SU1178378A1

SU1178378A1 - Apparatus for preserving biological objects

Info

Publication number: SU1178378A1
Application number: SU833579972A
Authority: SU
Inventors: Сергей Иванович Ткаченко; Валерий Николаевич Тельнюк
Priority date: 1983-04-11
Filing date: 1983-04-11
Publication date: 1985-09-15

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНСЕРВАЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ, содержащее камеру консервадаи, соединенную . . трубопроводом с резервуаром дл жидкого хладагента, включающим в себ нагреватель, датчик температуры биологического объекта, размещенный в камере консервации, электромагиитньй клапан и блок управлени , соединен ный с нагревателем, датчиком температуры и электромагнитным клапаном и включак ций в себ задатчик программы консервации, соединенный с элементом сравнени , и генератор пилообразного напр жени , соединенный с широтноимпульсным модул тором, отличающеес тем, что, с целью обеспечени сохран емости консервируемого биологического объекта при расширении диапазона низких температур консервации, в нем блок управлени дополнительно содержит детектор, включенньй между элементом сравнени и широтно-импульсным модул тором, последовательно соединенные компаратор , инвертор, первый и второй элементы совпадени , причем вторые входы обоих элементов совпадени Соединены параллельно с выходом широтно-импульсного модул тора, S вход компаратора соединен с выходом элемента сравнени выход компаратора одновременно соединен с первым входом второго элемента совпадени , выход которого соединен с нагревателем , а выход второго элемента совпадени соединен с -электромагнитным клапаном, размещенным в дополнительно установленный трубопровод, соедин кшщй камеру консервации с резерву аром дл хладагента. X) Сдд 00DEVICE FOR CONSERVATION OF BIOLOGICAL OBJECTS, containing a preserved chamber, connected. . a pipeline with a reservoir for the liquid refrigerant, including a heater, a temperature sensor of a biological object placed in the conservation chamber, an electro-magnetic valve and a control unit connected to the heater, a temperature sensor and a solenoid valve, and a preservation program master connected to the element comparison, and a sawtooth voltage generator connected to a pulse width modulator, characterized in that, in order to ensure the preservation of the preserved biol When expanding the low temperature preservation range, the control unit additionally contains a detector, connected between the reference element and the pulse-width modulator, serially connected comparator, inverter, first and second coincidence elements, the second inputs of both coincidence elements connected in parallel with the output pulse width modulator, S comparator input connected to the output of the comparison element the output of the comparator is simultaneously connected to the first input of the second element and a coincidence, the output of which is connected to the heater, and the output of the second coincidence element is connected to the solenoid valve placed in an additionally installed pipeline, connecting the conservation chamber to the coolant reservoir. X) Sdd 00

Description

11 Изобретение относитс к биологической и медицинской технике и предназначено дл низкотемпературной кон сервации биологических объектов, например костного мозга, дросодержащих клеток крови, микроорганизмов, сперм животных и т.д., путем их замораживани . Цель изобретени - обеспечение сохран емости консервируемого биоло гического объекта при одновременном расширении диапазона низких температур консервации. На фиг. 1 представлена структурна схема; на фиг. 2 - графики, по сн ющие работу устройства. Устройство дл консервации биологических объектов содержит ; (фиг.1) резервуар 1 дл жидкого хладагента, трубопровод 2 подачи жидкого хладагента , подключенный к камере 3 консервации трубопровод 4, соедин ющий через электромагнитньй клапан 5 полость резервуара 1 дл жидкого хладагента с камерой 3. В камере 3 размещен датчик 6 температуры объекта, датчик 6 подключен к одному входу элемента 7 сравнени , другой вход которого соединен с выходом задатчика 8 программы консервации. Выход элемента 7 сравнени через детектор 9 подключен к первому входу широтноимпульсного модул тора 10, второй вход которого соединен с выходом генератора 11 пилообразного напр жени . Выход широтно-импульсного модул тора 10 подключен к первым, входам элементов 12 и 13 совпадений. Выход элемента 7 сравнени через компаратор 14 подключен к второму входу элемента 12 совпадений и через инвертор 15 ко второму входу элемента 13 совпадений. Выход элемента 12 совпадений соединен с нагревателем 16, размещен ным в резервуаре 1, а элемента 13 совпадений - с управл ющим входом электромагнитного позиционного клапана 5. Элементы 7-15 образуют блок 17 .управлени . Устройство работает следукнцим образом.11 The invention relates to a biological and medical technique and is intended for low-temperature preservation of biological objects, such as bone marrow, donor-containing blood cells, microorganisms, animal sperm, etc., by freezing them. The purpose of the invention is to ensure the preservation of the conserved biological object while simultaneously expanding the range of low temperatures of conservation. FIG. 1 shows a structural diagram; in fig. 2 - graphics, showing the operation of the device. A device for the conservation of biological objects contains; (Fig. 1) reservoir 1 for liquid refrigerant, pipeline 2 for supplying liquid refrigerant, pipe 4 connected to preservation chamber 3, connecting via cavity solenoid valve 5 a cavity of reservoir 1 for liquid refrigerant with chamber 3. In chamber 3 a sensor 6 of the object temperature is placed, The sensor 6 is connected to one input of the comparison element 7, the other input of which is connected to the output of the setpoint adjuster 8 of the conservation program. The output of the comparison element 7 through the detector 9 is connected to the first input of the pulse width modulator 10, the second input of which is connected to the output of the sawtooth voltage generator 11. The output of the pulse-width modulator 10 is connected to the first, the inputs of elements 12 and 13 of coincidence. The output of the comparison element 7 through the comparator 14 is connected to the second input of the coincidence element 12 and through the inverter 15 to the second input of the coincidence element 13. The output of the coincidence element 12 is connected to the heater 16 placed in the tank 1, and the coincidence element 13 is connected to the control input of the electromagnetic positioning valve 5. The elements 7-15 form the control unit 17. The device works in the following way.

При поступлении на один вход элемента 7 сигнал от датчика 6 камеры 3, а на другой вход элемента 7 задающего сигнала от программного задатчика 8, пропорционального текуПо мере понижени температуры ; биообъекта сигнал рассогласовани уменьшаетс , что приводит к уменьшению мощности, рассеиваемой нагрё8 щему значению температуры биообъекта , размещенного в камере 3 замораживани , на выходе элемента 7 формируетс сигнал рассогласовани (фиг. 2а). Этот сигнал через детектор 9 поступает на первый вход широтно-импульсного модул тора 10 (фиг. 26, крива 1), на другой вход которого с выхода генератора 11 пилообразного напр жени поступает пилообразный сигнал (фиг. 26, крива 2). На выходе широтно-импульсного модул тора 10 при этом формируетс импульсный сигнал (фиг. 2,в), длительность которого пройорциональна сигналу рассогласовани ). Этот сигнал поступает на первые входы элементов 12 и 13 совпадений. Сигнал рассогласовани с выхода элемента 7 поступает также на вход компаратора 14.При этом, если сигнал рассогласовани , например, положителен или равен нулю, то на выходе компаратора 14 присутствует единичный сигнал, если отрицателен - нулевой (фиг.2,г). При наличии на выходе компаратора 14, а значит и на втором входе элемента 12 совпадений, единичного сигнала , элемент 12 совпадений с приходом каждого импульса с выхода широтно-импульсного модул тора 10 открываетс , что приводит к подаче питающего напр жени на нагреватель 16 испарител (фиг. 2,д). Элемент 13 совпадений при этом заблокирован проинвертированным инвертором 15 выходным сигналом компаратора 14, т.е. на второй вход элемента 13 совпадений поступает, нулевой сигнал и электромагнитный клапан 5 закрыт. При этом трубопровод 4 отключен от камеры 3. Теплова мощность, выдел юща с на нагревателе 16 испарител , приводит к испарению жидкого азота и по влению в воздушной полости резервуара 1 дл жидкого азота избыточного давлени (фиг. 2,ж). Под действием этого давлени жидкий азот начинает поступать через трубопровод 2 в камеру 3, что приводит к изменению (понижению) температуры размещенного в ней биообъекта.When element 7 arrives at one input, a signal from sensor 6 of camera 3 and at another input of element 7 a control signal from program setter 8, proportional to current, as the temperature decreases; of the bioobject, the error signal decreases, which leads to a decrease in the power dissipated by the heating value of the temperature of the biological object located in the freezing chamber 3, at the output of the element 7, the error signal is generated (Fig. 2a). This signal through the detector 9 is fed to the first input of the pulse-width modulator 10 (Fig. 26, curve 1), to another input of which a saw-tooth signal is received from the output of the sawtooth generator 11 (Fig. 26, curve 2). At the output of the pulse-width modulator 10, a pulse signal is formed (Fig. 2, c), the duration of which is proportional to the error signal). This signal is fed to the first inputs of the elements 12 and 13 matches. The error signal from the output of the element 7 is also fed to the input of the comparator 14. Moreover, if the error signal, for example, is positive or equal to zero, then the output of the comparator 14 is a single signal, if negative - zero (figure 2, g). When the comparator 14, and thus the second input of the coincidence element 12, has a single signal, the coincidence element 12 opens with the arrival of each pulse from the output of the pulse-width modulator 10, which causes the supply voltage to the evaporator heater 16 to be applied (Fig . 2, e). Element 13 matches at the same time blocked by inverter 15 inverter output signal of the comparator 14, i.e. the second input element 13 matches, the zero signal and the solenoid valve 5 is closed. In this case, the pipe 4 is disconnected from the chamber 3. The thermal power released by the evaporator heater 16 causes the evaporation of liquid nitrogen and the appearance of an overpressure in the air cavity of the tank 1 for liquid nitrogen (Fig. 2, g). Under the action of this pressure, liquid nitrogen begins to flow through line 2 into chamber 3, which leads to a change (decrease) in the temperature of the bio-object placed in it.

3131

вателем 16 испарител в среде жид- ,кого азота, а значит и к уменьшению скорости возрастани давлени в воз-, душной полости резервуара 1 с жидким азотом. При сигнале рассогласовани , равным нулю, количество жидкого азота, поступающего в камеру 1 замораживани , обеспечивает замораживание биообъекта с заданной скоростью . Если в процессе регулировани скорость замораживани превьппает заданную, то сигнал рассогласовани измен ет знак, на выходе компаратора 14 устанавливаетс нулевой сигнал, злемент 12 совпадений заблокируетс , нагреватель 16 испарител отключитс . Импульсы с выхода широтно-импульсног .о модул тора 10 через элемент 13 совпадений, приготовленной разреша- j юшрим единичным уровнем сигнала сthe evaporator 16 in the liquid nitrogen medium and, therefore, to a decrease in the rate of increase of pressure in the air cavity of the tank 1 with liquid nitrogen. When the error signal is equal to zero, the amount of liquid nitrogen entering the freezing chamber 1 ensures that the bio-object is frozen at a given speed. If during the adjustment the freezing rate exceeds the set one, then the error signal changes sign, the zero signal is set at the output of the comparator 14, the coincidence element 12 is blocked, the evaporator heater 16 is turned off. Pulses from the output of a pulse-width modulator 10 through an element 13 of coincidence, prepared by resolving a single signal level with

784784

выхода инвертора 15, поступают на электромагнитньй клапан 5,the output of the inverter 15, are supplied to the solenoid valve 5,

Открыва сь на врем , пропорциональное сигналу рассогласовани (фиг. 2,е), клапан 5 постепенно стравливает избыточное давление в воздушной полости резервуара 1 с жидким азотом через трубопровод 4 до уровн , обеспечивающего расходOpening for a time proportional to the error signal (Fig. 2, e), the valve 5 gradually relieves the excess pressure in the air cavity of the tank 1 with liquid nitrogen through pipe 4 to a level that ensures flow

жидкого азота, при котором скорость охлаждени биообъекта соответствует заданной. Детектирование сигнала рассогласовани обеспечивает при этом.нормальное функционированиеliquid nitrogen, at which the cooling rate of a bioobject corresponds to a given one. In this case, the error signal detection ensures normal operation.

широтно-импульсного модул тора 10 вне зависимости от пол рности этого сигнала. Стравливание паров азота в камеру 3 позвол ет использовать их энергию дл дополнительного охла дени биообъекта.pulse width modulator 10 regardless of the polarity of this signal. Bleeding nitrogen vapors into chamber 3 allows their energy to be used for additional cooling of the bio-object.

7373

ггyy

/5/five

8eight

/4/four

JJ

.f.f

Фие. гPhie. g

Claims

A DEVICE FOR THE CONSERVATION OF BIOLOGICAL OBJECTS, containing, conservation chamber connected. conduit to a reservoir for liquid coolant, comprising a heater, the temperature of the biological object sensor disposed in the preservation chamber, an electromagnetic valve and a control unit coupled to ⁴ ny with a heater, a temperature sensor and a solenoid valve and including a dial conservation program, coupled with the element comparison, and a sawtooth voltage generator connected to a pulse-width modulator, characterized in that, in order to ensure the conservation of preserved biological When expanding the range of low conservation temperatures, the control unit additionally contains a detector connected between the comparison element and the pulse-width modulator, serially connected comparator, inverter, first and second coincidence elements, the second inputs of both coincidence elements being connected in parallel with the output is a pulsed modulator comparator input connected to the output member _f comparison output of the comparator is connected both to a first input of the second matching element, Exit of which is connected with the heater, and the output of the second matching element coupled to a solenoid valve arranged in the further mounted a conduit connecting the preservation chamber with the reservoir coolant.

1 1178378