RU2103622C1 - Cryogenic device for prolonged storage of bioproducts - Google Patents
Cryogenic device for prolonged storage of bioproducts Download PDFInfo
- Publication number
- RU2103622C1 RU2103622C1 RU96109683/13A RU96109683A RU2103622C1 RU 2103622 C1 RU2103622 C1 RU 2103622C1 RU 96109683/13 A RU96109683/13 A RU 96109683/13A RU 96109683 A RU96109683 A RU 96109683A RU 2103622 C1 RU2103622 C1 RU 2103622C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cryogenic
- storage
- liquid
- storage tanks
- liquid nitrogen
- Prior art date
Links
Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к криогенной технике, а именно к использованию низких температур для длительного (многолетнего) хранения биологических материалов. The invention relates to cryogenic technology, namely the use of low temperatures for long-term (long-term) storage of biological materials.
Известны технические решения, обеспечивающие замораживание и хранение биологических объектов в среде жидкого криоагента или его паров. В этих устройствах используются сообщающиеся между собой сосуды Дьюара, в один из которых помещается сохраняемый материал, а второй является резервной расходной емкостью для криогенной жидкости, откуда она поступает в первый сосуд по мере испарения криоагента [1]. В усовершенствованном варианте установка для криоконсервирования биопродуктов [2] содержит емкость для сжиженного газа, соединенную трубопроводами его подачи с камерами для обрабатываемого материала, причем имеются датчики уровня криоагента и блок управления заправкой камер. Known technical solutions for the freezing and storage of biological objects in the environment of a liquid cryoagent or its vapor. These devices use Dewar vessels that communicate with each other, in one of which the stored material is placed, and the second is a reserve consumable capacity for cryogenic liquid, from where it enters the first vessel as the cryoagent evaporates [1]. In an improved embodiment, the installation for cryopreservation of biological products [2] contains a container for liquefied gas connected by pipelines to its supply with chambers for the processed material, and there are cryoagent level sensors and a control unit for filling the chambers.
Известны еще более совершенные технологические системы термостатирования, где конденсация образующегося при испарении криогенной жидкости пара происходит за счет дросселирования части потока жидкости [3]. Even more advanced technological thermostating systems are known, where the condensation of the vapor generated during the evaporation of a cryogenic liquid occurs due to the throttling of part of the liquid flow [3].
Наиболее близким к предлагаемому изобретению (прототип) является криогенное устройство для хранения биопродуктов, состоящее из ряда сосудов Дьюара, соединенных переливным трубопроводом через промежуточную криогенную емкость с сосудом-компенсатором для жидкого криоагента и имеющее систему поддержания заданного уровня сжиженного газа по показаниям датчиков-уровнемеров [4]. Closest to the proposed invention (prototype) is a cryogenic device for storing biological products, consisting of a number of Dewar vessels connected by an overflow pipe through an intermediate cryogenic tank with a compensating vessel for a liquid cryoagent and having a system for maintaining a given level of liquefied gas according to the readings of level gauges [4 ].
Недостатком большинства рассмотренных устройств является то, что они представляют собой системы разомкнутого типа, требующие периодической заправки. Их работа связана с безвозвратными потерями постепенно испаряющегося криоагента и накоплением (в случае использования жидкого азота) кислорода в жидкой фазе, что недопустимо по условиям хранения органических материалов. Для избежания последнего требуется производить периодический отогрев системы, связанный с полным сливом жидкости из хранилища, извлечением и переносом объектов хранения во временные термостаты. Все это существенно увеличивает непроизводительные затраты и может привести к повреждению и гибели хранящихся образцов. The disadvantage of most of the considered devices is that they are open-type systems requiring periodic refueling. Their work is associated with the irretrievable losses of the gradually evaporating cryoagent and the accumulation (in the case of using liquid nitrogen) of oxygen in the liquid phase, which is unacceptable under the conditions of storage of organic materials. To avoid the latter, it is necessary to periodically warm the system, associated with the complete discharge of liquid from the storage, extraction and transfer of storage objects to temporary thermostats. All this significantly increases overhead and can lead to damage and death of stored samples.
Настоящее решение направлено на решение технической задачи, заключающейся в повышении надежности устройства, в создании замкнутой системы хранения биометариалов, способной к длительному функционированию в автономном режиме, не зависящей от внешних поставок криоагента, снабженной автоматической системой управления. Это обеспечивается тем, что резервуары-хранилища оснащены герметично закрывающимися крышками, а линии газосброса из них соединены со сборником-ресивером и рабочей полостью автоматически включаемой криогенной газовой машины, сливная магистраль которой выведена в расположенную под ней промежуточную раздаточную емкость, оснащенную автоматическими системами подъема давления и индивидуальной раздачи криогенной жидкости по резервуарам-хранилищам. This solution is aimed at solving the technical problem of improving the reliability of the device, creating a closed biometrics storage system capable of long-term operation in an autonomous mode, independent of external supplies of a cryoagent equipped with an automatic control system. This is ensured by the fact that the storage tanks are equipped with hermetically sealed lids, and the gas discharge lines of them are connected to the receiver-receiver and the working cavity of the automatically switched on cryogenic gas machine, the drain line of which is brought into the intermediate distributing container located under it, equipped with automatic pressure lifting systems and individual distribution of cryogenic fluid to storage tanks.
На чертеже схематично изображено криогенное устройство для длительного хранения биопродуктов. The drawing schematically shows a cryogenic device for long-term storage of biological products.
Криогенное устройство содержит резервуары-хранилища 1 и 2 биологических продуктов, оснащенные герметично закрытыми крышками, промежуточную раздаточную емкость 3, газовый ресивер 4, криогенно-газовую машину 5, теплообменник-ожижитель 6, испаритель 7, электроклапаны 8, 9, 10 и 11, датчика 12 давления, указателей 13 и 14 уровня. Ресивер 4, емкости 1 и 2 и ожижитель 6 соединены газовым трубопроводом 15. Ожижитель 6 связан с емкостью 3, расположенной ниже его по уровню, криогенным трубопроводом 16. Емкость 3 сообщается криогенным трубопроводом 17 с резервуарами-хранилищами 1 и 2. (Количество этих резервуаров может быть больше). Криогенно-газовая машина 18, используемая для первоначального заполнения раздаточной емкости 3, через воздухоразделительную ректификационную колонну 19 и вентиль 20 сообщается с сосудом-компенсатором 21, который, в свою очередь, криогенным трубопроводом 22 связан с промежуточной раздаточной емкостью 3. Сосуд-компенсатор 21 снабжен испарителем 23 и вентилем подачи жидкости 24. В криогенном трубопроводе 22 предусмотрен вентиль 25. Датчик 12 давления, криогенно-газовая машина 5, клапаны 8, 9, 10 и 11 и указатели 13 и 14 уровня соединены с системой управления (не показана), в которую заложен алгоритм работы, изложенный ниже. The cryogenic device contains storage tanks 1 and 2 of biological products equipped with hermetically sealed lids, an intermediate dispensing tank 3, a gas receiver 4, a cryogenic gas machine 5, a heat exchanger fluidizer 6, an evaporator 7, electrovalves 8, 9, 10 and 11, a sensor 12 pressure indicators 13 and 14 levels. The receiver 4, tanks 1 and 2, and liquefier 6 are connected by a gas pipeline 15. The fluidizer 6 is connected to the tank 3, which is located lower in level, by the cryogenic pipe 16. The tank 3 is connected by the cryogenic pipe 17 to the storage tanks 1 and 2. (The number of these tanks maybe more). The cryogenic gas machine 18, used for the initial filling of the dispensing vessel 3, through the air separation distillation column 19 and the valve 20 communicates with the expansion vessel 21, which, in turn, is connected by an cryogenic pipe 22 to the intermediate dispensing vessel 3. The compensation vessel 21 is provided an evaporator 23 and a fluid supply valve 24. A valve 25 is provided in the cryogenic pipe 22. A pressure sensor 12, a cryogenic gas machine 5, valves 8, 9, 10 and 11 and level gauges 13 and 14 are connected to the control system ( not shown), which contains the algorithm of work described below.
Система работает следующим образом. The system operates as follows.
Первоначальным источником поступления жидкого азота в сосуд-компенсатор 21 служит криогенно-газовая машина 18. Она ожижает воздух, поступающий из атмосферы помещения в воздухоразделительную ректификационную колонну 19. Из колонны 19 жидкий азот через открытый вентиль 20 сливается в сосуд-компенсатор 21, а затем, после его заполнения - в расходную емкость 3. Для этого закрывается вентиль 20, открывается вентиль 24, давление в сосуде 21 поднимается и жидкий азот передавливается в расходную емкость 3. После окончания передавливания вентиля 24 и 25 закрываются. Перечисленные операции осуществляются в ручном режиме. The cryogenic gas machine 18 serves as the initial source of liquid nitrogen to the expansion vessel 21. It liquefies the air coming from the room atmosphere into the air separation distillation column 19. From the column 19, liquid nitrogen is discharged into the expansion vessel 21 through an open valve 20, and then after filling it, into the supply container 3. To do this, the valve 20 closes, the valve 24 opens, the pressure in the vessel 21 rises and the liquid nitrogen is transferred to the supply container 3. After the end of the transmission, the valves 24 and 25 are closed they are. These operations are carried out in manual mode.
В исходном состоянии емкости 1, 2 и 3 заправлены жидким азотом до максимального уровня, закрыты клапаны 9, 10 и 11, открыт клапан 8. In the initial state, tanks 1, 2 and 3 are charged with liquid nitrogen to the maximum level, valves 9, 10 and 11 are closed, valve 8 is open.
По мере испарения жидкого азота в емкостях 1, 2 и 3 повышается давление в ресивере 4, что фиксируется датчиком 12. Если давление в ресивере и в емкостях 1, 2 и 3 достигает заранее заданного в системе управления максимального значения, система управления включает криогенно-газовую машину 5, начинается конденсация азота в ожижителе 6, жидкий азот стекает в емкость 3. После снижения давления до заданного минимального значения система управления отключает машину 5. As liquid nitrogen evaporates in the tanks 1, 2 and 3, the pressure in the receiver 4 rises, which is detected by the sensor 12. If the pressure in the receiver and in the tanks 1, 2 and 3 reaches the maximum value set in the control system, the control system includes a cryogenic gas machine 5, the condensation of nitrogen begins in the fluidizer 6, liquid nitrogen flows into the tank 3. After reducing the pressure to a predetermined minimum value, the control system turns off the machine 5.
В случае снижения уровня жидкого азота в емкости 1 (или 2) до минимально допустимого уровня, фиксируемого указателем 13 уровня (или 14), система управления включает машину 5, которая ожижает газообразный азот из ресивера 4 до снижения давления в ресивере до минимального значения, затем машина 5 отключается, закрывается клапан 8, открывается клапан 9 и клапан 11 на емкости 1 (или клапан 10 на емкости 2), жидкий азот поступает на испаритель 7, при его испарении повышается давление в емкости 3, происходит передавливание жидкого азота из емкости 3 в емкость 1 (или 2) до достижения максимально допустимого уровня, фиксируемого указателем 13 (или 14) уровня, затем закрываются клапаны 9 и 11, открывается клапан 8. In the event that the level of liquid nitrogen in the tank 1 (or 2) decreases to the minimum acceptable level fixed by the level indicator 13 (or 14), the control system includes a machine 5, which fluidizes nitrogen gas from the receiver 4 to reduce the pressure in the receiver to a minimum value, then machine 5 turns off, valve 8 closes, valve 9 and valve 11 on tank 1 open (or valve 10 on tank 2), liquid nitrogen enters the evaporator 7, when it evaporates, the pressure in tank 3 increases, liquid nitrogen is transferred from tank 3 to capacity 1 (or 2) until the maximum permissible level is reached, fixed by the level gauge 13 (or 14), then valves 9 and 11 are closed, valve 8 is opened.
Предлагаемое устройство обладает следующими преимуществами. The proposed device has the following advantages.
В процессе эксплуатации криогенного оборудования не требуется периодического отогрева биохранилищ для удаления жидкого кислорода, накапливающегося в обычных криогенных хранилищах, использующих азот в качестве охлаждающей среды. Это обусловлено тем, что в процессе хранения весь азот, испарившийся из хранилищ, ожижается в криогенном холодильном цикле и возвращается снова в емкости. Вследствие этого не возникает необходимость постоянной подпитки биохранилищ новыми порциями жидкого азота, содержащими жидкий кислород в виде примеси, концентрация которой увеличивается по мере испарения из сосуда жидкого азота и через некоторое время может достичь опасной величины. During operation of cryogenic equipment, periodic heating of biological storage facilities is not required to remove liquid oxygen that accumulates in ordinary cryogenic storage facilities using nitrogen as a cooling medium. This is due to the fact that during storage all of the nitrogen that has evaporated from the storage facilities is liquefied in a cryogenic refrigeration cycle and returned back to the tank. As a result of this, there is no need to constantly replenish biological storage facilities with new portions of liquid nitrogen containing liquid oxygen in the form of an impurity, the concentration of which increases as the liquid nitrogen evaporates from the vessel and can reach a dangerous value after some time.
Так как резервуары-хранилища не требуют периодического отогрева, то нет необходимости перемещения хранящихся в них биообразцов из отогреваемого сосуда в другой для временного хранения, и соответственно нет опасности неконтролируемого отогрева и загрязнения образцов. В связи с этим, в хранилищах отсутствуют средства для обеспечения биологической чистоты, не производятся трудоемкие работы по переносу биообразцов из одного сосуда в другой, в процессе которых имеется риск их порчи. Since storage tanks do not require periodic heating, there is no need to move the biosamples stored in them from a heated vessel to another for temporary storage, and accordingly there is no danger of uncontrolled heating and contamination of samples. In this regard, the storage facilities do not have the means to ensure biological purity, laborious work is not carried out to transfer biosamples from one vessel to another, during which there is a risk of spoilage.
Устройство имеет повышенную надежность по показателю стабильности снабжения жидким азотом (то есть для него не существует опасности внезапной приостановки поставки жидкого азота предприятием-поставщиком), так как такое снабжение после первоначального заполнения криогенного оборудования не требуется. The device has increased reliability in terms of stability of supply of liquid nitrogen (that is, there is no danger for it to suddenly stop the supply of liquid nitrogen by the supplier), since such supply after the initial filling of cryogenic equipment is not required.
Надежность устройства повышена также, по сравнению с обычным криогенным биохранилищем, за счет наличия резервного источника жидкого азота (на базе установки для получения жидкого азота), который, в случае отказа основного оборудования, обеспечивает поддержание требуемого температурного уровня хранения. The reliability of the device is also increased, compared with a conventional cryogenic biorepository, due to the availability of a reserve source of liquid nitrogen (based on the installation for receiving liquid nitrogen), which, in case of failure of the main equipment, ensures the maintenance of the required temperature level of storage.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96109683/13A RU2103622C1 (en) | 1996-04-30 | 1996-04-30 | Cryogenic device for prolonged storage of bioproducts |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96109683/13A RU2103622C1 (en) | 1996-04-30 | 1996-04-30 | Cryogenic device for prolonged storage of bioproducts |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2103622C1 true RU2103622C1 (en) | 1998-01-27 |
RU96109683A RU96109683A (en) | 1998-04-10 |
Family
ID=20180587
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96109683/13A RU2103622C1 (en) | 1996-04-30 | 1996-04-30 | Cryogenic device for prolonged storage of bioproducts |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2103622C1 (en) |
-
1996
- 1996-04-30 RU RU96109683/13A patent/RU2103622C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2863297A (en) | Method and apparatus for storing liquified gases | |
US5571231A (en) | Apparatus for storing a multi-component cryogenic liquid | |
EP1474632B1 (en) | A method for non-intermittent provision of fluid supercool carbon dioxide at constant pressure above 40 bar as well as the system for implementation of the method | |
US5549142A (en) | Dispensing system for refueling transport containers with cryogenic liquids | |
EP1206668B1 (en) | Cryogenic storage device | |
US9903535B2 (en) | Cryogenic liquid conditioning and delivery system | |
US4592205A (en) | Low pressure cryogenic liquid delivery system | |
US20190137038A1 (en) | Hydrogen filling station with liquid hydrogen | |
WO1995022715A1 (en) | Method and system for storing cold liquid | |
US6477855B1 (en) | Chiller tank system and method for chilling liquids | |
JP2004028516A (en) | Storage device | |
US4718239A (en) | Cryogenic storage vessel | |
US5287702A (en) | Carbon dioxide storage with thermoelectric cooling for fire suppression systems | |
US11300248B2 (en) | Device and process for filling a mobile refrigerant tank with a cryogenic refrigerant | |
RU2103622C1 (en) | Cryogenic device for prolonged storage of bioproducts | |
EP3348894B1 (en) | Cryogenic container with reserve pressure building chamber | |
US20140216066A1 (en) | Dynamic Ullage Control System for a Cryogenic Storage Tank | |
US2464835A (en) | Control system for gas supply apparatus | |
EP0744577B1 (en) | Cryogen delivery apparatus | |
US5386707A (en) | Withdrawal of cryogenic helium with low impurity from a vessel | |
US3918265A (en) | Compensation of refrigeration losses during the storage of liquefied, low-boiling gaseous mixtures | |
US3041841A (en) | Storage means for a liquefied gas | |
JP4731042B2 (en) | High pressure gas supply equipment | |
US2859594A (en) | Transfer of volatile liquids and recovery of vapors of same | |
WO2017067984A1 (en) | Handling liquefied natural gas |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060501 |