DE3032088C2 - Vorrichtung zur Lagerung tiefgefrorener biologischer Substanzen - Google Patents
Vorrichtung zur Lagerung tiefgefrorener biologischer SubstanzenInfo
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Description
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bei auch besonders vorteilhaft aus, daß die Umlaufvorrichtung von außen betrieben wird, zweckmäßigerweise
über einen Motor. Ein weiterer überaus großer Vorteil des erfindungsgemäßen Kühlbehälters liegt darin, daß
zur Positionierung der Halterungen für die Biobehälter Raster vorgesehen sind, die mit einer Datenbank gekoppelt sind. Da in dem Kühlbehälter einige tausend Biobehälter gleichzeitig gelagert werden sollen, wäre ein
schnelles Auffinden einzelner Biobehälter, insbesondere bei autologen Blutspenden, ohne Hilfe einer Datenbank to
nahezu unmöglich. Ober eine Steuervorrichtung kann dann der Motor derart geregelt werden, daß die Umlaufvorrichtung bzw. die Halterung mit dem gewünschten Biobehälter genau vor der Schleuse zum Stehen
gebracht wird. Als weitere Daten dienen dabei neben der Position des Biobehälters auf der Umlaufvorrichtung das Eingabedatum, biologische Merkmale der eingefrorenen Substanz und bei autologen Blutspenden die
Bezugsperson.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestalfsngsform des
erfindungsgemäßen Kühlbehälters ist das Förderband aus einzelnen festen Gliedern gebildet und auf jedem
Glied eine Halterung für die Biobehälter angebracht
Alternativ wird überdies eine Vorrichtung zur Lagerung von in Biobehältern eingefrorenen biologischen
Substanzen bei Temperaturen unterhalb 200 K in einem geschlossenen Kühlbehälter mit einer Halterung für die
Biobehälter aufweisenden, von außen angetriebenen Fördereinrichtung und einer im oberen Bereich des
Kühlbehälters angeordneten Schleuse beansprucht Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet daß der
Kühlbehälter quaderförmig ausgebildet ist und im oberen Bereich einen Warmluftkanal aufweist daß die Fördereinrichtung über eine durch den Warmluftkanal führende Antriebswelle mit einem außenliegenden Motor
verbunden und aus zwei gegenüberliegenden, synchron angetriebenen Förderelementen gebildet ist, daß die
Förderelemente durch Querelemente miteinander verbunden sind und daß die Querelemente in Abhängigkeit
von der Größe der Biobehälter in regelmäßigen Abständen hintereinander angeordnet sind und Halterungen
für die Biobehälter aufweisen.
Unter Warmluftkanal ist dabei nicht ein geheizter Kanal zu verstehen, sondern vielmehr ist gemeint, daß der
Warmluftkanal eine gegenüber dem Kühlbehälter relativ höhere Temperatur aufweist, die somit ohne weiteres auch bei z. B. — 200C liegen kann. Der Vorteil der
Verwendung eines derart definierten Warmluftkanales liegt in einer kostengünstigeren Ausführungsform der
Antriebswelle sowie der verwendeten Schwerschmieröle. Der Warmluftkanal dient daneben dem Einbringen
bzw. der Entnahme der Biobehälter und ist zu diesem Zweck mit einer Schleuse versehen. Der Warmluftkanal
ist zusätzlich mit einer Kälteisolierung ausgestattet um Kälteverluste innerhalb des Kühlbehälters zu vermeiden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieses Kühlbehälters sind die Querelemente als Ketten oder
Bänder mit Haken oder ösen als Halterungen oder bretterförmig mit Stellmöglichkeiten für die Biobehälter ausgebildet.
In den F i g. 1 bis 4 sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt.
Es zeigt
Fig. 1 einen Kühlbehälter zur Lagerung von Biobehältern im Längsschnitt;
50
55
60
65
behalten,;
F i g. 4 den Kühlbehälter zur Umlaufvorrichtung gemäßFig.3.
Fig. 1 zeigt einen Kühlbehälter 1 mit langgestreckter, zylindrischer Form in liegender Position, durch den
eine koaxial zur Längsachse befindliche Antriebswelle 2 mit Durchführungen 3/4 an beiden Enden führt Ein
Antrieb 5 und eine Kupplung 10 sind bei der Durchführung 4 installiert An dieser Stelle ist somit gleichzeitig
der Bewegungsfestpunkt der Schrumpfbewegung infolge der Abkühlung gegeben. Auf der Antriebswelle 2
befindet sich beidseitig je ein Förderband 6a, 6b. Die Achsen 7 dieser Förderbänder 6a, Sb führen durch die
Längswelle 2. Der Antrieb 8 der Förderbänder 6a, 6b ist an das Behälterende mit dem Festpunkt der Längsachse
7 gelegt so daß die Förderbänder selbst nur in vertikaler Stellung angetrieben werden und an dieser Stelle
durch eine im Kühlbehälter 1 befindliche Kupplung 9 gekuppelt werden.
Die Förderbänder 6a, 66 werden vorzugsweise aus einzelnen festen Gliedern, ähnlich einer Rolltreppe gebildet Auf jedem Glied ist eine Halterung 11 angebracht, die die Form eines Viertelkreises passend zur
Lage des Kühlbehälterquerschnittes besitzt Zur größeren Eigensteifigkeit dieser Halterungen 11 ist es vorteilhaft eine Tiefe der Halterungen so zu wählen, daß hintereinander mehrere Biobehälter 12 Platz finden.
Für die Qualität der biologischen Substanzen ist es vorteilhaft die Biobehälter in relativ dünner Plattenform (ca. 8 mm) herzustellen, im vorliegenden Fall also
in der geometrischen Form eines Kreissektors mit relativ dünner Wand Die Biobehälter dieser Art werden
nun mehrfach hintereinander geschichtet und/oder auch nebeneinander, einen Viertelkreis bildend, in der Halterung untergebracht, wobei durch Vergrößerung des
Kühlbehälterdurchmessers in einem Viertelkreis mehrere Biobehälter Platz finden können.
Das Einbringen bzw. die Entnahme der Biobehälter auf die Förderbänder 6a, 66 erfolgt durch eine schlitzförmige Schleuse 13, die in unmittelbarer Nähe des Antriebs 8 der Förderbänder 6a, 6b, also ebenfalls in vertikaler, oben liegender Position angebracht ist. Damit liegen beide oben liegende Durchführungen in der Nähe
des Bewegungsnullpunktes aus der Schrumpfung durch die Abkühlung. Vorteilhaft ist der Schlitz der Schleuse
13 quer zur Behälterachse angeordnet.
Alle Antriebe, d. h. die Bewegung der Längsachse 2 und die Bewegung der Förderbänder 6a, 6b sind formschlüssig. Dies ist erforderlich, da jeder einzelne Biobehälter durch seine Position am Umfang und an der
Längsachse des Kühlbehälters gekennzeichnet ist. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Positionierung der Biobehälter, die durch Raster auf der Umlaufvorrichtung erfolgt, mit einer Datenbank zu koppeln.
Zum Einbringen eines Biobehälters wird demnach der Antrieb 8 der Förderbänder 6a, 6b so gesteuert, daß vor
die Schleuse 13 eine unbesetzte Halterung 11 gebracht
wird, in die der Biobehälter eingesetzt wird. Als weitere Daten für die Datenbank diener, dabei außerdem das
Eingabedatum, die biologischen Merkmale und bei autologen Blutspenden die Bezugsperson.
Ist der Biobehälter auf die Halterung 11, beispielsweise auf Förderband 6a eingebracht, so werden beide Fördei bänder wieder in Bewegung versetzt, insbesondere
auch, um die Durchmischung der Temperatur zu unterstützen. Zum Einbringen bzw. zur Entnahme eines Biobehälters auf das Förderband 66 wird bei 9 die Antriebs-
5 6
k
achse 7 der Förderbänder 6a, 6b abgekuppelt und die ·$
Antriebswelle 2 bei 10 angekuppelt, so daß eine Dreh- $:
bewegung in Pfeilrichtung möglich ist. {-;'
F i g. 2 zeigt die Stellung der um 90° gedrehten For- U
derbänder. Die Achse 7, die durch Antriebswelle 2 führt, 5 '
ist von 9 abgekuppelt und um 90° gedreht. Auf diese
Weise ist auch die Bestückung der »unteren Förderbänder 66« über die Schleuse 13 möglich. In F i g. 2 sind : außerdem im oberen Bereich des Kühlbehälters 1
Weise ist auch die Bestückung der »unteren Förderbänder 66« über die Schleuse 13 möglich. In F i g. 2 sind : außerdem im oberen Bereich des Kühlbehälters 1
Kühlschlangen 14 sichtbar, die der Übersichtlichkeit io
>.?
halber in F i g. 1 nicht eingezeichnet sind. Diese pi,
Kühlschlangen können entweder ein geschlossenes |?
oder ein offenes System bilden, das bedeutet, daß ein fC
Kühlmittel, wie verflüssigter Stickstoff, über die £>
Kühlschlangen eingegeben, jedoch dann frei in den In- 15 i|
nenraum des Kühlbehälters geleitel wird Der Austritt ' i
des gasförmigen Kühlmittels erfolgt dann vorzugsweise 1
durch die Schleuse. Die Regelung zur Kühlung kann fj
beispielsweise über einen im Inneren des Kühlbehälters f'
befindlichen nicht dargestellten Temperaturfühler erfol- 20
gen, der ein Eintrittsventil für das Kühlmittel schaltet.
Die Biobehälter werden durch Halterungen so fixiert,
gen, der ein Eintrittsventil für das Kühlmittel schaltet.
Die Biobehälter werden durch Halterungen so fixiert,
daß sie sowohl am Wendepunkt der Förderbänder als ffi
auch in Kopflage einen sicheren Halt finden. si
F i g. 3 zeigt eine Umlaufvorrichtung, wie sie Vorzugs- 25 £1
weise in einem quaderförmigen Kühlbehälter angeord- P^
net ist. Eine von einem Motor 16 angetriebene Welle 15
bewegt synchron in Pfeilrichtung — über beispielsweise
bewegt synchron in Pfeilrichtung — über beispielsweise
Zahnräder 17,18 — zwei gegenüberliegende umlaufen- f[
de Förderelemente 19 und 20. Als Förderelemente kön- 30
nen Ketten, Bänder, Keilriemen oder ähnliches dienen.
Sie werden zum Dehnungsausgleich mindestens einmal
bei 21 umgeleitet Die Förderelemente 19 und 20 sind
nen Ketten, Bänder, Keilriemen oder ähnliches dienen.
Sie werden zum Dehnungsausgleich mindestens einmal
bei 21 umgeleitet Die Förderelemente 19 und 20 sind
durch Querelemente 22 miteinander verbunden. Diese '
Querelemente 22 können ebenfalls als Ketten, aber auch 35 ' starr, z. B. als Spangen oder brettförmig ausgebildet
sein. An den Querelementen 22 sind Raster 23 für Halterungen 24 vorgesehen. Beispiele für diese Halterungen
sein. An den Querelementen 22 sind Raster 23 für Halterungen 24 vorgesehen. Beispiele für diese Halterungen
sind Haken, ösen oder Stellmöglichkeiten auf bretter- \':
förmigen Querelementen. 40 5?
Die Biobehälter können den Halterungen entspre- .·;:
chend ebenfalls unterschiedliche Formen aufweisen, wie fs
sie beispielhaft in F i g. 3 angedeutet sind. ϊ,·:
Das Einbringen bzw. die Entnahme von Biobehältern %
erfolgt über die in Fig.4 dargestellte schlitzförmige 45 *:■
Schleuse 25 in angedeuteter Weise. Die Schleuse 25 wie ^
auch die Antriebswelle 15 befindet sich in einem Warm- fg
luftkanal 26, der mit einer zusätzlichen Vorrichtung zur ■§
Abschirmung der Kälte versehen ist Diese zusätzliche ;|
Kälteisolierung kann zum Zeitpunkt des Einbringens 50 ;|'
bzw. der Entnahme von Biobehältern entfernt werden. |S
Die Bewegung der umiaufvorrichtung muß dabei - fe
keineswegs ausschließlich auf- bzw. abwärts sein, son- $■
dem kann auch als beispielsweise serpentinenförmige H
Hin-und Herbewegung realisiert werden. 55 ff
Auch bei diesem Kühlbehälter ist die Position bzw. |>
die Ein- und Ausgabe der Biobehälter vorteilhaft mit j|
einer Datenbank gekoppelt Das Einbringen, die Ent- 1
nähme und die Positionierung der Biobehälter, sämtli- f.
eher Durchführungen und die obenliegende sogenannte ω k
Deckenkühlung 14 sind entsprechend der oben beschriebenen Ausgestaltungsform eines zylindrischen
Kühlbehälters auch auf diesen quaderförmigen Kühlbehälter zu übertragen.
Kühlbehälters auch auf diesen quaderförmigen Kühlbehälter zu übertragen.
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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Vorrichtung zur Lagerung von in Biobehältern den biologischen Substanzen, wie Blut ein Schutzaddieingefrorenen
biologischen Substanzen bei Tempe- 5 tiv beizumischen, um zu verhindern, daß während des
raturen unterhalb 200 K in einem geschlossenen Tieffriervorganges, wenn das Blut durch den Tempsra-Kühlbehälter
mit einer Halterung für die Biobehäl- turbereich des Einfrierens geführt wird, die Integrität
ter aufweisenden, von außen angetriebenen Förder- der Zellmembran der roten Blutkörperchen beschädigt
einrichtung und einer im oberen Bereich des Kühl- und die Zellen hämolysiert werden können. Dann wird
behälters angeordneten Schleuse, dadurch ge- ίο das Blut in einem Behälter abgefüllt und unter Schütteln
kennzeichnet, daß der Kühlbehälter langge- in einem Kühlmittel, wie flüssigen N2 abgekühlt Auf
streckt und zylindrisch und die Fördereinrichtung als diese Weise kann Blut über längere Zeit hinweg konsermindestens
ein Förderband (6a, 6b) ausgebildet sind, viert werden.
daß im oberen Teil des Kühlbehälters Kühlschlan- In der DE-AS 11 70 433 ist eine Vorrichtung zum Aufgen
(14) angeordnet sind, daß zum Antrieb des For- 15 bewahren von Material bei niedriger Temperatur mit
derbandes (6a, 6b) ein außen, in vertikaler oben lie- einem doppelwandigen, vakuumisolierten Behälter begender
Position angebrachter Motor (8) mit von schrieben. Dieser Behälter ist zweckmäßigerweise nur
dem Motor (8) abkuppelbarei Längsachse (7) vorge- so groß ausgebildet daß er noch von Hand getragen
sehen ist daß das Förderband (6a, 6b) auf einer ko- werden kann. Somit kann in dem Behälter nur sehr weaxial
zur Kühlbehälterachse befindlichen Antriebs- 20 nig Material gelagert werden. In dem Behälter ist eine
welle (2) angeordnet ist und einen außenliegenden von außen mit Hand zu betätigende Fördereinrichtung
Antrieb (5) aufweist und daß zur positionierung der vorgesehen, die Becher zur Aufnahme von das Kühlgut
Halterungen (U) für die Biobehälter (12) mit einer enthaltenden Gefäßen trägt Bei dieser Kühlvorrichtung
Datenbank gekoppelte Raster vorgesehen sind. wird das Kühlmittel, entweder flüssiger Stickstoff oder
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 25 festes Kohlendioxid, durch die einzige Behälteröffnung,
zeichnet daß das Förderband (6a, 6b) aus einzelnen nämlich das Füllrohr, eingeführt Die entstehenden
festen Gliedern gebildet ist und auf jedem Glied eine Kühlmitteldämpfe können über einen ringförmigen
Halterung (U) für die Biobehälter (12) angebracht Durchlaß entweichen. Mit dieser bekannten Vorrichist
tung können jedoch nur, wie bereits erwähnt geringe
3. Vorrichtung zur Lagerung von in Biobehältern 30 Mengen an Kühlgut gelagert werden,
eingefrorenen biologischen Substanzen bei Tempe- Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe raturen unterhalb 200 K in einem geschlossenen zugrunde, einen Kühlbehälter zur Verfügung zu stellen, Kühlbehälter mit einer Halterung für die Biobehäl- mit dem große Mengen an tiefgefrorenen biologischen ter aufweisenden, von außen angetriebenen Förder- Substanzen gelagert werden können, wobei eine sichere einrichtung und einer im oberen Bereich des Kühl- 35 Lagerung über lange Zeiträume hinweg ermöglicht und behälters angeordneten Schleuse, dadurch gekenn- der Anteil an verdorbenen biologischen Substanzen auf zeichnet daß der Kühlbehälter quaderförmig ausge- ein Minimum reduziert wird.
eingefrorenen biologischen Substanzen bei Tempe- Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe raturen unterhalb 200 K in einem geschlossenen zugrunde, einen Kühlbehälter zur Verfügung zu stellen, Kühlbehälter mit einer Halterung für die Biobehäl- mit dem große Mengen an tiefgefrorenen biologischen ter aufweisenden, von außen angetriebenen Förder- Substanzen gelagert werden können, wobei eine sichere einrichtung und einer im oberen Bereich des Kühl- 35 Lagerung über lange Zeiträume hinweg ermöglicht und behälters angeordneten Schleuse, dadurch gekenn- der Anteil an verdorbenen biologischen Substanzen auf zeichnet daß der Kühlbehälter quaderförmig ausge- ein Minimum reduziert wird.
bildet und im oberen Bereich einen Warmluftkanal Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst
(26) aufweist daß die Fördereinrichtung über eine daß der Kühlbehälter langgestreckt und zylindrisch und
durch den Warmluftkanal führende Antriebswelle 40 die Fördereinrichtung als mindestens ein Förderband
(15) mit einem außen liegenden Motor (16) verbun- ausgebildet sind, daß im oberen Teil des Kühlbehälters
den und aus zwei gegenüberliegenden, synchron an- Kühlschlangen angeordnet daß zum Antrieb des Förgetriebenen
Förderelementen (19, 20) gebildet ist derbandes ein außen in vertikaler oben liegender Posidaß
die Förderelemente (19,20) durch Querelemen- tion angebrachter Motor mit von dem Motor abkuppelte
(22) miteinander verbunden sind und daß die 45 barer Längsachse vorgesehen ist, daß das Förderband
Querelemente (22) in Abhängigkeit von der Größe auf einer koaxial zur Kühlbehälterachse befindlichen
der Biobehälter in regelmäßigen Abständen hinter- Antriebswelle angeordnet ist und einen außenliegenden
einander angeordnet sind und Halterungen (24) für Antrieb aufweist und daß zur Positionierung der Haltedie
Biobehälter (12) aufweisen. rungen für die Biobehälter mit einer Datenbank gekop-
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn- 50 pelte Raster vorgesehen sind.
zeichnet, daß die Querelemente (22) als Ketten oder Der erfindungsgemäß ausgebildete Kühlbehälter eig-
Bänder mit Haken oder ösen als Halterungen (24) net sich besonders gut zur nahezu unbegrenzten Lageoder
bretterförmig mit Stellmöglichkeiten für die rung großer Mengen biologischer Substanzen. Auf ein-Biobehälter(12)
ausgebildet sind. fachste Weise wird ohne zusätzliche Hilfsmittel durch
55 die Bewegung der auf der von außen betriebenen Um-
laufvorrichtung in Halterungen eingebrachten Biobehälter eine Durchmischung der Atmosphäre des Kühlbehälters
und eine Egalisierung der Temperatur er-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lagerung reicht. Dabei wird das Kühlmittel, z. B. flüssiger Stickvon
in Biobehältern eingefrorenen biologischen Sub- 60 stoff, zur Aufrechterhaltung der tiefen Temperatur in
stanzen bei Temperaturen unterhalb 200 K in einem die hierfür vorgesehenen Kühlschlangen im oberen Begeschlossenen
Kühlbehälter mit einer Halterungen für reich des Kühlbehälters eingegeben. Es bildet sich eine
die Biobehälter aufweisenden, von außen angetriebenen natürliche Konvektion aus, die insbesondere in Verbin-Fördereinrichtung
und einer im oberen Bereich des dung mit der Bewegung der Biobehälter im gesamten
Kühlbehälters angeordneten Schleuse. 65 Lagerbereich eine gleichmäßige tiefe Temperatur zwi-
Die Konservierung biologischer Substanzen zur Ver- sehen —130 und —190° C, je nach Lagergut, z.B. bei
hütung irreversibler Zellschädigungen stellt ein schwie- Blut vorzugsweise — 140°C, sicherstellt. Auf die Temperiges
Problem dar, insbesondere die Konservierung von raturverhältnisse in dem Kühlbehälter wirkt es sich da-
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