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Auftauvorrichtung für tiefgefrorenes Sperma
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftauen von portionsweise
in Ampullen oder anderen Behältnissen abgefüllten, tiefgefrorenem Sperma, mit einem
elektrisch beheizten und vorzugsweise elektronisch auf der eingestellten Temperatur
gehaltenen Wasserbad sowie einer in das Wasserbad eintauchbaren heb- und senkbaren
Einrichtung für die Aufnahme der Sperma-Behälter.
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Bei der künstlichen Besamung von Menschen und insbesondere Nutztieren,
wie Rindern, Schafen, Ziegen, Pferden u.dgl. ist es üblich, den vom Samenspender
abgenommenen Samen in Form von Einzelportionen abzufüllen und bis auf die Temperatur
des flüssigen Stikstoffs, also
- 1960C abzukühlen. Als Portionsverpackung
werden hierbei Glas- oder Kunststoffampullen oder auch auch andere Behältnisse unterschiedlicher
Abmessungen verwendet.
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Die tiefgekühlten Samenportionen werden bis zu ihrer Verwendung bei
der Temperatur des flüssigen Stickstoffes gehalten. Sie müssen alsdann aufgetaut
werden, wobei die Erfahrung gezeigt hat, daß beispielsweise zur künstlichen Besamung
des Rindes das Auftauen in einem Wasserbad zwischen 38 und 40 C, also bei der Körpertemperatur
des Rindes (38,90C) zu brauchbaren Ergebnissen führt. Forschungen haben jedoch gezeigt,
daß die Überlebensrate der Spermien bei höherer Auftautemperatur, z.B. von 70°C
höher ist, vorausgesetzt, daß die Auftauzeit, welche je nach Form und Werkstoff
der Portionsverpackung unterschiedlich ist, exakt eingehalten wird.
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Um das Auftauen des tiefgefrorenen tJpermts in einem höher temperierten
Wasserbad zu ermögliche., sind bereits Geräte bekannt, welche über elektrisch beheizte
Wasserbäder verfügen, wobei die Wasserbäder meist erektronisch auf der gewünschten
vorgegebenen oder einstellbaren Temperatur gehalten werden. In die Geräte eingebaut
ist ein Zeitmeßwerk, welches nach Ablauf
einer eingestellten Zeit,
die der gewählten Temperatur des Wasserbades sowie der Größe der aufzutauenden Portionen
entsprechen muß, ein akustisches und/ oder optisches Signal abgeben, bei dessen
Erscheinen die Sperma-Behältnisse dem Wasserbad von Hand entnommen werden müssen.
Die vorbekannten Vorrichtungen weisen hierzu eine in das Wasserbad eintauchende
neb- und senkbare Einrichtung auf, welche im wesentlichen aus einer Griffstange
sowie einer an dieser befestigten Siebplatte besteht. Da das Wasserbad bei derartigen
Auftauvorrichtungen meist nur einen geringen Durchmesser aufweist, ist es möglich,
die aufzutauenden Ampullen oder sonstigen Behältnisse auf diese Siebplatte zu stellen,
wobei sie dann mit ihrem oberen Teil an die Wand des rohrförmigen Wasserbades anliegen.
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Die Erfahrung hat gezeigt, daß die Benutzung der vorbekannten Geräte
große Aufmerksamkeit erfordert. Eine geringfügige Überschreitung der Auftauzeit
führt zum Absterben der Spermien und folglich in der Praxis zu ergebnisloser Samenübertragung.
Als Beispiel sei angeführt, daß eine Überschreitung der Auftauzeit um etwa 2 Sekunden
bei einer Wasserbadtemperatur von 700C die Spermien schon weitgehend schädigt oder
abtötet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Auftauvorrichtungen
für tiefgefrorenes Sperma derart weiterzuentwickeln, daß die erforderliche Auftauzeit
exakt eingehalten wird, ohne daß die Vorrichtung einer dauernden Kontrolle von außen
bedarf. Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1 vorgeschlagen, welche gekennzeichnet ist durch einen gegen eine
Rückstellkraft in das Wasserbad eintauchbaren Auftaukäfig, sowie eine auf diesen
einwirkende, im Bereich des Wasserbades angeordnete zeitabhängig steuerbare Arretiervorrichtung.
Die Arretiervorrichtung hält den Auftaukäfig im Gebrauchsfalle im Wasserbad fest
und gibt ihn nach Ablauf der eingestellten Zeit automatisch wieder frei.
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Die auf den Auftaukäfig einwirkende Rückstellkraft hebt den Käfig
alsdann selbsttätig aus dem Wasserbad heraus, ein Vorgang, der äußerst schnell abläuft,
mit dem Ergebnis, daß die Spermien in sonst nicht erreichbarer Weise kurzzeitig
auf ihre Solltemperatur gebracht werden.
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Die crwähnte Rückstcllkraft, gegen die der Auftaukäfl9 in das Innere
des Wasserbades bewegt wird, kann dadurch zustandekommen, daß der Auftaukäfig selbst
als Schwimmer ausgebildet ist. Es kann dies dadurch bewirkt
werden,
daß der Auftaukäfig aus einem spezifisch leichten Werkstoff, etwa einem Schaumkunststoff,
hergestellt wird. Die erwähnte Rückstellkraft ist dabei gleich der Auftriebskraft
des Auftaukäfigs, vermindert um das Gewicht der eingestellten Ampullen o.dgl..
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Bei einer anderen Ausführungsform ist der Auftaukäfig mit einem in
das Wasserbad eintauchbaren Schwimmer verbunden. Der Auftaukäfig selbst kann dabei
aus beliebigem Material, beispielsweise Metall- oder Kunststoff--Draht bestehen
und er ist vorzugsweise im unteren Bereich mit einem Schwimmer verbunden. Der Schwimmer
kann ein entsprechend dimensioniertes Stück aus Schaumkunststoff, Kork o.dgl. sein
oder er kann aus einer hohlen Dose aus Kunststoff, Blech o.dgl. bestehen.
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Bei einer wiederum anderen Ausführungsform ist der Auftaukäfig gegen
die Kraft einer Feder verschiebbar.
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Bei dieser Feder kann es sich um eine Druckfeder oder eine Zugfeder
handeln. Die Feder kann dabei oberhalb oder auch im Bereich des Wasserbades angeordnet
sein oder auch im Raume daneben, wobei die Feder durch entsprechende Vorsprünge
auf den Auftaukäfig einwirken muß.
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Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird
vorgeschlagen, daß die zeitabhänig steuerbare Arretiervorrichtung durch einen Schalter
einschaltbar ist, der im Bereich des Wasserbades angeordnet und von dem in das Wasserbad
eingetauchten Auftaukäfig betätigbar ist. Der Schalter kann im einfachsten Fall
ein Mikroschalter sein, der - wasserdicht gekapselt - im unteren Bereich des Wasserbades
angeordnet ist und gegen den der Auftaukäfig beim Eindrücken in das Wasserbad stößt.
Bei einer bevorzugten Ausführunsform ist der Schalter jedoch eine induktiv vom Auftaukäfig
oder -einem damit verbundenen Teil zu beeinflussende Anordnung. Besteht der Auftaukäfig
aus Kunststoff, so trägt er hierzu einen metallischen Ring, der beim Eindrücken
des Auftaukäfigs in das Wasserbad in das Magnetfeld einer entsprechend angeordneten
Spule eingreift. Die Spule ist in an sich bekannter Weise mit einer elektroniscrlen
Anordnung verbunden, die die durch das Eintauchen bewirkte .nduktivitätsänderung
in einen Steuerimpuls umforr.-+ und die zeitabhängig steuerbare Arretiervorrichtung
einschaltet. Anordnungen dieser Art sind besonders einfach. in de- Bedienung, da
es hier lediglich erforderlich ist, die aufzutauende Ampulle in den Auftaukäfig
zu geben, diesen in das Wasserbad zu drücken, worauf alle weiteren
Vorgänge
automatisch ablaufen.
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Des weiteren wird vorgeschlagen, daß der Schalter eine kapazitiv vom
Auftaukäfig oder einem damit verbundenen Teil zu beeinflussende Anordnung ist. Die
Anordnung ähnelt der induktiv arbeitenden zuvor erwähnten Anordnung mit dem Unterschied,
daß nicht die Änderung eines Magnetfeldes sondern die Änderung einer Kondensatorkapazität
oder eine dadurch bewirkte Änderung eines Schwingkreises ausgenützt wird.
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Des weiteren wird vorgeschlagen, daß der Auftaukäfig wenigstens teilweise
aus magnetischem oder magnetisierbarem Werkstoff besteht und im Bereich einer Magnetfeldspule
verschiebbar gelagert ist, die längs des Verschie@@@@@@@ angeordnet ist und deren
Magnet@@@@ mit Hilfe von Spulenanzapfungen längs des Verschiebeweges ebenfalls verschiebbar
ist. Mit einer derartigen Anordnung ist es möglich, den Behälter auf rein elektromagnetischem
Wege in das Wasserbad einzutauchen, dort über beliebig lange Zeit festzuhalten und
ihn dann - durch Verschiebung des Magnetfeldes - zwangsweise aus dem Wasserbad herauszunehmen.
Zur Verwirklichung dieser Ausführungsform kann der Behälter aus magnetisierbarem
Werkstoff, also beispielsweise Weicheisen,
bestehen, welches naturgemäß
zum Schutz gegen Korrosion mit Kunststofflack o.dgl. überzogen sein muß. Auch ist
es möglich, daß der Behälter selbst aus einem magnetischen Werkstoff, beispielsweise
einer Eisen-Aluminium-Kobalt-Legierung oder auch aus einem magnetisierbaren Ferrit
o.dgl. besteht.
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Bei der zuletzt erwähnten Ausführungsform der Vorrichtung ist es nicht
erforderlich, zwecks Arretierung des Behalters im lririet't dhs Wasserbades besondere
Maßnahmen zu ergreifen. Das Feld der vorhandenen Magnetfeldspule hält den Behälter
an der gewünschten Stelle fest, da dieses Feld aufrechterhalten bleibt, solange
Erregerstrom durch die entsprechenden Teile der Magnetfeldspule fließt. Wird auf
eine derartige, längs des Verschiebeweges angeordnete Magnetfeldspule verzichtet,
so müssen besondere Vorkehrungen zur Arretierung des Behälters im Wasserbad getroffen
werden, da der Behälter andernfalls durch die Rückstellkraft (Auftrieb oder Feder)
sogleich aus dem Wasserbad gehoben würde. Hierzu. wird vorgeschlagen, daß der Behälter
ebenfalls wenigstens teilweise aus magnetischem oae magnetisierbarem Werkstoff besteht
und daß im unteren Teil des Wasserbades vorzugsweise an dessen Boden, ein gesonderter
ein- und ausschaltbarer Elektromagnet zur
Arretierung des Behälters
angeordnet ist. Soll auf die Verwendung von magnetischem oder magnetisierbarem Werkstoff
für die Herstellung des Behälters verzichtet werden, so wird als Alternativlösung
vorgeschlagen, daß der Behälter mittels eines magnetisch oder elektromotorisch verschiebbaren
Schiebers arretierbar ist, welcher Schieber dabei in eine Aussparung, einen Vorsprung
oder eine Verlängerung des Behälters eingreift.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher
erläutert. Es stellen dar: Fig. 1 eine vereinfachte perspektivische Da.rstellung
einer Ausführungsform der Vorrichtung; Fig. 2 ein vereinfachter Längsschnitt durch
eine Ausführungsform der Vorrichtung gemäß Fig. 1 mit Behälter, Schwimmer und elektromagnetischer
Arretierung; Fig. 3 ein vereinfachter Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform
der Vorrichtung gemäß Fig. 1 mit elektromagnetischer Verschiebung; Fig. 4 ein vereinfachter
Längsschnitt durch eine weitere Ausführunqsüorm der Vorrichtung gemäld Fig. 1 mit
mechanischer Arretierung.
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Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung ist als Ganzes mit 1
bezeichnet. Sie besteht aus einem Gehäuse 2, in welches ein elektrisch beheiztes
Wasserbad 3 eingebaut ist. Die elektrische Heizung ist in der Zeichnung nicht dargestellt;
ebenso nicht die Stromquelle, da diese Teile zum bekannten Stande der Technik gehören.
Als Stromquelle kommt eine eingebaute Batterie oder auch - meist - der Anschluß
einer äußeren Stromquelle, also beispielsweise eines Gleichrichters oder einer Autobatterie
in Betracht.
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Fig. 1 läßt erkennen, daß das Gehäuse oben mit einem Einführtrichter
4 für die aufzutauenden Samenbehältnisse ausgestattet ist, welcher Einführtrichter
auch zum Einfüllen des Wasserbades sowie zur Entnahme der aufgetauten Samenportionen
dient. Des weiteren ist an der Oberseite des Gehäuses 2 ein Digitalanzeigefeld 5
für die eingestellte WasserbadtemF,eratur sowie die Behandlungszeit angeordnet sowie
ein Hauptschalter 6 nebst Schaltereinheiten 7 und 8 für die Eins:ellung der Wasserbadtemperatur
sowie der Behanzflungszeit.
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Die Figuren 2,3 und 4 lassen erkennen, daß im Innern der Vorrichtung
ein Auftaukäfig 9 für die Aufnahme der au fzutauenden Samenport ionen angeordnet
ist. In der
Zeichnung ist als Beispiel eine röhrchenförmige Ampulle
10 eingezeichnet. Der Auftaukäfig 9 ist gegen eine Rückstellkraft in das Wasserbad
3 eintauchbar und kann in diesem durch eine zeitabhängig steuerbare Arretiervorrichtung
11 festgehalten werden. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht
der Auftaukäfig aus einem Drahtgerüst, beispielsweise aus Kunststoffdraht und ist
im unteren Teil mit einem Schwimmer 12 verbunden. Bei diesem Schwimmer kann es sich
um einen Körper aus spezifisch leichtem Schaumkunststoff, beispielsweise Schaumpolystyrol
handeln. Damit der Schwimmer mitsamt dem Aufbaukäfig leicht und exakt im Wasserbad
auf- und abgeführt werden kann, sind durch den Körper des Schwimmers Führungsstangen
13 und 13 geführt. Der Schwimmer 12 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel an
seiner Unterseite mit einer Platte 14 aus magnetisierbarem Werkstoff, beispielsweise
Weicheisen, verbunden. Die Arretiervorrichtung 11 kann in diesem Fall ein Elektromagnet
sein, der über eine im einzelnen nicht dargestellte z.B. im Raum 15 angeordnete
Schalteinrichtung ein- und ausschaltbar ist. Die Schalteinrichtung kann dabei -
wie eingangs erläutert - ein Mikroschalter sein oder auch eine induktiv oder kapazitiv
steuerbare Einrichtung.
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Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Zu Beginn wird das Wasserbad elektrisch
auf eine vorbestimmte Temperatur aufgeheizt, beispielsweise 700C. Sobald diese Temperatur
erreicht ist, wird dies im Digitalfeld 5 angezeigt. Der Auftaukäfig 9 sowie die
damit verbundenen Teile 12 und 14 befinden sich in diesem Zustand im oberen Teil
des Wasserbades und der Auftaukäfig 9 ragt beispielsweise aus dem Einführtrichter
4 heraus. Eine oder mehrere tiefgefrorenen Samen enthaltende Ampullen werden nun
in den Auftaukäfig eingegeben und der Käfig nach unten in das Wasserbad gedrückt.
Der Schwimmer 12 bzw. die damit verbundene Platte 14 betätigt bei eingedrücktem
Auftaukäfig einen Schalter und schaltet die Arretiervorrichtung ein. Gleichzeitig
beginnt ein Zeitmeßwerk zu laufen, welches zuvor auf die erforderliche Zeit eingestellt
worden ist. Nach Ablauf dieser Zeit wird die Arretiervorrichtung 11 abgeschaltet
und infolge des Auftriebes wird der Auftaukäfig 9 nach oben gehoben. Die Ampulle
10 wird dabei auf jeden Fall vollständig aus dem Wasserbad herausgehoben und kann
nun sofort oder auch etwas später entnommen werden In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform
der Vorrichtung dargestellt. Auch diese Ausführungsform weist einen Auftaukäfig
9 sowie einen damit verbundenen
Schwimmer 12 auf. Natürlich kann
auch hier der Schwimmer durch entsprechende Federn ersetzt sein. Entweder der Auftaukäfiy
selbst oder die damit verbunderen Teile bestehen ganz oder teilweise aus magnetischem
oder magnetierbarem Werkstoff. Diese Teile sind im Bereich einer Magnetfeldspule
16 angeordnet, deren Magnetfeld mit Hilfe von Spulenanzapfungen 17;17';17"; 17'''
verschoben werden kann. Die Verschiebung tritt je nach eingeschalteter Spulenanzapfung
längs der Magnetfeldachse ein, welche Magnetfeldachse mit dem Verschiebeweg des
Auftaukäfigs bzw. des mit diesem verbundenen Teilen zusammenfällt. Durch Verschiebung
des Magnetfeldes ist es hier möglich, die erwähnten Teile auf rein elektromagnetischem
Wege in das Wasserbad einzutauchen, dort festzuhalten und nach Ablauf der vorgegebenen
Zeit wieder freizugeben. Verschiebeeinrichtung und Arretiereinrichtung fallen bei
dieser besonderen Ausführungsform zusammen.
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Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform wird auf eine Magnetfeldspule
ganz verzichtet. Ebenfalls ist bei dieser Ausführungsform kein Bodenteil aus magnetischem
oder magnetisierbarem Werkstoff vorhanden.
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Statt dessen wird eie Arretierung des in das Wasserbad eingetauchten
Behälters durch einen Schieber 18 bewirkt,
der von einem Elektromotor
19 hin- und hergeschoben werden kann. Als Elektromotor kommt ein umlaufender Motor
in Betracht oder auch eine Magnetspule, wie sie grundsätzlich für Schieberverschiebungen
bekannt ist, beispielsweise zur Sicherung von Waschmaschinen- oder Spülmaschinentüren
und ähnliches. Im dargestellten Ausführungsbeispiel greift der Schieber 18 hinter
einen Haken 20, der mit dem Bodenteil des Auftaukäfigs 9 verbunden ist. Dieses Bodenteil
kann naturgemäß aus beliebigem Werkstoff bestehen. Bevorzugt wird Schaumkunststoff,
wobei das Bodenteil dann gleichzeitig als Schwimmer im Wasserbad dient.