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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft ein Kühl-Lagersystem zur
Lagerung biologischer, medizinischer und/oder anderer Proben, Materialien
und/oder Konserven.
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Biologisches
und/oder medizinisches Material erfordert insbesondere für lange
Lagerzeiten tiefe Temperaturen von bis zu –150°C oder tiefer. Biologisches
Material, welches auf diese Weise gelagert wird, kann beispielsweise
Zellen, die nach dem Auftauen wieder lebensfähig sein sollen, oder Blutkonserven
umfassen.
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Stand der Technik
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Im
Stand der Technik sind Kühlschränke beschrieben,
die sich zum Lagern solcher Proben prinzipiell eignen, aber in bestimmten
Aspekten nachteilig sind. Beispielsweise muss zum Entnehmen oder zum
Einlagern einer Probe jedes Mal eine relativ große Türe geöffnet werden, wodurch ein signifikanter Wärmeaustausch
mit der Umgebung stattfindet. Definierte Lagerbedingungen für die empfindlichen
Proben können
so bei einem häufigen
Einlagerungs-/Entnahmebetrieb nicht aufrechterhalten bleiben und
eine Schädigung
der Proben kann daher nicht ausgeschlossen werden.
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Die
WO 01/88446 A1 beschreibt
ein Kühl-Lagersystem,
welches zum Lagern beispielsweise biologischen Materials geeignet
ist und eine Entnahme des tiefgefrorenen Materials bei verringertem
Wärmeaustausch
durch die Bereitstellung einer relativ kleinen Entnahmeöffnung erlaubt.
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Durch
die relativ kleine Entnahmeöffnung des
Kühl-Lagersystems gemäß der
WO 01/88446 A1 ist
es jedoch in einem Notfall, in dem beispielsweise bedingt durch
einen mechanischen Defekt des Antriebsmotors oder durch einen Stromausfall
eine Entnahme der Proben schnell stattfinden muss, nicht möglich die
Proben durch die Zugangsöffnung
hindurch zu entnehmen. Insbesondere wird hier häufig der Fall auftreten, dass
die jeweiligen Lagerkassetten so bezüglich der Öffnung angeordnet sind, dass
sie sich nicht öffnen
lassen.
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Beschreibung
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Entsprechend
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kühl-Lagersystem
anzugeben, welches auch in Notfällen,
beispielsweise Stromausfällen
oder Defekten der Antriebstechnik, bedienbar bleibt.
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Diese
Aufgabe wird durch das Kühl-Lagersystem
gemäß Anspruch
1 gelöst.
Entsprechend umfasst das Kühl-Lagersystem
einen kälteisolierten
Lagerbehälter
mit mindestens einer verschließbaren Zugangsöffnung,
wobei in dem Lagerbehälter
eine drehbar gelagerte Lagervorrichtung zur Aufnahme von mindestens
zwei Lagereinheiten zur Aufnahme von Kühlgut vorgesehen ist, wobei
die Lagervorrichtung zum Entnehmen und/oder Einlagern des Kühlguts durch
die Zugangsöffnung
hindurch mittels einer Antriebsvorrichtung drehbar ist. Gemäß der Erfindung
ist eine Betätigungsvorrichtung
zur von der Antriebsvorrichtung im Wesentlichen unabhängigen Drehung
der Lagervorrichtung vorgesehen, wobei die Betätigungsvorrichtung durch die
Zugangsöffnung
hindurch betätigbar
ist.
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Die
erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung
hat den Vorteil, dass in einem Kühl-Lagersystem,
welches mit einer Zugangsöffnung
versehen ist, im Notfall eine Betätigung der drehbar gelagerten
Lagervorrichtung manuell durch die Zugangsöffnung hindurch stattfinden
kann, so dass die eingelagerten Lagereinheiten bzw. die sich in
den Lagereinheiten befindenden Proben auch im Notfall entnommen werden
können.
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Durch
die Anordnung der Betätigungsvorrichtung
derart, dass sie durch die Zugangsöffnung hindurch betätigbar ist,
stellt zum Einen sicher, dass die sich noch im Lagerbehälter befindliche
Kälte möglichst
lange hält
da keine weiteren Öffnungen
zur Drehung der drehbar gelagerten Lagervorrichtung geöffnet werden
müssen,
und zum Anderen ein schneller und ergonomischer Wechsel zwischen
der Betätigung
der drehbaren Lagervorrichtung und einer darauf folgenden Entnahme
der jeweiligen Lagereinheiten bzw. Proben durchgeführt werden
kann, da sich die Betätigungsvorrichtung
in der Zugangsöffnung
befindet.
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Weiterhin
ist es bei einem Kühl-Lagersystem mit
einer drehbar gelagerten Lagervorrichtung, welche eine Zugangsöffnung aufweist
deren Dimensionen so gestaltet sind, dass sie gerade die Entnahme einer
einzigen Lagereinheit erlauben, nicht einfach beispielsweise mittels
einer seitlich an dem Lagerbehälter
angeordneten Kurbel zur Drehung der Lagervorrichtung die Lagervorrichtung
genau so in Ausrichtung mit der Zugangsöffnung zu bringen, dass die Lagereinheit
entnommen werden kann. Mit anderen Worten kann durch ungenaue manuelle
Drehung die Entnahme vereitelt werden. Eine genaue Ausrichtung von
Lagervorrichtung und Zugangsöffnung
wird dadurch deutliche erleichtert, dass die Betätigungsvorrichtung durch die
Zugangsöffnung
hindurch betätigbar
ist und daher gleichzeitig mit der Betätigung eine visuelle Überprüfung der
Ausrichtung der jeweiligen Lagereinheit bezüglich der Zugangsöffnung erreicht
werden kann.
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Bevorzugt
ist die Betätigungsvorrichtung
als Zahnrad ausgebildet. Dabei kann die Betätigungsvorrichtung vorteilhaft
durch manuellen Eingriff durch die Zugangsöffnung hindurch drehbar ausgestaltet sein.
Hierdurch ist ein einfaches Ergreifen durch den jeweiligen Bediener,
auch mit Handschuhen, gewährleistet,
ohne dass der jeweilige Bediener von der Betätigungsvorrichtung abrutscht.
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Vorteilhaft
ist die Betätigungsvorrichtung
derart an der Lagervorrichtung angeordnet, dass die Lagervorrichtung
im Wesentlichen in zwei Bereiche unterteilt wird, wobei jeweils
einer der Bereiche auf jeder Seite der Betätigungsvorrichtung liegt.
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Durch
das Vorsehen der Betätigungsvorrichtung
in einem zentralen Bereich der Lagervorrichtung kann zum Einen erreicht
werden, dass die Lagervorrichtung unanfälliger gegenüber einer
möglichen
Torsion durch ungleiche Beladung bei der Betätigung mittels der Betätigungsvorrichtung
ist, wodurch eine sichere Betätigung
gewährleistet
werden kann. Zum Anderen kann die Lagervorrichtung durch diese Anordnung
in zwei unterschiedliche Temperaturzonen unterteilt werden, wobei
es möglich
ist auf beiden Seiten, also in beiden Bereichen, unterschiedliche Temperaturen
innerhalb des Lagerbehälters
herzustellen. Die Betätigungsvorrichtung
dient in dieser vorteilhaften Ausgestaltung dann nicht nur zur Notfallbetätigung der
Lagervorrichtung, sondern gleichzeitig auch als Trennwand zwischen
zwei unterschiedlichen Temperaturbereichen.
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In
einer besonders effizienten Ausgestaltung des Kühl-Lagersystems greift auch die Antriebsvorrichtung
in die Betätigungsvorrichtung
ein, so dass im Normalbetrieb eine Drehung der drehbar gelagerten Lagervorrichtung
mittels der Antriebsvorrichtung über
die Betätigungsvorrichtung
erreichbar ist. Damit übernimmt
die Betätigungsvorrichtung
dann drei Funktionen, nämlich
zum Einen das Bewirken der normalen Drehung der Lagervorrichtung
während des
Normalbetriebs mittels der Antriebsvorrichtung, zum Zweiten eine
Teilung der Lagervorrichtung in zwei mit unterschiedlichen Temperaturen
beaufschlagbaren Bereichen und zum Dritten eben die erfindungsgemäße Notfallbetätigungsvorrichtung,
welche durch die Zugangsöffnung
hindurch betätigbar ist.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Kühl-Lagersystem mit einer die
Antriebsvorrichtung steuernden Steuereinrichtung vorgesehen, welche die
Position der Lagervorrichtung mittels eines Positionssensors, insbesondere
an der Antriebsvorrichtung, erfasst. Hierdurch kann eine effiziente
und automatisierte Steuerung und ein präzises Anfahren der jeweiligen
Entnahmeposition erreicht werden.
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Bevorzugt
kann die Steuereinrichtung mittels eines mobilen Handgeräts, insbesondere
eines PDA, bevorzugt mit einer Sprachein- und/oder Sprachausgabe,
angesteuert werden. Hierdurch kann eine mobile Überwachung des Kühl-Lagersystems
erreicht werden. In einer bevorzugten Variante ist das mobile Handgerät mit einem
Barcode-Scanner versehen, so dass beispielsweise ein Barcode auf
einer Probe und ein Barcode auf einer der Lagereinheiten gescannt werden
kann, um hier eine eindeutige Zuordnung und Einlagerung zu erreichen.
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Durch
einen speziellen Zugangsschutz mit individualisierten Passwörtern für jeden
autorisierten Benutzer kann nachvollzogen werden, wer wann was in
das Kühl-Lagersystem
eingelagert hat und an welcher Stelle sich diese Probe befindet.
Weiterhin kann durch eine individuelle Passwortvergabe beispielsweise
sichergestellt werden, dass bestimmte Benutzergruppen nur Zugriff
auf bestimmte Lagereinheiten erhalten.
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Bevorzugt
sind das Kühl-Lagersystem
und insbesondere auch die Steuereinrichtung netzwerkfähig, so
dass der Anschluss an ein Hausnetz und damit an eine zentrale Überwachung
möglich
ist.
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Das
Kühl-Lagersystem
umfasst als die Lagereinheiten bevorzugt Lagerkassetten. Die Lagervorrichtung
ist dabei vorteilhaft zur Aufnahme von 144 Lagerkassetten ausgerichtet,
wobei die Lagerkassetten hochisolierend und innenraumvariabel ausgestaltet
sein können
und insbesondere aus einem stark kälteisolierenden Kunststoff
hergestellt sein können.
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Zur
Herstellung der gewünschten
Innenraumtemperatur ist in dem Lagerbehälter mindestens ein Kühlmantel
vorgesehen. Der Kühlmantel
kann dabei für
ein flüssiges
oder ein gasförmiges
Kühlmittel
angepasst sein. Bei Ausgestaltung der Betätigungsvorrichtung derart,
dass sie die Lagervorrichtung in zwei Bereiche unterteilt, ist es
hier insbesondere vorteilhaft, in jedem der zwei Bereiche zumindest
einen separaten Kühlmantel
derart vorzusehen, dass die Temperatur in den beiden Bereichen von –150°C bis +20°C unabhängig voneinander
und stufenlos regelbar ist.
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In
einer vorteilhaften Weitergestaltung ist die Zugangsöffnung durch
eine kälteisolierende
Zugangsklappe verschließbar.
Dabei ist es von Vorteil, wenn die Zugangsklappe im Wesentlichen
selbstschließend
ausgebildet ist. Diese selbstschließende Eigenschaft kann dabei
beispielsweise durch das Bereitstellen von Gasdruckfedern erreicht
werden.
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Um
im Bereich der Zugangsöffnung
bei der Probenentnahme eine weitere Reduktion des Kälteverlusts
zu bewirken sind in der Zugangsöffnung
innen liegend bezüglich
der Zugangsklappe eine oder mehrere Schwingklappen zum Abdecken
der Zugangsöffnung
bei geöffneter
Zugangsklappe vorgesehen. Um eine genaue Identifizierung der Probenposition
zu ermöglichen,
können
die Schwingklappen gleichzeitig zur Identifikation der Axialposition
einer Lagereinheit mit entsprechenden Markierungen versehen sein.
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In
noch einer Weiterbildung der Erfindung ist die Zugangsklappe als
vorgekühlter
Entnahmebereich und/oder Bedientisch ausgebildet, wobei beispielsweise
auch Bedienelemente zur Ansteuerung der Antriebsvorrichtung in der
Zugangsklappe vorgesehen sein können.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
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In
den Zeichnungen zeigen
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1 eine
schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kühl-Lagersystems in einer ersten
Ausführungsform;
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2 ein
Kühl-Lagersystem
gemäß der Erfindung
in gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
in einer schematischen Seitenschnittansicht;
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3 das
Kühl-Lagersystem
gemäß 2 in
einer schematischen, semitransparenten Darstellung;
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4 das
Kühl-Lagersystem
gemäß der 2 und 3 in
einer schematischen perspektivischen Draufsicht; und
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5 das
Kühl-Lagersystem
der 2 bis 4 in einer schematischen, semitransparenten Seitenansicht.
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Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
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In
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele werden für gleiche
oder ähnliche
Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. Auf eine erneute
Beschreibung bestimmter Merkmale in den einzelnen Ausführungsbeispielen
wird teilweise verzichtet.
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1 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel des
Kühl-Lagersystems, das
einen kälteisolierten
Lagerbehälter 1 umfasst.
In dem kälteisolierten
Lagerbehälter 1 ist
eine mittels einer Zugangsklappe 20 verschließbare Zugangsöffnung 2 vorgesehen,
durch welche ein Bediener in den kälteisolierten Lagerbehälter 1 zur
Entnahme einer Probe hineingreifen kann.
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In
dem kälteisolierten
Lagerbehälter 1 ist weiterhin
eine drehbar gelagerte Lagervorrichtung 3 vorgesehen, in
die eine Vielzahl von Lagereinheiten 4 zur Aufnahme von
Kühlgut
eingebracht werden können.
Die Lagereinheiten sind dabei in Form von keilförmigen Lagerkassetten 4 ausgebildet,
welche so ausgestaltet sind, dass sie Dimensionen, insbesondere
in der Umfangsrichtung der Lagervorrichtung, derart aufweisen, dass
genau eine der Lagereinheiten 4 bzw. eine Lage von Lagereinheiten 4 durch
die Zugangsöffnung 2 hindurch
entnommen werden kann. Für
den Fall, dass in einer bestimmten Ausgestaltung die Lagereinheiten 4 nicht
aus der Lagervorrichtung 3 entnehmbar sind sondern lediglich ein
entsprechendes Aufnahmevolumen für
Proben darstellen, ist dennoch die Zugangsöffnung 20 zu den jeweiligen
Lagereinheiten 4 so ausgestaltet, dass ihre Dimensionen
in Umfangsrichtung, also quasi ihre Höhe, mit der Höhe der Zugangsöffnung 2 korrespondiert.
Hierdurch wird erreicht, dass immer nur ein möglichst kleiner Teil der gesamten
Lagervorrichtung einem möglichen
Kälteverlust
ausgesetzt wird.
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In
dem Kühl-Lagersystem
gemäß 1 ist eine
Antriebsvorrichtung 5 in Form eines Antriebsmotors vorgesehen,
wobei die Antriebsvorrichtung 5 über eine Antriebsmechanik,
beispielsweise einen Ketten- oder Riemenantrieb, auf die drehbar
gelagerte Lagervorrichtung wirkt.
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Weiterhin
ist eine Betätigungsvorrichtung 6 vorgesehen,
welche durch die Zugangsöffnung 2 hindurch
betätigbar
ist. Die Betätigungsvorrichtung 6 ist dabei
in der 1 schematisch gezeigt und so ausgestaltet, dass
ein Bediener durch die Zugangsöffnung 2 hindurch
die Betätigungsvorrichtung 6 manuell
derart betätigen
kann, dass die drehbar gelagerte Lagervorrichtung 3 in
die jeweils gewünschte
Position gedreht wird.
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Zur
Kühlung
der in dem Lagerbehälter 1 vorgesehenen
Lagereinheiten ist ein Kühlmantel 8 vorgesehen,
welcher beispielsweise über
eine Stickstoffzuleitung 10 mit Kältemittel versorgt wird.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel,
das in den 2 bis 5 gezeigt
ist, ist ein kälteisolierter
Lagerbehälter 1 vorgesehen,
in dem ebenfalls eine drehbar gelagerte Lagervorrichtung 3 vorgesehen
ist.
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In 2 sind
der kälteisolierte
Lagerbehälter 1,
die verschließbare
Zugangsöffnung 2,
die mittels der Zugangsklappe 20 verschließbar ist,
sowie die einzelnen Lagereinheiten 4 in Form der Lagerkassetten
in einer schematischen Schnittdarstellung zu erkennen. Eine Betätigungsvorrichtung 6 in
Form eines durch die Zugangsöffnung 2 hindurch
zugängigen Zahnrads
ist ebenso gezeigt. Die Kühlung
des sich in den jeweiligen Lagereinheiten 4 befindlichen
Kühlguts
wird über
einen Kühlmantel 8 erreicht.
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In 2 ist
besonders gut zu erkennen, dass die Antriebseinrichtung 5 über einen
Riemenantrieb und ein separates Ritzel 50 auf die Betätigungseinrichtung 6 einwirkt.
Hierdurch wird eine Doppelfunktion der Betätigungsvorrichtung 6 erreicht,
nämlich zum
Einen das Übertragen
der von der Antriebsvorrichtung 5 aufgebrachten Drehmoments
auf die drehbar gelagerte Lagereinheit im Normalbetrieb, und zum
Anderen der mögliche
direkte Zugriff auf die Betätigungsvorrichtung 6 durch
die Zugangsöffnung 2 hindurch
im Notfallbetrieb. Insbesondere kann ein Bediener durch die Zugangsöffnung 2 hindurch
nach dem Öffnen
der Zugangsklappe 20 die drehbar gelagerte Lagervorrichtung 3 derart
drehen, dass die jeweiligen Lagereinheiten 4, aus denen
im Notfallbetrieb Proben entnommen werden sollen, direkt vor der
Zugangsöffnung 2 zu
liegen kommen.
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Eine
Steuereinrichtung 7 ist vorgesehen, die mittels eines Positionssensors 70,
der die Position der Antriebsvorrichtung 5 detektiert,
im Normalbetrieb eine genaue Steuerung der Position der jeweiligen
Lagereinheit 4 bezüglich
der Zugangsöffnung 2 erreicht
werden.
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In
der Zugangsöffnung 2 sind
weiterhin Schwingklappen 22 vorgesehen, die die Zugangsöffnung 2 auch
bei geöffneter
Zugangsklappe 20 zumindest abdecken, um einen Kälteverlust
zu minimieren. Die Schwingklappen können dabei vielfach unterteilt und
markiert sein, so dass die Axialposition in einer Lagereinheit 4 aufgrund
der jeweiligen markierten Schwingklappe bestimmt werden kann.
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In
den 3 und 4 ist das Kühl-Lagersystem, das in 2 beschrieben
wurde, noch einmal in einer perspektivischen halbtransparenten Darstellung
sowie in einer perspektivischen Darstellung gezeigt. In diesen Darstellungen
ist klar zu erkennen, dass die Betätigungsvorrichtung 6 durch
die Zugangsöffnung 2 hindurch
betätigbar
ist. Weiterhin ist zu erkennen, dass die Betätigungsvorrichtung 6 die drehbar gelagerte
Lagervorrichtung 3 in zwei Bereiche 30, 32 aufteilt,
da die Betätigungsvorrichtung 6 als
sich radial zur Drehachse 34 der drehbar gelagerten Lagervorrichtung 3 erstreckende,
durchgängig gestaltete
Platte vorgesehen ist. Die Betätigungsvorrichtung 6 kann
dabei auch als isolierende Platte vorgesehen sein.
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In
dem in den 2 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispiel
ist, wie besonders gut in den 3 und 4 zu
sehen, die Betätigungsvorrichtung 6 nicht
nur zur Notfallbetätigung
der drehbar gelagerten Lagervorrichtung vorgesehen, sondern dient auch
zur Übertragung
des von der Antriebsvorrichtung 5 aufgebrachten Drehmoments
auf die drehbar gelagerte Lagervorrichtung und darüber hinaus
auch zur Aufteilung des durch die Lagervorrichtung definierten Lagervolumens
in zwei Bereiche 30, 32. Die Bereiche 30, 32 können durch
in dem Lagerbehälter entsprechend
angeordnete Kühlmäntel 8 mit
zwei unterschiedlichen Temperaturen beaufschlagt werden. Entsprechend
kann das Kühl-Lagersystem
mit zwei unterschiedlichen Temperaturbereichen betrieben werden.
Hierdurch ist eine besonders effiziente Raumausnutzung erreichbar.
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Die
drehbar gelagerte Lagervorrichtung 3 weist eine Ausgestaltung
auf, in der mindestens 144 Lagerkassetten aufgenommen werden können. Diese
Lagerkassetten können
dabei aus einem stark kälteisolierendem
Kunststoff ausgebildet sein und sind bevorzugt hochisolierend und
haben eine variable Innenraumgestaltung.
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Die
Zugangsklappe 20 ist bevorzugt selbstschließend ausgebildet,
was insbesondere durch das Vorsehen von beispielsweise Gasdruckfedern
oder ähnlichen
Energiespeichervorrichtungen bewerkstelligt werden kann.
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Die
Zugangsklappe 20 kann dabei insbesondere auch als vorgekühlter Entnahmebereich und/oder
Bedientisch dienen. Mit anderen Worten können die aus der Lagervorrichtung
entnommenen Lagereinheiten direkt auf dem sich im Wesentlichen auf
Innenraumtemperatur befindlichen Klappeninnenseite der Zugangsklappe 20 abgelegt
werden.
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Die
Steuerung des Kühl-Lagersystems
kann bevorzugt mittels eines mobilen Handgeräts, insbesondere eines PDA,
durchgeführt
werden. Bevorzugt hat der PDA eine Sprachein- bzw. Sprachausgabe, wodurch die Bedienung
stark vereinfacht werden kann. Ein spezifischer Zugangsschutz mittels
individueller Passwörter
kann den Zugriff einzelner Personengruppen auf bestimmte Proben
begrenzen. Mittels eines Barcode-Scanners am PDA kann eine Einlagerung
der Proben an bestimmten Positionen dokumentiert werden.