RU2611166C2 - Self-contained device for vitrification of biological objects using cryogenic coolant - Google Patents
Self-contained device for vitrification of biological objects using cryogenic coolant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2611166C2 RU2611166C2 RU2015131072A RU2015131072A RU2611166C2 RU 2611166 C2 RU2611166 C2 RU 2611166C2 RU 2015131072 A RU2015131072 A RU 2015131072A RU 2015131072 A RU2015131072 A RU 2015131072A RU 2611166 C2 RU2611166 C2 RU 2611166C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylindrical
- container
- stand
- screen
- control button
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
- A01N1/00—Preservation of bodies of humans or animals, or parts thereof
- A01N1/02—Preservation of living parts
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
- A01N1/00—Preservation of bodies of humans or animals, or parts thereof
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Dentistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для витрификации биологических систем (вирусов, клеток, тканей, органов, целостных живых организмов, а также частей и компонентов вышеуказанных систем, например, клеточных органелл или продуктов жизнедеятельности биологических систем и их отдельных компонент или фрагментов, например антигенов, антител, гормонов), здесь и далее для краткости «биообъектов», с использованием жидкого криогенного хладагента, при котором охлаждение контейнера с биообъектами осуществляется в одном криогенном сосуде, например в сосуде Дьюара, после чего осуществляется операция перемещения контейнера в переносной криогенный сосуд для дальнейшего исследования хранения биообъектов.The invention relates to devices for vitrification of biological systems (viruses, cells, tissues, organs, integral living organisms, as well as parts and components of the above systems, for example, cell organelles or vital products of biological systems and their individual components or fragments, for example antigens, antibodies, hormones), hereinafter for brevity of “bioobjects”, using liquid cryogenic refrigerant, in which the container with bioobjects is cooled in one cryogenic vessel, for example measures in the Dewar vessel, after which the operation of moving the container into a portable cryogenic vessel is carried out for further research on the storage of biological objects.
В криобиологии витрификация представляет собой метод сверхбыстрого замораживания (криоконсервации) биообъектов без образования кристаллов льда, которые являются губительными для многих видов биообъектов. Обеспечить витрификацию в существующих технологиях удается при помощи высоких концентраций специальных веществ - криопротекторов. Однако криопротекторы сами негативно влияют на биообъекты. Критическая скорость охлаждения, необходимая для витрификации, обратно пропорциональна (функция близкая к обратному отрицательному логарифму) скорости охлаждения. Поэтому чем выше скорость охлаждения данных биообъектов, тем меньше необходимо криопротектора для обеспечения процесса витрификации, а значит как результат это ведет к лучшему качеству биоматериала после оттаивания (отогрева) биообъекта.In cryobiology, vitrification is a method of ultrafast freezing (cryopreservation) of biological objects without the formation of ice crystals, which are harmful to many types of biological objects. It is possible to provide vitrification in existing technologies with the help of high concentrations of special substances - cryoprotectants. However, cryoprotectants themselves negatively affect biological objects. The critical cooling rate required for vitrification is inversely proportional (a function close to the inverse negative logarithm) of the cooling rate. Therefore, the higher the cooling rate of these bioobjects, the less cryoprotectant is needed to ensure the vitrification process, which means that as a result this leads to better quality of the biomaterial after thawing (heating) of the bioobject.
Одним из способов увеличения скорости охлаждения контейнера с биообъектами, а значит уменьшения криопротектора, является интенсивное перемещение контейнера в объеме жидкого криогенного хладагента.One way to increase the cooling rate of a container with bioobjects, and thus reduce the cryoprotectant, is to intensively move the container in the volume of liquid cryogenic refrigerant.
Известно автономное устройство для витрификации биообъектов, имеющее коаксиальную конструкцию, включающую цилиндрический корпус, внутри которого установлена цилиндрическая аксиально удлиняемая опора, конец которой соединен с цанговым зажимом, обеспечивающим фиксацию трубки контейнера с биообъектами, пусковую пружину, которая взаимодействует с цилиндрической опорой и обеспечивает перемещение контейнера с биообъектами в сосуд с криогенным хладагентом через его горловину, цилиндрический теплоизоляционный экран с подвижной крышкой, защитный дисковый экран, фиксируемый на наружных выступах цилиндрического корпуса, и расположенную в верхней части устройства управляющую кнопку [1].A self-contained device for vitrification of bioobjects is known, having a coaxial design, including a cylindrical body, inside which a cylindrical axially extendable support is installed, the end of which is connected to a collet clamp that secures the container tube with bioobjects, a trigger spring that interacts with the cylindrical support and allows the container to move with biological objects into a vessel with cryogenic refrigerant through its neck, a cylindrical heat-insulating screen with a movable cover, a protective disk screen fixed on the outer protrusions of the cylindrical body, and a control button [1] located in the upper part of the device.
В этом устройстве имеется электродвигатель с источником питания, который обеспечивает вращение контейнера с биообъектами. Однако для обеспечения необходимой мощности на преодоление сил сопротивления вращению контейнера в криогенной жидкости габариты электродвигателя и источника питания должны быть значительны, что увеличивает вес и габариты всего устройства.This device has an electric motor with a power source, which provides rotation of the container with bioobjects. However, to provide the necessary power to overcome the forces of resistance to rotation of the container in a cryogenic liquid, the dimensions of the electric motor and the power source should be significant, which increases the weight and dimensions of the entire device.
При быстром перемещении контейнера с биообъектами из комнатной температуры в криогенную жидкость, например жидкий азот, на границе их взаимодействия образуется так называемая «паровая рубашка» (эффект Лейденфроста), которая обладает теплоизоляционными свойствами и препятствует высокой скорости охлаждения контейнера. Если контейнер вращается электродвигателем на одном месте, как это происходит в известном устройстве, значительная (близкая к сои вращения) часть криоконтейнера все время находится в этой «паровой рубашке» и скорость его охлаждения невысока. Кроме того, это создает значительный градиент скорости охлаждения вдоль радиуса вращения, что может привести к неоднородности в качестве оттаиваемого биоматериала внутри контейнера, что является серьезным технологическим недостатком.When a container with bioobjects is quickly moved from room temperature to a cryogenic liquid, such as liquid nitrogen, a so-called “steam jacket” (Leidenfrost effect) is formed at the boundary of their interaction, which has heat-insulating properties and prevents the container from cooling rapidly. If the container is rotated by an electric motor in one place, as occurs in a known device, a significant (close to soybean rotation) part of the cryocontainer is always in this “steam jacket” and its cooling rate is low. In addition, this creates a significant gradient in the cooling rate along the radius of rotation, which can lead to heterogeneity as a defrostable biomaterial inside the container, which is a serious technological disadvantage.
Кроме того, устройство не может обеспечить увеличение аксиальной длины опоры более чем в 2 раза, что затрудняет практическое его использование при наличии глубокого сосуда Дьюара или низком уровне криогенной жидкости.In addition, the device cannot provide an increase in the axial length of the support by more than 2 times, which complicates its practical use in the presence of a deep Dewar vessel or a low level of cryogenic liquid.
Устройство негармонично и ненадежно за счет наличия нескольких управляющих кнопок, каждая из которых осуществляет лишь одну функцию.The device is inharmonious and unreliable due to the presence of several control buttons, each of which carries out only one function.
В известном устройстве цилиндрический экран подвешивается на тонких проволочках - направляющих элементах, а его крышка управляется тонкими проволочками - подвижными тягами, что делает конструкцию ненадежной. Этому же способствует соединение крышки с цилиндрическим экраном на небольшом участке.In the known device, the cylindrical screen is suspended on thin wires - guide elements, and its cover is controlled by thin wires - movable rods, which makes the design unreliable. The connection of the lid with a cylindrical screen in a small area also contributes to this.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности и уменьшение массы устройства, увеличение его аксиальной длины при пуске контейнера с биообъектами в сосуд Дьюара и увеличение скорости его охлаждения.The objective of the invention is to increase the reliability and reduce the mass of the device, increase its axial length when starting the container with biological objects in the Dewar vessel and increase its cooling rate.
Поставленная задача решается за счет того, что в известном автономном устройстве для витрификации биообъектов с использованием криогенного хладагента, имеющем коаксиальную конструкцию, включающую цилиндрический корпус, внутри которого установлена цилиндрическая аксиально удлиняемая опора, конец которой соединен с цанговым зажимом, обеспечивающим фиксацию трубки контейнера с биообъектами, пусковую пружину, которая взаимодействует с цилиндрической опорой и обеспечивает перемещение контейнера с биообъектами в сосуд с криогенным хладагентом через его горловину, цилиндрический теплоизоляционный экран с подвижной крышкой, защитный дисковый экран, фиксируемый на наружных выступах цилиндрического корпуса, и расположенную в верхней части устройства управляющую кнопку, в соответствии с предлагаемым изобретением и корпус, и опора телескопического типа содержат наружную и внутреннюю секции, между которыми расположена, по крайней мере, одна промежуточная секция, наружная секция корпуса соединена с дисковым основанием, а его внутренняя секция соединена с цилиндрическим теплоизоляционным экраном при помощи наружного кольца, причем между дисковым основанием и наружным кольцом установлена фиксирующая пружина, наружная секция опоры соединена с коаксиально установленной управляющей кнопкой, а ее внутренняя секция при помощи внутреннего кольца соединена с цанговым зажимом, наружное и внутреннее кольца расположены в одной плоскости так, что во внутренних пазах наружного кольца расположены наружные зубцы внутреннего кольца с возможностью аксиального перемещения внутреннего кольца относительно наружного кольца, подвижная крышка цилиндрического теплоизоляционного экрана выполнена в виде диафрагмы с поворотными лепестками, регулирующими диаметр отверстия, управляющая кнопка расположена над дисковым основанием и соединена с ним при помощи возвратной пружины, которая охвачена рядом защитных стенок, расположенных с возможностью перемещения в отверстиях дискового основания, пусковая пружина, установленная внутри опоры и соединенная с управляющей кнопкой и внутренним кольцом, удерживается в сжатом состоянии изменяющим свои радиальные размеры упругим фиксатором, который соединен с пусковой ручкой, расположенной в выемке управляющей кнопки, защитный дисковый экран установлен на наружной секции корпуса и выполнен из прозрачного теплоизоляционного материала.The problem is solved due to the fact that in the well-known stand-alone device for vitrification of biological objects using a cryogenic refrigerant having a coaxial design, including a cylindrical body, inside which there is a cylindrical axially elongated support, the end of which is connected to a collet clamp that secures the container tube with bioobjects to be fixed, trigger spring, which interacts with a cylindrical support and provides movement of the container with biological objects in a vessel with cryogenic through its mouth, a cylindrical heat-insulating screen with a movable cover, a protective disk screen fixed on the outer protrusions of the cylindrical body, and a control button located in the upper part of the device, in accordance with the invention, both the body and the telescopic type support comprise an outer and an inner section, between which at least one intermediate section is located, the outer section of the housing is connected to the disk base, and its inner section is connected to the cylindrical a heat-insulating screen using an outer ring, with a fixing spring installed between the disk base and the outer ring, the outer section of the support is connected to a coaxially mounted control button, and its inner section is connected to the collet with the inner ring, the outer and inner rings are in the same plane that in the internal grooves of the outer ring are the outer teeth of the inner ring with the possibility of axial movement of the inner ring relative to the outer rings, the movable cover of the cylindrical heat-insulating screen is made in the form of a diaphragm with rotary tabs that regulate the diameter of the hole, the control button is located above the disk base and connected to it using a return spring, which is covered by a number of protective walls located with the possibility of movement in the holes of the disk base a spring installed inside the support and connected to the control button and the inner ring is held in a compressed state by changing its radial p dimensions with an elastic retainer, which is connected to the starting handle located in the recess of the control button, the protective disk screen is mounted on the outer section of the housing and is made of transparent heat-insulating material.
Кроме того, дисковое основание выполнено с расширенной частью, предназначенной для захвата ее пальцами руки оператора.In addition, the disk base is made with an expanded part designed to be gripped by the fingers of the operator’s hand.
Кроме того, защитный дисковый экран выполнен из органического стекла.In addition, the protective disk screen is made of organic glass.
Кроме того, наружный диаметр защитного дискового экрана превышает диаметр горловины сосуда Дьюара с криогенным хладагентом.In addition, the outer diameter of the protective disk screen exceeds the diameter of the neck of the Dewar vessel with cryogenic refrigerant.
Кроме того, пружины выполнены цилиндрическими винтовыми.In addition, the springs are made of cylindrical screw.
Кроме того, упругий фиксатор соединен с пусковой ручкой при помощи троса, который расположен внутри центральной трубки.In addition, the elastic retainer is connected to the starter handle using a cable, which is located inside the Central tube.
Кроме того, обращенная к пусковой ручке стенка фиксатора расположена под углом около 90° к оси, а его стенка, обращенная к внутреннему кольцу, расположена под углом около 45° к оси.In addition, the latch wall facing the launch handle is located at an angle of about 90 ° to the axis, and its wall facing the inner ring is located at an angle of about 45 ° to the axis.
Кроме того, пусковая ручка выполнена с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной и параллельной оси устройства.In addition, the launch handle is rotatable in a plane perpendicular and parallel to the axis of the device.
Кроме того, в качестве криогенного хладагента используется жидкий азот.In addition, liquid nitrogen is used as a cryogenic refrigerant.
Отсутствие электродвигателя и источника питания повышает надежность и уменьшает массу устройства.The lack of an electric motor and power supply increases reliability and reduces the weight of the device.
Выполнение и корпуса и опоры телескопического типа позволяет кратно, по крайней мере, в 3 раза увеличивать их аксиальную длину за счет последовательного расположения наружной и внутренней секций, между которыми расположена, по крайней мере, одна промежуточная секция.The execution of both the housing and supports of the telescopic type allows you to multiply at least 3 times to increase their axial length due to the sequential location of the outer and inner sections, between which at least one intermediate section is located.
Управление устройством осуществляется при помощи одной управляющей кнопки, которая обеспечивает фиксацию контейнера с биообъектами, линейное возвратно-поступательное его перемещение в криогенной жидкости, и открытие отверстия цилиндрического экрана. Возвратно-поступательное перемещение контейнера увеличивает скорость его охлаждения, поскольку он постоянно перемещается из области с «паровой рубашки» в жидкость, которая ее охлаждает.The device is controlled using one control button, which ensures the fixation of the container with biological objects, its linear reciprocating movement in a cryogenic liquid, and the opening of the cylindrical screen opening. The reciprocating movement of the container increases its cooling rate, since it constantly moves from the area from the “steam jacket” to the liquid that cools it.
Повышению надежности устройства способствуют: отсутствие тонких проволочек (направляющих элементов и тяг), фиксированная конструкция цилиндрического теплоизоляционного экрана и конструкция его крышки в виде поворотной диафрагмы.The reliability of the device is enhanced by: the absence of thin wires (guide elements and rods), a fixed design of a cylindrical heat-insulating screen and the design of its cover in the form of a rotary diaphragm.
Выполнение защитного дискового экрана из прозрачного теплоизоляционного материала, например из органического стекла, наружный диаметр которого превышает диаметр горловины сосуда Дьюара с криогенным хладагентом, позволяет устанавливать его на горловину сосуда и наблюдать за процессом охлаждения контейнера с биообъектами.The implementation of the protective disk screen of a transparent heat-insulating material, for example of organic glass, the outer diameter of which exceeds the diameter of the neck of the Dewar vessel with cryogenic refrigerant, allows you to install it on the neck of the vessel and observe the cooling process of the container with bioobjects.
Пусковая ручка, управляющая упругим фиксатором, может вытягиваться при необходимости и прятаться в выемке управляющей кнопки за счет возможности поворота в плоскости, перпендикулярной и параллельной оси устройства.The trigger handle that controls the elastic lock can be pulled out if necessary and hidden in the recess of the control button due to the possibility of rotation in a plane perpendicular and parallel to the axis of the device.
За счет того что обращенная к пусковой ручке стенка фиксатора расположена под углом около 90° к оси, а его стенка, обращенная к внутреннему кольцу, расположена под углом около 45° к оси, обеспечивается фиксация сжатой пусковой пружины и свободное ее перемещение от разжатого в сжатое состояние.Due to the fact that the latch wall facing the starter grip is located at an angle of about 90 ° to the axis, and its wall facing the inner ring is located at an angle of about 45 ° to the axis, the compressed start spring is fixed and it is free to move from expanded to compressed state.
Использование в качестве криогенного хладагента жидкого азота позволяет обеспечить высокую скорость охлаждения и высокую безопасность.The use of liquid nitrogen as a cryogenic refrigerant allows for a high cooling rate and high safety.
На фиг. 1 представлен пропитанный криопротектором контейнер (который в данном случае проницаем к криопротекторам и воде) для биообъектов;In FIG. 1 shows a container impregnated with a cryoprotectant (which in this case is permeable to cryoprotectants and water) for biological objects;
на фиг. 2 - контейнер, наполненный биообъектами;in FIG. 2 - a container filled with bioobjects;
на фиг. 3 - автономное устройство для витрификации биообъектов при помощи криогенного хладагента (в дальнейшем именуемое «устройство») в исходном состоянии;in FIG. 3 - stand-alone device for vitrification of biological objects using cryogenic refrigerant (hereinafter referred to as the "device") in its original state;
на фиг. 4 - часть устройства в момент отпускания пусковой пружины;in FIG. 4 - part of the device at the time of releasing the starting spring;
на фиг. 5 - устройство в рабочем положении, при котором контейнер с биообъектами находится внутри сосуда Дьюара с криогенным хладагентом;in FIG. 5 - the device is in the working position, in which the container with bioobjects is inside the Dewar vessel with cryogenic refrigerant;
на фиг. 6 - устройство на фиг. 5 без сосуда Дьюара и криогенного хладагента;in FIG. 6 - the device of FIG. 5 without a Dewar flask and cryogenic refrigerant;
на фиг. 7 - устройство на фиг. 6 в момент опускания контейнера с биообъектами вниз;in FIG. 7 - the device of FIG. 6 at the time of lowering the container with bioobjects down;
на фиг. 8 - устройство, вынутое из сосуда Дьюара с криогенным хладагентом;in FIG. 8 - a device taken out of a Dewar vessel with a cryogenic refrigerant;
на фиг. 9 - устройство в положении, при котором контейнер с биообъектами находится в переносном криогенном сосуде;in FIG. 9 - a device in a position in which a container with bioobjects is in a portable cryogenic vessel;
на фиг. 10 - контейнер с биообъектами в закрытом переносном криогенном сосуде;in FIG. 10 - a container with biological objects in a closed portable cryogenic vessel;
на фиг. 11 - вид А на фиг. 7;in FIG. 11 is a view A in FIG. 7;
на фиг. 12 - вид С на фиг. 3;in FIG. 12 is a view C in FIG. 3;
на фиг. 13 - вид Б на фиг. 6.in FIG. 13 is a view B in FIG. 6.
на фиг. 14 - вид В на фиг. 3;in FIG. 14 is a view B in FIG. 3;
на фиг. 15 - вид Г на фиг. 8 при несколько приоткрытой крышке цилиндрического экрана;in FIG. 15 is a view D in FIG. 8 with a slightly ajar cover of the cylindrical screen;
на фиг. 16 - сечение Α-A на фиг. 7;in FIG. 16 is a section Α-A in FIG. 7;
на фиг. 17 - положение пусковой пружины и упругого фиксатора на фиг. 3 в увеличенном виде в исходном состоянии;in FIG. 17 - position of the starting spring and the elastic retainer in FIG. 3 enlarged in the initial state;
на фиг. 18 - вид на фиг. 17 при разжатой пусковой пружине в рабочем состоянии.in FIG. 18 is a view of FIG. 17 when the starting spring is open in working condition.
Автономное устройство для витрификации биообъектов с использованием криогенного хладагента (в дальнейшем именуемое «устройство») состоит из контейнера 1, пропитанного криопротектором, который соединен с трубкой 2, предназначенной для перемещений контейнера и наполнения его биообъектами 3.A stand-alone device for vitrification of bioobjects using a cryogenic refrigerant (hereinafter referred to as “the device”) consists of a
Устройство имеет коаксиальную конструкцию. Цилиндрический корпус устройства 4 телескопического типа содержит наружную секцию 4а и внутреннюю секцию 4б, между которыми могут быть расположены, одна, например 4в, или несколько промежуточных секций. Телескопическая конструкция позволяет уменьшать или увеличивать длину наружного корпуса за счет перемещения внутренней секции 4б внутри промежуточной секции 4в, а последней - внутри наружной секции 4а.The device has a coaxial design. The cylindrical body of the
Наружная секция 4а корпуса соединена с дисковым основанием 5, в котором имеется расширенная часть 5а, предназначенная для захвата ее пальцами руки оператора, который работает с устройством (на фиг. не показан). Внутренняя секция 4б корпуса соединена с цилиндрическим теплоизоляционным экраном 6 при помощи наружного кольца 7.The
Внутри цилиндрического корпуса 4 расположена цилиндрическая опора 8 телескопического типа, которая содержит наружную секцию 8а и внутреннюю секцию 8б, между которыми могут быть расположены, одна, например 8в, или несколько промежуточных секций. Телескопическая конструкция позволяет уменьшать или увеличивать длину опоры 8 за счет перемещения внутренней секции 8б внутри промежуточной секции 8в, а последней - внутри наружной секции 8а.Inside the
Наружная секция 8а опоры 8 соединена с управляющей кнопкой 9, а внутренняя секция 8б опоры при помощи внутреннего кольца 10 соединена с цанговым зажимом 11, который позволяет захватывать и фиксировать трубку 2 контейнера 1. Захваты (на фиг. не показаны) цангового зажима 11 выполнены с конусообразным расширением на конце. Это позволяет, прикладывая аксиальное усилие прижатия, вставлять в них трубку 2 и фиксировать контейнер 1 в цанговом зажиме 11.The
В исходном положении наружное 7 и внутреннее 10 кольца расположены в одной плоскости (фиг. 3). Наружное кольцо 7 выполнено с упорядоченно расположенными внутренними пазами 7а, в которых расположены наружные зубцы 10а внутреннего кольца 10 (фиг. 13). Зубцы 10а расположены в пазах 7а с возможностью свободного аксиального перемещения внутреннего кольца 10 относительно наружного кольца 7.In the initial position, the outer 7 and inner 10 rings are located in the same plane (Fig. 3). The
Крышка 6а цилиндрического экрана 6 выполнена в виде диафрагмы, поворотные лепестки 6б которой позволяют регулировать диаметр отверстия 6в от максимального (фиг. 14) до нулевого. (Поворотная диафрагма конструктивно выполнена аналогично оптической диафрагме фотоаппарата.)The
На наружной секции 4а цилиндрического корпуса выполнены выступы 12, в которые вставляется защитный дисковый экран 13. Защитный экран 13 выполнен из прозрачного материала. Он предназначен для наблюдения за процессом охлаждения контейнера в криогенном хладагенте при обеспечении защиты рук оператора от криогенного хладагента.On the
Управляющая кнопка 9 соединена с дисковым основанием 5 при помощи возвратной пружины 14, которая охвачена снаружи рядом защитных стенок 9а, упорядочено расположенных в тангенциальном направлении (фиг. 16). Защитные стенки 9а, предназначенные для предотвращения контакта рук оператора с возвратной пружиной 14, расположены в отверстиях 5б дискового основания 5. Защитные стенки 9а кнопки выполнены с возможностью свободного тангенциального перемещения внутри отверстий 5б при повороте кнопки 9 относительно центральной оси 15 устройства.The
Внутри цилиндрической опоры 8 установлена пусковая винтовая пружина 16, которая соединена с управляющей кнопкой 9 и внутренним кольцом 10. В исходном сжатом состоянии пусковая пружина 16 удерживается упругим фиксатором 17 (фиг. 3). Фиксатор 17 соединен с пусковой ручкой 18 при помощи троса 19, который расположен внутри центральной трубки 20 (фиг. 17). Обращенная к пусковой ручке 18 стенка 17а фиксатора 17 расположена под углом около 90° к оси 15, а его стенка 17б, обращенная к внутреннему кольцу 10, расположена под углом около 45° к оси 15.Inside the
Пусковая ручка 18 расположена в выемке 21 управляющей кнопки 9 и выполнена с возможностью поворота в плоскость, перпендикулярную оси 15 (ручка утоплена в кнопке) (фиг. 11), и в плоскость, параллельную оси 15 (ручка готова к работе) (фиг. 12).The start handle 18 is located in the
При оттягивании ручки 18 вверх из выемки 21 управляющей кнопки 9 трос 19 втягивает упругий фиксатор 17 в центральную трубку 20, так что его радиальные размеры уменьшаются (фиг. 18).When pulling the
Для витрификации биообъектов используется сосуд Дьюара 22 с жидким криогенным хладагентом 23, например жидким азотом, и переносной криогенный сосуд 24 с криогенным хладагентом 23, закрываемый крышкой 25.For vitrification of biological objects, a
При этом наружный диаметр защитного дискового экрана 13 больше диаметра горловины 22а сосуда Дьюара 22 (фиг. 5).The outer diameter of the
Между дисковым основанием 5 и наружным кольцом 7 установлена фиксирующая пружина 26.Between the
Цилиндрические корпус 4 и опора 8 телескопического типа выполнены из прочного плохопроводящего металла, например из нержавеющей стали. Защитный дисковый экран 13 выполнен из прозрачного пластика, например из органического стекла. Цилиндрический теплоизоляционный экран 6 выполнен из теплоизоляционного материала, например пластмассы. Управляющая кнопка 9, пусковая ручка 18 и дисковое основание 5 выполнены из декоративной пластмассы.The
Автономное устройство для витрификации биообъектов с использованием криогенного хладагента работает следующим образом.Stand-alone device for vitrification of biological objects using cryogenic refrigerant works as follows.
До начала работы подготавливают устройство следующим образом.Before starting work, prepare the device as follows.
На наружной секции 4а цилиндрического корпуса в выступы 12 вставляют и фиксируют защитный дисковый экран 13.On the
Крышку 6а цилиндрического экрана 6 устанавливают с максимальным отверстием 6в. Для этого, фиксируя дисковое основание 5, поворачивают управляющую кнопку 9 вокруг оси 15. При этом телескопическая опора 8 поворачивается относительно корпуса 4. Внутренне кольцо 10 своими зубцами 10а через пазы 7а поворачивает наружное кольцо 7 (фиг. 13) и поворотные лепестки 6б крышки 6а цилиндрического экрана 6 открывают отверстие 6в диафрагмы.The
Управляющую кнопку 9 надавливают вниз относительно дискового основания 5, немного поворачивают относительно оси 15 и отпускают. При этом наружные зубцы 10а внутреннего кольца 10 выходят из внутренних пазов 7а наружного кольца 7. Внутреннее кольцо 10 устанавливается снизу наружного кольца 7, упираясь в него своими зубцами 10а.The
После этого прикладывают аксиально сжимающее усилие между дисковым основанием 5 и цилиндрическим экраном 6. Сжимая пусковую пружину 16 и фиксирующую пружину 2б, складывают корпус 4 и опору 8. При этом витки пусковой пружины 16 легко проходят через стенку 17б упругого фиксатора 17. После того как пусковая пружина 16 полностью сжалась, ее витки удерживаются в сжатом состоянии стенкой 17а упругого фиксатора 17. В телескопической опоре 8 внутренняя секция 8б размещается внутри промежуточной секции 8в, которая, в свою очередь, размещается внутри наружной секции 8а. В телескопическом корпусе 4 внутри наружной секции 4а размещается промежуточная секция 4в, внутри которой размещается внутренняя секция 4б.After this, an axially compressive force is applied between the
Помещают контейнер 1 в витрифицируемый раствор (на фиг. не показан) при комнатной температуре на определенное время, например, 1 час, давая возможность контейнеру «пропитаться», т.е. проникнуть в середину. После этого при помощи трубки 2 переносят контейнер 1 в холодную зону с температурой 0°С.
Через 5-10 мин добавляют криопротектор в биообъекты 3 вне контейнера. При этом происходит насыщение криопротектором биообъектов.After 5-10 minutes, a cryoprotectant is added to
После этого через трубку 2 загружают контейнер 1 биообъектами 3 (фиг. 2).After that, through the
Вставляют конец трубки 2 в конусообразное расширение захватов цангового зажима 11 и, прикладывая аксиальное усилие, заводят трубку в захваты, которые фиксируют контейнер 1 с биообъектами 3 в цанговом зажиме 11 (фиг. 3).Insert the end of the
После этого устройство устанавливают напротив горловины 22а сосуда Дьюара 22. При этом защитный прозрачный экран 13 можно фиксировать на этой горловине и наблюдать за последующим процессом снаружи, не боясь получить термического повреждения рук оператора.After that, the device is installed opposite the
Оператор оттягивает вверх пусковую ручку 18. При этом соединенный с ручкой 18 трос 19 втягивает в центральную трубку 20 упругий фиксатор 17, так что его наружный диаметр уменьшается (фиг. 18). Пусковая пружина 16 выходит из зацепления упругого фиксатора 17 и стремительно разжимается. При этом пусковая пружина 16 толкает внутреннюю секцию 8б телескопической опоры 8, а фиксирующая пружина 2б толкает внутреннюю секцию 4б телескопического корпуса 4.The operator pulls up the
Таким образом, осевые длины опоры 8 и корпуса 4 увеличиваются, и контейнер 1 с теплоизоляционным экраном 6 оказывается в криогенном хладагенте 23 сосуда Дьюара 22 (фиг. 5).Thus, the axial lengths of the
После чего управляющую кнопку 9 поворачивают вокруг оси 15 так, что наружные зубцы 10а внутреннего кольца 10 совпадают с внутренними пазами 7а наружного кольца 7.After that, the
После этого оператор двумя пальцами одной руки (на фиг. не показаны), удерживая расширенную часть 5а дискового основания 5, свободным пальцем интенсивно нажимает на управляющую кнопку 9 (фиг. 7). При этом возвратная пружина 14 сжимается, а защитные стенки 9а кнопки заходят в отверстия 5б дискового основания 5. Телескопическая опора 8 вместе с контейнера 1 перемещается относительно корпуса 4 и опускается вниз, что обеспечивает его интенсивное охлаждение криогенным хладагентом 23.After that, the operator with two fingers of one hand (not shown in FIG.), Holding the expanded
После опускания кнопки 9 вниз до упора (витки пружины контактируют друг с другом) оператор сразу же отпускает кнопку 9. Под действием возвратной пружины 14 опора 8 вместе с контейнером 1 поднимаются вверх до исходного положения (фиг. 6). После этого оператор опять нажимает на управляющую кнопку 9 и процесс повторяется до тех пор, пока процесс охлаждения контейнера 1 с биообъектами 3 завершается.After lowering the
Циклическое возвратно-поступательное аксиальное перемещение контейнера 1 относительно криогенного хладагента 23 способствует уменьшению эффекта Лейденфроста и способствует интенсификации охлаждения. В процессе охлаждения вокруг контейнера 1 наблюдается интенсивное парообразование, сопровождаемое бурлением криогенного хладагента 23. После полного охлаждения контейнера 1 бурление прекращается. Весь процесс охлаждения оператор контролирует через прозрачный защитный экран 13.The cyclic reciprocating axial movement of the
После охлаждения контейнера 1 с биообъектами 3, удерживая дисковое основание 5, поворачивают управляющую кнопку 9 вокруг оси 15. При этом телескопическая опора 8 вместе с контейнером 1 поворачивается относительно корпуса 4. Внутренне кольцо 10 своими зубцами 10а через пазы 7а поворачивает наружное кольцо 7 (фиг. 13), и поворотные лепестки 6б крышки 6а цилиндрического экрана 6 закрывают отверстие 6в диафрагмы. Таким образом, часть криогенного хладагента 23 находится внутри цилиндрического экрана 6, образующего замкнутую емкость.After cooling the
После этого вынимают устройство с криогенным хладагентом 23 из сосуда Дьюара 22 и переносят в иное место, например в стерильную комнату или под ламинарный бокс (на фиг. не показаны). Поскольку контейнер находится в криогенном хладагенте 23 (фиг. 8), то его температура сохраняется продолжительное время, что важно при относительно продолжительном процессе переноса.After that, the device with the
После этого устройство опускают в переносной криогенный сосуд 24 с криогенным хладагентом 23 (фиг. 9). Удерживая дисковое основание 5, поворачивают управляющую кнопку 9 вокруг оси 15 в направлении, противоположному предыдущему. При этом телескопическая опора 8 вместе с контейнером 1 поворачивается относительно корпуса 4. Внутренне кольцо 10 своими зубцами 10а через пазы 7а поворачивает наружное кольцо 7, и поворотные лепестки 6б крышки 6а цилиндрического экрана 6 открывают отверстие 6в диафрагмы (фиг. 14).After that, the device is lowered into a portable
Затем цанговым зажимом 11 отпускают трубку 2 с контейнера 1. Для этого управляющую кнопку 9 надавливают вниз относительно дискового основания 5, немного поворачивают относительно оси 15 и отпускают. При этом наружные зубцы 10а внутреннего кольца 10 выходят из внутренних пазов 7а наружного кольца 7. Внутреннее кольцо 10 находится снизу наружного кольца 7, упираясь в него своими зубцами 10а. После этого управляющую кнопку 9 оттягивают вверх относительно дискового основания 5, осуществляя раскрытие захватов цангового зажима 11.Then, with the
Трубка 2 контейнера 1 с биообъектами 3 освобождается и опускается на дно криогенного сосуда 24, а устройство вынимается из этого сосуда. Управляющую кнопку 9 поворачивают вокруг оси 15 так, что наружные зубцы 10а внутреннего кольца 10 совпадают с внутренними пазами 7а наружного кольца 7. Криогенный сосуд 24 закрывают крышкой 25 и отправляют на дальнейшее хранение или исследование контейнера 1 с биообъектами 3.The
Источники информацииInformation sources
1. US Patent Application Publication №US 2015/0150241 A1. - Int. C1. A01N 1/02. Portable Device and Method for Cryopreservation of Cells Encapsulated in Immunoisolating Devices. - Provisional application №61/910,263, filed 01.12, 2014. - Pub. Date 04.06.2015.1. US Patent Application Publication No.US 2015/0150241 A1. - Int. C1.
Claims (18)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015131072A RU2611166C2 (en) | 2015-07-28 | 2015-07-28 | Self-contained device for vitrification of biological objects using cryogenic coolant |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015131072A RU2611166C2 (en) | 2015-07-28 | 2015-07-28 | Self-contained device for vitrification of biological objects using cryogenic coolant |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015131072A RU2015131072A (en) | 2017-02-01 |
RU2611166C2 true RU2611166C2 (en) | 2017-02-21 |
Family
ID=58453410
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015131072A RU2611166C2 (en) | 2015-07-28 | 2015-07-28 | Self-contained device for vitrification of biological objects using cryogenic coolant |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2611166C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107372470A (en) * | 2017-09-11 | 2017-11-24 | 马博 | A kind of ovum embryo vitrifying freeze save set |
RU2688331C1 (en) * | 2018-04-02 | 2019-05-21 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Method for cryopreservation of biological samples under pressure and device for its implementation |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4817397A (en) * | 1988-06-21 | 1989-04-04 | Grischenko Valentin I | Device for refrigeration and freezing of biological objects |
US6269649B1 (en) * | 1999-07-06 | 2001-08-07 | Leica Mikrosysteme Ag | High-pressure freezing system |
RU141452U1 (en) * | 2013-11-20 | 2014-06-10 | Государственное научное учреждение Центр экспериментальной эмбриологии и репродуктивных биотехнологий Российской академии сельскохозяйственных наук | DEVICE FOR VITRIFICATION OF MAMMAL OOCYtes AND EMBRYOS |
-
2015
- 2015-07-28 RU RU2015131072A patent/RU2611166C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4817397A (en) * | 1988-06-21 | 1989-04-04 | Grischenko Valentin I | Device for refrigeration and freezing of biological objects |
US6269649B1 (en) * | 1999-07-06 | 2001-08-07 | Leica Mikrosysteme Ag | High-pressure freezing system |
RU141452U1 (en) * | 2013-11-20 | 2014-06-10 | Государственное научное учреждение Центр экспериментальной эмбриологии и репродуктивных биотехнологий Российской академии сельскохозяйственных наук | DEVICE FOR VITRIFICATION OF MAMMAL OOCYtes AND EMBRYOS |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107372470A (en) * | 2017-09-11 | 2017-11-24 | 马博 | A kind of ovum embryo vitrifying freeze save set |
CN107372470B (en) * | 2017-09-11 | 2021-05-28 | 马博 | Ovum embryo vitrification cryopreservation device |
RU2688331C1 (en) * | 2018-04-02 | 2019-05-21 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Method for cryopreservation of biological samples under pressure and device for its implementation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015131072A (en) | 2017-02-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2611166C2 (en) | Self-contained device for vitrification of biological objects using cryogenic coolant | |
US9638452B2 (en) | Method and scalable devices for hyper-fast cooling and warming | |
US10046325B2 (en) | Self-heating device for warming of biological samples | |
US9554572B2 (en) | Portable device and method for cryopreservation of cells encapsulated in immunoisolating devices | |
US20120029384A1 (en) | Accutainer | |
EP3232779A1 (en) | A closed system cryopreservation device | |
JPH0552451B2 (en) | ||
JP2017104061A (en) | Method for freezing human ips cell-derived neural stem/progenitor cells | |
JP2013242332A5 (en) | ||
JP2011511623A (en) | Quenching equipment for vitrification | |
JP2008285181A (en) | Freezing storage container | |
Shunkeyev et al. | The cryostat for deformation of crystals at low temperatures | |
US9103755B2 (en) | Sample holder and method for fragmenting sample material | |
CN201681150U (en) | Superconducting magnet thermal shielding case suspension system pull rod and special fixing and pre-tightening clamp thereof | |
CN106577632B (en) | Device is deposited to freezing under human ovary tissue liquid nitrogen | |
US20110086417A1 (en) | Apparatus and Method for Using a Brine Solution to Freeze Biopsy Material | |
Garman et al. | Cryocrystallography of macromolecules: practice and optimization | |
US3158792A (en) | Superconductive devices | |
CN211077053U (en) | Tumor tissue sample storage device | |
Ren et al. | Single-mode electromagnetic resonance rewarming for the cryopreservation of samples with large volumes: A numerical and experimental study | |
CN103728167A (en) | Long-term preservation method and observation method of light metal hydride metallographic specimen | |
WO2018010748A3 (en) | Method for thermal modification of wood, as well as a control program for carrying out the improved method | |
WO2019122106A3 (en) | Apparatus and methods relating to freezing at least part of a biological sample | |
RU2569834C1 (en) | Method for cryopreservation of haemopoietic stem cells | |
CN108861074A (en) | A kind of rotation Pop-up biotinylation kit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20180322 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180729 |