EP2671034A2 - Begehbare kühlanlage, insbesondere zur kryokonservierung biologischer proben, und verfahren zu deren betrieb - Google Patents

Description

Begehbare Kühlanlage, insbesondere zur Kryokonservierung biologischer Proben, und Verfahren zu deren Betrieb

Die Erfindung betrifft eine Kühlanlage, insbesondere zur Kryokonservierung biologischer Proben, die einen mit flüssigem Stickstoff (LN₂) gekühlten Kühlraum aufweist. Die Erfindung betrifft des Weiteren Verfahren zum Betrieb der Kühlan- läge. Anwendungen der Erfindung sind bei der Langzeitlagerung von Proben im gekühlten Zustand, insbesondere bei der Kryokonservierung biologischer Proben, gegeben.

Es ist bekannt, biologische Proben für Konservierungszwecke im gefrorenen Zustand in einer Kühlanlage, z. B. in einer Kryobank, zu lagern (Kryokonservierung) . Kryobanken werden typischerweise bei Temperaturen unter -80°C, insbesondere einer Temperatur unter der Umkristallisierungstemperatur von Wassereis (-138°C), betrieben. Sie enthalten ein Kühlmittel- reservoir mit flüssigem Stickstoff (Temperatur: rd. - 195 °C) und eine Vielzahl einzelner Tanks (so genannte Kryotanks, meist Dewar-Gefäße aus doppelwandigem Stahl, siehe z. B. EP 1 223 393 A2, WO 2008/009840 AI, GB 812 210) von der Größe einiger Liter bis zu rd. 2 oder 3 Kubikmetern. Die Kryotanks stehen in Räumen bei Normaltemperatur (Raumtemperatur) und werden aus dem Kühlmittelreservoir mit dem flüssigen Stickstoff versorgt. In den Kryotanks sind in Regalen Boxen angeordnet, in denen Röhrchen, Beutel oder andere geschlossene Behältnisse mit den Proben (z. B. Flüssigkeiten, Zellen, Zellbestandteile, Seren, Blut, Zellsuspensionen, Gewebestücke o. ä.) gelagert sind. Die Proben können komplett im flüssigen Stickstoff angeordnet sein. Zur Vermeidung einer Probenkontamination durch den flüssigen Stickstoff werden die Proben jedoch meistens in einer kühlen Gasphase im Dampf des flüssigen Stickstoffs bei weniger als etwa -145°C gelagert. Diese Gas^¬ phase wird oberhalb eines Stickstoffsees am Boden des Kryo- tanks gebildet. Für die Kühlung in den Kryotanks wäre es günstig, wenn sie dauerhaft geschlossen gehalten werden würden. Im praktischen Betrieb müssen sie jedoch, z. B. bei einem Zugriff auf die Proben, wiederholt geöffnet werden. In der Praxis sind Pro^¬ ben-Einlagerungen oder -Entnahmen oder Inventuren erforder- lieh, was bei Kryobanken zum Beispiel mit 10.000 bis zu 1

Million oder mehr Proben zu einer kritischen Beschränkung für die Effektivität des Kryotank-Betriebs und für die Bereitstellung konstanter Kühlbedingungen wird. Ferner ist bei derart großen Probenzahlen eine Automatisie^¬ rung aller Vorgänge, insbesondere der Probenhandhabung, erforderlich. Bisherige Automatisierungsansätze (siehe z. B. DE 10 2005 031 648 AI, US 2006/0156753 AI, US 2006/0283197 AI, US 2007/0267419 AI) sind auf die einzelnen Kryotanks be- schränkt und mit erheblichen Kosten verbunden. Bei Kryobanken mit mehr als zwanzig Kryotanks wird die Automatisierung zwi^¬ schen den Kryotanks extrem aufwendig, da sie übergreifende Automaten erfordern würde, die jedoch derzeit nicht verfügbar sind .

Es ist des Weiteren bekannt, Lebensmittel in Kühlräumen zu lagern. Eine effektive Lagerung und Automatisierung wird er^¬ reicht, wenn die Kühlräume ein begehbares Großraumlager bil^¬ den. Diese Technik ist jedoch nicht für Kühlanlagen zur Kryo- konservierung biologischer Proben anwendbar. Selbst die ge^¬ ringsten, bei der Kühlung von Lebensmitteln vorgesehenen Temperaturen sind für die dauerhafte Kryokonservierung biologischer Proben zu hoch. Ein Betrieb der herkömmlichen Kühlräume bei geringeren Temperaturen ist jedoch nicht ohne Weiteres möglich. Unterhalb von -30°C versagen die herkömmlichen Automatisierungstechniken aufgrund von Funktions- und Materialeinschränkungen, vor allem von Motoren, Lagern, Schmiermitteln und den Passungen beweglicher Teile. Bei einem Störfall oder einem Komponenten-Ausfall im Kühlraum müsste dieser komplett erwärmt werden, da Bedienpersonen Räume mit einer Temperatur unter -80°C in herkömmlicher Schutzkleidung nicht gefahrlos betreten können. Ein tiefer Atemzug würde zur Schädigung von Lungenbläschen durch Erfrieren und nachfolgend zu lebensbedrohlichen Zuständen führen. Hinzu kommt die schnelle Bereifung und Vereisung beim Öffnen und Betreten der Räume. Des Weiteren bestehen Probleme bei der thermischen Isolierung herkömmlicher tiefgekühlter Kühlräume und deren Sicherung bei Havarien. Da Kryobanken über Jahrzehnte, zukünftig wahr- scheinlich Jahrhunderte, unterbrechungsfrei kalt gehalten werden müssen, ist das Havarieproblem besonders kritisch. Es fehlt bislang an Techniken, große Hallen bei Totalausfall des Kühlsystems wenigstens bei - 80 °C zu halten, bis eine Reparatur erfolgt ist.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Kühlanlage, insbesondere zur Kryokonservierung biologischer Proben, bereitzustellen, mit der Nachteile und Beschränkungen herkömmlicher Kühlanlagen überwunden werden. Die Kühlanlage soll insbesondere einen effektiven Kühlbetrieb auch bei hohen Probenzahlen ermöglichen und/oder eine Automatisierung des Zugriffs auf Proben verbessern. Die Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein verbessertes Verfahren zum Betrieb einer Kühlanlage, insbesondere zur Kryokonservierung von biologischen Proben, bereitzustellen, mit dem Nachteile und Beschränkungen herkömmlicher Verfahren überwunden werden.

Diese Aufgaben werden durch Kühlanlagen und Verfahren zu deren Betrieb mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche ge- löst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Kühlanlage, insbesondere zur Kryokonservierung biologischer Proben, bereitgestellt, die einen Kühlraum und eine erste Kühleinrichtung aufweist, die zur Kühlung des Kühlraums unter Verwendung von flüssigem Stickstoff eingerichtet ist. Der Kühlraum ist allgemein ein von einem Bodenbereich, Seitenwänden und einem Deckenbereich eingeschlossener Raum, der in seiner Gesamtheit mit der ersten Kühleinrichtung gekühlt wird und für die Aufnahme der zu konservierenden Proben eingerichtet ist. Die Kühlung des vollständigen Kühlraums ist in gerichteter Weise zumindest von dessen Boden her vorgesehen. Hierzu ist der Bodenbereich des Kühlraums zur unmittelbaren Kühlung mit dem flüssigen Stickstoff eingerichtet. Vorteilhafterweise wird damit eine gleichförmige Kühlung des Kühlraums unterstützt. Durch die Kühlung des Kühlraums von unten nach oben durch Dampf des flüssigen Stickstoffs kann sich im Kühlraum eine Gasschichtung mit einem Temperaturgradienten bilden. Die Temperatur kann in stabiler und reproduzierbarer Weise von unten nach oben steigen. Vorteilhafterweise wird damit die Bereitstellung reproduzierbarer Lagerbedingungen, insbesondere einer reproduzierbaren Lagertemperatur am Ort der Probenablage, unterstützt.

Gemäß der Erfindung ist der Kühlraum so dimensioniert, dass in dem Kühlraum mindestens eine Bedienperson sich aufhalten und bewegen kann. Das Innenvolumen des Kühlraums ist so gewählt, dass die mindestens eine Bedienperson vollständig in den Kühlraum passt und in diesem stehen und/oder laufen kann. Vorzugsweise beträgt das Innenvolumen mindestens 10 m³ insbesondere mindestens 100 m³, wie z. B. mindestens 500 m³, oder sogar 1000 m³ oder mehr. Bei einem Innenvolumen von z. B. 10 m³ bildet der Kühlraum eine kleine Kryokammer, währned mit z. B. 100 m³ ein Kryoraum, mit z. B. 500 m³ ein Kryoraum- Ensemble, und mit mehr als z. B. 1000 m³ eine Kryohalle, ggf. mit mehreren Räumen, gegeben ist.

Der Kühlraum der erfindungsgemäßen Kühlanlage ist zur Aufnahme einer Probenaufnahmeeinrichtung eingerichtet. Als Proben^¬ aufnahmeeinrichtung ist jede Haltestruktur verwendbar, die zur Aufnahme von Proben, insbesondere von Probengefäßen mit biologischen Proben, geeignet ist. Probengefäße umfassen z. B. Reagenzgläser, Röhrchen, Kapillaren, so genannte "Straws", Beutel oder andere geschlossene Behältnisse. Die Probenaufnahmeeinrichtung kann im Kühlraum dauerhaft angeordnet (insbesondere fixiert) oder zumindest in Teilen lösbar angeordnet sein. Gemäß der Erfindung ist der Kühlraum vorzugsweise so dimensioniert, dass die Bedienperson sich in dem mit der Pro^¬ benaufnahmeeinrichtung ausgestatteten Kühlraum aufhalten und bewegen kann. Gemäß der Erfindung weist der Bodenbereich des Kühlraums eine Plattform auf, die zum Beispiel mindestens ein(e) Lochplatte, Rost und/oder Gitter umfasst. Die Plattform hat eine Mehrfachfunktion. Erstens ist die Plattform so gebildet, dass Dampf des flüssigen Stickstoffs durch die Plattform in den Kühlraum aufsteigen kann. Die Plattform ist dampfdurchlässig. Damit wird am Boden des Kühlraums eine Kühlfläche geschaffen, mit der durch austretenden Dampf eine unmittelbare, direkte Kühlung des Inneren des Kühlraums ermöglicht wird, was sich vorteilhaft auf die effektive und gleichförmige Kühlung des Kühlraums auswirkt. Zweitens bildet die Plattform einen Trägerbereich für die Bedienperson und typischerweise auch für eine Probenaufnahmeeinrichtung im Kühlraum. Die Plattform ist als Standfläche und/oder Gehfläche für die Bedienperson konfiguriert. Hierzu ist die Plattform mit einer derartigen me- chanischen Tragfähigkeit gebildet, dass sie bei Belastung mit der Bedienperson stabil und insbesondere undeformiert bleibt. Vorzugsweise beträgt die mechanische Tragfähigkeit der Plattform mindestens 100 kg/m² (insbesondere geeignet für leichte Regale und eine Bedienperson) , insbesondere mindestens 500 kg/m² (insbesondere geeignet für mehrere Regale und Bedienpersonen), wie z. B. mindestens 1000 kg/m² (insbesondere ge^¬ eignet für mehrere Regale, Maschinen und Bedienpersonen) , oder sogar 5000 kg/m² (insbesondere geeignet für Sicherheits- regale, Maschinen und Bedienpersonen) oder mehr. Des Weiteren ist die Plattform vorzugsweise so gebildet, dass sie sich mindestens über die Hälfte der Fläche des Bodens des Kühlraums erstreckt. Besonders bevorzugt erstreckt sich die

Plattform über die gesamte Fläche des Bodens des Kühlraums.

Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Ver^¬ fahren zum Betrieb der Kühlanlage gemäß obigem ersten Gesichtspunkt der Erfindung bereitgestellt, bei dem eine Kühlung des Kühlraums mit der ersten Kühleinrichtung und eine Positionierung von Proben, insbesondere biologischen Proben, im Kühlraum vorgesehen sind.

Vorteilhafterweise kann die erste Kühleinrichtung für eine Füllung mit flüssigem Stickstoff derart angepasst sein, dass unter dem Bodenbereich eine freie Oberfläche des flüssigen Stickstoffs gebildet wird. Die erste Kühleinrichtung weist zum Beispiel ein nach oben zum Bodenbereich und zum Kühlraum hin offenes Gefäß auf, z. B. eine Wanne (Bodenwanne) zur Auf^¬ nahme von flüssigem Stickstoff. Die Plattform des Bodenbe- reichs kann zum Beispiel ein Gitter umfassen, das sich über dem Gefäß erstreckt. Von weiterem Vorteil ist, dass eine Wanne mit einer flachen Schalenform verwendet werden kann, da an das Volumen des in der ersten Kühleinrichtung angeordneten flüssigen Stickstoffs keine Anforderungen gestellt werden. So ist insbesondere vorgesehen, dass das Volumen des in der ersten Kühleinrichtung angeordneten flüssigen Stickstoffs geringer ist als das Volumen des im Inneren des Kühlraums vorhandenen dampfförmigen Stickstoffs. Vorzugsweise sind der Boden- bereich und die erste Kühleinrichtung seitlich und nach unten mit einer thermischen Isolation ausgestattet.

Vorteilhafterweise wird mit der erfindungsgemäßen Kombination aus Stickstoff-Kühlung, Kühlraum-Dimensionierung und Bereit- Stellung der Plattform eine neue Kühlanlage geschaffen, welche die Nachteile und Beschränkungen herkömmlicher Techniken überwindet. Mit der Erfindung wird das herkömmliche Indivi- dualtankprinzip für Kryobanken überwunden. Die Kühlanlage stellt eine frei skalierbare Kryobankarchitektur dar. Gegen- über den herkömmlichen Kryotanks ergibt sich der Vorteil, dass für eine vergrößerte Anzahl von Proben dauerhaft konstante Lagerungsbedingungen bereitgestellt werden. Die Proben können im Kühlraum in Probengefäßen gelagert werden, ohne dass innerhalb des Kühlraums Tanks, thermische Isolationen oder dergleichen erforderlich sind. Ein Zugriff auf einzelne Proben ist möglich, ohne dass die Kühlung der übrigen Proben beeinträchtigt wird.

Mit der Dimensionierung des Kühlraums wird das Innenvolumen herkömmlicher Kryotanks weit überschritten. Die Dimensionierung liefert nicht nur ausreichend Platz für Automatisierungstechnik und/oder eine oder auch mehrere Bedienpersonen, sondern auch eine hohe Wärmekapazität des gekühlten Systems. So stellt die Zufuhr einer Probe oder die Einführung eines Werkzeugs nur einen vernachlässigbar geringen Wärmeeintrag dar, so dass die Gesamtheit der Proben kaum gestört wird.

Gegenüber der Kühlung von Lebensmitteln in Großlagern ergibt sich der Vorteil, dass der Kühlraum mit dem flüssigen Stick- Stoff auf Temperaturen abgekühlt wird, die für eine Kryokonservierung biologischer Proben ausreichend gering ist. Flüssiger Stickstoff hat als Kühlmittel Vorteile, da er billig ist, leicht zu handhaben ist und in seiner flüssigen Form mit einer Siedetemperatur bei Normaldruck von rund -195,8 °C allen Anforderungen für die Kryokonservierung biologischer Pro^¬ ben entspricht. Gleichzeitig wird mit der Bereitstellung der Plattform ermöglicht, dass der Kühlraum unabhängig von seiner Größe durch die Bedienperson betreten werden kann, um eventu- eile Ausfälle oder Störungen zu beheben.

Die erfindungsgemäße Kühlanlage zeichnet sich des Weiteren durch die folgenden Vorteile aus. Die Kryobankarchitektur kann mit großen, automatisierbaren, mit Probenaufnahmeein- richtungen versehenen Räumen gebildet werden. Die Kühlanlage ist von Kleinbanken (wenige hundert Proben) bis zu industriellen Hallensystemen (Millionen von Proben) skalierbar. Es ist eine Temperatur im Kühlraum unter -130°C gezielt einstellbar. Die Kühlanlage ermöglicht eine teil- oder vollauto- matisierte Probeneinlagerung und -entnähme. Ein weiterer Vorteil besteht in der Langzeit-Betriebsfähigkeit und Wartung ohne eine Änderung der Temperatur im Kühlraum.

Weitere Vorteile der Erfindung bestehen in der vollständigen Feuchtigkeitsfreiheit und Vereisungsfreiheit des Kühlraums, der schnellen Abkühlbarkeit der Kühlanlage ohne Reifbildung, der hohen Zugriffsgeschwindigkeit auf alle Proben im Kühlraum, einer gleichen Zugriffsfähigkeit für alle Lagerbestände im Kühlraum, der optional vorgesehenen elektronischen An- sprechbarkeit der Proben und Lagersysteme, der Steuerbarkeit der Temperatur in vorgebbaren Bereichen des Kühlraumes, und der schnellen Einlagerung und Auslagerung von Proben bei dokumentierter Probentemperatur. Insbesondere die Feuchtigkeitsfreiheit und Vereisungsfreiheit (Wasserfreiheit, Lage- rung in trockenem Gas) des Kühlraums wird durch die erfindungsgemäße Erzeugung des kühlenden Stickstoff-Dampfes vom Bodenbereich des Kühlraums her unterstützt. Mit der Erfindung lassen sich alternative Energiekonzepte (Verwendung von Was- serstoff zur Kühlung und Energieerzeugung) umsetzen. Des Wei^¬ teren ist eine stark redundante Ausführung der sicherheitsre^¬ levanten Systeme und eine Konstanthaltung der Temperatur über eine geregelte Kühlung in dem Kühlraum oder seinen Teilen möglich .

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Kühlanlage mit mindestens einer weiteren Kühleinrichtung (im folgenden: zweite Kühleinrichtung) ausgestattet, die unabhängig von der ersten Kühleinrichtung betriebsfähig ist. Die zweite Kühleinrichtung ist ebenfalls zur Kühlung des Kühlraums vorgesehen. Gemäß einer ersten Variante ist die zweite Kühleinrichtung zur Kühlung von mindestens einer der Seitenwände des Kühlraums angeordnet. Kühlelemente der zweiten Kühleinrichtung sind z. B. als eine Hohlwandstruktur in mindes- tens eine der Seitenwände eingebettet oder auf deren zum Inneren des Kühlraums weisenden Seite positioniert. Gemäß einer weiteren Variante ist die zweite Kühleinrichtung alternativ oder zusätzlich für einen elektrischen Kühlbetrieb und/oder eine Kühlung unter Verwendung von flüssigem Helium (LHe) kon- figuriert.

Vorteilhafterweise ermöglicht die zweite Kühleinrichtung einen Hybridbetrieb der Kühlanlage. Zum Beispiel können mindestens zwei unterschiedliche Kühlprinzipien zeitlich seriell (z.B. 8 h elektrische Kühlung, 10 h Kühlung mit LN₂) oder parallel und/oder mit verschiedenen Kühlkapazitäten geschaltet werden. Gemäß einem weiteren Beispiel können eine elektrische Kühlung auf -150°C und zusätzlich eine Kühlung mit LN₂, oder eine LN₂-Kühlung und eine zuschaltbare Kühlung mit LH, oder eine elektrische Kühlung bis -80°C eines Vorraumes, danach eine elektrische Kühlung auf -150°C und eine Kühlung mit LN₂ vorgesehen sein. Mit dem Hybridbetrieb kann ein Vollhybridsystem oder ein Teilhybridsystem realisiert werden. Im Vollhybridsystem sind beide Kühleinrichtungen jeweils allein voll leistungsfähig, d.h. jede der Kühleinrichtungen erlaubt eine dauerhafte Kühlung des Kühlraums auf Temperaturen < -130 °C. Im Teilhybridsystem ist eine der Kühleinrichtungen (Hauptkühlsystem, z.B. LN₂) dauerhaft in Betrieb, während die andere der Kühleinrichtungen (Hilfssystem) nur bei Bedarf zugeschaltet wird. Die zweite Kühleinrichtung kann insbesondere eine Notkühlung bilden, die bei Ausfall aller übrigen Kühleinrichtungen, insbesondere der ersten Kühleinrichtung, sicherstellt, dass im gesamten Kühlraum, wo sich Proben befinden, die Temperatur nicht über - 138 °C steigt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Deckenbereich des Kühlraums mindestens eine Deckenöffnung auf. Die Deckenöffnung ist besonders bevorzugt eine dauerhaft freie Durchgangsöffnung, durch die kühles Gas aus dem Kühlraum immer nach oben durch die Decke austritt. Des Weiteren stellt die Deckenöffnung eine Zugriffsöffnung für Proben und/oder eine Ein- und Ausgangsöffnung für die Bedienperson dar. Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, das der Kühl- räum keine weiteren Öffnungen, z. B. an den Seitenwänden oder im Bodenbereich hat, so dass die mindestens eine Deckenöffnung die einzige für eine Passage der Proben, der Bedienperson oder weiterer mechanischer Komponenten geeignete Verbindung des Inneren des Kühlraums mit einer Umgebung darstellt. So ist besonders bevorzugt Ein- und Ausstieg der Bedienperson ausschließlich oberhalb des Kühlraumes durch den Deckenbereich vorgesehen. Ein Ein- und Ausstieg der Bedienperson durch eine Seitenwand kann jedoch alternativ oder zusätzlich bereitgestellt werden. Die mindestens eine Deckenöffnung bietet vorteilhafterweise die Möglichkeit, auf den Kühlraum eine Haubenkammer aufzuset^¬ zen, in die z. B. im Havariefall die Probenaufnahmeeinrich- tung oder wenigstens die kryokonservierten Proben aufgenommen werden können.

Des Weiteren hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn gemäß einer weiteren Variante der Erfindung oberhalb der Deckenöff- nung mindestens ein Betriebsraum vorgesehen ist. Die Tempera^¬ tur des Betriebsraums kann im Vergleich zur Temperatur des Kühlraums erhöht sein. Zur Minimierung thermischer Verluste ist der Betriebsraum jedoch vorzugsweise von der äußeren Um^¬ gebung der Kühlanlage thermisch isoliert. Der Betriebsraum enthält technische Anlagen, die auf den Kühlraum einwirken. Vorzugsweise sind im Betriebsraum eine Antriebseinrichtung mit mechanischen Stellelementen, wie z.B. Roboterarmen zum Zugriff auf Proben, und/oder eine Fördereinrichtung zur Ein- oder Ausführung der Bedienperson in den oder aus dem Kühlraum vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich kann der Betriebsraum mit mindestens einer Schleuseneinrichtung (Personen-Schleuseneinrichtung und/oder Proben-Schleuseneinrichtung) verbunden sein. Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung sind die mechanischen Stellelemente, wie z. B. Greifarme, Hebel oder Be^¬ tätigungselemente, in den Kühlraum einführbar. Wenn zumindest Teile der Stellelemente, insbesondere Verbindungsbereiche zwischen relativ zueinander beweglichen Teilen der Stellele- mente heizbar sind, wird die Funktionsfähigkeit der Antriebseinrichtung im Kühlraum verbessert. Die Verbindungsbereiche können mit lokal wirkenden Heizungen ausgestattet sein . Gemäß weiteren bevorzugten Varianten der Erfindung umfasst die Fördereinrichtung im Betriebsraum einen Seilzug und/oder eine Tritteinrichtung. Der Seilzug ist für einen Transport der Bedienperson in den und/oder aus dem Kühlraum eingerich- tet. Die Bedienperson wird bei dieser Variante an einem Seil oder einer Kette hängend transportiert. Vorteilhafterweise wird damit insbesondere die Sicherheit bei der Evakuierung der Bedienperson aus dem Kühlraum erhöht. Die Tritteinrichtung umfasst zum Beispiel eine Leiter oder Treppe, die sich zwischen dem Inneren des Kühlraums, insbesondere dessen Bodenbereich, und dem Betriebsraum oberhalb des Deckenbereiches erstreckt .

Weitere Vorteile zur Reduzierung thermischer Verluste können sich ergeben, wenn Versorgungsverbindungen zwischen dem Kühlraum und seiner Umgebung durch den Deckenbereich verlaufen. Versorgungsverbindungen umfassen Medienleitungen, insbesondere Kühlmittel- oder Atemluft-Leitungen, elektrische Leitungen, insbesondere zur Stromversorgung oder zur Signalübertra- gung, und/oder optische Kabel, insbesondere zur Signalübertragung .

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann mindestens eine der Seitenwände mehrschichtig mit mindestens zwei Wandlagen aufgebaut sein. Die Erfinder haben festgestellt, dass durch den Aufbau mit den mindestens zwei thermisch isolierenden Wandlagen eine effektive Isolation des Kühlraums in Bezug auf eine Umgebung bei Raumtemperatur bei mäßigem Kühlmittelverbrauch möglich ist. Des Weiteren kann die Funktionsfähigkeit der Kühlanlage, insbesondere bei Ausfall der Kühlung, mindestens über mehrere Tage erreicht werden. Die Verwendung von mehreren Wandlagen hat den besonderen Vorteil, dass diese in Bezug auf die Raumausnutzung und die dichte Füllung der Seitenwand optimal gestaltet werden kön- nen. Jede Wandlage ist eine sich entlang der Ausdehnung der Seitenwand erstreckende Wandschicht. Jede der Wandlagen hat eine thermisch isolierende Wirkung, d. h. eine Wärmeleitfähigkeit, die geringer als 0,05 W/m² (einfache isolierende Schaumstoffe), insbesondere geringer als 0,004 W/m² (Vakuum- pads), insbesondere geringer als 0,001 W/m² (Vakuumisolierung), und/oder eine feuchtigkeitsabweisende Wirkung. Mehrere Wandlagen sind senkrecht zur Ausdehnung der Seitenwand gestapelt angeordnet. Eine Wandlage umfasst mindestens eine Kunst- stoff-Lage, mindestens eine Vakuumkomponenten-Lage und/oder mindestens eine Dampfsperren-Lage . Die Kunststoff-Lage umfasst z. B. eine Platte aus geschäumtem Kunststoff, insbesondere eine Hartschaumplatte . Mit der Kunststoff-Lage kann vorteilhafterweise die Kubatur in Bezug auf eine weitere Wandla- ge optimiert werden. Die Vakuumkomponenten-Lage umfasst z. B. Vakuumisolationspaneele, die wegen ihrer geringen Wärmeleitfähigkeit von Vorteil sind. Die Dampfsperren-Lage umfasst zum Beispiel eine für Wasserdampf undurchlässige Folie. Es können insbesondere mehrere Dampfsperren innerhalb der Seitenwand zur Vermeidung von Feuchtigkeitsausfall vorhanden sein.

Mindestens eine der Wandlagen kann insbesondere aus einem Material (Kompositmaterial, z. B. Schaum, Flüssigkeit; aufblasbare Körper, z. B. mit geeignetem Dichtungsmaterial) gebildet sein, das geeignet ist, selbstständig eventuelle Unterbrechungen, wie z. B. Risse oder Löcher, zu schließen. Mindestens eine der Seitenwände kann somit eine selbstheilende Wand sein .

Mindestens eine der Wandlagen kann ferner eine schaltbare Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Die Wärmeleitfähigkeit kann z.B. durch ein Evakuieren von einer oder eine Zufuhr eines Gases oder einer Flüssigkeit in eine Vakuumkomponenten-Lage geschaltet werden. Mindestens eine der Seitenwände kann gemäß der Erfindung auf der inneren, zum Kühlraum weisenden Seite mit einem metallischen Material belegt sein, um zum Beispiel eine Kühlschicht zu bilden und/oder um Kühlelemente der zweiten (elektrischen) Kühleinrichtung aufzunehmen.

Des Weiteren kann gemäß der Erfindung mindestens eine der Seitenwände modular mit mindestens einem Wandelement aufgebaut sein, das durch eine Bewegung senkrecht zur jeweiligen Seitenwand aus deren Verbund lösbar ist. Das mindestens eine Wandelement ist verschiebbar und von der Seitenwand trennbar. Das mindestens eine Wandelement ermöglicht vorteilhafterweise eine Struktur der Seitenwand mit einzeln austauschbaren Isolationsmedien ohne Gefährdung der Proben. Alternativ oder zusätzlich ermöglicht das mindestens eine Wandelement eine Notöffnung des Kühlraums für eine rasche Entfernung von Proben aus dem Kühlraum im Havariefall (Evakuierung) . Das Wandelement kann instantan aus der Seitenwand verschiebbar sein, zum Beispiel durch eine Sprengung. Vorteilhafterweise kann auf einer Außenseite der Seitenwand passend zur Position des mindestens einen verschiebbaren Wandelements eine Andockeinrichtung für einen mobilen Evakuierungscontainer für einen Havariefall vorgesehen sein.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann mindestens eine der Seitenwände eine Türöffnung aufweisen, die durch ein bewegliches Türblatt verschlossen ist. Das Türblatt ist wie die umgebende Seitenwand thermisch isolierend aufgebaut. Die seitliche Türöffnung kann Vorteile für einen seitlichen Zugang für die Bedienperson zum Kühlraum haben. Vorzugsweise ist die Türöffnung mit einem vorbestimmten Abstand über dem Bodenbereich angeordnet. Der Abstand beträgt vorzugsweise mindestens 10 cm, insbesondere mindestens 50 cm, bis zu mehreren Metern. Die Türöffnung ist über eine Treppe mit dem Bodenbereich verbunden. In diesem Fall wird bis zu einem Niveau unterhalb der Türöffnung ein nach unten geschlossener Raum zur Aufnahme des dampfförmigen Stickstoffs über dem Bodenbereich gebildet. Zumindest ein Teil des dampfförmigen Stickstoffs kann selbst bei geöffneter Türöffnung nicht aus dem Kühlraum entweichen. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Türblatt parallel zur jeweiligen Seitenwand verschiebbar angeordnet ist. In diesem Fall wird eine z. B. in die Höhe oder zur Seite ziehbare Wandfläche (Schott) geschaffen. Auf einer Außenseite der Seitenwand passend zur Position der Türöffnung kann vorteilhafterweise eine Andockeinrichtung für einen Evakuierungscontainer oder eine Schleuseneinrichtung vorgesehen sein.

Vorteilhafterweise kann eine Probenaufnahmeeinrichtung im Kühlraum Regale (so genannte "Racks") umfassen, welche die Haltestruktur für die biologischen Proben bilden. In diesem Fall ergeben sich Vorteile für einen automatisierten Zugriff auf Proben, z. B. mit den mechanischen Stellelementen. Regale umfassen Trägerplatten (Tablare) , auf denen die Behältnisse mit den biologischen Proben frei liegen. Besonders bevorzugt sind die Regale aus einem Material mit erhöhter Wärmeleitfähigkeit, z. B. Metall, gebildet. Vorteilhafterweise ermög- licht dies eine homogene Temperaturverteilung in der Probenaufnahmeeinrichtung .

Die Probenaufnahmeeinrichtung kann für eine elektrische und/oder optische Verbindung mit einer Steuereinrichtung (Be triebssteuerung ) ausgelegt sein. Dies ermöglicht vorteilhaft erweise eine elektronische Ansprechbarkeit der Regale und ggf. der Proben in den Regalen. Gemäß einer Variante der Erfindung kann die Probenaufnahmeeinrichtung mit Wärmebrücken ausgestattet sein, die in den Bodenbereich ragen. Die Wärmebrücken bestehen aus Materialien mit einer erhöhten Wärmeleitfähigkeit, z. B. aus Metall. Vor- teilhafterweise wird damit eine thermisch gut leitende Ver^¬ bindung zum LN₂-See der ersten Kühleinrichtung geschaffen. Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung kann die Probenaufnahmeeinrichtung alternativ oder zusätzlich ein starres Bauteil bilden. Beispielsweise sind die Regale zu einer star- ren Struktur verbunden. In diesem Fall ergeben sich Vorteile für die Positionsgenauigkeit und die Reproduzierbarkeit der Gewichtsbelastung der Plattform.

Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung kann der Kühlraum durch Zwischenwände in Teilräume unterteilt sein. Die Zwischenwände können sich im Kühlraum in vertikaler und/oder horizontaler Richtung erstrecken. Vorteilhafterweise wird damit eine Segmentierung in Vor- und Hauptkühlräume , und ggf. Nebenkühlkammern erzielt. Beispielsweise können Proben gezielt entsprechend der genutzten Lagerkapazität und Zugriffsfrequenz und/oder Lagertemperaturanforderung gekühlt werden. Es kann z. B. die Temperatur in bestimmten Teilen des Kühlraums gezielt abgesenkt oder erhöht werden, so z.B. in einem vorderen, mittleren, oberen, hinteren und/oder unteren Teil. Des Weiteren können Wärmekorridore gebildet werden, durch die im Havariefall eine erhöhte Temperatur für eine schnelle Evakuierung der Proben bereitgestellt wird.

Mit den Zwischenwänden kann eine Struktur geschaffen werden, die sich durch gegenseitig umgebende Teilräume mit verschiedenen Temperaturen auszeichnet. Beispielsweise kann ein Teilraum in der Mitte des Kühlraums die geringste Temperatur aufweisen und die höchste Sicherheit für die Beibehaltung der Kryokonservierungstemperatur bieten. Dies ermöglicht eine La- gerstrategie, bei der die wertvollsten gefrorenen Lebendproben im Teilraum in der Mitte des Kühlraums, gefrorenes Totmaterial in den umgebenden Teilräumen, und Flüssigkeiten, genetisches Material, Seren- etc. in einem äußeren Teilraum gela- gert werden.

Gemäß allgemeinen Merkmalen der Erfindung kann die Kühlanlage mit mindestens einer der folgenden Komponenten ausgestattet sein :

- Ventilatoren zur Durchmischung der kühlen Gasphase in besonderen Räumen im Inneren

- Gassensoren, z. B. Sauerstoffsensoren,

- Temperatursensoren, insbesondere für eine räumlich aufgelöste Temperaturmessung im Kühlraum,

- Alarmeinrichtungen, z. B. Alarmlampen,

- Beleuchtungseinrichtungen mit minimiertem Eintrag von Infrarot- oder Wärmestrahlung, z. B. unter Verwendung von Licht emittierenden Dioden (LED) oder anderen kalten Lichtquellen, Glasfasern zur Lichteinkopplung im Deckenbereich, im Bodenbe- reich oder in mindestens einer der Seitenwände (Glasfasern können in den Kühlraum insbesondere über eine Wärmeisolation, z.B. durch eine Einkopplung über ein evakuiertes Vakuum- Bauteil, zugeführt werden) ,

- kontaktloser Energie- und Signaleintrag (induktive oder op- tische Einkopplung)

- Überwachungseinrichtungen, z. B. eine Kameraüberwachung, ein Bewegungsmelder und/oder ein Wärmedetektor,

- Notstromaggregat mit Selbstanschaltung, überbrückungsfreie Stromversorgung ,

- Kühlmittel-Sprinkler-Anlage im oberen Bereich des Kühlraumes, z. B. zur Einspeisung von flüssigem Stickstoff oder Helium für eine schnelle Abkühlung des Kühlraums, und

- Anschlusseinrichtung für eine externe Flüssiggas- Einspeisung, z. B. von Tankwagen, für den Havariefall, - eine Stickstoff-Verflüssigungsanlage,

- ein Kühlmittelbehälter, der zur Aufnahme eines Reservevolu mens flüssigen Stickstoffs vorgesehen ist, und/oder

- Kondensatsammelelemente , die vom Bodenbereich in den Kühlraum ragen.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen:

Figuren 1 und 2: schematische Querschnittsansichten bevorzug ter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kühlanlage ;

Figuren 3 und 4: schematische Perspektivansichten weiterer

Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kühlanlage ;

Figur 5: schematische Querschnittsansichten einer

Seitenwand der erfindungsgemäßen Kühlanlage

Figur 6: eine schematische Übersichtsdarstellung der erfindungsgemäßen Kühlanlage mit zusätzlichen Betriebseinrichtungen;

Figur 7: eine schematische Drauf- und Querschnittsan sichten einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlanlage mit einem segmentierten Kühlraum und eine Illustration einer Probenentnahme aus einem Regal;

Figur 8 : eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemä ßen Kühlanlage; Figur 9: schematische Illustration der Anpassung eines Kühlraums der erfindungsgemäßen Kühlanlage in Abhängigkeit von den Anwendungsbe- dingungen; und

Figur 10: eine schematische Illustration einer weite-

Betriebsart der erfindungsgemäßen Kühl anläge .

Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kühlanlage und des Verfahrens zu deren Betrieb werden im Folgenden unter beispielhaftem Bezug auf eine Kühlanlage mit einem Kühlraum beschrieben, der so dimensioniert ist, dass eine Bedienperson im Kühlraum mehrere Schritte laufen kann. Die Realisierung der Erfindung ist nicht auf die beispielhaft gezeigte Kühlraum-Größe beschränkt, sondern entsprechend auch mit erheblich größeren Kühlräumen (Hallen) oder auch mit kleineren Kühlräumen möglich. Ausführungsformen werden im Folgenden insbesondere unter Bezug auf den Aufbau der Kühlanlage und die neuen Betriebsarten beschrieben, welche durch die erfindungsgemäße Kühlanlage ermöglicht werden. Einzelheiten der Kryokonservierung biologischer Proben, wie z.B. die Probenvorbereitung oder die Realisierung bestimmter Kühlprotokolle oder die Ablage der Proben gemeinsam mit gespeicherten Probendaten können mit der erfindungsgemäßen Kühlanlage realisiert werden, wie dies an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlanlage 1 in schematischer Querschnittsansicht mit einem Kühlraum 100, einer ersten Kühleinrichtung 200, einer zweiten Kühleinrichtung 300, einem Betriebsraum 400 und einer Kühlmittelzufuhr 500. Der Kühlraum 100 wird nach unten durch einen Bodenbereich 110, seitlich durch Seitenwände 120 und nach oben durch einen Deckenbereich 130 begrenzt. Das Innenvolumen des Kühlraums 100 beträgt z.B. 10 m · 5 m ' 3 m. Im Kühlraum 100 ist auf dem Bodenbereich 110 stehend und an die Seitenwände 120 angrenzend eine Probenaufnahmeeinrichtung 140 angeordnet. Die inne^¬ re Oberfläche des Kühlraums 100 ist mit einer Kühlschicht 101 ausgestattet, die aus einem Material mit hoher Wärmeleitfä- higkeit, z.B. Metall, gebildet ist. Die Kühlschicht 101 hat die vorteilhafte Wirkung, dass ein Temperaturausgleich im Kühlraum 100 in vertikaler Richtung erfolgt. Es kann insbe^¬ sondere auch im oberen Bereich des Kühlraums 100 die Tempera^¬ tur unterhalb von -130°C eingestellt werden, was für die Langzeitlagerung lebender biologischer Proben wichtig ist.

Im Kühlraum 100 und im Betriebraum 400 sind Temperatur- Sensoren 103 angeordnet. Es sind mehrere Temperatur-Sensoren 103 mit verschiedenen Abständen vom Bodenbereich 110 vorgese- hen. Diese ermöglichen die Erfassung einer Temperaturverteilung im Kühlraum 100. Bei Bedarf kann durch eine zusätzliche Kühlung mit der zweiten Kühleinrichtung 300 und/oder eine Ventilationseinrichtung (nicht dargestellt) im Kühlraum 100 ein Ausgleich der Temperatur, insbesondere eine Absenkung der Temperatur in den oberen Bereichen des Kühlraums 100 erzielt werden .

Der Bodenbereich 110 umfasst eine Plattform 111, die sich über der ersten Kühleinrichtung 200 mit einer Wanne 210 er- streckt. Die Wanne 210 hat einen doppelwandigen Wannenkörper mit einem evakuierten Innenraum und auf ihrer äußeren Seite eine thermische Isolation. Die thermische Isolation ist wie die Seitenwände 120 aufgebaut. Alternativ oder zusätzlich ist die Wanne mit einem Infrarot-verspiegelten Vakuumbereich iso- liert. Bei Betrieb der Kühlanlage 1 befindet sich in der Wanne 210 flüssiger Stickstoff 220. Der flüssige Stickstoff 220 hat vorzugsweise eine zum Bodenbereich 110 hin freie Oberflä^¬ che. Es wird ein Stickstoffsee gebildet. Die Befüllung der Wanne 210 und die Aufrechterhaltung des Reservoirs flüssigen Stickstoffs 220 während des Betriebs der Kühlanlage 1 erfolgt unter Verwendung der Kühlmittel zufuhr 500.

Die Plattform 111 umfasst ein Gitter, z.B. aus Stahl, das sich über die Wanne 210 erstreckt und mit Trittpodesten 112 ausgestattet ist. Die Trittpodeste 112 verringern einen even^¬ tuellen mechanischen Kontakt zwischen einer Bedienperson 3 und der Plattform 111, so dass ein Wärmefluss von der Bedienperson 3 zur Plattform 111 minimiert wird. Da die Plattform 111 einen Trägerbereich für die Bedienperson 3 und auch die Probenaufnahmeeinrichtung 140 bildet, kann die Plattform 111 durch zusätzliche Bauelemente (nicht dargestellt) mechanisch in der Wanne 210 abgestützt werden. Die Seitenwände 120 umfassen mehrere schichtförmige Wandlagen mit einer inneren Kunststoff-Lage 121 und zwei äußeren Vakuumkomponenten-Lagen 122.1, 122.2. Die Kunststoff-Lage 121 umfasst eine Schicht aus einem Polymer-Schaum, z.B. einem Polyurethan-Schaum. Die Dicke der Kunststoff-Lage 121 kann z.B. im Bereich von 10 cm bis 1 m oder auch oberhalb von 1 m gewählt sein. Die Vakuumkomponenten-Lagen umfassen zunächst eine innere Schicht 122.1 aus evakuierten Bauelementen (so genannte "Vakuum-Bauelemente") und eine äußere evakuierte Hohlwand 122.2. Die evakuierten Bauelemente der inneren Vakuum- komponenten-Lage 122.1 sind quaderförmig, insbesondere wie herkömmliche Bausteine oder Ziegel für Bauzwecke, gebildet und aus Kunststoff mit einem evakuierten oder evakuierbaren Innenraum hergestellt. Die Hohlwand der äußeren Vakuumkomponenten-Lage 122.2 ist im Normalbetrieb evakuiert oder optio- nal mit einer kühlenden Flüssigkeit gefüllt. Die Hohlwand hat insbesondere eine vorteilhafte Funktion Bei Ausfall einer Kühleinrichtung. Wenn eine der Kühleinrichtungen ausfällt, kann die Hohlwand der äußeren Vakuumkomponenten-Lage 122.2 aus einem zuschaltbaren externen Hilfsbehälter 540 (siehe Fi^¬ gur 6) mit einem Kühlmittel, wie z.B. flüssigem Stickstoff, gefüllt werden, um eine unerwünschte Erwärmung des Kühlraums 100 zu vermeiden, da der Wärmeeintrag von außen zwar Kühlmit- telaufwändig aber doch verhindert wird. In diesem Fall sollte diese Hohlwand nicht die äußerste Schicht bildet.

Abweichend von der in Figur 1 gezeigten Darstellung kann die Reihenfolge der Kunststoff-Lage und der Vakuumkomponenten- Lage umgekehrt werden. Des Weiteren können weitere Kunst- stoff- und/oder Vakuumkomponenten-Lagen vorgesehen sein. Weitere Einzelheiten der Seitenwände 120 sind unten unter Bezug auf Figur 5 beschrieben.

Der Deckenbereich 130 umfasst eine KunststoffSchicht 132, ge- bildet z.B. aus Polymer-Schaum, in der eine Deckenöffnung 131 gebildet ist. Oberhalb der Deckenöffnung 131 ist der Betriebsraum 400 mit einer Antriebseinrichtung 410 und mechanischen Stellelementen 411 vorgesehen, welche in das Innere des Kühlraums 100 ragen. In Figur 1 ist beispielhaft ein Gestänge mit einer vertikalen (412) und einer horizontalen (413) Verschiebeeinheit gezeigt, die mit der Antriebseinrichtung 410 betätigt werden können. Mit den mechanischen Stellelementen 411 können Proben 2 in die Probenaufnahmeeinrichtung 140 eingebracht oder aus dieser entnommen werden. Die mechanischen Stellelemente 411 werden von oben, d.h. vom Betriebsraum 400, aus, z.B. unter Verwendung von Seilzügen, Ketten, Zahnriemen und dergleichen angetrieben, deren Antriebseinrichtung 410 im Betriebsraum 400 angeordnet ist. Bei Bedarf können Motoren, Umlenkrollen oder andere mechanische Verbindungsbereiche thermisch isolierend gekapselt oder lokal geheizt sein. Zur Vermeidung von Wärmebrücken sind in den mechanischen Stellelementen 411 thermisch isolierende Elemente (nicht gezeigt) enthalten .

Die Probenaufnahmeeinrichtung 140 umfasst Regale 141 (sogenannte „cryo racks"), in denen sich biologische Proben 2 in Probenbehältern befinden. Die Regale 141 haben Gestelle aus thermisch gut leitendem Material, z.B. aus Metall, die ther- mischen Kontakt zur Plattform 111 und über Wärmebrücken 142 direkt zum flüssigen Stickstoff 220 in der ersten Kühleinrichtung 200 aufweisen. Damit wird vorteilhafterweise eine effektive Kühlung bis in die oberen Fächer der Regale 141 gewährleistet .

Die zweite Kühleinrichtung 300 ist an den Seitenwänden 120 vorgesehen, insbesondere auf deren nach innen weisenden Oberfläche angeordnet oder in dieser eingebettet. Die zweite Kühleinrichtung 300 ist für eine elektrische Kühlung konfigu- riert. Sie umfasst Kühlelemente 310, die mit Kühlaggregaten 320 verbunden sind. Die Kühlaggregate 320 befinden sich außerhalb des Kühlraums 100, vorzugsweise oberhalb von diesem. Mit der zweiten Kühleinrichtung 300 kann z.B. eine elektrische Kühlung auf eine Temperatur von -150°C vorgesehen sein. Gemäß alternativen Varianten der Erfindung kann die zweite

Kühleinrichtung 300 ersatzweise durch eine Stickstoffkühlung oder eine Kühlung mit flüssigem Helium gebildet sein.

Der Betriebsraum 400 enthält die Antriebseinrichtung 410 für die mechanischen Stellelemente 411. Zusätzlich kann der Betriebsraum 400 weitere Betriebseinrichtungen enthalten (siehe z.B. Figur 2) und/oder mit einer Personen- und/oder Proben- Schleuseneinrichtung 450, 460 verbunden sein (siehe z.B. Figuren 3, 6) . Die Kühlmittelzufuhr 500 umfasst einen Kühlmittel-Vorratsbehälter 510 und eine Kühlmittel-Leitung 520. Die Kühlmittelleitung 520 führt vom Kühlmittel-Vorratsbehälter 510 durch den Deckenbereich 130 und durch den Kühlraum 100 bis in die erste Kühleinrichtung 200. Die Kühlmittel-Leitung 520 ist au^¬ ßerhalb des Kühlraums 100 thermisch isoliert, z.B. durch eine Vakuum-Leitung gebildet. Im Inneren des Kühlraums 100 hingegen (bei 521) ist eine thermische Isolation der Kühlmittel- Leitung 520 nicht vorgesehen. Damit wird die Kühlung des Inneren des Kühlraums 100 verbessert. Außerdem stellt die Kühl^¬ mittel-Leitung 520 im Kühlraum 100 ein KondensatSammelelement (Feuchtigkeitsfalle) dar. Eventuelle Restfeuchte im Kühlraum 100 schlägt sich am kältesten Ort, d.h. auf der Oberfläche der Kühlmittel-Leitung 520 nieder, bis im gesamten Kühlraum

100 eine trockene und kalte Stickstoffatmosphäre gebildet ist und weitere Eisablagerungen unterbleiben.

Die Funktion der Kühlmittel-Leitung 520 als Kondensatsammel- element ist insbesondere bei der Erstabkühlung des Kühlraums von Vorteil. Mit dem Kondensatsammelelement wird Feuchtigkeit gebunden, so dass beim Betrieb der Kühlanlage 1 eine trockene Lagerung gewährleistet wird. Die trockene Lagerung (Lagerung unter Vermeidung von Eisniederschlag) ist nicht nur für die Haltbarkeit der Proben, sondern auch für die Automatisierung der Probenhandhabung von Vorteil. Bewegliche Teile der mecha^¬ nischen Stellelemente 411 können so leichter verstellt werden . Figur 1 illustriert ein wichtiges Konstruktionsprinzip der erfindungsgemäßen Kühlanlage. Sämtliche Versorgungsverbindungen, insbesondere Zuführungen und Öffnungen, in das Innere des Kühlraums 100 erfolgen ausschließlich durch den Deckenbereich 130, d.h. von oben. Damit wird eine Minimierung der Wärmezuführung erreicht. Des Weiteren können im Betriebsraum 400 oder über diesen (siehe Figur 2) wärmere Aufsätze für Geräte angeordnet werden, die bei tiefen Temperaturen nicht ar^¬ beiten können. Es können insbesondere Kammern mit höherer Temperatur oder sogar mit einer Innenheizung zum Betrieb be^¬ weglicher Teile, wie z.B. Motoren, aufgesetzt werden. Mehrere derartige Kammern können turmartig übereinander gebaut werden (siehe Figur 2) . Da aus der ersten Kühleinrichtung 200 laufend unter deutlicher Volumenzunahme Gas gebildet wird und die Kühlanlage 1 druckfrei, d.h. nicht gasdicht, aufgebaut ist, wird der Kühlraum 100 laufend von unten von Stickstoff durchströmt. Zum Abfluss des Stickstoffs ist im obersten Teil der Kühlanlage ein Auslass 102, z.B. in Form eines Siphons angeordnet. Von Bedeutung für den zuverlässigen Betrieb der Kühlanlage 1 ist auch eine möglichst verzögerte Erwärmung im Störfall, insbesondere bei Ausfall von Kühleinrichtungen. Dies wird insbesondere durch den thermisch isolierenden Aufbau der Seitenwände 120 erreicht. Zum Betrieb der Kühlanlage 1 wird der Kühlraum 100 mit der ersten Kühleinrichtung 200, ggf. unterstützt mit der zweiten Kühleinrichtung 300, bis auf die gewünschte Kryokonservie- rungs-Temperatur abgekühlt. Anschließend werden unter Verwendung der mechanischen Stellelemente 411 die biologischen Pro- ben 2 in der Probenaufnahmeeinrichtung 140 im Kühlraum 100 angeordnet. Im Störfall oder für Wartungs-, Kontroll- oder Bedienzwecke kann die Bedienperson 3 durch die Deckenöffnung 131 oder durch eine seitliche Tür (siehe Figur 4) in den Kühlraum 100 eintreten. Die Bedienperson 3 trägt einen

Schutzanzug mit einer thermischen Isolation und einem Kopfschutz, welche einen Schutz der Bedienperson gegenüber Wärmeverlust gewährleisten. Figur 2 illustriert in schematischer Querschnittsansicht ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kühlanlage 1, die in Bezug auf den Kühlraum 100, die erste Kühleinrichtung 200, die zweite Kühleinrichtung 300 und die Kühl- mittelzufuhr 500 aufgebaut ist, wie oben unter Bezug auf Figur 1 beschrieben wurde. In Bezug auf den Betriebsraum 400 ergeben sich die folgenden Unterschiede. Gemäß Figur 2 um- fasst der Betriebsraum 400 eine erste Kammer 420, die im Wesentlichen wie der Betriebsraum 400 gemäß Figur 1 aufgebaut ist, eine zweite Kammer 430 und eine dritte Kammer 440. In den zweiten und dritten Kammern 430, 440 sind weitere Betriebseinrichtungen 431, 441, wie z.B. Mess- und/oder Steuergeräte oder weitere Antriebe, angeordnet. Die Kammern des Betriebsraums 400 sind jeweils thermisch isoliert angeordnet. In jeder der Kammern kann eine spezifische Temperatur eingestellt werden. Typischerweise steigt die Temperatur von der ersten (420) bis zur dritten (440) Kammer an. Zur Durchleitung der im Kühlraum 100 gebildeten Gasatmosphäre sind die Kammern des Betriebsraums 400 über Rohrverbindungen 401 (oder andere Durchgangsöffnungen) verbunden. An der Oberseite der dritten Kammer 440 ist ein Auslass 102 mit einem Siphon vorgesehen .

Zwischen den Kammern 420, 430 und 440 sind Trennwände jeweils mit mindestens einer Kammertür 402 vorgesehen. Damit wird die Einstellung verschiedener Temperaturen in den Kammern 420, 430 und 440 erleichtert. Wenn beispielsweise in dem Kühlraum 100 eine Temperatur im Bereich von -196°C bis -140°C eingestellt ist, so könnte in der zweiten Kammer 430 eine Tempera- tur von rund -80°C und in der dritten Kammer 440 eine Temperatur im Bereich von -40°C bis -20°C eingestellt sein. Entsprechend können in den Kammern 420, 430 und 440 verschiedene Betriebseinrichtungen untergebracht werden, die verschiedene Betriebstemperaturen haben. Zur Überwachung der Temperatur ist in jeder der Kammern 420, 430 und 440 ein Temperatur- Sensor 403 angeordnet.

Abweichend von Figur 2 könnten die Kammern 420, 430 und 440 relativ zueinander offen sein. Auch in diesem Fall würde sich bei einer ungestörten Kühlung eine Folge von horizontal gelagerten Gasschichten mit nach oben zunehmender Temperatur bilden. Des Weiteren kann in mindestens einer der Kammern 420, 430 und 440 eine lokale Heizung, insbesondere mit einer Wi- derstandsheizung oder einem Infrarot-Strahler angeordnet sein, um temperaturempfindliche Bauteile für den Betrieb zu^¬ mindest in bestimmten Betriebsphasen zu erwärmen. Vorteilhafterweise ist dies möglich, ohne dass eine Beeinflussung der Temperatur in dem Kühlraum 100 in Kauf genommen werden muss.

Figur 3 illustriert Merkmale des Zugangs der Bedienperson 3 in den Kühlraum 100 an einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kühlanlage 1. Die Illustration des Kühl- raums 100 mit dem Bodenbereich 110, den Seitenwänden 120 und dem Deckenbereich 130 in schematischer Perspektivansicht ist vereinfacht dargestellt. In einer praktischen Umsetzung kann die Kühlanlage 1 in Bezug auf diese Komponenten aufgebaut sein, wie dies oben unter Bezug auf die Figuren 1 und 2 be- schrieben ist.

Im Deckenbereich 130 ist eine Deckenöffnung 131 vorgesehen, die mit einem Deckel 132 verschließbar ist. Vorteilhafterweise wird durch die Bereitstellung der Öffnung für den Zugang der Bedienperson 3 an der Oberseite des Kühlraums 100 die

Temperaturschichtung in diesem beim Zugang der Bedienperson 3 kaum beeinflusst. Alternativ kann die Öffnung für den Zugang der Bedienperson 3 in einer der Seitenwände vorgesehen sein (siehe Figur ) . Oberhalb der Deckenöffnung 131 ist der Betriebsraum 400 angeordnet. Im Betriebsraum 400 ist eine Fördereinrichtung 150 angeordnet, die zur Einführung der Bedienperson 3 in den Kühlraum 100 und/oder für die Entfernung der Bedienperson 3 aus dem Kühlraum 100 konfiguriert ist. Die Fördereinrichtung

150 ist beispielhaft mit einem Seilzug 151 mit Winde und mit einer Tritteinrichtung 152 (Leiter) illustriert. Die Komponenten 151, 152 können einzeln vorgesehen sein. Bevorzugt wird jedoch aus Sicherheitsgründen die Bereitstellung von beiden Komponenten, um ggf. die Bedienperson 3 schnell und sicher aus dem Kühlraum 100 entfernen zu können. Der Seilzug

151 kann auch zum Transport von Proben 2 und/oder Regalen 141 verwendet werden.

Der Betriebsraum 400 ist mit einer Personen-Schleuseneinrichtung 450 verbunden, die von außen durch eine thermisch isolierende, äußere Schleusentür 451 betreten werden kann. Die Personen-Schleuseneinrichtung 450 ist von dem Betriebsraum 400 durch eine thermisch isolierende, innere Schleusentür 453 getrennt. Zwischen dem Betriebsraum 400 und der Personen- Schleuseneinrichtung 450 ist eine Rohrverbindung 452 zum Druckausgleich vorgesehen, so dass zwischen beiden Räumen keine Druckdifferenz entstehen kann und Stickstoffgas vom Kühlraum 100 über den Betriebsraum 400 in die Personen- Schleuseneinrichtung 450 und von dieser über einen Auslass 102 nach außen entweichen kann.

Das Betreten des Kühlraums 100 über die Personen-Schleusen- einrichtung 450 erfolgt derart, dass die Bedienperson 3 zunächst außerhalb der Personen-Schleuseneinrichtung 450 einen Schutzanzug 4 mit einer Atemluftversorgung 5 anlegt. In der Personen-Schleuseneinrichtung 450 erfolgt eine Vorkühlung auf einen mittleren Temperaturbereich, z.B. -80°C. Hierzu ist die Personen-Schleuseneinrichtung 450 mit einer Kühleinrichtung (nicht dargestellt) ausgestattet. Alternativ kann die Personen-Schleuseneinrichtung 450 mit einem Teil des aus dem Kühlraum 100 austretenden Dampfes gekühlt werden. Bei ausreichen- der Abkühlung der Bedienperson 3 erfolgt deren Übergang in den Betriebsraum 400 und von diesem unter Verwendung des Seilzugs 151 und/oder über die Tritteinrichtung 152 der Übergang in den Kühlraum 100. Im Kühlraum 100 kann sich die Bedienperson 3 bewegen, beispielsweise um Wartungsarbeiten an der Probenaufnahmeeinrichtung 140 vorzunehmen.

Die Schleusentür 451 der Personen-Schleuseneinrichtung 450, die innere Schleusetür 453 und der Deckel 132 sind mit elektrischen Kontakten und einer Schließsteuerung versehen, die für mindestens eine der folgenden Prozeduren eingerichtet sind .

Erstens kann eine Begehung des Kühlraums 100 im Normalbetrieb der Kühlanlage 1 vorgesehen sein. Die Bedienperson zieht au- ßen den Schutzanzug 4 mit der Atemluftversorgung 5 an. In diesem Fall lässt sich die äußere Schleusentür 451 der Personen-Schleuseneinrichtung 450 nur öffnen, wenn die innere Schleusentür 453 und der Deckel 132 geschlossen sind. Befindet sich die Bedienperson 3 in der Schleuseneinrichtung 450, wird die äußere Schleusentür 451 geschlossen, und die innere Schleusentür 453 lässt sich erst öffnen, wenn sich in der Personen-Schleuseneinrichtung 450 eine trockene Stickstoffat- mosphäre mit einer vorbestimmten Temperatur gebildet hat. Hierzu kann gasförmiger oder flüssiger Stickstoff von außen eingeblasen werden. Sobald die vorbestimmte Temperatur und die Trockenheit der Atmosphäre in der Personen-Schleuseneinrichtung 450 erreicht sind, wird die innere Schleusentür 453 geöffnet und die Bedienperson 3 kann in den Betriebsraum 400 übergehen. In diesem erfolgt wieder eine weitere Abkühlung der Bedienperson 3 auf eine vorbestimmte Temperatur. Sobald die Bedienperson 3 ausreichend abgekühlt und die Atmosphäre in dem Betriebsraum 400 vorbestimmte Normwerte erreicht haben, wird der Deckel 132 geöffnet, so dass die Bedienperson 3 in den Kühlraum 100 eintreten kann. Im Kühlraum 100 steht die Bedienperson 3 unter Videobeobachtung und über eine drahtlose Audioverbindung in Kontakt mit Hilfspersonen außerhalb der Kühlanlage 1. Das Verlassen der Kühlanlage 1 erfolgt im Normalbetrieb in umgekehrter Reihenfolge.

Zweitens ist in einer Notfallsituation vorgesehen, dass über Notschalter (nicht dargestellt) der Deckel 132 und die inneren und äußeren Schleusentüren 451, 453 gleichzeitig geöffnet werden. In dieser Situation wird ein schneller Zugriff auf das Innere des Kühlraums 100, insbesondere zur Rettung der

Bedienperson 3 und/oder zur Sicherung von gelagerten Proben, ermöglicht. In der Notfallsituation kann die Bedienperson 3 durch die Deckenöffnung 131 und die Personen-Schleuseneinrichtung 450 den Kühlraum 100 aus eigener Kraft verlassen oder aus diesem gezogen werden. Gleichzeitig kann vorgesehen sein, dass von außen warme trockene Luft über ein Gebläse 460 in den Kühlraum 100 und von diesem in den Betriebsraum 400 und die Personen-Schleuseneinrichtung 450 geblasen wird. Dadurch kann die Temperatur auf einen Wert über -50°C erhöht und Sauerstoff zugeführt werden. Dieser Vorgang kann über

Sauerstoffsensoren (nicht dargestellt) überwacht werden. In der Folge können weitere Hilfspersonen ggf. ohne Schutzanzug und ohne eigene SauerstoffVersorgung im Kühlraum 100 agieren. Figur 4 illustriert schematisch Merkmale der Begehung des

Kühlraums 100 und der Zuführung oder Entnahme der Probenaufnahmeeinrichtung 140 in oder aus dem Kühlraum 100 anhand eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kühlanlage 1. Wie in Figur 3 ist die Kühlanlage 1 in schemati- scher Perspektivansicht vereinfacht mit dem Bodenbereich 110, den Seitenwänden 120 und dem Deckenbereich 130 illustriert.

Zur Zuführung oder Entnahme der Probenaufnahmeeinrichtung 140 ist im Deckenbereich 130 die Deckenöffnung 131 mit einem dar^¬ über befindlichen Betriebsraum 400 vorgesehen. Der Betriebsraum 400 weist eine turmförmige Haubenkammer 400.1 mit einer Höhe auf, dass ein Regal 141 der Probenaufnahmeeinrichtung 140 komplett im Betriebsraum 400 aufgenommen werden kann. Im Betriebsraum 400 befindet sich eine Antriebseinrichtung 410 mit einem Seilzug 414, mit dem insbesondere im Havariefall die Regale 141 in den Betriebsraum 400 gezogen werden können.

Abweichend von Figur 3 ist für den Zugang der Bedienperson 3 in einer der Seitenwände 120 eine Türöffnung 125 mit einem verschiebbaren Türblatt 126 angeordnet. Die Türöffnung 125 hat eine vorbestimmte Höhe über dem Bodenbereich 110. Der erhöhte Eingang wird bevorzugt, damit die kalte Gasfüllung in der Kühlkammer 100 beim Öffnen der Türöffnung 125 nicht nach außen abfließt. Zwischen der Türöffnung 125 und dem Bodenbereich 110 ist eine Treppe 127 vorgesehen, über welche die Bedienperson 3 in den Kühlraum 100 eintreten kann. Das Türblatt 126 ist für eine Verschiebung parallel zur ebenen Ausdehnung der Seitenwand 120 konfiguriert. Eine vertikale oder horizon- tale Türbewegung parallel zur Seitenwand wird bevorzugt, da andernfalls bei einem Schwenken aus der Seitenwand die horizontale Schichtung der kalten Gasfüllung im Kühlraum 100 gestört werden würde. Außerhalb des Kühlraums 100 ist an der Seitenwand 120 eine

Personen-Schleuseneinrichtung 450 mit mindestens zwei Kammern 455, 456 und einer äußeren (451), einer mittleren (454) und einer inneren (126, 457) Schleusentür angeordnet. Die innere Schleusentür 457 wird durch das Türblatt 126 gebildet. Zwi- sehen dem Kühlraum 100 und den Kühlkammern 455, 456 sind Rohrverbindungen 452 vorgesehen, durch welche kaltes Gas vom Kühlraum 100 nach außen abfließen kann. Von der äußeren Kammer 455 fließt das Gas durch den Auslass 102 in die Umgebung. In der äußeren Kammer 455 ist z.B. eine Temperatur von -20°C vorgesehen, während in der inneren Kammer 456 eine Temperatur von -80°C vorgesehen ist.

Zur Begehung des Kühlraums 100 legt die Bedienperson 3 außer- halb der Personen-Schleuseneinrichtung 450 den Schutzanzug 4 mit der Atemluftversorgung 5 an. Die Bedienperson 3 wird schrittweise in der Personen-Schleuseneinrichtung 450 abgekühlt, bis sie durch die Türöffnung 125 den Kühlraum 100 betreten kann. Die Türen 451, 454, 457 der Personen- Schleuseneinrichtung 450 können für den Normalbetrieb oder die Notfallsituation steuerbar sein, wie oben unter Bezug auf Figur 3 beschrieben wurde.

Da im Kühlraum 100 ggf. ein dauerhafter Arbeitsaufenthalt (> 15 Minuten) erforderlich ist, sind im Kühlraum 100 schematisch gezeigte Versorgungsverbindungen 104 angeordnet. Der Schutzanzug 4 und/oder die Atemluftversorgung 5 können zeitweilig oder dauerhaft an die Versorgungsverbindungen 104 angeschlossen werden, z.B. um eine Energiequelle im Schutzanzug 4 zu schonen oder um Sauerstoff zuzuführen.

Die Figuren 5A bis 5C zeigen weitere Einzelheiten einer Seitenwand 120 des Kühlraums 100 der erfindungsgemäßen Kühlanlage. Die Merkmale der Seitenwand 120 können entsprechend auch zur thermischen Isolation der ersten Kühleinrichtung 200

(siehe Figur 1) unter dem Bodenbereich des Kühlraums vorgesehen sein. In den schematischen Querschnittsansichten der Figuren 5A bis 5C ist der Kühlraum 100 jeweils rechts von der Seitenwand 120 angeordnet, d.h. die Außenseite der Seitenwand 120 ist in den Figuren 5A bis 5C jeweils links von der Seitenwand 120.

Gemäß Figur 5A ist auf der Innenseite der Seitenwand 120 zu- nächst eine Kühlschicht 101 angeordnet, die aus Metall, z.B. Aluminium oder Stahl, mit einer Dicke im Bereich von einigen mm bis zu 1 cm besteht. Die Kühlschicht 101 steht in direktem thermischen Kontakt mit der ersten Kühleinrichtung 200 (siehe Figur 1), insbesondere mit dem flüssigen Stickstoff 220 der ersten Kühleinrichtung 200, so dass mit der Kühlschicht 101 die Abkühlung des Inneren des Kühlraums 100 unterstützt wird. Anschließend folgt eine erste Vakuumkomponenten-Lage 122.1, die eine evakuierte, sich entlang der Seitenwand 120 erstre^¬ ckende Hohlwand umfasst. Die äußere Oberfläche der evakuier- ten Hohlwand ist für eine Reflektion von Infrarot-Strahlung (Wärmestrahlung) ausgelegt und hierzu mit einer spiegelnden Oberflächenvergütung oder einer reflektierenden Folie 120.1 ausgestattet. Vorteilhafterweise wird dadurch von außen kom^¬ mende Wärmestrahlung reflektiert.

Anschließend folgt eine weitere Vakuumkomponenten-Lage 122.2, die ein Mauerwerk aus ziegeiförmigen Isolations-Bauelementen umfasst. Die Isolations-Bauelemente sind hohle Kunststoffkör- per mit einem evakuierten, geschlossenen Innenraum. Jedes Isolations-Bauelement ist ein in sich geschlossenes System. Innerhalb der Vakuumkomponenten-Lage 122.2 sind die Isolati^¬ ons-Bauelemente wie in einem Mauerwerk mehrschichtig zueinan^¬ der versetzt angeordnet, so dass sich Vorteile für die Unterdrückung des Wärmetransports durch die Seitenwand 120 erge- ben.

Nach außen hin folgt eine Kunststoff-Lage 121 aus einem auf^¬ geschäumten Kunststoff, z.B. aus Polyurethan. Die Dicke der Kunststoff-Lage 121 beträgt z.B. 10 cm bis zu 1 m (aus Isola- tions- und Stabilitätsgründen) . Auf der Außenseite der Kunststoff-Lage 121 sind eine Schutzschicht 121.1 zum mechanischen Schutz der Seitenwand 120, ein weiterer Wandausbau und/oder eine weitere Vakuumkomponenten-Lage (siehe Figur 1) angeord- net .

Ein Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass die Dicke der Seitenwand 120 je nach Bedarf ohne wesentliche praktische Beschränkungen gesteigert werden kann. Eine Ge- samtdicke im Bereich von 1 m bis 6 m oder 10 m oder darüber ist möglich und in Abhängigkeit von der Dimension der Kühlanlage empfehlenswert. Bei herkömmlichen Kryotanks werden möglichst dünne Tankwände benötigt, um Lagerraum zu sparen. Dazu im Gegensatz spielt die Dicke der Seitenwand 120 der erfin- dungsgemäßen Kühlanlage keine kritische Rolle.

Die Ausführungsform von Figur 5A kann so modifiziert sein, dass eine weitere Hohlwand eingefügt wird, die Teil einer weiteren, insbesondere elektrischen Kühleinrichtung ist. Im Störfall (z.B. bei Ausfall der ersten Kühleinrichtung unterhalb des Bodenbereichs des Kühlraums) kann die Kühlung des Kühlraums vollständig von der Seitenwand 120 übernommen werden, während gleichzeitig die erste Kühleinrichtung instandgesetzt wird. Die Kühlung von der Seitenwand 120 aus kann z.B. vorgesehen sein, wenn der Vorrat flüssigen Stickstoffs 220 der ersten Kühleinrichtung 200 zur Neige geht und nicht rasch genug aufgefüllt werden kann. Diese Modifizierung ist mit weiteren Einzelheiten in Figur 5B gezeigt.

Figur 5B zeigt die Seitenwand 120, bei der die Vakuumkomponenten-Lage 122.1 mit einer vergrößerten Dicke angeordnet und zusätzlich auf der Innenseite der Seitenwand 120 ein Kühlelement 310 der zweiten Kühleinrichtung 300 (siehe Figur 1) angeordnet ist. Das Kühlelement 310 umfasst ein weiteres schichtförmiges, hohlwandiges Bauelement, wie z.B. eine Vielzahl von Hohlleitungen aus Metall. Die Hohlleitungen können flächendeckend oder mit gegenseitigen Abständen auf der In^¬ nenseite der Seitenwand 120 angeordnet sein. Das Kühlelement 310 ist mit einem Kühlaggregat 320 (siehe Figur 1) verbunden. Zusätzlich kann das Kühlelement 310 mit dem flüssigen Stick^¬ stoff 220 der ersten Kühleinrichtung 200 (siehe Figur 1) in Verbindung stehen. Im Normalbetrieb wird mit dem Kühlelement 310 die Kühlung des Inneren des Kühlraums 100 unterstützt. Im Störfall kann das Kühlelement 310 von außen mit einem zusätzlichen Kühlmittel durchströmt werden. Das zusätzliche Kühlmittel kann durch ein elektrisches Kühlsystem oder aus einem Kühlmitteltank oder angeschlossenen Tankwagen, z.B. mit flüssigem Stickstoff, be^¬ reitgestellt werden.

Figur 5C zeigt eine weitere abgewandelte Variante der Seiten^¬ wand 120, bei der die Reihenfolge der Vakuumkomponenten-Lage 122.3 und der Kunststoff-Lage 121 getauscht ist. Im Einzelnen ist auf der Innenseite der Seitenwand 120 zunächst die metallische Kühlschicht 101 vorgesehen, unter der die erste Vakuumkomponenten-Lage 122.1 angeordnet ist. Diese kann wie in Figur 5A mit einem reflektierenden Element 120.1 ausgestattet sein. Anschließend folgt die Kunststoff-Lage 121 und das Mauerwerk aus Isolations-Bauelementen der Vakuumkomponenten-Lage 122.2. Nach außen folgt eine weitere Schutzschicht 122.3, mit der die Vakuumkomponenten-Lage 122.2 stabilisiert wird. Des Weiteren können nach außen hin herkömmliche Wandstrukturen für Schutz- oder Stabilisierungszwecke folgen.

Die schematische Blockdarstellung in Figur 6 illustriert die Verbindung der erfindungsgemäßen Kühlanlage 1 mit der Kühlmittelzufuhr 500 und einer Betriebssteuerung 600. Die Kühlan- läge 1 ist mit einem Kühlraum 100 ausgestattet, der zur Langzeitlagerung von biologischen Proben bei Temperaturen unterhalb von -80°C, insbesondere unterhalb von -130°C konfiguriert ist. Typischerweise beträgt die Temperatur im Kühlraum 100 weniger als -140°C. Hierzu wird die erste Kühleinrichtung 200 (siehe Figur 1) wie folgt mit flüssigem Stickstoff versorgt .

Die Kühlmittelzufuhr 500 umfasst einen ersten (510) und einen zweiten (511) Kühlmittel-Vorratsbehälter (Tank). Die Kühlmittel-Vorratsbehälter 510, 511 können bei Bedarf durch externe mobile Reservoire (Tankwagen) aufgefüllt werden. Bevorzugt ist jedoch eine Variante der Erfindung, bei der die Kühlmittelzufuhr 500 mit einer eigenen Verflüssigungsanlage 530 aus- gestattet ist. Die Verflüssigungsanlage 530 liefert laufend flüssigen Stickstoff in die Kühlmittel-Vorratsbehälter 510, 511. Die Verflüssigungsanlage 530 hat den Vorteil, dass eine lückenlose Langzeitkühlung über lange Zeiträume, Monate, Jahre oder Jahrzehnte, sichergestellt werden kann. Zur elektri- sehen Versorgung der Verflüssigungsanlage ist ein Notstrom- Generator 531 vorgesehen, der im Störfall auch der Versorgung der zweiten Kühleinrichtung dienen kann.

Der erste Kühlmittel-Vorratsbehälter 510 ist über die Kühl- mittelleitung 520 mit der ersten Kühleinrichtung 200 verbunden (siehe Figur 1). Des Weiteren ist der erste Kühlmittel- Vorratsbehälter mit einer kühlbaren Haubenkammer 400.1 (siehe Figur 4) des Betriebsraums 400 verbunden, um in dieser für den Störfall eine Temperatur von z.B. -80°C einzustellen.

Der zweite Kühlmittel-Vorratsbehälter 511 ist über eine Verdampfungsanlage und eine zweite Kühlmittelleitung 521 und eine Temperatursteuerung 522 mit der Personen-Schleuseneinrichtung 450 für die Bedienperson (en) verbunden. Die Temperatur- Steuerung 522 wird so betätigt, dass in der Personen- Schleuseneinrichtung 450 in einer ersten Kammer eine Temperatur von -40°C und in einer zweiten Kammer eine Temperatur von -80°C eingestellt wird. Die Temperatur-Steuerung 522 wird zu- sätzlich verwendet, um zusätzlich eine Proben-Schleuseneinrichtung 460 für Proben zu temperieren.

Die Nachlieferung von flüssigem Stickstoff in die erste Kühleinrichtung 200 erfolgt unter Verwendung eines Regelkreises. Mit einem Füllstands-Sensor wird der Pegel des flüssigen Stickstoffs der ersten Kühleinrichtung 200 erfasst. Bei Unterschreiten eines kritischen Pegels wird über die Kühlmit^¬ telleitung 520 flüssiger Stickstoff in die erste Kühleinrich^¬ tung 200 nachgeliefert.

Die Kühlmittelzufuhr 500 ist zusätzlich mit einem externen Hilfsbehälter 540 zur Versorgung der Kühlanlage 1 mit flüssigem Stickstoff im Störfall ausgestattet. Der Hilfsbehälter 540 ist vorzugsweise über ein Sperrelement, wie z. B. ein Ventil, mit der Hohlwand 122.2 in der Seitenwand 120 (siehe Figur 1) verbunden.

Zusätzlich ist an die Kühlanlage 1 die zweite Kühleinrichtung angeschlossen, die ein elektrisches Kühlaggregat 320 zur Ein- Stellung einer Temperatur von -80°C, bevorzugt von -150°C im Kühlraum 100 konfiguriert ist. Das Kühlmittel der zweiten Kühleinrichtung 300 wird an die Kühlelemente 310 in der Seitenwand des Kühlraums 100 geliefert (siehe z. B. Figuren 1, 5B.

Figur 6 illustriert auch die Bestandteile der Betriebssteuerung 600 der erfindungsgemäßen Kühlanlage 1. Im Einzelnen um- fasst die Betriebssteuerung 600 eine erste Steuerung 601 für den Probeneinlagerungs- und Entnahmeautomaten und eine zweite Steuerung 602 zur Systemsteuerung. Die zweite Steuerung 602 umfasst insbesondere eine Temperatur-Regelung und/oder eine Steuerung der Sensorik, des Lichts und der Überwachungstechnik, wie z.B. von Video-Kameras. Des Weiteren umfasst die Betriebssteuerung 600 eine erste Datenbank 603, die mit Datenspeichern der in der Kühlanlage 1 abgelegten Proben gekoppelt ist. Mit Daten aus der ersten Datenbank 603 werden elektronische Komponenten der Probenbehälter und/oder Alarmsysteme zur Erfassung kritischer Probenzustände gesteuert. Die zweite Datenbank 604 ist für eine Ankopplung an die elektronischen Komponenten der Proben eingerichtet. Die Datenverbindung zwischen der Betriebssteuerung 600 und der Kühlanlage 1 erfolgt leitungsgebunden oder drahtlos. Schließlich umfasst die Betriebssteuerung 600 eine Vakuumanlage 605, die zur Evakuierung von Komponenten der Seitenwände 120 des Kühlraums 100 angeordnet ist und bei Bedarf mit dem Generator 531 versorgt werden kann.

Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlanlage 1 in schematischer Querschnittsansicht von oben (Figur 7A) und in schematischer Querschnittsansicht von der Seite (Figur 7B) . Des Weiteren zeigt Figur 7 eine Varian te der in der erfindungsgemäßen Kühlanlage 1 vorgesehenen Probenentnahme aus einem Regal (Figur 7C) . Bei der Kühlanlag 1 gemäß Figur 7 ist der Kühlraum 100 durch Zwischenwände 160 in mehrere Kühlkammern 105, 106, 107 segmentiert. Die Anordnung der Kühlkammern 105, 106 und 107 wird nach außen durch einen Bodenbereich 110, Seitenwände 120 und einen Deckenbereich 130 begrenzt, wie dies oben unter Bezug auf das Ausfüh rungsbeispiel z.B. gemäß Figur 1 beschrieben ist. Der Kühlraum 100 kann ausschließlich von oben durch den Deckenbereich 130 betreten werden. Der Kühlraum 100 ist frei von Öff nungen, die in horizontaler Richtung durch eine der Seiten- wände 120 führen. Somit werden eventuelle Störungen einer horizontalen Schichtung des Gases im Kühlraum 100 vermieden.

Des Weiteren ist die Kühlanlage 1 vollständig für einen auto- matisierten Betrieb eingerichtet. Im Normalbetrieb erfolgt keine Begehung des Kühlraums 100. Vielmehr erfolgt die Zufüh^¬ rung oder Entnahme von Proben über automatisierte Systeme ausschließlich durch den Deckenbereich 130 (siehe z. B. Figur 7C) .

Die Zwischenwände 160 enthalten Türöffnungen 161, die mit ei^¬ nem Abstand über dem Bodenbereich 110 angeordnet sind (siehe auch Figur 4). Eine Bedienperson 3 kann durch die Türöffnungen 161 über Treppen 162 jede der Kühlkammern 105, 106 und 107 betreten. Die Türblätter der Türöffnungen 161 können durch Schächte 415 in den Betriebsraum 400 über dem Deckenbereich 130 gezogen werden. Die Türöffnungen 161 sind so angeordnet, dass sie einen möglichst großen gegenseitigen Abstand haben. Wie aus Figur 7A ersichtlich, ist die Türöffnung 161 an einer Seite der inneren Kühlkammer 105 angeordnet, die entgegengesetzt zu der Seite der mittleren Kühlkammer 106 positioniert ist, in der die zweite Türöffnung 161 angeordnet ist. Durch die Anordnung der Türöffnungen 161 wird vorteilhafterweise ermöglicht, dass bei gleichzeitiger Öffnung bei- der Türöffnungen keine direkten Gasströmungen von der äußersten in die innerste Kühlkammer auftreten.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass alle Kühlkammern 105, 106 und 107 ausschließlich von oben betreten und die Türöff- nungen 161 lediglich für einen Zugang in einem Störfall vorbehalten werden. In diesem Fall können die Türöffnungen 161 in Höhe des Bodenbereiches angeordnet sein, wobei die Treppen 162 dann nicht erforderlich sind. In den Zwischenwänden 160 können Sichtfenster (nicht dargestellt) vorgesehen sein. Mit diesen wird vorteilhafterweise die Beobachtung und Beleuchtung der inneren Kühlkammern erleichtert. Die Sichtfenster haben vorzugsweise eine vermin- derte Wärmeleitung und es werden vorzugsweise Vakuum- Verbundfenster verwendet.

In Figur 7B ist illustriert, wie der Kühlraum 100 über eine Personen-Schleuseneinrichtung 450 betreten werden kann. Eine Bedienperson 3 betritt die Personen-Schleuseneinrichtung 450 über eine Treppe. Im Schutzanzug kann die Bedienperson 3 von der Personen-Schleuseneinrichtung 450 über die Deckenöffnung 131 in die äußerste Kühlkammer 107 steigen. Von dieser kann die Bedienperson 3 über die Türöffnungen 161 in die inneren Kühlkammern 106, 105 gehen.

Die Kühlanlage 1 gemäß Figur 7 hat den Vorteil, dass in den Kühlkammern 105, 106 und 107 verschiedene Temperaturen eingestellt werden können. Die innerste Kühlkammer 105 ist auf- grund der eingeschlossenen Position der sicherste Raum der

Kühlanlage 1. Die Kühlkammer 105 wird sich im Havariefall am Langsamsten erwärmen, da sie durch die äußeren Kühlkammern 106, 107 vor einem Wärmeeintrag geschützt ist. Entsprechend wird die Kühlanlage 1 gemäß Figur 7 vorzugsweise wie folgt verwendet.

In der innersten Kühlkammer 105 werden die wertvollsten Proben, wie z.B. lebendes Material, z.B. Einzelzellen, Zellsuspensionen, Blut oder Gewebeteile abgelegt. Typischerweise handelt es sich dabei um wenig bewegte Lagerbestände, die nur wenige Probenzugriffe erfordern. In der innersten Kühlkammer 105 sind insbesondere Reserve- oder Backup-Bestände untergebracht. In der mittleren Kühlkammer 106 befinden sich Proben, die einen häufigen Zugriff erfordern. Dieser Bereich kann als Arbeitsbereich der Kryobank verwendet werden. Schließlich werden in der äußersten Kühlkammer 107 Proben gelagert, die eine erhöhte Lagertemperatur von bis zu -50°C, ggf. sogar bis zu -20°C tolerieren. Die Proben umfassen totes Material, Se- ren, Plasma, genetisches Material oder dergleichen.

Figur 7C illustriert, wie Regale 141 der Probenaufnahmeeinrichtung vom Kühlraum 100 durch eine Öffnung im Deckenbereich 130 in den oberen Betriebsraum 400 gezogen werden können, um einzelne Proben aus den Regalen 141 zu entnehmen. Im Betriebsraum 400 ist ein beweglicher Isolationsturm 480 angeordnet, der zumindest auf seiner Innenseite aus einem porösen Material 481, z. B. Aerogel auf Silikatbasis, gebildet ist. Die Regale 141 werden entlang vertikaler Schienen 143 aus dem Tiefstemperaturbereich in den Isolationsturm 480 hochgezogen. Das Anheben erfolgt bis zu einer Höhe, die eine Entnahme der gewünschten Probe aus dem Regal 141 durch einen am Isolationsturm 480 befindlichen Schlitz 482 erlaubt. Der Isolationsturm 480 ist mit einem Reservoir flüssigen Stickstoffs (nicht gezeigt) verbunden. Das poröse Material ist mit flüssigem

Stickstoff beladen, so dass innerhalb des Isolationsturm 480 eine Temperatur von z. B. -160°C gegeben ist und nur die entnommene Probe für eine kurze Zeit einer Umgebungstemperatur von z. B. -20°C ausgesetzt wird, während alle anderen Proben des Regals 141 in einer durch den Isolationsturm 480 gebildeten, beweglichen Ausdehnung des Tieftemperaturbereichs im Kühlraum 100 verbleiben.

Die Verwendung von porösem Material, z. B. Aerogel auf Sili- katbasis, zur Speicherung von Kühlmittel, insbesondere flüssigem Stickstoff, zur aktiven Kühlung des Isolationsturms 480 ist nicht zwingend erforderlich. Der Isolationsturm 480 kann auch aus einem thermisch isolierenden Material gebildet sein. Des Weiteren kann gemäß der Erfindung die Verwendung von po- rösem Material, z. B. Aerogel auf Silikatbasis, allgemein auch an anderen Teilen des Kühlraums 100, insbesondere des Bodenbereiches 110, der Seitenwände 120 oder des Deckenbereiches 130 vorgesehen sein.

In Figur 8 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlanlage 1 mit zusätzlichen Einzelheiten illustriert. Im Normalbetrieb arbeitet auch diese Kühlanlage 1 automatisch, so dass Bedienpersonen den Kühlraum nicht betreten. Eine Begehung des Kühlraums 100 erfolgt nur in speziellen Situationen, wie z.B. im Havariefall, bei Wartungen, Installationen oder Kontrollen. Obwohl der Normalbetrieb ohne die Begehungen des Kühlraums 100 vorgesehen ist, wird hier der Spezialfall der Begehung des Kühlraums 100 dargestellt.

Die Kühlanlage 1 ist, wie oben beschrieben, mit einem Kühlraum 100 und einem darüber befindlichen Betriebsraum 400 aufgebaut. Der Kühlraum 100 wird durch den Bodenbereich 110, Seitenwände 120 und den Deckenbereich 130 begrenzt. Unter dem Bodenbereich 110 befindet sich die erste Kühleinrichtung 200. Die zweite Kühleinrichtung 300 ist mit der Seitenwand 120 verbunden. Im Deckenbereich 130 befindet sich mindestens eine Deckenöffnung 131, durch welche die Fördereinrichtung 150 mit einem Seilzug 151 und einer Leiter 152 vom Betriebsraum 400 in den Kühlraum 100 ragen.

Zur Begehung des Kühlraums 100 betritt eine Bedienperson 3 durch die Personen-Schleuseneinrichtung 450 den Betriebsraum 400. Zwischen der Personen-Schleuseneinrichtung 450 und dem Betriebsraum 400 ist eine Schleusentür vorgesehen, durch wel che die Bedienperson 3 über eine Treppe 457 in den Betriebs^¬ raum 400 gelangen kann. Vom Betriebsraum 400 erfolgt die Begehung des Kühlraums 100 durch die Deckenöffnung 131. Über dem Betriebsraum 400 befindet sich die Haubenkammer 400.1 (Havarieturm) , in den Probenaufnahmeeinrichtungen 140, insbesondere die turmartigen Regale 141 im Havariefall überführt werden können. Figur 8 zeigt als weiteres vorteilhaftes Merkmal der erfin^¬ dungsgemäßen Kühlanlage 1 eine Stickstoff-Sprinkler-Anlage

108, die im Kühlraum 100 angeordnet ist. Vorzugsweise befindet sich die Stickstoff-Sprinkler-Anlage 108 an der Untersei^¬ te des Deckenbereiches 130. Vorteilhafterweise kann mit der Stickstoff-Sprinkler-Anlage 108 eine schnelle Kühlung bei

Erstnutzung des Kühlraums oder im Havariefall erreicht werden. Die Stickstoff-Sprinkler-Anlage 108 wird über Kühlmittelleitungen von der Kühlmittelzufuhr 500 (siehe Figuren 1, 6) versorgt.

Des Weiteren sind im Kühlraum 100 Kondensatsammelelemente 109 illustriert. Die Kondensatsammelelemente 109 umfassen z.B. Metallbleche, die mit der ersten Kühleinrichtung 200, insbesondere dem flüssigen Stickstoff 220 in Verbindung stehen. Die Kondensatsammelelemente 109 bilden eine Eisfalle. Ein

Eisbelag kann durch Austauschen der Kondensatsammelelemente

109, durch mechanisches Abkratzen, Absaugen oder durch Subli- mieren unter Verwendung von lokal aufgeblasenem trockenen warmen Gas, entfernt werden. Damit kann im Unterschied zu herkömmlichen Kryokonservierungstechniken eine Eisbildung im übrigen Kühlraum unterdrückt werden.

Eine Entlüftung des Kühlraums 100 und des Betriebsraums 400 erfolgt über eine Rohrverbindung mit einem Siphon. Im Havariefall kann eine externe Lüftungseinrichtung trockene, temperierte Luft in den Betriebsraum 400 einführen. Hierzu ist ein flexibles Rohrelement 128 vorgesehen. Vorteilhafterweise kann im Betriebszustand der Kühlanlage 1 eine atembare Gasat mosphäre einer Temperatur im Bereich von -5°C bis -50°C so schnell zugeführt werden, dass der Betriebsraum 400 innerhalb von weniger als einer Minute, insbesondere innerhalb von 20 s betreten werden kann. Falls dies auch für den Kühlraum 100 erforderlich ist, kann ein aufgerollter Schlauch durch die Deckenöffnung 131 entlang der Leiter 152 in den Kühlraum 100 geführt werden. Bei aktiver Belüftung des Kühlraums 100 kann dieser ebenfalls innerhalb von 10 bis 20 s ohne Atemgerät und Schutzanzug betreten werden. Für den Fall einer sofort erforderlichen Entnahme der Proben (Evakuierung) ist in einem seitlichen Wandbereich ein Wandelement 123 angeordnet. Das Wandelement 123 ist über eine Öffnungsfuge 124 mit der Seitenwand 120 verbunden und aus dieser herausnehmbar oder herausschlagbar. Auf der Außenseite der Seitenwand 120 kann eine schematisch illustrierte Andockeinrichtung 700 für einen mobilen Evakuierungscontainer angeordnet sein.

Die automatische Probenablage oder Probenentnahme erfolgt mit einem Probenzugriffsautomaten 470, der sich im Betriebsraum 400 befindet und eine Antriebseinrichtung 410 für die mechanischen Stellelemente 411 enthält. Eine horizontale Bewegung der Stellelemente 411 erfolgt im Betriebsraum 400 oberhalb einer Temperatur von -80°C. Ein vertikaler Arm 416 der Stell- elemente 411 greift durch einen sich bei der Bewegung öffnen^¬ den Schlitz in der Deckenöffnung 131 in den Kühlraum 100 ein, so dass alle Fächer der Regale 141 erreichbar sind. Eine Pro^¬ be wird herausgenommen, nach oben transportiert, gelangt in den Automaten Probenzugriffsautomaten 470 und wird in eine temperierte Schleuse (-60 bis -80°C) übergeben, wo die Probe zu einer Entnahmestelle 458 verbracht wird, die ohne jede thermische Schutzkleidung aufgesucht werden kann. Figur 9 illustriert, dass im Falle einer Auslegung der Kühlanlage 1 in der Größe einer Industriehalle die Verwendung variabler Zwischenwände 160 von Vorteil ist. Zwischenwände 160 können nach Bedarf in den Kühlraum 100 eingefügt oder aus diesem entfernt werden. Die Zwischenwände 160 verlaufen in transversaler und/oder longitudinaler Richtung relativ zu ei^¬ ner Längsausdehnung des Kühlraums 100. Vorzugsweise lassen sich die Zwischenwände 160 in vertikaler Richtung, d. h. nach oben bewegen, so dass vorteilhafterweise verhindert wird, dass im Kühlraum 100 unerwünschte Gasströmungen oder unkontrollierte thermische Gradienten entstehen. Des Weiteren ermöglichen die Zwischenwände 160 eine getrennte Kühlung in einzelnen Kammern des Kühlraums 100 mit variierbaren Tempera^¬ turen. Auf diese Weise lassen sich Kryobanken mit Lagerkapa- zitäten von Millionen von Proben realisieren.

Alternativ zur Darstellung in Figur 9 kann gemäß Figur 10 ein modularer Aufbau der Kühlanlage 1 vorgesehen sein, wobei alle Kammern oder Probenaufnahmeeinrichtungen im Kühlraum 100 se- parate Elemente bilden, die ggf. völlig autark versorgt sind. Ein derartiges Konzept besitzt den Vorteil der freien Erwei- terbarkeit .

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Claims

Ansprüche 1. Kühlanlage (1), insbesondere zur Kryokonservierung biologischer Proben (2) , umfassend:

- einen Kühlraum (100), der von einem Bodenbereich (110), Seitenwänden (120) und einem Deckenbereich (130) begrenzt wird, und

- eine erste Kühleinrichtung (200), die zur Kühlung des Kühlraums (100) mit flüssigem Stickstoff (220) vorgesehen ist, wobei

- der Bodenbereich (110) zur unmittelbaren Kühlung mit dem flüssigen Stickstoff konfiguriert ist,

dadurch gekennzeichnet:, dass

- der Kühlraum (100) so dimensioniert ist, dass sich in dem Kühlraum (100) eine Bedienperson (3) aufhalten und bewegen kann, und

- der Bodenbereich (110) eine Plattform (111) aufweist, die für Dampf des flüssigen Stickstoffs (220) durchlässig ist und einen Trägerbereich für die Bedienperson (3) bildet.

2. Kühlanlage gemäß Anspruch 1, die umfasst :

- eine zweite Kühleinrichtung (300), die unabhängig von der ersten Kühleinrichtung (200) zur Kühlung des Kühlraums (100) betätigbar ist.

3. Kühlanlage gemäß Anspruch 2, bei der

- die zweite Kühleinrichtung (300) zur Kühlung von mindestens einer der Seitenwände (120) des Kühlraums (100) vorgesehen und/oder für einen elektrischen Kühlbetrieb konfiguriert ist.

4. Kühlanlage gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der - der Deckenbereich (130) eine Deckenöffnung (131) aufweist, wobei oberhalb der Deckenöffnung (131) mindestens ein Betriebsraum (400) vorgesehen ist, der eine Antriebseinrichtung

(410) mit mechanischen Stellelementen (411) enthält, eine Fördereinrichtung (150) zur Einführung der Bedienperson (3) in den Kühlraum (100) enthält und/oder mit einer Schleuseneinrichtung (450) verbunden ist.

5. Kühlanlage gemäß Anspruch 4, bei der

- die mechanischen Stellelemente (411) in den Kühlraum (100) einführbar sind, wobei zumindest Teile der Stellelemente

(411) heizbar sind, und/oder

- die Fördereinrichtung (150) einen Seilzug (151) und/oder eine Tritteinrichtung (152) umfasst.

6. Kühlanlage gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der

- die Seitenwände (120) mehrschichtig mit mehreren Wandlagen aufgebaut sind, die mindestens eine Kunststoff-Lage (121), mindestens eine Vakuumkomponenten-Lage (122.1, 122.2)

und/oder mindestens eine Dampfsperren-Lage umfassen.

7. Kühlanlage gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der

- mindestens eine der Seitenwände (120) modular mit mindestens einem Wandelement (123) aufgebaut ist, das senkrecht zur jeweiligen Seitenwand (120) verschiebbar und von der Seitenwand (120) trennbar ist. 8. Kühlanlage gemäß Anspruch 7, bei der

- auf einer Außenseite der Seitenwand (120) mit dem mindestens einen Wandelement (123) eine Andockeinrichtung (700) für einen Evakuierungscontainer vorgesehen ist.

9. Kühlanlage gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der

- mindestens eine der Seitenwände (120) eine Türöffnung (125) mit einem Türblatt (126) aufweist.

10. Kühlanlage gemäß Anspruch 9, bei der

- die Türöffnung (125) mit einem vorbestimmten Abstand über dem Bodenbereich angeordnet ist und/oder das Türblatt (126) parallel zur jeweiligen Seitenwand (120) verschiebbar ange- ordnet ist.

11. Kühlanlage gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der

- im Kühlraum (100) eine Probenaufnahmeeinrichtung (140) mit Regalen (141) vorgesehen ist, die zur Aufnahme der Proben eingerichtet ist.

12. Kühlanlage gemäß Anspruch 11, bei der

- die Probenaufnahmeeinrichtung (140) mit Wärmebrücken (142) ausgestattet ist, die in den Bodenbereich (110) ragen.

13. Kühlanlage gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die umfasst

- Zwischenwände (160), die sich im Kühlraum in vertikaler und/oder horizontaler Richtung erstrecken,

- einen Kühlmittel-Hilfsbehälter (540) , der zur Aufnahme eines Reservevolumens flüssigen Stickstoff vorgesehen ist,

- eine Stickstoff-Verflüssigungsanlage (530),

- Kondensatsammeielemente (109, 521), die im Kühlraum (100) angeordnet sind,

- eine Stickstoff-Sprinkler-Anlage (108), die in einem oberen Bereich des Kühlraumes (100) angeordnet ist, und/oder

- eine Helium-Einspeisungs-Anlage , die für eine Kühlung des Kühlraums (100) konfiguriert ist.

14. Verfahren zum Betrieb einer Kühlanlage gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten:

- Kühlung des Kühlraums (100) mit der ersten Kühleinrichtung (200), und

- Positionierung von biologischen Proben im Kühlraum (100).

15. Verfahren gemäß Anspruch 14, bei dem

- eine Bedienperson (3) im Kühlraum (100) Kontroll-, War- tungs- und/oder Bedienschritte ausführt.