ES2300830T3 - Dispositivo de refrigeracion para la crioconservacion y procedimiento correspondiente de funcionamiento. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de refrigeración, especialmente para la crioconservación de muestras biológicas (15''), con a) un dispositivo (2, 2'') de almacenamiento del medio refrigerante, en el que se encuentra un medio refrigerante (3, 3''), b) un conducto (5, 5'') del medio refrigerante, conectado con el depósito (2, 2'') de almacenamiento del medio refrigerante, para suministrar el medio refrigerante (3, 3'') a una cámara (1, 1'') de refrigeración, c) un elemento calefactor (6, 6'') con una primera potencia calefactora ajustable (P2) para calentar el medio refrigerante (3, 3'') suministrado a la cámara (1, 1'') de refrigeración, d) un evaporador (4, 4'') con una segunda potencia calefactora ajustable (P1, P1'') para evaporar el medio refrigerante (3, 3'') situado en el depósito (2, 2'') de almacenamiento del medio refrigerante, e) un primer sensor (8-10, 8'', 9'', 17'', 19'') de temperatura para medir la temperatura (T2-T4, T2'', T3'') en la cámara (1, 1'') de refrigeración, f) un segundo sensor (7, 7'') de temperatura para medir la temperatura (T1, T1'') del medio refrigerante (3, 3'') suministrado a la cámara (1, 1'') de refrigeración, así como g) un regulador (11, 11'') para regular la temperatura que registra como magnitudes de regulación varias temperaturas (T1-T4, T1''- T3''), estando conectado el regulador (11, 11'') por el lado de la entrada con el primer sensor (8-10, 8'', 9'', 17'', 19'') de temperatura y con el segundo sensor (7, 7'') de temperatura, caracterizado porque h) el regulador (11, 11'') es un regulador múltiple que como magnitudes de ajuste ajusta varias potencias calefactoras (P1, P1'', P2, P2''), estando conectado el regulador múltiple (11, 11'') por el lado de la salida con el elemento calefactor (6, 6'') y con el evaporador (4, 4'').
Description
Dispositivo de refrigeración para la
crioconservación y procedimiento correspondiente de
funcionamiento.
La invención se refiere a un dispositivo de
refrigeración, especialmente para la crioconservación de muestras
biológicas, según el preámbulo de la reivindicación 1, así como a un
procedimiento correspondiente de funcionamiento según el preámbulo
de la reivindicación 20.
En el marco de la llamada crioconservación se
conoce la congelación de muestras biológicas, por ejemplo, células
madre, para preservar su vitalidad. Para la completa preservación de
la vitalidad se necesita en este caso una refrigeración inferior a
-130ºC, de modo que como medio refrigerante se usa por lo general
nitrógeno líquido. Sin embargo, para la preservación de la
vitalidad en la crioconservación no sólo es importante la baja
temperatura de almacenamiento, sino también el cumplimiento de un
perfil de temperatura temporal, definido previamente, durante la
congelación y la descongelación.
A fin de cumplir estos requisitos son conocidos,
por ejemplo, del documento DE8807267.3, dispositivos de
refrigeración que utilizan nitrógeno líquido como medio
refrigerante que presenta un punto de ebullición de -196ºC. En
este caso, el nitrógeno líquido se encuentra primero en un depósito
de almacenamiento de medio refrigerante y se calienta aquí mediante
un evaporador alimentado eléctricamente, guiando el nitrógeno que se
desgasifica a través de un conducto de medio refrigerante hacia una
cámara de refrigeración, cuyo espacio interior enfría
convenientemente, de manera que se congela el material que se va a
refrigerar contenido en la cámara de refrigeración.
La simple desgasificación de nitrógeno mediante
el evaporador posibilita, sin embargo, sólo temperaturas del medio
refrigerante próximas al punto de ebullición de -196ºC, mientras que
la cámara de refrigeración, por el contrario, se debe enfriar
también a temperaturas más altas, en especial durante la congelación
y la descongelación. Por consiguiente, en el conducto de medio
refrigerante, entre el depósito de almacenamiento de medio
refrigerante y la cámara de refrigeración, está dispuesto un
elemento calefactor alimentado eléctricamente que calienta el
nitrógeno que se desgasifica a la temperatura deseada.
Los dispositivos de refrigeración conocidos
presentan además un regulador que, como magnitud de regulación, mide
la temperatura del medio refrigerante introducido en la cámara de
refrigeración y, como magnitud de ajuste, ajusta la potencia
calefactora del elemento calefactor, dispuesto en el conducto de
medio refrigerante para lograr el perfil de temperatura temporal
durante la congelación y la descongelación. Es decir, el regulador
controla aquí sólo un elemento calefactor y evalúa sólo una
temperatura.
La desventaja de los dispositivos de
refrigeración conocidos, anteriormente descritos, es el
comportamiento insatisfactorio de regulación que se manifiesta en
una sobreoscilación entre temperatura nominal y real, y una
desviación del perfil de temperatura temporal deseado provocado
durante la congelación y la descongelación. Como resultado, el
comportamiento insatisfactorio de regulación de los dispositivos de
refrigeración conocidos puede producir un daño en las muestras
biológicas que se van a conservar.
Se conoce del modelo DE8807267U1 un dispositivo,
en el que se miden dos temperaturas, o sea, la temperatura de un
medio refrigerante que entra en una cámara de refrigeración y la
temperatura de la cámara de refrigeración. En este caso se ajusta
mediante un regulador PID además un elemento calefactor dependiente
de las dos temperaturas medidas. El elemento calefactor calienta el
medio refrigerante antes de que éste llegue a la cámara de
refrigeración. Este documento da a conocer también un dispositivo
de ajuste que permite ajustar la potencia calefactora del evaporador
de medio refrigerante. Sin embargo, en este conocido dispositivo se
ajusta sólo una magnitud de ajuste, o sea, la potencia calefactora
del elemento calefactor que está dispuesto directamente delante de
la entrada de medio refrigerante en la cámara de refrigeración. En
este caso, sin embargo, no se regula la potencia calefactora del
evaporador de medio refrigerante, sino que se ajusta de manera no
regulada mediante un suministro de corriente ajustable y
estabilizado.
Se conoce de la patente US2003/029179A1 un
dispositivo de refrigeración diferente desde el punto de vista
técnico, en el que el medio refrigerante (por ejemplo, nitrógeno
líquido) se extrae en forma líquida de un depósito de
almacenamiento de medio refrigerante y se evapora en un evaporador.
Por este motivo, el documento no da a conocer ningún evaporador
calentable de medio refrigerante, cuya potencia calefactora se pueda
ajustar. Más bien, este conocido dispositivo de refrigeración
presenta sólo un elemento calefactor para regular la temperatura al
valor deseado. Es decir, que de esta patente no se conoce el ajuste
de varias potencias calefactoras diferentes mediante un regulador
múltiple.
Por este motivo, los dispositivos de
refrigeración correspondientes con los dos documentos antes
mencionados presentan asimismo un comportamiento insatisfactorio de
regulación de la temperatura.
La invención tiene por tanto el objetivo de
mejorar el comportamiento de regulación de la temperatura en los
dispositivos de refrigeración conocidos que se han descrito
anteriormente.
Este objetivo se consigue, partiendo de los
dispositivos de refrigeración conocidos descritos al inicio según
el preámbulo de la reivindicación 1, mediante las singulares
características de la reivindicación 1 y, respecto a un
procedimiento correspondiente de refrigeración, mediante las
características de la reivindicación 20.
La invención comprende la instrucción técnica
general de registrar como magnitudes de regulación no sólo la
temperatura en la cámara de refrigeración, sino al menos otra
temperatura, o sea, la temperatura del medio refrigerante calentado
que se ha suministrado a la cámara de refrigeración.
Asimismo, la invención comprende también la
instrucción técnica general, de manera adicional a la potencia
calefactora del elemento calefactor dispuesto en el conducto de
medio refrigerante, de ajustar al menos otra magnitud de ajuste, o
sea, la potencia calefactora del evaporador dispuesto en el depósito
de almacenamiento de medio refrige-
rante.
rante.
Por tanto, el dispositivo de refrigeración según
la invención presenta un regulador múltiple que registra varias
temperaturas como magnitudes de regulación y ajusta varias potencias
calefactoras como magnitudes de ajuste. El término de un regulador
múltiple, que se usa aquí, se ha de entender en general y no se
limita a un único regulador que presenta varias entradas y/o varias
salidas. Es posible más bien que el regulador múltiple presente dos
circuitos de regulación esencialmente separados.
Así, por ejemplo, un circuito de regulación
puede registrar como magnitud de regulación la temperatura en la
cámara de refrigeración y ajustar como magnitud de ajuste la
potencia calefactora del evaporador, mientras que el otro circuito
de regulación registra como magnitud de regulación la temperatura
del medio refrigerante calentado antes de introducirse en la cámara
de refrigeración y ajusta como magnitud de ajuste la potencia
calefactora del elemento calefactor dispuesto en el conducto de
medio refrigerante.
En caso de que la temperatura real en la cámara
de refrigeración se sitúe por encima de la temperatura nominal, se
aumenta la potencia calefactora del evaporador, de modo que se
desgasifica y llega más nitrógeno a la cámara de refrigeración,
lográndose así una refrigeración convenientemente más fuerte.
En caso de que la temperatura real en la cámara
de refrigeración sea, por el contrario, menor que la temperatura
nominal, se reduce la potencia calefactora del evaporador para que
se desgasifique menos nitrógeno. Esta regulación hacia un valor
inferior del evaporador al existir una refrigeración suficiente
tiene también la ventaja de que no se consume nitrógeno
innecesariamente.
La regulación de la potencia calefactora del
elemento calefactor dispuesto en el conducto de medio refrigerante
se realiza de un modo similar al aumentarse esta potencia
calefactora cuando la temperatura real del medio refrigerante
calentado se sitúa por debajo de la temperatura nominal en la cámara
de refrigeración. La potencia calefactora del elemento calefactor
dispuesto en el conducto de medio refrigerante se reduce
convenientemente cuando la temperatura real del medio refrigerante
calentado se sitúa por encima de la temperatura nominal en la cámara
de refrigeración.
En un ejemplo preferido de realización de la
invención, la medición de la temperatura en la cámara de
refrigeración no se realiza mediante un único sensor de temperatura,
sino mediante varios sensores de temperatura distribuidos
preferentemente por el espacio para poder registrar las variaciones
locales de temperatura dentro de la cámara de refrigeración. El
regulador puede tener en cuenta entonces la configuración de picos
locales de temperatura dentro de la cámara de refrigeración
mediante una formación de valores medios, así como documentar la
distribución real de la temperatura.
Además, es ventajoso que al menos un sensor de
temperatura presente un elemento térmico, mientras que otro sensor
de temperatura está configurado como resistencia eléctrica
dependiente de la temperatura. Una combinación de esta clase de
diferentes tipos de sensores es adecuada, ya que así se pueden
aprovechar las ventajas de los diferentes tipos de sensores y
evitar, por el contrario, las desventajas. Los elementos térmicos
como sensores de temperatura presentan, por tanto, un buen
comportamiento dinámico, mientras que la exactitud, por el
contrario, es relativamente pequeña. Las resistencias eléctricas
dependientes de la temperatura presentan, por el contrario, debido
a su inercia térmica, un mal comportamiento dinámico, pero una gran
exactitud. Mediante una combinación de estos dos tipos de sensores
se permite medir la temperatura de forma altamente dinámica y muy
exacta.
Como resistencias eléctricas dependientes de la
temperatura se pueden utilizar, por ejemplo, las llamadas
resistencias de coeficiente negativo de temperatura (NTC) o las
resistencias de coeficiente positivo de temperatura (PTC).
Además, el dispositivo de refrigeración según la
invención presenta preferentemente un dispositivo de memoria para
protocolizar la temperatura en la cámara de refrigeración y/o la
temperatura del medio refrigerante calentado antes de entrar en la
cámara de refrigeración. En este caso se puede usar, por ejemplo, un
ordenador personal convencional (PC), conectado mediante una
interfase de datos al regulador del dispositivo de refrigeración
según la invención. Asimismo, un ordenador personal de este tipo
puede asumir la tarea de predefinir los regímenes temporales de
temperatura deseados durante la congelación y la descongelación.
En la crioconservación de muestras biológicas
también se desea evitar variaciones espaciales de temperatura dentro
de la cámara de refrigeración para posibilitar una congelación o
descongelación definida, independientemente del posicionamiento
dentro de la cámara de refrigeración de la muestra biológica que se
va a refrigerar. En el ejemplo preferido de realización de la
invención, el conducto de medio refrigerante desemboca, por tanto,
mediante un difusor en la cámara de refrigeración, distribuyendo el
difusor el medio refrigerante entrante de la forma más uniforme
posible dentro de la cámara. Un difusor de este tipo puede estar
compuesto, por ejemplo, de una antecámara, en la que se introduce
primero el medio refrigerante, estando conectada la antecámara
mediante orificios de salida por una gran superficie a la cámara de
refrigeración para evitar influencias locales de temperatura.
En una variante de la invención, el conducto de
medio refrigerante desemboca en la cámara de refrigeración por el
lateral y con preferencia sólo por un lado de la cámara de
refrigeración. Esto es ventajoso, ya que dentro de la cámara de
refrigeración se crean corrientes de medio refrigerante que provocan
rápidamente una mezcla y una igualación de la temperatura.
En otra variante de la invención, el conducto de
medio refrigerante desemboca, por el contrario, en la cámara de
refrigeración por el lado superior de la cámara de refrigeración, lo
que puede resultar especialmente adecuado, si la cámara de
refrigeración es una campana de refrigeración abierta por el lado
inferior.
El término de una cámara de refrigeración que se
menciona aquí no se limita, por lo tanto, a cámaras estacionarias
de refrigeración, en las que se introduce el material que se va a
refrigerar. Es posible, más bien, que la cámara de refrigeración
sea también una campana móvil de refrigeración que se coloca sobre
el respectivo material que se va a refrigerar.
Se ha de mencionar además que la invención no se
limita al nitrógeno como medio refrigerante. En el marco de la
invención es posible también usar otros medios refrigerantes tales
como, por ejemplo, el aire o el helio.
La invención comprende además un procedimiento
de funcionamiento correspondiente para un dispositivo de
refrigeración de este tipo.
Otras variantes ventajosas de la invención están
reflejadas en las reivindicaciones secundarias o se explican
detalladamente a continuación con la descripción del ejemplo
preferido de realización de la invención por medio de las figuras.
Muestran:
Fig. 1 una representación esquemática de un
dispositivo de refrigeración, según la invención, para la
crioconservación de muestras biológicas,
Fig. 2 un ejemplo alternativo de realización de
un dispositivo de refrigeración según la invención,
Fig. 3 un esquema equivalente, relativo a la
técnica de regulación, del dispositivo de refrigeración según la
invención, así como
Fig. 4 una gráfica de temperatura temporal en la
cámara de refrigeración durante la congelación de muestras
biológicas.
El dispositivo de refrigeración, representado en
la figura 1, sirve para la crioconservación de muestras biológicas
para preservar su vitalidad, congelándose y descongelándose las
muestras en una cámara 1 de refrigeración.
El dispositivo de refrigeración presenta además
un depósito 2 de almacenamiento de medio refrigerante, en el que se
encuentra nitrógeno líquido como medio refrigerante 3, pudiendo
evaporarse el medio refrigerante 3 mediante un evaporador alimentado
eléctricamente 4.
El medio refrigerante 3, que se desgasifica en
el depósito 2 de almacenamiento de medio refrigerante, a una
temperatura cercana al punto de ebullición de -196ºC se transmite a
continuación a través de un conducto 5 del medio refrigerante a la
cámara 1 de refrigeración, lo cual provoca una refrigeración
correspondiente.
El evaporador 4 presenta aquí una potencia
calefactora ajustable P1 para poder variar la intensidad de la
refrigeración. Por tanto, en caso de una gran potencia calefactora
P1 del evaporador se desgasifica mucho medio refrigerante 3, lo que
provoca un efecto refrigerante convenientemente fuerte. En caso de
una baja potencia calefactora P1 del evaporador 4 se desgasifica,
por el contrario, menos medio refrigerante 3, produciéndose así
también un efecto refrigerante menor.
Para atemperar la cámara 1 de refrigeración está
previsto además un elemento calefactor 6 con una potencia
calefactora ajustable P2, encontrándose el elemento calefactor 6
dispuesto en el conducto 5 del medio refrigerante y calentando el
medio refrigerante 3, que se desgasifica a partir del depósito 2 de
almacenamiento de medio refrigerante, antes de entrar en la cámara
1 de refrigeración para alcanzar temperaturas superiores al punto
de ebullición de -196ºC especialmente durante la congelación y la
descongelación.
Para supervisar la temperatura están previstos
cuatro sensores 7-10 de temperatura, midiendo el
sensor 7 de temperatura un valor T1 de temperatura que refleja la
temperatura del medio refrigerante 3, calentado por el elemento
calefactor 6, antes de entrar en la cámara 1 de refrigeración.
Los sensores 8-10 de temperatura
miden, por el contrario, valores de temperatura T2, T3 ó T4 que
reflejan la temperatura dentro de la cámara 1 de refrigeración en
distintos puntos.
Los sensores 8-10 de temperatura
están distribuidos aquí por el espacio, de modo que se pueden
compensar picos locales de temperatura dentro de la cámara 1 de
refrigeración mediante una formación de valores medios.
Para la regulación de la temperatura está
previsto aquí un regulador 11 que registra como magnitudes de
regulación las temperaturas T1-T4 y ajusta como
magnitudes de ajuste la potencia calefactora P1 del evaporador 4 y
la potencia calefactora P2 del elemento calefactor 6 a fin de
mantener un perfil de temperatura temporal deseado durante la
congelación y la descongelación, pudiéndose predefinir el perfil de
temperatura mediante un ordenador personal 12 convencional,
conectado al regulador 11 mediante una interfase de datos. Además,
el ordenador personal 12 protocoliza también los valores
T1-T4 de temperatura, medidos por los sensores
7-10 de temperatura, y los almacena en memoria para
una evaluación posterior.
Se ha de mencionar además que el conducto 5 del
medio refrigerante no desemboca directamente en la cámara 1 de
refrigeración, sino indirectamente mediante una antecámara 13 para
evitar variaciones espaciales de temperatura dentro de la cámara 1
de refrigeración. A tal efecto, la antecámara presenta en la zona de
paso a la cámara 1 de refrigeración un difusor 14 que provoca una
turbulencia del medio refrigerante 3 que entra en la cámara 1 de
refrigeración. Asimismo, la sección transversal de salida de la
antecámara 13 en la zona de paso hacia la cámara 1 de refrigeración
es esencialmente más grande que la sección transversal de entrada en
la zona de paso del conducto 5 del medio refrigerante hacia la
antecámara 13, de modo que la introducción del medio refrigerante en
la cámara 1 de refrigeración se realiza por una superficie
relativamente grande.
Por medio del esquema equivalente, relativo a la
técnica de regulación, en la figura 3 se describe a continuación el
comportamiento de regulación de la temperatura del regulador 11.
El ordenador personal 12 predefine
constantemente una temperatura nominal T_{NOMINAL} que se compara
mediante un dispositivo de sustracción 20 con una temperatura real
T_{REAL, \ CÁMARA}, calculándose la temperatura real T_{REAL, \
CÁMARA} como valor medio a partir de las temperaturas T2, T3 y
T4.
El dispositivo de sustracción 20 calcula a
partir de la temperatura nominal T_{NOMINAL} y la temperatura
real
T_{REAL, \ CÁMARA} en la cámara 1 de refrigeración una desviación nominal-real \DeltaT_{CÁMARA} y la conduce a un regulador 21 que ajusta convenientemente la potencia calefactora P1 del evaporador 4.
T_{REAL, \ CÁMARA} en la cámara 1 de refrigeración una desviación nominal-real \DeltaT_{CÁMARA} y la conduce a un regulador 21 que ajusta convenientemente la potencia calefactora P1 del evaporador 4.
El esquema equivalente, relativo a la técnica de
regulación, muestra además un tramo 22 de regulación que reacciona a
la potencia calefactora P1 del evaporador 4 y a la potencia
calefactora P2 del elemento calefactor 6, de modo que se ajusta la
temperatura real T_{REAL, \ CÁMARA}.
Además del circuito de regulación anteriormente
descrito para el evaporador 4, el regulador 11 presenta otro
circuito de regulación para ajustar la potencia calefactora P2 del
elemento calefactor 6.
La temperatura nominal T_{NOMINAL} para la
temperatura dentro de la cámara 1 de refrigeración se conduce a otro
dispositivo de sustracción 23 que compara la temperatura nominal
T_{NOMINAL} con la temperatura real T1 del medio refrigerante
calentado. El dispositivo 23 de sustracción calcula a partir de esto
la desviación nominal-real \DeltaT_{MEDIO \
REFRIGERANTE} y la conduce a otro regulador 24 que ajusta
convenientemente la potencia calefactora P2 del elemento calefactor
6, a lo que el sistema 22 de regulación reacciona convenientemente,
de modo que se ajusta la temperatura real T1.
El regulador 24 controla aquí la potencia
calefactora P2 del elemento calefactor 6 de manera que la
temperatura real T1 del medio refrigerante 3, suministrado a la
cámara 1 de refrigeración, corresponda en lo posible a la
temperatura nominal T_{NOMINAL} dentro de la cámara 1 de
refrigeración.
El ejemplo de realización representado en la
figura 2 coincide ampliamente con el ejemplo de realización descrito
arriba y representado en la figura 1, de modo que para evitar
repeticiones se remite a la descripción anterior de la figura 1 y a
continuación se usan para los elementos constructivos
correspondientes los mismos números de referencia que van
acompañados de un apóstrofe sólo para establecer una
diferenciación.
Una particularidad de este ejemplo de
realización radica en que la cámara 1' de refrigeración está abierta
por su lado inferior y tiene la configuración de campana. Es decir,
la cámara 1' de refrigeración es móvil y, por tanto, se puede
colocar sobre la muestra biológica 15' que se va a congelar. La
muestra 15' descansa sobre una base fija 16', por ejemplo, una mesa
de laboratorio. Por consiguiente, el conducto 5' del medio
refrigerante es flexible en este ejemplo de realización para
posibilitar una manipulación flexible de la cámara 1' de
refrigeración.
Otra diferencia de este ejemplo de realización
respecto al ejemplo de realización mostrado en la figura 1 radica en
que el conducto 5' de medio refrigerante desemboca en la cámara 1'
de refrigeración por el lado superior de la cámara 1' de
refrigeración.
Además, el dispositivo de refrigeración presenta
en este ejemplo de realización otro sensor 17' de temperatura,
colocado en la cámara 1' de refrigeración mediante un brazo 18' de
sujeción. En este caso, el brazo 18' de sujeción posiciona el
sensor 17' de temperatura dentro de la cámara 1' de refrigeración en
la zona, en la que se encuentra la muestra 15', cuando la cámara 1'
de refrigeración está colocada sobre la base 16'. El sensor 17' de
temperatura mide así con mucha exactitud la temperatura local en el
lugar de la muestra 15', posibilitando así una regulación muy exacta
de la temperatura.
En este ejemplo de realización puede estar
dispuesto también otro sensor 19' de temperatura directamente sobre
la muestra 15' o sobre un soporte que lleva la muestra 15', lo que
posibilita una medición más exacta aún de la temperatura de la
muestra, ya que no se toman en consideración las variaciones locales
de temperatura dentro de la cámara 1' de refrigeración.
La transmisión de la temperatura medida por el
sensor 19' de temperatura al regulador 11' se puede realizar, por
ejemplo, mediante líneas eléctricas convencionales. Sin embargo, es
posible también básicamente transmitir de manera inalámbrica la
temperatura, medida por el sensor 19' de temperatura, al regulador
11'. Una transmisión inalámbrica de este tipo no afecta la movilidad
y la portabilidad de la cámara 1' de refrigeración. La transmisión
inalámbrica de la temperatura medida se puede realizar, por ejemplo,
mediante un transpondedor integrado en el sensor 19' de temperatura
o en un soporte de muestra. En relación con el tipo de transmisión
existen aquí múltiples posibilidades conocidas en sí, por ejemplo,
la transmisión vía radio, la transmisión por ultrasonido, la
transmisión óptica, en especial la transmisión por infrarrojos,
etc.
Por último, la figura 4 muestra una gráfica de
temperatura temporal típico en la cámara 1' de refrigeración durante
la congelación de una muestra biológica en el marco de la
crioconservación. Aquí se puede observar que durante la congelación
se ejecutan sucesivamente varias fases de refrigeración y
calentamiento para congelar las muestras biológicas de manera que se
preserve lo más posible su vitalidad.
Sin embargo, en el marco de la invención resulta
posible cualquier fase de refrigeración y calentamiento, pudiéndose
fijar arbitrariamente la duración de las fases individuales y la
temperatura de refrigeración o calentamiento.
La invención no se limita a los ejemplos
preferidos de realización antes descritos. Es posible, más bien, una
pluralidad de variantes y modificaciones que hacen uso asimismo de
la idea de la invención y, por tanto, se incluyen en el ámbito de
protección.
- 1, 1'
- Cámara de refrigeración
- 2, 2'
- Depósito de almacenamiento de medio refrigerante
- 3, 3'
- Medio refrigerante
- 4, 4'
- Evaporador
- 5, 5'
- Conducto del medio refrigerante
- 6, 6'
- Elemento calefactor
- 7, 7'
- Sensor de temperatura
- 8, 8'
- Sensor de temperatura
- 9, 9'
- Sensor de temperatura
- 10, 10'
- Sensor de temperatura
- 11, 11'
- Regulador
- 12, 12'
- Ordenador personal
- 13, 13'
- Antecámara
- 14, 14'
- Difusor
- 15'
- Muestra
- 16'
- Base
- 17'
- Sensor de temperatura
- 18'
- Brazo de sujeción
- 19'
- Sensor de temperatura
- 20
- Dispositivo de sustracción
- 21
- Regulador
- 22
- Sistema de regulación
- 23
- Dispositivo de sustracción
- 24
- Regulador
- P1, P1'
- Potencia calefactora del evaporador
- P2, P2'
- Potencia calefactora del elemento calefactor
- T1, T1'
- Temperatura del medio refrigerante calentado
- T2-T4, T2', T3'
- Temperatura dentro de la cámara de refrigeración.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de documentos indicados por el
solicitante se ha recogido exclusivamente para información del
lector, y no es parte constituyente del documento de patente
europeo. Ha sido recopilada con el mayor cuidado; sin embargo, la
EPA no asume ninguna responsabilidad por posibles errores u
omisiones.
- \bullet DE 8807267 [0003]
- \bullet US 2003029179 A1 [0008]
\bullet DE 8807267 U1 [0007].
Claims (25)
1. Dispositivo de refrigeración, especialmente
para la crioconservación de muestras biológicas (15'), con
- a)
- un dispositivo (2, 2') de almacenamiento del medio refrigerante, en el que se encuentra un medio refrigerante (3, 3'),
- b)
- un conducto (5, 5') del medio refrigerante, conectado con el depósito (2, 2') de almacenamiento del medio refrigerante, para suministrar el medio refrigerante (3, 3') a una cámara (1, 1') de refrigeración,
- c)
- un elemento calefactor (6, 6') con una primera potencia calefactora ajustable (P2) para calentar el medio refrigerante (3, 3') suministrado a la cámara (1, 1') de refrigeración,
- d)
- un evaporador (4, 4') con una segunda potencia calefactora ajustable (P1, P1') para evaporar el medio refrigerante (3, 3') situado en el depósito (2, 2') de almacenamiento del medio refrigerante,
- e)
- un primer sensor (8-10, 8', 9', 17', 19') de temperatura para medir la temperatura (T2-T4, T2', T3') en la cámara (1, 1') de refrigeración,
- f)
- un segundo sensor (7, 7') de temperatura para medir la temperatura (T1, T1') del medio refrigerante (3, 3') suministrado a la cámara (1, 1') de refrigeración, así como
- g)
- un regulador (11, 11') para regular la temperatura que registra como magnitudes de regulación varias temperaturas (T1-T4, T1'- T3'), estando conectado el regulador (11, 11') por el lado de la entrada con el primer sensor (8-10, 8', 9', 17', 19') de temperatura y con el segundo sensor (7, 7') de temperatura,
caracterizado porque
- h)
- el regulador (11, 11') es un regulador múltiple que como magnitudes de ajuste ajusta varias potencias calefactoras (P1, P1', P2, P2'), estando conectado el regulador múltiple (11, 11') por el lado de la salida con el elemento calefactor (6, 6') y con el evaporador (4, 4').
2. Dispositivo de refrigeración según la
reivindicación 1, caracterizado porque para medir la
temperatura en la cámara (1, 1') de refrigeración están previstos
varios sensores (8-10, 8', 9', 17', 19') de
temperatura conectados con el regulador múltiple (11).
3. Dispositivo de refrigeración según la
reivindicación 2, caracterizado porque los sensores
(8-10, 8', 9', 17', 19') de temperatura están
distribuidos por el espacio para medir la distribución espacial de
la temperatura.
4. Dispositivo de refrigeración según la
reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque al menos uno de
los sensores (8-10, 8', 9', 17', 19') de temperatura
es un elemento térmico y al menos uno de los sensores
(8-10, 8', 9', 17', 19') de temperatura es una
resistencia eléctrica dependiente de la temperatura.
5. Dispositivo de refrigeración según una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque el elemento calefactor (6, 6') está integrado en el conducto
(5, 5') del medio refrigerante.
6. Dispositivo de refrigeración según una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque el medio refrigerante (3, 3') es nitrógeno.
7. Dispositivo de refrigeración según una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque el primer sensor (8-10, 8', 9', 17', 19') de
temperatura y/o el segundo sensor (7, 7') de temperatura están
conectados con un dispositivo (12, 12') de memoria que almacena las
curvas de la temperatura.
8. Dispositivo de refrigeración según una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque el conducto (5, 5') del medio refrigerante desemboca mediante
un difusor (14, 14') en la cámara (1, 1') de refrigeración.
9. Dispositivo de refrigeración según una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque el conducto (5) del medio refrigerante desemboca por el
lateral en la cámara (1) de refrigeración.
10. Dispositivo de refrigeración según la
reivindicación 9, caracterizado porque el conducto (5) del
medio refrigerante desemboca en la cámara (1) de refrigeración sólo
por un lado de la cámara (1) de refrigeración.
11. Dispositivo de refrigeración según una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque el conducto (5') del medio refrigerante desemboca en la
cámara (1') de refrigeración por el lado superior de la cámara (1')
de refrigeración.
\newpage
12. Dispositivo de refrigeración según una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque la cámara (1) de refrigeración está cerrada.
13. Dispositivo de refrigeración según una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque la cámara (1') de refrigeración está abierta por su lado
inferior.
14. Dispositivo de refrigeración según una de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
cámara (1') de refrigeración es portátil.
15. Dispositivo de refrigeración según una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque el primer sensor (17') de temperatura está dispuesto dentro
de la cámara (1') de refrigeración y separado de su
pared.
pared.
16. Dispositivo de refrigeración según la
reivindicación 15, caracterizado porque el primer sensor
(17') de temperatura está colocado en la cámara (1') de
refrigeración mediante un dispositivo (18') de sujeción proyectado
hacia el interior de la cámara (1') de sujeción.
17. Dispositivo de refrigeración según la
reivindicación 15, caracterizado porque el primer sensor
(19') de temperatura está fijado en la muestra (15') o en un
soporte de muestra.
18. Dispositivo de refrigeración según una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque el primer sensor (19') de temperatura está conectado a un
transpondedor que transmite de forma inalámbrica la temperatura
medida al regulador (11').
19. Dispositivo de refrigeración según la
reivindicación 18, caracterizado porque el transpondedor es
un transpondedor vía radio, un transpondedor por ultrasonido, un
transpondedor óptico o un transpondedor por infrarrojos.
20. Procedimiento de funcionamiento para un
dispositivo de refrigeración, especialmente para la crioconservación
de muestras biológicas (15'), con los siguientes pasos:
- a)
- evaporación de un medio refrigerante líquido (3, 3') en un depósito (2, 2') de almacenamiento de medio refrigerante con una segunda potencia calefactora (P1, P1') ajustable,
- b)
- calentamiento del medio refrigerante evaporado (3, 3') antes de introducirse en una cámara (1, 1') de refrigeración con una primera potencia calefactora (P2, P2') ajustable,
- c)
- introducción del medio refrigerante (3, 3') en una cámara (1, 1') de refrigeración para refrigerar el material que se va a refrigerar,
- d)
- medición de la temperatura (T1, T1') del medio refrigerante calentado (3, 3'),
- e)
- medición de la temperatura (T2-T4, T2', T3') en la cámara (1, 1') de refrigeración,
- f)
- regulación de la temperatura registrando ambas temperaturas (T1-T4, T1', T2', T3') como magnitudes de regulación,
caracterizado porque
- g)
- se realiza una regulación múltiple de la primera potencia calefactora (P2) y de la segunda potencia calefactora (P1, P1') ajustando de manera adicional a la primera potencia calefactora (P2, P2') la segunda potencia calefactora como otra magnitud (P1, P1') de ajuste.
21. Procedimiento de funcionamiento según la
reivindicación 20, caracterizado por las etapas
siguientes:
- -
- medición de varias temperaturas (T2-T4, T2', T3') distribuidas por el espacio dentro de la cámara (1, 1') de refrigeración,
- -
- regulación múltiple de la primera potencia calefactora (P2, P2') y/o de la segunda potencia calefactora (P1, P1') en función de las distintas temperaturas (T2-T4, T2', T3') dentro de la cámara (1, 1') de refrigeración.
22. Procedimiento de funcionamiento según una
cualquiera de las reivindicaciones 20 a 21, caracterizado por
las siguientes etapas:
- -
- medición de la temperatura (T2-T4, T2', T3') en la cámara (1, 1') de refrigeración y/o de la temperatura (T1, T1') del medio refrigerante (3, 3') antes de introducirse en la cámara (1, 1') de refrigeración con un elemento térmico,
\newpage
- -
- medición de la temperatura (T2-T4, T2', T3') en la cámara (1, 1') de refrigeración y/o de la temperatura (T1, T1') del medio refrigerante (3, 3') antes de introducirse en la cámara (1, 1') de refrigeración con una resistencia dependiente de la temperatura,
- -
- regulación múltiple de la primera potencia calefactora (P2, P2') y/o de la segunda potencia calefactora (P1, P1') en función de la temperatura medida por el elemento térmico y de la temperatura medida por la resistencia dependiente de la temperatura.
23. Procedimiento de funcionamiento según una
cualquiera de las reivindicaciones 20 a 22, caracterizado por
las etapas siguientes:
- -
- predefinición de un valor nominal (T_{NOMINAL}) para la temperatura en la cámara (1, 1') de refrigeración,
- -
- regulación de la temperatura (T1, T1') del medio refrigerante (3, 3'), que entra en la cámara (1, 1') de refrigeración, en función del valor nominal predefinido (T_{NOMINAL}) mediante un ajuste de la primera potencia calefactora (P2, P2').
24. Procedimiento de funcionamiento según la
reivindicación 23, caracterizado porque la temperatura (T1,
T1') del medio refrigerante (3, 3') que entra en la cámara (1, 1')
de refrigeración se regula al valor nominal (T_{NOMINAL}) de la
temperatura en la cámara (1, 1') de refrigeración.
25. Uso de un dispositivo de refrigeración según
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19 para la
crioconservación de muestras biológicas (15').
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