned energy storage no sufficiently long cooling time (> 200h) can be achieved can. Numerous cooling systems can Moreover, they are not hermetically sealed and lead to it potentially harmful to emission Gases. The invention relates to a novel pressure and shock-resistant Insulated vessel, which the with regard to storage temperature and cooling capacity of the respective task adapted energy storage almost completely encloses. Only one Neck area - the Moreover, it is dimensioned so that only the Good to be transported and possibly coolant connections in or can be spent on the energy storage - is not of the high quality Insulation includes. While During transport, this neck area is closed with a stopper.

In 1 ist das Prinzip eines solchen Transportbehälters dargestellt. Die Isolierung des Transportbehälters ist als gestützte Vakuumisolierung ausgebildet, die hoch druckbelastbar und damit in der Lage ist, während des Transportes jegliche Art von Stößen abzufangen und somit den Energiespeicher und das Transportgut zu schützen. Der für die Wirksamkeit der Vakuumisolierung benötigte evakuierbare und vollständig abschließbare Raum wird dabei von dem Schutzbehälter 1.1 mit dem Evakuierungsanschluß 1.2 einerseits sowie dem Behälter des Kältespeichers 3 mit der vakuumdichten Durchführung 8 andererseits gebildet. Der Kältespeicher (3; 4) ist also Bestandteil der den Transportbehälter bildenden gestützten Vakuumisolierung und kann nicht entnommen werden.In 1 the principle of such a transport container is shown. The isolation of the transport container is designed as a supported vacuum insulation, which is highly pressure resistant and thus able to intercept any kind of shocks during transport and thus to protect the energy storage and the cargo. The evacuated and completely lockable space required for the effectiveness of the vacuum insulation is thereby removed from the protective container 1.1 with the evacuation terminal 1.2 on the one hand, and the container of cold storage 3 with the vacuum-tight feedthrough 8th on the other hand. The cold storage ( 3 ; 4 ) is thus part of the transport container forming the supported vacuum insulation and can not be removed.

In Verlängerung der vakuumdichten Durchführung 8 ist im Kühlspeichermedium 4 eine Probenkammer 5 angeordnet, die während des Transportes den Probenbehälter bzw. das Transportgut 6 umschließt. Probenkammer 5 und vakuumdichte Durchführung 8 bilden eine glattflächige Einheit, die hinsichtlich Reinigungsverhalten und Sterilisierbarkeit den Ansprüchen des Medizinbetriebes entspricht. Während des Transportes wird die Transportkammer 5 mittels eines den Durchmesser der Durchführung 8 vollständig ausfüllenden Stopfens/Deckels 9.1 bis 9.3 verschlossen. Der Stopfen besteht aus einem dünnwandigen Mantel (9.1), der aus Werkstoffen mit niedriger spezifischen Wärmeleitfähigkeit – z.B. Kunststoff oder Keramik – gefertigt und mit geeignetem Isolierwerkstoffen (9.2) – z.B. organischen oder anorganischen Schäumen gefüllt ist. Um das Eindringen feuchter Luft in die Probenkammer 5 zu unterbinden erfolgt eine zusätzliche Abdichtung des Stopfens gegen den Schutzbehälter (1.1) und die Probenkammer (5) mittels Elastomerdichtungen 9.3 – die unten an dem Stopfen angeordnete Elastomerdichtung hat außerdem die Aufgabe, den Probenbehälter während des Transportes zu sichern.In extension of the vacuum-tight implementation 8th is in the cooling storage medium 4 a sample chamber 5 arranged during transport the sample container or the transported goods 6 encloses. sample chamber 5 and vacuum-tight implementation 8th form a smooth surface unit, which meets the requirements of the medical operation in terms of cleaning behavior and sterilization. During transport, the transport chamber 5 by means of a diameter of the bushing 8th completely filling plug / lid 9.1 to 9.3 locked. The plug consists of a thin-walled jacket ( 9.1 ) made of materials with low specific thermal conductivity - eg plastic or ceramic - and with suitable insulating materials ( 9.2 ) - Eg organic or inorganic foams is filled. To prevent the entry of moist air into the sample chamber 5 To prevent an additional sealing of the plug against the protective container ( 1.1 ) and the sample chamber ( 5 ) by means of elastomeric seals 9.3 - The arranged below the stopper elastomeric seal also has the task to secure the sample container during transport.

Im Einzelfall – insbesondere bei größeren Probenabmessungen und damit größeren Durchmessern der vakuumdichten Durchführung 8 – ist es sinnvoll auch die Isolierung 9.2 des Stopfens als gestützte Vakuumisolierung auszuführen und so die Isoliereigenschaften des Stopfens zu verbessern.In individual cases - especially with larger sample dimensions and thus larger diameters of the vacuum-tight implementation 8th - Does it make sense the insulation 9.2 perform the plug as supported vacuum insulation and so improve the insulating properties of the plug.

Je nach geforderter Kühltemperatur wird ein Kältespeichermedium (4) mit entsprechend niedrigem Schmelzpunkt ausgewählt – z.B. Wasser-/Salz-Gemische oder Aromaten oder Alkohole bzw. angepasste Stoffgemische. Da diese Stoffe während des Betriebes der erfindungsgemäßen Transportbehälter weder in die Vakuumisolierung noch in die Umgebung austreten dürfen, wird der Behälter des Kältespeichers (3) mit der Probenkammer (5) in der Regel aus dünnwandigem Metall gefertigt und vakuumdicht verschweißt. Auch der Schutzbehälter 1.1 wird aus dünnwandigem Metall gefertigt und verschweißt, um eine ausreichende Stoßfestigkeit während des Transportes zu gewährleisten. Es kommen alle Metalle mit ausreichender Vakuumdichtigkeit/Diffusions- und Permeationsfestigkeit und guter Schweißbarkeit in Frage.Depending on the required cooling temperature, a cold storage medium ( 4 ) with a correspondingly low melting point selected - for example, water / salt mixtures or aromatics or alcohols or adapted mixtures. Since these substances must not escape into the vacuum insulation or into the environment during operation of the transport container according to the invention, the container of the cold storage ( 3 ) with the sample chamber ( 5 ) usually made of thin-walled metal and vacuum-sealed. Also the protective container 1.1 is made of thin-walled metal and welded to ensure sufficient impact resistance during transport. There are all metals with sufficient vacuum tightness / diffusion and permeation and good weldability in question.

Der Aufbau des Transportbehälters als insgesamt dreiwandiges Metallgefäß bietet zudem die Möglichkeit eines äußerst sicheren Transportes von gefährlichen oder kontaminierten Proben.Of the Structure of the transport container as a total of three-walled metal vessel also offers the opportunity a very safe one Transport of dangerous or contaminated samples.

Da eine aus Metall gefertigte Verbindung (vakuumdichte Durchführung 8) zwischen Schutzbehälter 1.1 und Probenkammer 5 aufgrund der hohen spezifischen Wärmeleitfähigkeit von Metallen eine Wärmebrücke darstellen würde, ist diese Durchführung aus einem Werkstoff mit niedriger Wärmeleitfähigkeit aber ausreichender Diffusions- und Permeationsdichtigkeit – z.B. Keramik oder Glasfaserverstärktem Epoxidharz (GFK) – gefertigt und mit den Metallbehältern verklebt. Die vakuumdichte Durchführung 8 kann erfindungsgemäß auch aus einem mit den Behältern 1.1 und 5 verschweißten metallischen Wellschlauch oder Membran-Balg hergestellt werden. Genauso gut ist es umgekehrt auch möglich den erfindungsgemäßen Transportbehälter komplett aus GFK-Materialien herzustellen.As a compound made of metal (vacuum-tight implementation 8th ) between protective container 1.1 and sample chamber 5 Due to the high specific thermal conductivity of metals would represent a thermal bridge, this implementation is made of a material with low thermal conductivity but sufficient diffusion and Permeationsdichtigkeit - eg ceramic or glass fiber reinforced epoxy resin (GRP) - made and glued to the metal containers. The vacuum-tight implementation 8th can according to the invention also from one with the containers 1.1 and 5 welded metallic corrugated hose or diaphragm bellows are produced. Conversely, it is equally possible to manufacture the transport container according to the invention completely from FRP materials.

Der Schutzbehälter 1.1 ist vollständig mit druckfestem, mikroporösem Isoliermaterial 2 ausgefüllt, welches auch den Behälter des Kältespeichers (3) sowie die vakuumdichte Durchführung (8) fest umschließt und so gleichzeitig deren Positionierung in dem Schutzbehälter 1.1 sichert. Als erfindungsgemäße Isolierstoffe können thermisch verdichtete Mikro-Glasfasern, kompaktierte pyrogene Kieselsäure-Pulver, nachverdichtete Schüttungen aus offenporigen anorganischen Schäumen oder andere mikro- bzw. nanoporöse Materialien verwendet werden.The protective container 1.1 is completely made with pressure-resistant, microporous insulation material 2 filled, which also the container of the cold storage ( 3 ) as well as the vacuum-tight implementation ( 8th ) firmly encloses and so at the same time their positioning in the protective container 1.1 guaranteed. Thermally densified micro-glass fibers, compacted pyrogenic silica powder, post-compacted beds of open-pore inorganic foams or other microporous or nanoporous materials can be used as insulating materials according to the invention.

Über den Evakuierungsanschluß 1.2 werden in dem aus dem Schutzbehälter 1.1, dem Kältespeicher 3 sowie der Durchführung 8 gebildeten und mit dem verdichteten Isolationsmaterial 2 gefüllten Isolationsraum molekulare Strömungsbedingungen eingestellt, die die Konvektion unterbinden. Mit entsprechend angepassten Anschlüssen ist es darüber hinaus möglich, jederzeit eine Nachevakuierung des Isolationsraumes durchzuführen und so die Gesamtlebensdauer des Transportbehälters zu verlängern.About the evacuation terminal 1.2 are in the from the protective container 1.1 , the cold storage 3 as well as the implementation 8th formed and with the compressed insulation material 2 filled isolation space set molecular flow conditions that prevent convection. With appropriately adapted connections, it is also possible at any time to carry out a Nachevakuierung the isolation room and thus extend the overall service life of the transport container.

Vor der Einlagerung eines Probenbehälters 6 muß das Kältespeichermedium 4 energetisch beladen werden, d.h. das Kältespeichermedium wird eingefroren. Dies geschieht indem die Probenkammer 5 solange mit einem Kühlmittel, dessen Temperatur unterhalb der Gefriertemperatur des Kältespeichermediums (4) liegt, befüllt wird, bis das Kältespeichermedium (4) komplett durchgefroren und verfestigt ist. Um sowohl diesen Beladungsvorgang als auch den Temperaturverlauf während des Transportes zu überwachen ist an dem Behälter des Kältespeichers (3) im Vakuumraum ein Thermofühler 7.1 – z.B. ein Mantel-Thermoelement oder ein ummanteltes Pt 1000 – befestigt. Das Meß-Signal wird über die Meßleitung 7.2 und eine vakuumdichte Elektrodurchführung 7.3 aus dem Isolationsraum herausgeführt. Im Deckel/Stopfen 9 ist ein kombiniertes Temperaturanzeige- und Erfassungsgerät integriert, um den Temperaturverlauf während der gesamten Transportphase erfassen und dokumentieren zu können.Before storing a sample container 6 must the cold storage medium 4 energetically loaded, ie the cold storage medium is frozen. This is done by the sample chamber 5 as long as with a coolant whose temperature is below the freezing temperature of the cold storage medium ( 4 ), is filled until the cold storage medium ( 4 ) is completely frozen and solidified. In order to monitor both this loading process and the temperature profile during transport is on the container of the cold storage ( 3 ) in the vacuum space a thermocouple 7.1 - For example, a jacket thermocouple or a sheathed Pt 1000 - attached. The measuring signal is transmitted via the measuring line 7.2 and a vacuum-tight electrical feedthrough 7.3 led out of the isolation room. In the lid / stopper 9 A combined temperature display and recording device is integrated to record and document the temperature profile during the entire transport phase.

Um ein unbefugtes Entfernen des Stopfens/Deckels (9.1 bis 9.3) während des Transports zu verhindern, wird dieser mit geeigneten Spannverschlüssen 1.3 gesichert, die ggf. auch mit Plomben versiegelt sein können.To prevent unauthorized removal of the plug / lid ( 9.1 to 9.3 ) during transport, this is provided with suitable fasteners 1.3 secured, which may also be sealed with seals.

Im Fall des Transportes von gefährlichen Gütern (z.B. giftige oder ansteckende Proben) läßt sich der Verschlußstopfen so ausgestalten, daß eine formschlüssige Verbindung zum Transportbehälter besteht (z.B. Gewinde) und die Probenkammer 5 über Dichtungen hermetisch gegen die Umgebung abgeschlossen wird. Bauartbedingt kann somit ein sicherer Transport der eingeschlossenen Proben gewährleistet werden.In the case of the transport of dangerous goods (eg toxic or contagious samples), the stopper can be designed so that there is a positive connection to the transport container (eg thread) and the sample chamber 5 is sealed hermetically against the environment via seals. Due to the design, a secure transport of the enclosed samples can thus be ensured.

Eine weitere erfindungsgemäße Möglichkeit der Beladung (= Speicherung von Kälteenergie) des Energiespeichers ist in 2 dargestellt (bei diesem Bild wurde auf die Darstellung eines Stopfens/Deckels sowie der Temperaturüberwachung verzichtet, da diese analog zu 1 aufgebaut sind).Another possibility according to the invention of loading (= storage of cooling energy) of the energy store is in 2 (In this picture, the presentation of a plug / cover and the temperature monitoring was omitted, as this analogous to 1 are constructed).

Das in dem Behälter 3 befindliche Kältespeichermedium 4 kann ggf. ungünstige kalorische Daten dahingehend aufweisen, daß die Wärmeleitfähigkeit niedrig und damit das Beladen des Speichers langwierig ist. Um den Speichervorgang zu beschleunigen, ist erfindungsgemäß eine Kühlschlange 10.2 in dem Kältespeicher-medium um die Probenkammer 5 herum angeordnet. Die Anschlüsse 10.1 und 10.3 der Kühlschlange 10.2 sind innerhalb der vakuumdichten Durchführung 8 aus dem Kältespeicher-Behälter 3 herausgeführt. Über einen der Anschlüsse 10.1/10.3 wird während der Beladungsphase Kühlmittel – z.B. Flüssig-Stickstoff- zu- und über den jeweils anderen Anschluß abgeführt. Das Kühlmittel durchfließt die Kühlschlange und friert so das Kältespeichermedium 4 ein. Nach erfolgter Beladung des Kältespeichers werden die Kühlmittel-Leitungen entfernt und der Kältespeicher (3/4) ist wieder vollständig von Isolierung 2 (inkl. dem in 2 nicht dargestellten Stopfen) umgeben.That in the container 3 cold storage medium 4 may possibly have unfavorable caloric data to the effect that the thermal conductivity is low and thus the loading of the memory is tedious. To accelerate the storage process, according to the invention is a cooling coil 10.2 in the cold storage medium around the sample chamber 5 arranged around. The connections 10.1 and 10.3 the cooling coil 10.2 are within the vacuum-tight implementation 8th from the cold storage tank 3 led out. About one of the connections 10.1 / 10.3 during the loading phase coolant - eg liquid nitrogen - supplied and discharged via the other terminal. The coolant flows through the cooling coil and thus freezes the cold storage medium 4 one. After loading the cold storage, the coolant lines are removed and the cold storage ( 3 / 4 ) is again complete of insulation 2 (including the in 2 surrounded plugs, not shown).

Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsvariante des selbstkühlenden Transportbehälters ist in 3 dargestellt. Für den Fall daß mehrere Probenbehälter 6 transportiert werden sollen kann die Probenkammer 5 größer ausgeführt und mit einem drehbaren Magazin 11.1 ausgestattet werden. Es wird jeweils die Magazinkammer mit einem Probenbehälter 6 befüllt, die sich unter der vakuumdichten Durchführung 8 befindet. Anschließend wird das Magazin 11.1 um die in der Probenkammer 5 gelagerte Drehachse 11.2 weitergedreht, so daß die bereits eingelagerten Probenbehälter 6 in den vollständig von Kältespeichermedium 4 umgebenen Teil der Probenkammer 5 gedreht werden und damit sicher auf Lagertemperatur gehalten werden. Der nächste freie Magazinplatz kann wie oben beschrieben beschickt werden.A further variant of the invention of the self-cooling transport container is in 3 shown. In the event that several sample containers 6 can be transported, the sample chamber 5 made larger and with a rotatable magazine 11.1 be equipped. There will be the magazine chamber with a sample container 6 filled, located under the vacuum-tight execution 8th located. Then the magazine becomes 11.1 around the in the sample chamber 5 gela gerte axis of rotation 11.2 further rotated, so that the already stored sample container 6 in the completely from cold storage medium 4 surrounded part of the sample chamber 5 be rotated and thus kept safe at storage temperature. The next free magazine slot can be loaded as described above.

Da es ggf. sinnvoll sein kann, bei einem selbstkühlenden Transportbehälter das Kältespeichermedium auszutauschen und damit die Kühltemperatur der jeweiligen Transportaufgabe anzupassen, ist in 4 eine weitere erfindungsgemäße Variante des selbstkühlenden Transportbehälters dargestellt. Ergänzend zu den bisher dargestellten Ausführungen besitzt dieser Behälter eine zweite vakuumdichte Durchführung 12, über die eine mit einem Schraubstopfen verschließbare Öffnung 13 für das Entleeren und Befüllen des Kältespeicher-Behälters 3 zugänglich ist. In der Darstellung 4 sind in dieser Durchführung auch die Kühlmittel-Anschlüsse 10.1 und 10.3 angeordnet, über die die Kühlschlange 10.2 beschickt werden kann (wie dies bei den Erläuterungen zur 2 beschrieben ist). Die Durchführung 12 wird, wenn der Zugang zu den Öffnungen 13, 10.1 und 10.2 nicht benötigt wird, mittels eines Schraubstopfens 14.1 verschlossen. Der Stopfen selbst besteht aus dem dichten Mantel (14.1) der mit Isoliermaterial 14.2 ausgefüllt ist – Aufbau und Materialwahl entsprechen dem des Stopfens/Deckels 9.1 bis 9.3 gemäß 1. Auch dieser Schraubstopfen kann ggf. als gestützte Vakuumisolierung ausgeführt werden.Since it may be useful to replace the cold storage medium in a self-cooling transport container and thus adapt the cooling temperature of the respective transport task is in 4 another variant of the invention of the self-cooling transport container shown. In addition to the previously described embodiments, this container has a second vacuum-tight implementation 12 , via which a closable with a screw plug opening 13 for emptying and filling the cold storage tank 3 is accessible. In the presentation 4 are in this implementation also the coolant connections 10.1 and 10.3 arranged over which the cooling coil 10.2 can be fed (as explained in the notes to the 2 is described). The implementation 12 will, if the access to the openings 13 . 10.1 and 10.2 is not needed, by means of a screw plug 14.1 locked. The plug itself consists of the tight jacket ( 14.1 ) with insulating material 14.2 filled in - construction and choice of material correspond to those of the plug / cover 9.1 to 9.3 according to 1 , This screw plug may also be designed as a supported vacuum insulation.

Im Übrigen entspricht die Darstellung in 4 den in den 1 bis 3 vorgeschlagenen Transportbehältern.Otherwise, the presentation in 4 in the 1 to 3 proposed transport containers.

Es versteht sich von selbst, daß die in den 1 bis 4 dargestellten Varianten des selbstkühlenden Transportbehälters erfindungsgemäß in allen denkbaren Kombinationen darstellbar ist.It goes without saying that the in the 1 to 4 illustrated variants of the self-cooling transport container according to the invention in all conceivable combinations can be displayed.

Beispiel für einen erfindungsgemäßen TransportbehälterExample of a Transport container according to the invention

Mit einem Transportbehälter entsprechend der Darstellung in 1 mit einem Kältespeichervolumen von ca. 4 Litern kann eine Probenvolumen von etwa 80 cm3 für die Dauer von 300h bei –50°C (und einer Umgebungstemperatur von 25°C) gelagert bzw. befördert werden. Als Energiespeichermedium wird in dem Fall n-Hexanol verwendet; die Isolierung weist im ungestörten Bereich eine spezifische Wärmeleitfähigkeit von etwa 0,004 W/mK auf. Die Außenabmessungen des Transportbehälters betragen etwa: D = 250 mm; H = 550 mm bei einem Gesamtgewicht von ca. 10,5 KgWith a transport container as shown in 1 With a cold storage volume of about 4 liters, a sample volume of about 80 cm 3 can be stored or transported for a period of 300 hours at -50 ° C (and an ambient temperature of 25 ° C). As the energy storage medium n-hexanol is used in the case; The insulation has a specific thermal conductivity of about 0.004 W / mK in the undisturbed area. The outer dimensions of the transport container are approximately: D = 250 mm; H = 550 mm with a total weight of approx. 10.5 kg

Dieses Beispiel soll die Leistungsdaten einer möglichen Ausführungsform aufzeigen; die Eignung für höhere oder tiefere Temperaturen und andere Speicherzeiten liegt im Bereich der Erfindung – dies gilt im Übrigen auch für die Form des Transportbehälters, weil mit der erfindungsgemäßen gestützten Vakuumisolierung nicht nur rotationssymmetrische Formen darstellbar sind.This Example is the performance data of a possible embodiment show; the suitability for higher or lower temperatures and other storage times are within the range of the invention - this is true Furthermore also for the shape of the transport container, because with the supported vacuum insulation according to the invention not only rotationally symmetric shapes can be displayed.

Im Einzelnen wird die Erfindung anhand eines rohrförmigen Transportbehälters erläutert – die Zeichnungen zeigen:in the The invention is explained in detail with reference to a tubular transport container - the drawings demonstrate:

1 Längsschnitt durch selbstkühlenden Transportbehälter mit eingelagerter Einzelprobe, Temperaturüberwachung und Verschluß-Stopfen/-Deckel 1 Longitudinal section through self-cooling transport container with integrated single sample, temperature control and sealing plug / cover

2 Längsschnitt durch selbstkühlenden Transportbehälter mit Kühlschlange und Kühlmittelanschlüssen zur Beladung des Kältespeichers 2 Longitudinal section through self-cooling transport container with cooling coil and coolant connections for loading the cold accumulator

3 Längsschnitt durch selbstkühlenden Transportbehälter mit vergrößerter Probenkammer und Probenmagazin zur Lagerung mehrerer Proben 3 Longitudinal section through self-cooling transport container with enlarged sample chamber and sample magazine for storage of several samples

4 Längsschnitt durch selbstkühlenden Transportbehälter mit zusätzlichen, versenkt angeordneten Anschlüssen 4 Longitudinal section through self-cooling transport container with additional, recessed arranged connections

Claims (14)

Selbstkühlender Transportbehälter mit einem fest in eine Isolierung eingebauten Energiespeicher (3/4), der als solcher integrativer kraft- und formschlüssiger Bestandteil der Isolierung ist und einer in diesem Energiespeicher angeordneten Probenkammer (5) zur Aufnahme des Transportgutes, wobei die Probenkammer von außen über eine vakuumdichte Durchführung (8) zugänglich ist und beschickt werden kann, wobei das für die Kühlung des Transportgutes erforderliche Kältespeichermedium (4) nach dem Prinzip eines Latentwärmespeicher funktioniert und entsprechend der geforderten Kühltemperatur ausgewählt wird, wobei die Beladung des Kältespeichers durch Wärmeentzug mittels eines Kühlmittels, welches in die Probenkammer (5) gefüllt wird bis das Kältespeichermedium gefroren ist, erfolgt.Self-cooling transport container with an energy store permanently installed in an insulation ( 3 / 4 ), which as such is an integrative positive and non-positive component of the insulation and a sample chamber arranged in this energy store (US Pat. 5 ) for receiving the transported goods, wherein the sample chamber from the outside via a vacuum-tight implementation ( 8th ) is accessible and can be charged, with the necessary for the cooling of the cargo cold storage medium ( 4 ) works according to the principle of a latent heat storage and is selected according to the required cooling temperature, wherein the loading of the cold storage by heat removal by means of a coolant, which in the sample chamber ( 5 ) is filled until the cold storage medium is frozen takes place. Selbstkühlender Transportbehälter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die den Energiespeicher (3/4) umschließende Isolierung eine gestützte, druck- und stoßfeste Vakuumisolierung ist, wobei der dichte und evakuierbare Isolationsraum aus dem Schutzbehälter (1.1), dem Kältespeicher-Behälter (3) und der vakuumdichten Durchführung (8) gebildet wird, wobei der Isolationsraum vollständig und formschlüssig mit druckfestem, mikroporösem Isoliermaterial ausgefüllt ist, wobei der Druck im Isolationsraum dauerhaft bis in den Bereich der molekularen Strömung abgesenkt wird, wobei die Druckabsenkung über den Evakuieranschluß erfolgt und bei Bedarf jederzeit erneut durchgeführt werden kann, wobei die Behälterwände (1.1 und 3) bauartbedingt so elastisch sind, daß sich nach der Evakuierung ein kraftschlüssiger Verbund mit dem Isoliermaterial einstellt.Self-cooling transport container according to claim 1, characterized in that the energy storage ( 3 / 4 ) enclosing insulation is a supported, pressure and impact resistant vacuum insulation, wherein the dense and evacuatable isolation space from the protective container ( 1.1 ), the cold storage tank ( 3 ) and the vacuum-tight implementation ( 8th ) is formed, the insulation space completely and formschlüs filled with pressure-resistant, microporous insulating material, wherein the pressure in the insulation space is lowered permanently into the region of the molecular flow, wherein the pressure reduction takes place via the evacuation connection and can be performed again at any time if required, wherein the container walls ( 1.1 and 3 ) are so elastic due to the design that adjusts a non-positive bond with the insulating material after evacuation. Selbstkühlender Transportbehälter nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die den Energiespeicher (3/4) umschließende gestützte, druck- und stoßfeste Vakuumisolierung (2) aus thermisch verdichteten Mikro-Glasfasern oder kompaktiertem pyrogenem Kieselsäurepulver oder einer im Isolationsraum nachverdichteten Schüttung aus offenporigen anorganischen Schäumen besteht.Self-cooling transport container according to claim 1 and 2, characterized in that the energy storage ( 3 / 4 ) enclosing supported, pressure and impact resistant vacuum insulation ( 2 ) consists of thermally compacted micro-glass fibers or compacted fumed silica powder or a post-compacted in the insulation space bed of open-cell inorganic foams. Selbstkühlender Transportbehälter nach den Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die den Isolationsraum bildenden Behälter (1.1) und (3) aus dünnwandigen zylindrischen Metallbehältern vakuumdicht geschweißt werden und zur Vermeidung von Wärmebrücken die vakuumdichte Durchführung (8) schlecht wärmeleitend ausgebildet ist, wobei die Blechdicken der Metallbehälter (1.1 und 3) so gewählt sind, daß ein membranartiges bzw. elastisches Gehäuse entsteht, vorzugsweise mit einer Blechdicke von 0,5 bis 1,2 mm.Self-cooling transport container according to claims 1 to 3, characterized in that the container forming the insulation space ( 1.1 ) and ( 3 ) are welded vacuum-tight from thin-walled cylindrical metal containers and to prevent thermal bridges, the vacuum-tight implementation ( 8th ) is poorly thermally conductive, wherein the sheet thicknesses of the metal container ( 1.1 and 3 ) are selected so that a membrane-like or elastic housing is formed, preferably with a sheet thickness of 0.5 to 1.2 mm. Selbstkühlender Transportbehälter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die vakuumdichte Durchführung (8) aus einem sehr dünnwandigen – vorzugsweise im Bereich 0,15 bis 0,35 mm – Wellschlauch oder Membranbalg ausgebildet und vakuumdicht mit den Behältern 1.1 und 3 verbunden ist, wobei die Verbindung vorzugsweise durch schweißen oder löten erfolgt.Self-cooling transport container according to one or more of the preceding claims, characterized in that the vacuum-tight passage ( 8th ) made of a very thin-walled - preferably in the range 0.15 to 0.35 mm - corrugated hose or diaphragm bellows and vacuum-tight with the containers 1.1 and 3 is connected, wherein the connection is preferably carried out by welding or soldering. Selbstkühlender Transportbehälter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die vakuumdichte Durchführung (8) aus einem Werkstoff niedriger spezifischer Wärmeleitung ausgebildet und vakuumdicht mit den Behältern 1.1 und 3 verbunden ist, wobei es sich bei diesem Werkstoff vorzugsweise um Keramik oder glasfaserverstärktes Epoxidharz (GFK) handelt, wobei die Verbindung vorzugsweise durch kleben mit Epoxidklebern erfolgt.Self-cooling transport container according to one or more of the preceding claims, characterized in that the vacuum-tight passage ( 8th ) formed of a material of low specific heat conduction and vacuum-tight with the containers 1.1 and 3 is connected, wherein this material is preferably ceramic or glass fiber reinforced epoxy resin (GRP), wherein the compound is preferably carried out by gluing with epoxy adhesives. Selbstkühlender Transportbehälter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vakuumdichte Durchführung (8) während des Transportes mit einem Stopfen/Deckel verschlossen und abgedeckt ist, wobei der Deckel aus dünnwandigen – vorzugsweise 1 bis 2 mm Wanddicke – Werkstoffen mit niedriger spezifischer Wärmeleitfähigkeit ausgebildet ist – vorzugsweise GFK oder kältestabiles Polyethylen, innen ist der Deckel mit Isoliermaterial (9.2) ausgeschäumt.Self-cooling transport container according to one or more of the preceding claims, characterized in that the vacuum-tight feedthrough ( 8th ) is covered and covered during transport with a stopper / lid, wherein the lid of thin-walled - preferably 1 to 2 mm wall thickness - materials with low specific thermal conductivity is formed - preferably FRP or cold-resistant polyethylene, inside is the lid with insulating material ( 9.2 ) foamed. Selbstkühlender Transportbehälter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung (9.2) des Deckel-/Stopfen-Gehäuses (9.1) ebenfalls als gestützte Vakuum-Isolierung ausgeführt ist, so daß ein mechanisch hoch belastbares Bauteil entstehtSelf-cooling transport container according to one or more of the preceding claims, characterized in that the insulation ( 9.2 ) of the lid / stopper housing ( 9.1 ) Also designed as a supported vacuum insulation, so that a mechanically highly resilient component is formed Selbstkühlender Transportbehälter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel/Stopfen (9.1) während des Transportes über Spannschlösser 1.3 mit dem Schutzbehälter (1.1) verbunden wird und dadurch gegen ein Öffnen gesichert ist, wobei der Verschluß wahlweise verplombt werden kann.Self-cooling transport container according to one or more of the preceding claims, characterized in that the cover / plug ( 9.1 ) during transport via turnbuckles 1.3 with the protective container ( 1.1 ) is secured and thereby secured against opening, wherein the closure can optionally be sealed. Selbstkühlender Transportbehälter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Stopfen (9.1) und Transportbehälter über ein Gewinde formschlüssig miteinander verbunden sind, wobei geeignete Dichtungen (9.3) zwischen Stopfen und Gehäuse (1.1) bzw. Probenkammer (5) für einen hermetischen, sicheren Abschluß von möglicherweise kontaminierten Proben sorgen.Self-cooling transport container according to one or more of the preceding claims, characterized in that plugs ( 9.1 ) and transport containers are positively connected to one another via a thread, with suitable seals ( 9.3 ) between plug and housing ( 1.1 ) or sample chamber ( 5 ) provide a hermetic, secure seal for potentially contaminated samples. Selbstkühlender Transportbehälter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Kältespeichers am Kältespeicherbehälter außen gemessen wird, wobei die Messung mittels einem Temperaturfühler (7.1) – vorzugsweise einem Mantel-Thermoelement oder einem ummantelten Pt 1000 – im Vakuumraum erfolgt und das Meß-Signal über eine Meßleitung (7.2) und eine vakuumdichte Elektro-Durchführung (7.3) nach außen geführt und danach weiter zu einem im Deckel positionierten Anzeige- und Speichergerät (7.6) geleitet wird.Self-cooling transport container according to one or more of the preceding claims, characterized in that the temperature of the cold accumulator is measured on the cold storage container outside, wherein the measurement by means of a temperature sensor ( 7.1 ) - preferably a jacket thermocouple or a jacketed Pt 1000 - in the vacuum space and the measuring signal via a measuring line ( 7.2 ) and a vacuum-tight electrical feedthrough ( 7.3 ) and then on to a display and storage device ( 7.6 ). Selbstkühlender Transportbehälter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kältespeicherbehälter (3; 2) eine Kühlschlange (10.2) verlegt ist, wobei diese innerhalb der vakuumdichten Durchführung (8) die Wandung des Kältespeicherbehälters (3) durchtritt und über die so entstehenden Öffnungen (10.1 und 10.2) Kühlmittel zur Beladung des Kältespeichers durch die Kühlschlange (10.2) geleitet wird.Self-cooling transport container according to one or more of the preceding claims, characterized in that in the cold storage container ( 3 ; 2 ) a cooling coil ( 10.2 ), which is within the vacuum-tight implementation ( 8th ) the wall of the cold storage tank ( 3 ) and over the resulting openings ( 10.1 and 10.2 ) Coolant for loading the cold accumulator through the cooling coil ( 10.2 ). Selbstkühlender Transportbehälter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Probenkammer (5; 3) so groß ist, daß mehrere Probenbehälter (6) in einem drehbar gelagerten Probenmagazin (11.1) gelagert werden können.Self-cooling transport container according to one or more of the preceding claims, characterized in that the sample chamber ( 5 ; 3 ) is so large that several sample containers ( 6 ) in a rotatably mounted sample magazine ( 11.1 ) can be stored. Selbstkühlender Transportbehälter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelanschlüsse (10.1 und 10.3 in 4) zu der Kühlschlange (10.2) sowie ein weiterer mit einem Schraubstopfen dicht verschließbarer Anschluß (13) zum Kältespeichermedium in einer zweiten vakuumdichten Durchführung (12) angeordnet sind, wobei die Durchführung 12 analog der bereits beschriebenen Durchführung (8) ausgeführt ist, wobei über die mit einem Schraubstopfen verschließbare Öffnung (13) das Kältespeichermedium (4) ausgetauscht werden kann, wobei die vakuumdichte Durchführung (12) nach dem Beladungsvorgang bzw. dem Austausch des Kältespeichermediums mit einem eingeschraubten, isolierten Stopfen (14.1) verschlossen ist, wobei die Isolierung (14.2) des Schraub-Stopfens (14.1) als gestützte Vakuum-Isolierung ausgeführt ist.Self-cooling transport container according to one or more of the preceding claims, characterized in that the coolant connections ( 10.1 and 10.3 in 4 ) to the cooling coil ( 10.2 ) and another with a screw plug tightly sealable connection ( 13 ) to the cold storage medium in a second vacuum-tight passage ( 12 ), wherein the implementation 12 analogous to the implementation already described ( 8th ) is executed, wherein on the closable with a screw plug opening ( 13 ) the cold storage medium ( 4 ), whereby the vacuum-tight implementation ( 12 ) after the loading process or the replacement of the cold storage medium with a screwed, insulated plug ( 14.1 ) is closed, the insulation ( 14.2 ) of the screw plug ( 14.1 ) is designed as a supported vacuum insulation.
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