WO2012104080A2 - Accessible cooling system, especially for cryopreserving biological samples, and method for the operation thereof - Google Patents

Accessible cooling system, especially for cryopreserving biological samples, and method for the operation thereof Download PDF

Info

Publication number
WO2012104080A2
WO2012104080A2 PCT/EP2012/000451 EP2012000451W WO2012104080A2 WO 2012104080 A2 WO2012104080 A2 WO 2012104080A2 EP 2012000451 W EP2012000451 W EP 2012000451W WO 2012104080 A2 WO2012104080 A2 WO 2012104080A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cooling
cooling system
space
operator
refrigerator
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/000451
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
WO2012104080A3 (en
WO2012104080A8 (en
Inventor
Günter R. FUHR
Heiko Zimmermann
Bernd KRANZ
Tomm Schmidt
Original Assignee
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Helmholtz Zentrum München Deutsches Forschungszentrum Für Gesundheit Und Umwelt (Gmbh)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., Helmholtz Zentrum München Deutsches Forschungszentrum Für Gesundheit Und Umwelt (Gmbh) filed Critical Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Priority to EP12702189.7A priority Critical patent/EP2671034A2/en
Priority to JP2013552134A priority patent/JP2014504716A/en
Priority to US13/983,342 priority patent/US20140000307A1/en
Priority to CN201280015818.XA priority patent/CN103459949B/en
Priority to CA2825234A priority patent/CA2825234C/en
Publication of WO2012104080A2 publication Critical patent/WO2012104080A2/en
Publication of WO2012104080A8 publication Critical patent/WO2012104080A8/en
Publication of WO2012104080A3 publication Critical patent/WO2012104080A3/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION 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
    • A01N1/00Preservation of bodies of humans or animals, or parts thereof
    • A01N1/02Preservation of living parts
    • A01N1/0236Mechanical aspects
    • A01N1/0242Apparatuses, i.e. devices used in the process of preservation of living parts, such as pumps, refrigeration devices or any other devices featuring moving parts and/or temperature controlling components
    • A01N1/0252Temperature controlling refrigerating apparatus, i.e. devices used to actively control the temperature of a designated internal volume, e.g. refrigerators, freeze-drying apparatus or liquid nitrogen baths
    • A01N1/0257Stationary or portable vessels generating cryogenic temperatures
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D3/00Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
    • F25D3/10Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using liquefied gases, e.g. liquid air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D13/00Stationary devices, e.g. cold-rooms
    • F25D13/02Stationary devices, e.g. cold-rooms with several cooling compartments, e.g. refrigerated locker systems
    • F25D13/04Stationary devices, e.g. cold-rooms with several cooling compartments, e.g. refrigerated locker systems the compartments being at different temperatures
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D3/00Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
    • F25D3/10Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using liquefied gases, e.g. liquid air
    • F25D3/102Stationary cabinets
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D25/00Charging, supporting, and discharging the articles to be cooled
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D29/00Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25D29/001Arrangement or mounting of control or safety devices for cryogenic fluid systems

Definitions

  • Walk-in cooling system in particular for the cryopreservation of biological samples, and method for their operation
  • the invention relates to a cooling system, in particular for the cryopreservation of biological samples, which has a refrigerated space cooled with liquid nitrogen (LN 2 ).
  • the invention further relates to methods for operating the cooling plant.
  • Applications of the invention are in the long term storage of samples in the cooled state, especially in the cryopreservation of biological samples given.
  • cryobanks are typically operated at temperatures below -80 ° C, in particular at a temperature below the recrystallization temperature of water ice (-138 ° C). They contain a coolant reservoir with liquid nitrogen (temperature: about 195 ° C.) and a large number of individual tanks (so-called cryogenic tanks, mostly double wall steel Dewar vessels, see, for example, EP 1 223 393 A2, WO 2008 / 009840 AI, GB 812 210) from the size of a few liters up to approx. 2 or 3 cubic meters.
  • the cryotanks stand in rooms at normal temperature (room temperature) and are supplied from the coolant reservoir with the liquid nitrogen.
  • the cryotank boxes are arranged on shelves in which tubes, bags or other closed containers with the samples (eg., Liquids, cells, cell components, serums, blood, cell suspensions, pieces of tissue, etc.) are stored.
  • the samples can be arranged completely in liquid nitrogen.
  • the samples are usually in a cool gas phase in the vapor of the liquid Nitrogen stored at less than about -145 ° C. This gas ⁇ phase is formed above a nitrogen lake at the bottom of cryogenic tanks.
  • the cooling in the cryotanks it would be beneficial if they were kept permanently closed. In practical operation, however, they must, for. B. when accessing the samples to be opened repeatedly.
  • the object of the invention is to provide an improved cooling system, in particular for the cryopreservation of biological samples, with which the disadvantages and limitations of conventional cooling systems are overcome.
  • the cooling system should enable effective cooling operation even with high numbers of samples and / or improve automation of access to samples.
  • the object of the invention is also to provide an improved method for operating a refrigeration system, in particular for the cryopreservation of biological samples, with which the disadvantages and limitations of conventional methods are overcome.
  • a refrigeration system in particular for cryopreserving biological samples, having a cooling space and first cooling means arranged to cool the cooling space using liquid nitrogen.
  • the refrigerated space is generally a space enclosed by a floor area, sidewalls, and a ceiling area, which is cooled in its entirety with the first cooling device and is arranged to receive the samples to be preserved.
  • the cooling of the entire refrigerator is provided in a directional manner at least from the bottom thereof.
  • the bottom portion of the refrigerator is set up for direct cooling with the liquid nitrogen.
  • a uniform cooling of the cooling space is thus supported.
  • the cooling space is dimensioned so that at least one operator can stay and move in the cooling space.
  • the interior volume of the cold room is chosen so that the at least one operator completely fits into the cold room and can stand and / or walk in the cold room.
  • the internal volume is at least 10 m 3, in particular at least 100 m 3 , such as. At least 500 m 3 , or even 1000 m 3 or more.
  • the refrigerator is a small cryochamber, withdrawn with z. B. 100 m 3 a cryogenic space, with z. B. 500 m 3 a Kryoraum- Ensemble, and with more than z. B. 1000 m 3 a cryogenic hall, possibly with multiple rooms, is given.
  • the cooling space of the cooling system is set up for receiving a sample receiving device.
  • samples ⁇ receiving means each holding structure is used which is suitable for receiving samples, in particular sample vessels with biological samples.
  • Sample containers include z.
  • the sample receiving device can be permanently arranged in the cold room (in particular fixed) or at least partially detachably arranged.
  • the cooling space is preferably dimensioned so that the operator be present within the equipped with the Pro ⁇ benfactafter worn refrigerator and can move.
  • the bottom area of the cooling space has a platform comprising, for example, at least one perforated plate, grate and / or grid. The platform has a multiple function.
  • the platform is formed so that vapor from the liquid nitrogen can rise through the platform into the cold room.
  • the platform is vapor permeable.
  • a cooling surface is created at the bottom of the refrigerator, with the direct steam, direct cooling of the interior of the refrigerator is made possible by exiting steam, which has an advantageous effect on the effective and uniform cooling of the refrigerator.
  • the platform provides a support area for the operator, and typically also for a sample receiving device in the cold room.
  • the platform is configured as a footprint and / or walkway for the operator. For this purpose, the platform with such a me- that it remains stable and in particular undeformed when loaded with the operator.
  • the mechanical capacity of the platform is at least 100 kg / m 2 (especially suitable for light shelves and an operator), in particular at least 500 kg / m 2 (especially suitable for multiple shelves and operators), such.
  • B. at least 1000 kg / m 2 (in particular ge ⁇ suitable for multiple shelves, machines and operators), or even 5000 kg / m 2 (especially suitable for safety shelves, machines and operators) or more.
  • the platform is preferably formed to extend over at least half of the area of the bottom of the cold room. Particularly preferably, the extends
  • a method for operating the cooling system according to the above first aspect of the invention, in which cooling of the cooling space with the first cooling device and positioning of samples, in particular biological samples, are provided in the cooling space.
  • the first cooling device for filling with liquid nitrogen can be adapted such that a free surface of the liquid nitrogen is formed below the bottom region.
  • the first cooling device has, for example, an upwardly open to the bottom portion and the refrigerator compartment open vessel, for. B. a trough (bottom pan) for receiving ⁇ liquid nitrogen.
  • the floor area platform may include a grid extending over the vessel.
  • a tray with a shallow bowl shape can be used because no requirements are placed on the volume of liquid nitrogen disposed in the first cooler. So In particular, provision is made for the volume of liquid nitrogen arranged in the first cooling device to be smaller than the volume of the vaporous nitrogen present in the interior of the cooling space.
  • the bottom area and the first cooling device are laterally and downwardly equipped with a thermal insulation.
  • a new refrigeration system is created which overcomes the disadvantages and limitations of conventional techniques.
  • the invention overcomes the conventional individual tank principle for cryobanks.
  • the cooling system represents a freely scalable cryobank architecture. Compared with conventional cryotanks, there is the advantage that permanently constant storage conditions are provided for an increased number of samples.
  • the samples can be stored in the refrigerator in sample vessels without requiring tanks, thermal insulation or the like inside the refrigerator. Access to individual samples is possible without affecting the cooling of the remaining samples.
  • the internal volume of conventional cryogenic tanks is far exceeded.
  • the dimensioning not only provides sufficient space for automation technology and / or one or more operators, but also a high heat capacity of the cooled system.
  • the supply of a sample or the introduction of a tool represents only a negligible heat input, so that the totality of the samples is hardly disturbed.
  • the refrigerator compartment can be filled with liquid nitrogen.
  • Material is cooled to temperatures that is sufficiently low for a cryopreservation of biological samples.
  • Liquid nitrogen has advantages as a coolant because it is cheap, easy to handle and in its liquid form with a boiling point at normal pressure of about -195.8 ° C corresponds to all requirements for the cryopreservation of biological samples .
  • the provision of the platform makes it possible for the refrigerator, regardless of its size, to be entered by the operator in order to remedy any failures or malfunctions.
  • the cooling system according to the invention is further characterized by the following advantages.
  • the cryobank architecture can be formed with large, automatable spaces provided with sample receiving devices.
  • the cooling system is scalable from small banks (a few hundred samples) to industrial hall systems (millions of samples). It is a temperature in the refrigerator below -130 ° C targeted adjustable.
  • the cooling system enables partially or fully automated sample storage and withdrawal. Another advantage is the long-term operability and maintenance without a change in the temperature in the refrigerator.
  • the cooling system is equipped with at least one further cooling device (hereinafter: second cooling device) which is operable independently of the first cooling device.
  • the second cooling device is also provided for cooling the cooling space.
  • the second cooling device is arranged for cooling at least one of the side walls of the cooling space. Cooling elements of the second cooling device are z. B. embedded as a hollow wall structure in at least one of the side walls or positioned on the inside of the refrigerator compartment facing side.
  • the second cooling device is alternatively or additionally configured for an electric cooling operation and / or a cooling using liquid helium (LHe).
  • the second cooling device enables a hybrid operation of the cooling system.
  • at least two different cooling principles can be switched serially in time (eg 8 h electrical cooling, 10 h cooling with LN 2 ) or in parallel and / or with different cooling capacities.
  • a full hybrid system or a partial hybrid system can be realized.
  • each of the cooling devices allows a permanent cooling of the cooling chamber to temperatures ⁇ -130 ° C.
  • one of the cooling devices main cooling system, eg LN 2
  • the other of the cooling devices auxiliary system
  • the second cooling device can, in particular, form an emergency cooling system which, if all the other cooling devices, in particular the first cooling device fail, ensures that the temperature does not rise above -138 ° C. in the entire cooling chamber where samples are located.
  • the ceiling region of the cooling space has at least one ceiling opening.
  • the ceiling opening is particularly preferably a permanently free passage opening, through which cool gas exits from the refrigerator compartment always upwards through the ceiling.
  • the ceiling opening constitutes an access opening for samples and / or an input and output opening for the operator.
  • the cooling space does not have any further openings, for example an opening. B. on the side walls or in the floor area, so that the at least one ceiling opening is the only suitable for a passage of the samples, the operator or other mechanical components connection of the interior of the refrigerator with an environment.
  • particularly preferred entry and exit of the operator is provided only above the refrigerator through the ceiling area.
  • the at least one ceiling opening advantageously offers the possibility réelleset ⁇ on the refrigerator a hood chamber zen, in the z.
  • the sample receiving device or at least the cryopreserved samples can be taken up.
  • At least one operating room is provided above the ceiling opening.
  • the tempera ⁇ ture of the operating room can be increased relative to the temperature of the refrigerator compartment.
  • the operating space is preferably thermally isolated from the outer in order ⁇ nosti the cooling system.
  • the operating room contains technical equipment that interact with the refrigerator.
  • a drive device with mechanical adjusting elements, such as robot arms for access to samples, and / or a conveyor for installing or executing the operator in or out of the cold room are provided in the operating room.
  • the operating room can be connected to at least one lock device (person lock device and / or sample lock device).
  • the mechanical adjusting elements such as. As gripping arms, levers or Be ⁇ herungsiana, inserted into the refrigerator. If at least parts of the adjusting elements, in particular connecting regions between relatively movable parts of the actuating elements are heatable, the operability of the drive device in the cooling chamber is improved.
  • the connection areas can be equipped with locally acting heaters.
  • the conveying device in the operating room comprises a cable pull and / or a stepping device. The cable is set up for transporting the operator into and / or out of the cold room. The operator is transported in this variant hanging on a rope or a chain.
  • the tapping device comprises, for example, a ladder or staircase which extends between the interior of the cold room, in particular its floor area, and the operating room above the ceiling area.
  • Supply connections include media lines, in particular coolant or breathing air lines, electrical lines, in particular for power supply or for signal transmission, and / or optical cables, in particular for signal transmission.
  • At least one of the side walls can be constructed in multiple layers with at least two wall layers.
  • the inventors have found that the structure with the at least two thermally insulating wall layers an effective insulation of the cooling space in relation to an environment at room temperature with moderate coolant consumption is possible. Furthermore, the functionality of the cooling system, in particular in case of failure of the cooling, at least over several days can be achieved.
  • the use of several wall layers has the particular advantage that they can be optimally designed in terms of space utilization and the dense filling of the side wall. NEN.
  • Each wall layer is a wall layer extending along the extent of the side wall.
  • Each of the wall layers has a thermally insulating effect, ie a thermal conductivity which is less than 0.05 W / m 2 (simple insulating foams), in particular less than 0.004 W / m 2 (vacuum pads), in particular less than 0.001 W / m 2 (vacuum insulation), and / or a moisture-repellent effect.
  • Several wall layers are arranged stacked perpendicular to the extension of the side wall.
  • a wall layer comprises at least one plastic layer, at least one vacuum component layer and / or at least one vapor barrier layer.
  • the plastic layer comprises z.
  • the plastic layer can advantageously be used to optimize the cubature with respect to a further wall layer.
  • the vacuum component layer comprises z. B. vacuum insulation panels, which are advantageous because of their low thermal conductivity.
  • the vapor barrier layer includes, for example, a water vapor impermeable film. In particular, there may be multiple vapor barriers within the sidewall to prevent moisture loss.
  • At least one of the wall layers may in particular be formed of a material (composite material, eg foam, liquid, inflatable bodies, eg with suitable sealing material) which is suitable for automatically interrupting any interruptions, such as, for example, As cracks or holes to close.
  • a material composite material, eg foam, liquid, inflatable bodies, eg with suitable sealing material
  • At least one of the side walls can thus be a self-healing wall.
  • At least one of the wall layers may also have a switchable thermal conductivity.
  • the thermal conductivity can be switched, for example, by evacuating one or a supply of a gas or a liquid into a vacuum component layer.
  • At least one of the side walls may, according to the invention, be covered with a metallic material on the inner side facing the refrigerator compartment, for example to form a cooling layer and / or to receive cooling elements of the second (electric) cooling device.
  • At least one of the side walls can be modularly constructed with at least one wall element which can be detached from its composite by a movement perpendicular to the respective side wall.
  • the at least one wall element is displaceable and separable from the side wall.
  • the at least one wall element advantageously allows a structure of the side wall with individually exchangeable isolation media without endangering the samples.
  • the at least one wall element allows an emergency opening of the cold room for a rapid removal of samples from the cold room in the event of an accident (evacuation).
  • the wall element may be instantaneously displaceable from the side wall, for example by a blast.
  • a docking device for a mobile evacuation container for a disaster event can be provided on an outer side of the side wall to match the position of the at least one displaceable wall element.
  • At least one of the side walls may have a door opening which is closed by a movable door leaf.
  • the door leaf is constructed as the surrounding side wall thermally insulating.
  • the side door opening may have advantages for lateral access for the operator to the refrigerator.
  • the door opening is arranged at a predetermined distance above the floor area. The distance is preferably at least 10 cm, in particular at least 50 cm, up to several meters.
  • the door opening is connected to the floor area via a staircase. In this case, down to a level below the door opening is formed a downwardly closed space for receiving the vaporous nitrogen above the floor area. At least some of the vaporous nitrogen can not escape from the cold room even with the door open.
  • the door leaf is arranged to be displaceable parallel to the respective side wall.
  • a docking device for an evacuation container or a lock device can advantageously be provided.
  • a sample receiving device in the refrigerator space racks include, which form the support structure for the biological samples.
  • Shelves comprise support plates (shelves) on which the containers with the biological samples are exposed.
  • the shelves are made of a material with increased thermal conductivity, z. As metal formed.
  • this allows a homogeneous temperature distribution in the sample receiving device.
  • the sample receiving device may be designed for electrical and / or optical connection to a control device (loading control). This advantageously allows an electronic responsiveness of the shelves and possibly the samples in the shelves.
  • the sample receiving device may be equipped with thermal bridges which protrude into the bottom region.
  • the thermal bridges are made of materials with increased thermal conductivity, eg. B. of metal. Pre geous enough, so that a good thermal conductivity Ver ⁇ connection to LN created 2 -See the first cooling device.
  • the sample receiving device may alternatively or additionally form a rigid component.
  • the shelves are connected to a rigid structure. In this case, there are advantages for the position accuracy and the reproducibility of the weight load of the platform.
  • the cooling space can be subdivided by partition walls into subspaces.
  • the intermediate walls can extend in the cooling space in the vertical and / or horizontal direction.
  • a segmentation in pre-and main refrigerators, and possibly auxiliary cooling chambers is achieved.
  • samples may be cooled selectively according to the used storage capacity and access frequency and / or storage temperature requirement. It can, for.
  • the temperature in certain parts of the cold room may be deliberately lowered or increased, e.g. in a front, middle, upper, back and / or lower part.
  • heat corridors can be formed which, in the event of an accident, provide an elevated temperature for rapid evacuation of the samples.
  • a structure can be created, which is characterized by mutually surrounding subspaces with different temperatures.
  • a compartment in the middle of the cold room can have the lowest temperature and provide the highest security for maintaining the cryopreservation temperature. This allows a strategy in which the most valuable frozen live samples in the subspace in the middle of the cold room, frozen dead material in the surrounding subspaces, and liquids, genetic material, sera, etc. are stored in an outer subspace.
  • the cooling system may be equipped with at least one of the following components:
  • Temperature sensors in particular for a spatially resolved temperature measurement in the cold room,
  • LED light emitting diodes
  • glass fibers for light coupling in the ceiling area, in the floor or in at least one of the side walls (glass fibers can in the refrigerator in particular via a heat insulation, for example by coupling via an evacuated Vacuum component to be supplied),
  • Monitoring equipment eg. B. a camera surveillance, a motion detector and / or a heat detector
  • a coolant container which is provided for receiving a Reservevolu mens liquid nitrogen, and / or
  • Figures 1 and 2 are schematic cross-sectional views Favor ter embodiments of the cooling system according to the invention.
  • Embodiments of the cooling system according to the invention are Embodiments of the cooling system according to the invention.
  • FIG. 5 schematic cross-sectional views of a
  • FIG. 6 shows a schematic overview of the cooling system according to the invention with additional operating devices
  • Figure 7 is a schematic plan and cross-section views of another embodiment of the cooling system according to the invention with a segmented cooling chamber and an illustration of a sampling from a shelf;
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of the inventive Shen cooling system
  • FIG. 9 shows a schematic illustration of the adaptation of a cooling space of the cooling system according to the invention as a function of the conditions of use
  • FIG. 10 a schematic illustration of a further embodiment
  • cooling system according to the invention Preferred embodiments of the cooling system according to the invention and the method for their operation are described below with reference to an exemplary cooling system with a cooling space, which is dimensioned so that an operator in the cold room can run several steps.
  • the realization of the invention is not limited to the refrigerator size shown as an example, but also possible with considerably larger cold rooms (halls) or with smaller cold rooms.
  • Embodiments will be described below with particular reference to the structure of the cooling system and the new modes of operation, which are made possible by the cooling system according to the invention. Details of the cryopreservation of biological samples, such as the sample preparation or the realization of certain cooling protocols or the storage of samples together with stored sample data can be realized with the cooling system according to the invention, as is known per se from the prior art.
  • the cooling space 100 is bounded below by a floor area 110, laterally by side walls 120 and upwards by a ceiling area 130.
  • the internal volume of the cooling space 100 is for example 10 m ⁇ 5 m 3 m.
  • a sample receiving device 140 is arranged on the floor area 110 and adjoins the side walls 120.
  • the inner ⁇ re surface of the cooling chamber 100 is equipped with a cooling layer 101, which is formed of a material with high thermal conductivity, eg metal.
  • the cooling layer 101 has the advantageous effect that a temperature compensation takes place in the cooling space 100 in the vertical direction. It may in particular ⁇ sondere the tempera ture ⁇ be set below -130 ° C in the upper region of the cooling space 100, which living for long-term storage of biological samples is important.
  • temperature sensors 103 are arranged in the cooling chamber 100 and in the operating room 400. Several temperature sensors 103 are provided at different distances from the bottom area 110. If necessary, compensation of the temperature, in particular a lowering of the temperature in the upper regions of the cooling space, can be achieved by additional cooling with the second cooling device 300 and / or a ventilation device (not shown) in the cooling space 100 100 can be achieved.
  • the floor area 110 comprises a platform 111, which extends above the first cooling device 200 with a trough 210.
  • the tub 210 has a double-walled tub body with an evacuated interior and on its outer side a thermal insulation. The thermal insulation is constructed like the side walls 120. Alternatively or additionally, the trough is insulated with an infrared-mirrored vacuum region. profiled.
  • liquid nitrogen 220 In operation of the refrigerator 1 is located in the well 210, liquid nitrogen 220.
  • the liquid nitrogen 220 preferably has a bottom portion 110 toward the free Oberflä ⁇ surface. A nitrogen lake is formed.
  • the filling of the tub 210 and the maintenance of the reservoir of liquid nitrogen 220 during operation of the cooling system 1 is carried out using the refrigerant supply 500th
  • the platform 111 comprises a grid, eg of steel, which extends over the trough 210 and is equipped with treads 112.
  • the foot platforms 112 reduce a ⁇ even tual mechanical contact between an operator 3, and the platform 111 so that a heat flow is minimized by the operator 3 to the platform 111th Since the platform 111 forms a support area for the operator 3 and also the sample receiving device 140, the platform 111 can be mechanically supported in the tub 210 by additional components (not shown).
  • the side walls 120 comprise a plurality of layered wall layers with an inner plastic layer 121 and two outer vacuum component layers 122.1, 122.2.
  • the plastic layer 121 comprises a layer of a polymer foam, for example a polyurethane foam.
  • the thickness of the plastic layer 121 may be selected, for example, in the range of 10 cm to 1 m or even above 1 m.
  • the vacuum component layers initially comprise an inner layer 122.1 of evacuated components (so-called “vacuum components”) and an outer evacuated hollow wall 122.2.
  • the evacuated components of the inner vacuum component layer 122.1 are parallelepiped-shaped, in particular like conventional building blocks or bricks for building purposes, and made of plastic with an evacuated or evacuated interior.
  • the cavity wall of the outer vacuum component layer 122.2 is evacuated during normal operation or optional filled with a cooling liquid.
  • the cavity wall in particular has an advantageous function in case of failure of a cooling device.
  • the hollow wall of the outer vacuum component capable 122.2 may be made of a switchable external auxiliary tank 540 (see FIG ⁇ gur 6) with a coolant such as liquid nitrogen, to be filled in order to avoid undesirable heating of the cooling space 100, since the heat input from the outside, although coolant-consuming but still prevented. In this case, this cavity wall should not form the outermost layer.
  • the ceiling area 130 comprises a plastic layer 132, formed, for example, from polymer foam, in which a ceiling opening 131 is formed.
  • the operating room 400 is provided with a drive device 410 and mechanical adjusting elements 411, which project into the interior of the cooling space 100.
  • FIG. 1 shows by way of example a linkage with a vertical (412) and a horizontal (413) displacement unit, which can be actuated by the drive device 410.
  • samples 2 can be introduced into or removed from the sample receiving device 140.
  • the mechanical adjusting elements 411 are driven from above, ie from the operating room 400, for example by using cables, chains, toothed belts and the like, whose drive device 410 is arranged in the operating room 400. If required, motors, pulleys or other mechanical connection areas thermally insulating encapsulated or locally heated. To avoid thermal bridges 411 thermally insulating elements (not shown) are included in the mechanical control elements.
  • the sample receiving device 140 comprises shelves 141 (so-called "cryo racks") in which biological samples 2 are located in sample containers
  • the shelves 141 have frames of thermally highly conductive material, for example of metal, the thermal contact to the platform 111 and thermal bridges 142 directly to the liquid nitrogen 220 in the first cooling device 200. This advantageously ensures effective cooling down to the upper compartments of the shelves 141.
  • the second cooling device 300 is provided on the side walls 120, in particular arranged on the inwardly facing surface or embedded in this.
  • the second cooling device 300 is configured for electrical cooling. It includes cooling elements 310, which are connected to cooling units 320.
  • the cooling units 320 are located outside of the cooling space 100, preferably above it.
  • an electric cooling to a temperature of -150 ° C be provided.
  • the second cooling device 300 e.g. an electric cooling to a temperature of -150 ° C be provided.
  • the second cooling device 300 e.g. an electric cooling to a temperature of -150 ° C be provided.
  • the second cooling device 300 e.g. an electric cooling to a temperature of -150 ° C be provided.
  • the second cooling device 300 e.g. an electric cooling to a temperature of -150 ° C be provided.
  • Cooling device 300 may alternatively be formed by a nitrogen cooling or cooling with liquid helium.
  • the operating room 400 contains the drive device 410 for the mechanical adjusting elements 411.
  • the operating room 400 can contain further operating devices (see eg FIG. 2) and / or be connected to a passenger and / or sample lock device 450, 460 (see eg FIGS , 6).
  • the coolant supply 500 comprises a coolant reservoir 510 and a coolant line 520.
  • the coolant line 520 leading from the coolant storage tank 510 through the ceiling portion 130 and through the cooling chamber 100 into the first cooling device 200.
  • the coolant line 520 is au ⁇ ßerraum the cooling chamber 100 thermally insulated, for example, formed by a vacuum line.
  • a thermal insulation of the coolant line 520 is not provided.
  • the cooling of the interior of the refrigerator 100 is improved.
  • the coolant ⁇ line 520 in the cooling chamber 100 is a condensate collecting element (moisture trap). Any residual moisture in the refrigerator 100 is reflected in the coldest place, ie down on the surface of the coolant line 520, down to the entire refrigerator
  • the function of the coolant line 520 as condensate collecting element is particularly advantageous in the first cooling of the cooling space. Moisture is bound with the condensate collecting element, so that a dry storage is ensured during operation of the cooling system 1. Dry storage (storage avoiding ice precipitation) is beneficial not only for the shelf life of samples, but also for the automation of sample handling. Moving parts of the mecha ⁇ African actuators 411 can be more easily adjusted.
  • Figure 1 illustrates an important design principle of the cooling system according to the invention. All supply connections, in particular feeders and openings, into the interior of the cooling space 100 take place exclusively through the ceiling area 130, ie from above. This will minimize the Heat supply reached.
  • cooler attachments for devices are arranged, which can not ar ⁇ BEITEN at low temperatures in the operating room 400 or about this (see Figure 2).
  • chambers with a higher temperature or even with an internal heating for operating be ⁇ movable parts, such as motors, are placed.
  • Several such chambers can be built tower-like on top of each other (see Figure 2). Since gas is continuously formed from the first cooling device 200 under a significant volume increase and the cooling system 1 is pressure-free, ie not gas-tight, constructed, the cooling space 100 is continuously flowed through by nitrogen from below. To drain the nitrogen, an outlet 102, eg in the form of a siphon, is arranged in the uppermost part of the cooling system.
  • the cooling space 100 with the first cooling device 200 is cooled down to the desired cryoconservation temperature.
  • the biological samples 2 are arranged in the sample receiving device 140 in the cooling chamber 100.
  • the operator 3 can enter the cooling space 100 through the ceiling opening 131 or through a side door (see FIG. 4).
  • the operator 3 carries one
  • FIG. 2 illustrates, in a schematic cross-sectional view, a modified embodiment of the refrigeration system 1 according to the invention, which is constructed with respect to the cooling space 100, the first cooling device 200, the second cooling device 300 and the coolant supply 500, as described above with reference to FIG.
  • the operating room 400 comprises a first chamber 420, which is essentially constructed like the operating room 400 according to FIG. 1, a second chamber 430 and a third chamber 440.
  • the second and third chambers 430, 440 are further operating devices 431 , 441, such as measuring and / or control devices or other drives arranged.
  • the chambers of the operating room 400 are each arranged thermally insulated. In each of the chambers, a specific temperature can be set. Typically, the temperature increases from the first (420) to the third (440) chamber. For passing the gas atmosphere formed in the cooling chamber 100, the chambers of the operating room 400 are connected via pipe connections 401 (or other passage openings). At the top of the third chamber 440, an outlet 102 with a siphon is provided.
  • partition walls are each provided with at least one chamber door 402. This facilitates the setting of various temperatures in the chambers 420, 430 and 440. If, for example, a temperature in the range from -196 ° C. to -140 ° C. is set in the cooling chamber 100, a temperature in the second chamber 430 of around -80 ° C. and in the third chamber 440 could be in the range be set from -40 ° C to -20 ° C. Accordingly, in the chambers 420, 430 and 440 different operating devices can be accommodated, which have different operating temperatures. For monitoring the temperature In each of the chambers 420, 430 and 440, a temperature sensor 403 is arranged.
  • the chambers 420, 430 and 440 could be open relative to each other. In this case too, an undisturbed cooling would result in a sequence of horizontally stored gas layers with an upward temperature. Furthermore, in at least one of the chambers 420, 430 and 440, a local heating, in particular with a Wi derstandsproofung or be disposed an infrared radiator to ⁇ least to heat temperature-sensitive components to operate in certain operating phases. Advantageously, this is possible without any influence on the temperature in the cooling chamber 100 having to be accepted.
  • FIG. 3 illustrates features of the access of the operator 3 to the cooling chamber 100 on a further exemplary embodiment of the cooling system 1 according to the invention.
  • the illustration of the cooling chamber 100 with the floor area 110, the side walls 120 and the ceiling area 130 in a schematic perspective view is shown in simplified form.
  • the cooling system 1 can be constructed with respect to these components, as described above with reference to FIGS. 1 and 2.
  • a ceiling opening 131 is provided, which is closable with a lid 132.
  • the opening for the access of the operator 3 at the top of the refrigerator 100 the
  • the opening for the access of the operator 3 may be provided in one of the side walls (see figure). Above the ceiling opening 131 of the operating room 400 is arranged.
  • a conveyor 150 is arranged, which is configured to introduce the operator 3 into the refrigerator compartment 100 and / or for the removal of the operator 3 from the refrigerator compartment 100.
  • the 150 is exemplified with a winch 151 with winch and with a kicker 152 (ladder).
  • the components 151, 152 may be provided individually. However, for safety reasons, it is preferred to provide both components in order to be able to quickly and safely remove the operator 3 from the cooling space 100 if necessary.
  • 151 may also be used to transport samples 2 and / or shelves 141.
  • the operating room 400 is connected to a personal lock device 450, which can be entered from outside through a thermally insulating, outer lock door 451.
  • the personal lock device 450 is separated from the service room 400 by a thermally insulating, internal lock door 453.
  • a pipe connection 452 is provided for pressure equalization, so that no pressure difference can arise between the two spaces and nitrogen gas from the cooling chamber 100 via the operating room 400 into the passenger lock device 450 and from there via an outlet 102 to can escape outside.
  • Entering the cooling chamber 100 via the personal lock device 450 takes place in such a way that the operator 3 first applies a protective suit 4 with a breathing air supply 5 outside the personal lock device 450.
  • a pre-cooling to a medium temperature range for example -80 ° C.
  • the personal lock device 450 equipped with a cooling device (not shown).
  • the personal lock device 450 may be cooled with a portion of the steam exiting the cooling chamber 100.
  • With sufficient cooling of the operator 3, their transition into the operating room 400 takes place and from there using the cable 151 and / or the stepping device 152, the transition into the refrigerator 100.
  • the operator 3 can move, for example, for maintenance at the sample receiving device 140.
  • the lock door 451 of the personal lock device 450, the inner lock door 453 and the lid 132 are provided with electrical contacts and a closing control arranged for at least one of the following procedures.
  • a visit of the cooling chamber 100 may be provided during normal operation of the cooling system 1.
  • the operator externally pulls the protective suit 4 with the breathing air supply 5.
  • the outer lock door 451 of the personal lock device 450 can be opened only when the inner lock door 453 and the lid 132 are closed. If the operator 3 is in the lock device 450, the outer lock door 451 is closed, and the inner lock door 453 can not be opened until a dry nitrogen atmosphere with a predetermined temperature has formed in the personal lock device 450. For this purpose, gaseous or liquid nitrogen can be injected from the outside. Once the predetermined temperature and the dryness of the atmosphere in the personal lock device 450 are reached, the inner lock door 453 is opened and the operator 3 can move into the service room 400.
  • the lid 132 is opened so that the operator 3 can enter the refrigerator compartment 100.
  • the operator 3 is under video surveillance and via a wireless audio connection in contact with assistants outside the cooling system 1.
  • the exit of the cooling system 1 is carried out in normal operation in reverse order.
  • the operator 3 can leave the cooling space 100 by means of the ceiling opening 131 and the person lock device 450 by his own efforts or be pulled out of it. At the same time it can be provided that warm dry air is blown from the outside via a fan 460 into the cooling room 100 and from there into the operating room 400 and the personal lock device 450. This allows the temperature to be raised above -50 ° C and oxygen supplied. This process can be over
  • FIG. 4 schematically illustrates characteristics of the inspection of the
  • the cooling system 1 in schematic simplified perspective view simplified with the bottom portion 110, the side walls 120 and the ceiling portion 130 illustrated.
  • the ceiling opening 131 is provided with a ⁇ is located on operating room 400 in the ceiling area 130th
  • the operating room 400 has a tower-shaped hood chamber 400.1 with a height such that a shelf 141 of the sample-receiving device 140 can be completely accommodated in the operating room 400.
  • a drive device 410 with a cable 414, with which the shelves 141 can be pulled into the operating room 400, in particular in the event of an accident.
  • a door opening 125 is arranged with a sliding door leaf 126 for access of the operator 3 in one of the side walls 120.
  • the door opening 125 has a predetermined height above the floor area 110. The elevated entrance is preferred so that the cold gas filling in the cooling chamber 100 does not flow outwardly upon opening the door opening 125.
  • a staircase 127 is provided, via which the operator 3 can enter the cooling room 100.
  • the door panel 126 is configured to translate parallel to the planar extent of the side wall 120. A vertical or horizontal door movement parallel to the side wall is preferred because otherwise the horizontal layering of the cold gas filling in the cooling chamber 100 would be disturbed when pivoting out of the side wall. Outside the cooling chamber 100 is on the side wall 120 a
  • Personal lock device 450 having at least two chambers 455, 456 and an outer (451), a middle (454) and an inner (126, 457) lock door arranged.
  • the inner lock door 457 is formed by the door panel 126. be- see the cooling chamber 100 and the cooling chambers 455, 456 pipe connections 452 are provided, through which cold gas can flow from the cooling chamber 100 to the outside. From the outer chamber 455, the gas flows through the outlet 102 into the environment.
  • a temperature of -20 ° C is provided, while in the inner chamber 456 a temperature of -80 ° C is provided.
  • the operator 3 To inspect the cooling space 100, the operator 3, outside the personal lock device 450, applies the protective suit 4 to the breathing air supply 5.
  • the operator 3 is gradually cooled in the personal lock device 450 until it can enter the refrigerator 100 through the door opening 125.
  • the doors 451, 454, 457 of the personal lock device 450 may be controllable for normal operation or emergency situation as described above with reference to FIG.
  • supply connections 104 shown schematically in the refrigerator compartment 100 are arranged.
  • the protective suit 4 and / or the breathing air supply 5 can be temporarily or permanently connected to the supply connections 104, e.g. to spare an energy source in the protective suit 4 or to supply oxygen.
  • FIGS. 5A to 5C show further details of a side wall 120 of the cooling space 100 of the cooling system according to the invention.
  • the features of the side wall 120 may accordingly also for the thermal insulation of the first cooling device 200
  • the cooling space 100 is arranged in each case to the right of the side wall 120, ie the outside of the side wall 120 is to the left of the side wall 120 in FIGS. 5A to 5C, respectively.
  • a cooling layer 101 which consists of metal, eg aluminum or steel, with a thickness in the range of a few mm to 1 cm, is initially arranged on the inside of the side wall 120.
  • the cooling layer 101 is in direct thermal contact with the first cooling device 200 (see FIG. 1), in particular with the liquid nitrogen 220 of the first cooling device 200, so that cooling of the interior of the cooling chamber 100 is assisted with the cooling layer 101.
  • a first vacuum component capable 122.1 which an evacuated, along the side wall 120 includes réellere ⁇ ADORABLE hollow wall.
  • the outer surface of the evacuated hollow wall is designed for a reflection of infrared radiation (heat radiation) and for this purpose is provided with a reflective surface finish or a reflective foil 120.1.
  • this is reflected from the outside kom ⁇ ing thermal radiation.
  • vacuum component layer 122.2 which comprises a masonry of goose-shaped insulation components.
  • the insulation components are hollow plastic bodies with an evacuated, closed interior.
  • Each isolation device is a self-contained system.
  • the isolati ⁇ ons devices are arranged offset of ⁇ multilayered zueinan as in a masonry, so that there are advantages for the suppression of heat transfer through the side wall 120 ben erge-.
  • Outwardly 121 follows a plastic layer of a foamed plastic on ⁇ , for example of polyurethane.
  • the thickness of the plastic layer 121 is, for example, 10 cm to 1 m (made of insulating material). tion and stability reasons).
  • a protective layer 121.1 for the mechanical protection of the side wall 120, a further wall structure and / or a further vacuum component layer are arranged.
  • an advantage of the invention is that the thickness of the sidewall 120 can be increased as needed without significant practical limitations.
  • a total thickness in the range of 1 m to 6 m or 10 m or more is possible and depending on the dimension of the cooling system is recommended.
  • Conventional cryogenic tanks require as thin tank walls as possible to save storage space.
  • the thickness of the side wall 120 of the cooling system according to the invention does not play a critical role.
  • FIG. 5A may be modified such that a further hollow wall is inserted, which is part of a further, in particular electrical, cooling device.
  • a further hollow wall is inserted, which is part of a further, in particular electrical, cooling device.
  • the cooling of the cooling space can be completely taken over by the side wall 120, while at the same time the first cooling device is being repaired.
  • the cooling from the sidewall 120 may be e.g. be provided when the supply of liquid nitrogen 220 of the first cooling device 200 is running low and can not be filled quickly enough. This modification is shown in more detail in Figure 5B.
  • FIG. 5B shows the side wall 120, in which the vacuum component layer 122.1 is arranged with an increased thickness and, in addition, a cooling element 310 of the second cooling device 300 (see FIG. 1) is arranged on the inside of the side wall 120.
  • the cooling element 310 includes another layered, hollow-walled component, such as a variety of hollow pipes made of metal.
  • the hollow wires may be arranged 120 coverage or with mutual spacing on the In ⁇ inner side of the side wall.
  • the cooling element 310 is connected to a cooling unit 320 (see FIG. 1).
  • the cooling element 310 may be in communication with the liquid ⁇ stick material 220 of the first cooling device 200 (see Figure 1).
  • the cooling element 310 can be flowed through from the outside with an additional coolant.
  • the additional refrigerant may by an electrical cooling system or from a coolant tank connected or tankers, for example with liquid nitrogen, be ⁇ be made available.
  • FIG. 5C shows a further modified version of the pages ⁇ wall 120, in which the order of the vacuum component location 122.3 and the plastic sheet is exchanged 121st
  • the metallic cooling layer 101 is initially provided on the inside of the side wall 120, below which the first vacuum component layer 122.1 is arranged.
  • This can be equipped with a reflecting element 120.1 as in FIG. 5A.
  • the plastic layer 121 and the masonry of insulating components of the vacuum component layer 122.2 To the outside, another protective layer 122.3 follows, with which the vacuum component layer 122.2 is stabilized.
  • conventional wall structures may follow outwardly for protection or stabilization purposes.
  • the schematic block diagram in FIG. 6 illustrates the connection of the inventive refrigeration system 1 with the coolant supply 500 and an operating controller 600.
  • 1 is equipped with a cold room 100, which is configured for the long-term storage of biological samples at temperatures below -80 ° C, especially below -130 ° C.
  • the temperature in the cold room 100 is less than -140 ° C.
  • the first cooling device 200 (see FIG. 1) is supplied with liquid nitrogen as follows.
  • the coolant supply 500 comprises a first (510) and a second (511) coolant reservoir (tank).
  • the coolant reservoirs 510, 511 can be refilled as needed by external mobile reservoirs (tanker trucks).
  • the coolant supply 500 is equipped with its own liquefaction plant 530.
  • the liquefaction plant 530 continuously supplies liquid nitrogen into the coolant reservoirs 510, 511.
  • the liquefaction plant 530 has the advantage that complete, long-term cooling over long periods of time, months, years or decades, can be ensured.
  • an emergency power generator 531 is provided, which can also serve to supply the second cooling device in the event of a fault.
  • the first coolant reservoir 510 is connected to the first cooling device 200 via the coolant line 520 (see FIG. 1). Furthermore, the first coolant reservoir is connected to a coolable hood chamber 400.1 (see FIG. 4) of the operating room 400 in order to maintain a temperature of e.g. -80 ° C.
  • the second coolant reservoir 511 is connected to the personal lock device 450 for the operator (s) via an evaporator and a second coolant line 521 and a temperature controller 522.
  • the temperature- Controller 522 is actuated to set a temperature of -40 ° C in the personal lock device 450 in a first chamber and a temperature of -80 ° C in a second chamber.
  • the temperature control 522 is additionally used to additionally temper a sample lock device 460 for samples.
  • the subsequent delivery of liquid nitrogen into the first cooling device 200 is carried out using a control loop.
  • a level sensor With a level sensor, the level of the liquid nitrogen of the first cooling device 200 is detected.
  • liquid nitrogen is replenished in the firstdeeinrich ⁇ tung 200 via thedemit ⁇ teltechnisch.
  • the coolant supply 500 is additionally equipped with an external auxiliary reservoir 540 for supplying the cooling system 1 with liquid nitrogen in the event of a malfunction.
  • the auxiliary container 540 is preferably via a blocking element, such. As a valve, with the hollow wall 122.2 in the side wall 120 (see Figure 1).
  • the second cooling device is connected to the cooling system 1, which is an electric cooling unit 320 for setting a temperature of -80 ° C, preferably configured from -150 ° C in the cooling chamber 100.
  • the coolant of the second cooling device 300 is supplied to the cooling elements 310 in the side wall of the cooling space 100 (see, for example, FIGS.
  • FIG. 6 also illustrates the components of the operating controller 600 of the refrigeration system 1 according to the invention.
  • the operating controller 600 includes a first controller 601 for the sample storage and retrieval machine and a second controller Control 602 for system control.
  • the second controller 602 includes, in particular, a temperature control and / or a control of the sensors, the light and the monitoring technology, such as video cameras.
  • the operation control 600 comprises a first database 603, which is coupled to data memories of the samples stored in the cooling system 1. Data from the first database 603 controls electronic components of the sample containers and / or alarm systems to detect critical sample conditions.
  • the second database 604 is adapted for interfacing with the electronic components of the samples.
  • the data connection between the operation control 600 and the cooling system 1 is conducted or wireless.
  • the operation control 600 includes a vacuum system 605 which is arranged to evacuate components of the side walls 120 of the refrigerator compartment 100 and can be supplied with the generator 531 as needed.
  • FIG. 7 shows a further embodiment of the cooling system 1 according to the invention in a schematic cross-sectional view from above (FIG. 7A) and in a schematic cross-sectional view from the side (FIG. 7B). Furthermore, FIG. 7 shows a variant of the sampling provided in the refrigeration system 1 according to the invention from a shelf (FIG. 7C).
  • the cooling space 100 is segmented by intermediate walls 160 into a plurality of cooling chambers 105, 106, 107.
  • the arrangement of the cooling chambers 105, 106 and 107 is limited to the outside by a bottom portion 110, side walls 120 and a ceiling portion 130, as described above with reference to the Ausure tion example, for example according to Figure 1.
  • the cooling space 100 can only be entered from above through the ceiling area 130.
  • the cooling space 100 is free from openings that extend in the horizontal direction through one of the side walls. walls 120 lead. Thus, any disturbances of a horizontal stratification of the gas in the cooling chamber 100 are avoided.
  • cooling system 1 is completely set up for automated operation. In normal operation, no inspection of the cooling chamber 100. Rather, takes place takes place Zuept ⁇ tion or take samples from automated systems solely by the ceiling portion 130 (see, for. Example, Figure 7C).
  • the intermediate walls 160 contain doorways 161, which are arranged with egg ⁇ nem distance above the bottom portion 110 (see also Figure 4).
  • An operator 3 can enter each of the cooling chambers 105, 106 and 107 through the door openings 161 via stairs 162.
  • the door leaves of the door openings 161 can be pulled through shafts 415 into the operating room 400 above the ceiling area 130.
  • the door openings 161 are arranged so that they have the greatest possible mutual distance. As shown in Fig. 7A, the door opening 161 is disposed on a side of the inner cooling chamber 105, which is positioned opposite to the side of the middle cooling chamber 106 in which the second door opening 161 is disposed.
  • the arrangement of the door openings 161 advantageously makes it possible that with simultaneous opening of both door openings no direct gas flows from the outermost into the innermost cooling chamber occur.
  • the door openings 161 can be arranged at the level of the floor area, the stairs 162 are then not required.
  • viewing window (not shown) may be provided. With these advantageously the observation and illumination of the inner cooling chambers is facilitated.
  • the viewing windows preferably have a reduced heat conduction and preferably vacuum composite windows are used.
  • FIG. 7B illustrates how the cooling space 100 can be entered via a personal lock device 450.
  • An operator 3 enters the personal lock device 450 via a staircase. In the protective suit, the operator 3 can rise from the person lock device 450 via the ceiling opening 131 into the outermost cooling chamber 107. From this, the operator 3 can go over the door openings 161 into the inner cooling chambers 106, 105.
  • the cooling system 1 according to FIG. 7 has the advantage that different temperatures can be set in the cooling chambers 105, 106 and 107.
  • the innermost cooling chamber 105 is the safest space due to the enclosed position
  • Cooling System 1 The cooling chamber 105 will heat the slowest in the event of an accident, since it is protected by the outer cooling chambers 106, 107 from heat input. Accordingly, the cooling system 1 according to FIG. 7 is preferably used as follows.
  • the most valuable samples such as living material, eg single cells, cell suspensions, blood or tissue parts are stored. Typically, these are low moving inventories requiring only a few sample accesses.
  • the innermost cooling chamber 105 in particular reserve or backup stocks are housed.
  • the middle cooling chamber 106 are samples that require frequent access. This area can be used as Workspace of the cryobank can be used.
  • samples are stored in the outermost cooling chamber, which tolerate an elevated storage temperature of up to -50 ° C, possibly even down to -20 ° C. The samples include dead matter, sera, plasma, genetic material or the like.
  • FIG. 7C illustrates how shelves 141 of the sample receiving device may be drawn from the refrigerator compartment 100 through an opening in the ceiling section 130 into the upper service compartment 400 to remove individual samples from the shelves 141.
  • a movable isolation tower 480 is arranged, at least on its inside of a porous material 481, z. B. airgel based on silicate is formed.
  • the shelves 141 are pulled up into the isolation tower 480 along vertical rails 143 from the low temperature range. The lifting takes place to a height which allows removal of the desired sample from the shelf 141 through a slot 482 located at the isolation tower 480.
  • the isolation tower 480 is connected to a reservoir of liquid nitrogen (not shown).
  • the porous material is liquid
  • porous material eg. B. Silica based airgel
  • the isolation tower 480 may also be formed of a thermally insulating material.
  • po- red material eg. B. airgel on silicate, in general also on other parts of the refrigerator compartment 100, in particular the bottom portion 110, the side walls 120 or the ceiling portion 130 may be provided.
  • FIG. 8 illustrates a further embodiment of the cooling system 1 according to the invention with additional details.
  • this cooling system 1 works automatically so that operators do not enter the refrigerator.
  • An inspection of the refrigerator compartment 100 takes place only in special situations, such as e.g. in the event of an accident, during maintenance, installations or controls.
  • the normal operation is provided without the inspections of the refrigerator compartment 100, the special case of the inspection of the refrigerator compartment 100 is shown here.
  • the cooling system 1 is, as described above, constructed with a cooling space 100 and an operating space 400 located above it.
  • the cooling space 100 is limited by the floor area 110, side walls 120 and the ceiling area 130.
  • Below the floor area 110 is the first cooling device 200.
  • the second cooling device 300 is connected to the side wall 120.
  • In the ceiling area 130 is at least one ceiling opening 131, through which the conveyor 150 with a cable 151 and a conductor 152 from the operating room 400 into the cooling chamber 100 protrude.
  • cooling system 1 is a nitrogen-sprinkler system
  • the nitrogen-sprinkler system 108 which is arranged in the cooling chamber 100.
  • the nitrogen-sprinkler system 108 is located at the Untersei ⁇ te of the ceiling portion 130.
  • the nitrogen sprinkler system 108 is supplied via coolant lines from the coolant supply 500 (see Figures 1, 6).
  • condensate collection elements 109 are illustrated in the refrigerator.
  • the condensate collection elements 109 include e.g. Metal sheets, which are in communication with the first cooling device 200, in particular the liquid nitrogen 220.
  • the condensate collecting elements 109 form an ice trap.
  • Ice coating can be done by replacing the condensate collection elements
  • an external ventilation device can introduce dry, tempered air into the operating room 400.
  • a flexible tube element 128 is provided.
  • a breathable gas atmosphere at a temperature in the range of -5 ° C to -50 ° C so be supplied quickly that the operating room 400 can be entered within less than a minute, in particular within 20 s. If this is also required for the cooling space 100, a rolled-up hose can be guided through the ceiling opening 131 along the ladder 152 into the cooling space 100. With active ventilation of the cold room 100 this can also be entered within 10 to 20 s without breathing apparatus and protective suit.
  • a wall element 123 is arranged in a lateral wall region.
  • the wall element 123 is connected via an opening joint 124 with the side wall 120 and removable or knocked out of this.
  • a schematically illustrated docking device 700 may be arranged for a mobile evacuation container.
  • the automatic sample storage or sampling takes place with a sample access automaton 470, which is located in the operating room 400 and contains a drive device 410 for the mechanical actuating elements 411.
  • a horizontal movement of the adjusting elements 411 takes place in the operating room 400 above a temperature of -80 ° C.
  • a vertical arm 416 the adjusting members 411 extends through a opening in the movement ⁇ the slot in the ceiling opening 131 in the refrigerator 100, so that all compartments of the shelves 141 are accessible.
  • a sample is taken out, transported upwards, sampler 470 enters the machine and is transferred to a temperature-controlled lock (-60 to -80 ° C.), where the sample is taken to a removal point 458, which is visited without any thermal protective clothing can be.
  • Partition walls 160 may be inserted into or removed from the cooling compartment 100 as needed.
  • the partitions 160 extend in the transverse and / or longitudinal direction relative to egg ⁇ ner longitudinal extent of the cooling chamber 100.
  • the intermediate walls blank 160 in the vertical direction ie, move upward, so that advantageously prevents the refrigerator compartment uncontrolled 100 undesired gas flows or thermal gradients arise.
  • allow the partition walls 160 has a separate cooling in individual chambers of the cooling chamber 100 with variable temperature ⁇ structures. In this way, cryobanks can be realized with storage capacities of millions of samples.
  • a modular design of the cooling system 1 can be provided, wherein all chambers or sample receiving devices in the cooling space 100 form separate elements, which are possibly supplied completely autonomously.
  • Such a concept has the advantage of free expandability.

Abstract

A cooling system (1), especially for cryopreserving biological samples (2), comprises a cooling chamber (100) delimited by a bottom area (110), side walls (120), and a top area (130), and a cooling device (200) for cooling the cooling chamber (100) using liquid nitrogen (220). The bottom area (110) is designed for direct cooling using the liquid nitrogen, and the cooling chamber (100) is dimensioned such that an operator (3) can access and move around in the cooling chamber (100). The bottom area (110) has a platform (111) which is permeable to vapor of the liquid nitrogen (220) and forms a support zone for the operator (3). Methods for operating the cooling system are also described.

Description

Begehbare Kühlanlage, insbesondere zur Kryokonservierung biologischer Proben, und Verfahren zu deren Betrieb Walk-in cooling system, in particular for the cryopreservation of biological samples, and method for their operation
Die Erfindung betrifft eine Kühlanlage, insbesondere zur Kryokonservierung biologischer Proben, die einen mit flüssigem Stickstoff (LN2) gekühlten Kühlraum aufweist. Die Erfindung betrifft des Weiteren Verfahren zum Betrieb der Kühlan- läge. Anwendungen der Erfindung sind bei der Langzeitlagerung von Proben im gekühlten Zustand, insbesondere bei der Kryokonservierung biologischer Proben, gegeben. The invention relates to a cooling system, in particular for the cryopreservation of biological samples, which has a refrigerated space cooled with liquid nitrogen (LN 2 ). The invention further relates to methods for operating the cooling plant. Applications of the invention are in the long term storage of samples in the cooled state, especially in the cryopreservation of biological samples given.
Es ist bekannt, biologische Proben für Konservierungszwecke im gefrorenen Zustand in einer Kühlanlage, z. B. in einer Kryobank, zu lagern (Kryokonservierung) . Kryobanken werden typischerweise bei Temperaturen unter -80°C, insbesondere einer Temperatur unter der Umkristallisierungstemperatur von Wassereis (-138°C), betrieben. Sie enthalten ein Kühlmittel- reservoir mit flüssigem Stickstoff (Temperatur: rd. - 195 °C) und eine Vielzahl einzelner Tanks (so genannte Kryotanks, meist Dewar-Gefäße aus doppelwandigem Stahl, siehe z. B. EP 1 223 393 A2, WO 2008/009840 AI, GB 812 210) von der Größe einiger Liter bis zu rd. 2 oder 3 Kubikmetern. Die Kryotanks stehen in Räumen bei Normaltemperatur (Raumtemperatur) und werden aus dem Kühlmittelreservoir mit dem flüssigen Stickstoff versorgt. In den Kryotanks sind in Regalen Boxen angeordnet, in denen Röhrchen, Beutel oder andere geschlossene Behältnisse mit den Proben (z. B. Flüssigkeiten, Zellen, Zellbestandteile, Seren, Blut, Zellsuspensionen, Gewebestücke o. ä.) gelagert sind. Die Proben können komplett im flüssigen Stickstoff angeordnet sein. Zur Vermeidung einer Probenkontamination durch den flüssigen Stickstoff werden die Proben jedoch meistens in einer kühlen Gasphase im Dampf des flüssigen Stickstoffs bei weniger als etwa -145°C gelagert. Diese Gas¬ phase wird oberhalb eines Stickstoffsees am Boden des Kryo- tanks gebildet. Für die Kühlung in den Kryotanks wäre es günstig, wenn sie dauerhaft geschlossen gehalten werden würden. Im praktischen Betrieb müssen sie jedoch, z. B. bei einem Zugriff auf die Proben, wiederholt geöffnet werden. In der Praxis sind Pro¬ ben-Einlagerungen oder -Entnahmen oder Inventuren erforder- lieh, was bei Kryobanken zum Beispiel mit 10.000 bis zu 1It is known biological samples for preservation purposes in the frozen state in a refrigeration system, for. B. in a cryobank to store (cryopreservation). Cryobanks are typically operated at temperatures below -80 ° C, in particular at a temperature below the recrystallization temperature of water ice (-138 ° C). They contain a coolant reservoir with liquid nitrogen (temperature: about 195 ° C.) and a large number of individual tanks (so-called cryogenic tanks, mostly double wall steel Dewar vessels, see, for example, EP 1 223 393 A2, WO 2008 / 009840 AI, GB 812 210) from the size of a few liters up to approx. 2 or 3 cubic meters. The cryotanks stand in rooms at normal temperature (room temperature) and are supplied from the coolant reservoir with the liquid nitrogen. In the cryotank boxes are arranged on shelves in which tubes, bags or other closed containers with the samples (eg., Liquids, cells, cell components, serums, blood, cell suspensions, pieces of tissue, etc.) are stored. The samples can be arranged completely in liquid nitrogen. However, in order to avoid sample contamination by the liquid nitrogen, the samples are usually in a cool gas phase in the vapor of the liquid Nitrogen stored at less than about -145 ° C. This gas ¬ phase is formed above a nitrogen lake at the bottom of cryogenic tanks. For the cooling in the cryotanks it would be beneficial if they were kept permanently closed. In practical operation, however, they must, for. B. when accessing the samples to be opened repeatedly. In practice, Pro ¬ ben-deposits or withdrawals from inventories or are required borrowed what at cryobanks for example, 10,000 to 1
Million oder mehr Proben zu einer kritischen Beschränkung für die Effektivität des Kryotank-Betriebs und für die Bereitstellung konstanter Kühlbedingungen wird. Ferner ist bei derart großen Probenzahlen eine Automatisie¬ rung aller Vorgänge, insbesondere der Probenhandhabung, erforderlich. Bisherige Automatisierungsansätze (siehe z. B. DE 10 2005 031 648 AI, US 2006/0156753 AI, US 2006/0283197 AI, US 2007/0267419 AI) sind auf die einzelnen Kryotanks be- schränkt und mit erheblichen Kosten verbunden. Bei Kryobanken mit mehr als zwanzig Kryotanks wird die Automatisierung zwi¬ schen den Kryotanks extrem aufwendig, da sie übergreifende Automaten erfordern würde, die jedoch derzeit nicht verfügbar sind . Millions or more of samples become a critical constraint to the effectiveness of cryotank operation and to providing constant cooling conditions. With such large numbers of samples is a further automation ¬ tion of all processes, in particular the sample handling is required. Previous automation approaches (see, for example, DE 10 2005 031 648 A1, US 2006/0156753 A1, US 2006/0283197 A1, US 2007/0267419 A1) are limited to the individual cryotanks and entail considerable costs. In cryobanks with more than twenty cryotanks automation Zvi ¬ rule is the cryotanks extremely costly, as it would require cross-vending machines, however, are not currently available.
Es ist des Weiteren bekannt, Lebensmittel in Kühlräumen zu lagern. Eine effektive Lagerung und Automatisierung wird er¬ reicht, wenn die Kühlräume ein begehbares Großraumlager bil¬ den. Diese Technik ist jedoch nicht für Kühlanlagen zur Kryo- konservierung biologischer Proben anwendbar. Selbst die ge¬ ringsten, bei der Kühlung von Lebensmitteln vorgesehenen Temperaturen sind für die dauerhafte Kryokonservierung biologischer Proben zu hoch. Ein Betrieb der herkömmlichen Kühlräume bei geringeren Temperaturen ist jedoch nicht ohne Weiteres möglich. Unterhalb von -30°C versagen die herkömmlichen Automatisierungstechniken aufgrund von Funktions- und Materialeinschränkungen, vor allem von Motoren, Lagern, Schmiermitteln und den Passungen beweglicher Teile. Bei einem Störfall oder einem Komponenten-Ausfall im Kühlraum müsste dieser komplett erwärmt werden, da Bedienpersonen Räume mit einer Temperatur unter -80°C in herkömmlicher Schutzkleidung nicht gefahrlos betreten können. Ein tiefer Atemzug würde zur Schädigung von Lungenbläschen durch Erfrieren und nachfolgend zu lebensbedrohlichen Zuständen führen. Hinzu kommt die schnelle Bereifung und Vereisung beim Öffnen und Betreten der Räume. Des Weiteren bestehen Probleme bei der thermischen Isolierung herkömmlicher tiefgekühlter Kühlräume und deren Sicherung bei Havarien. Da Kryobanken über Jahrzehnte, zukünftig wahr- scheinlich Jahrhunderte, unterbrechungsfrei kalt gehalten werden müssen, ist das Havarieproblem besonders kritisch. Es fehlt bislang an Techniken, große Hallen bei Totalausfall des Kühlsystems wenigstens bei - 80 °C zu halten, bis eine Reparatur erfolgt ist. It is also known to store food in cold storage. An effective storage and automation he ¬ is sufficient if the cold rooms a walk-in large storage bil ¬ the. However, this technique is not applicable to refrigerators for cryopreservation of biological samples. Even the slightest ge ¬, provided in the cooling of food temperatures are too high for the long-term cryopreservation of biological samples. However, operating the conventional refrigerators at lower temperatures is not easy possible. Below -30 ° C, conventional automation techniques fail due to functional and material limitations, especially of motors, bearings, lubricants and the fit of moving parts. In the event of a malfunction or a component failure in the cold room, it would have to be completely warmed up as operators can not safely enter rooms with a temperature below -80 ° C in conventional protective clothing. A deep breath would damage the air sac by freezing and subsequently lead to life-threatening conditions. Add to that the fast tires and icing when opening and entering the rooms. Furthermore, there are problems with the thermal insulation of conventional refrigerated cold rooms and their security in case of accidents. Since cryobanks must be kept cold for decades, in the future probably centuries, in the future, the accident problem is particularly critical. So far, there is a lack of techniques to keep large halls at least - 80 ° C in case of total failure of the cooling system until a repair has taken place.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Kühlanlage, insbesondere zur Kryokonservierung biologischer Proben, bereitzustellen, mit der Nachteile und Beschränkungen herkömmlicher Kühlanlagen überwunden werden. Die Kühlanlage soll insbesondere einen effektiven Kühlbetrieb auch bei hohen Probenzahlen ermöglichen und/oder eine Automatisierung des Zugriffs auf Proben verbessern. Die Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein verbessertes Verfahren zum Betrieb einer Kühlanlage, insbesondere zur Kryokonservierung von biologischen Proben, bereitzustellen, mit dem Nachteile und Beschränkungen herkömmlicher Verfahren überwunden werden. The object of the invention is to provide an improved cooling system, in particular for the cryopreservation of biological samples, with which the disadvantages and limitations of conventional cooling systems are overcome. In particular, the cooling system should enable effective cooling operation even with high numbers of samples and / or improve automation of access to samples. The object of the invention is also to provide an improved method for operating a refrigeration system, in particular for the cryopreservation of biological samples, with which the disadvantages and limitations of conventional methods are overcome.
Diese Aufgaben werden durch Kühlanlagen und Verfahren zu deren Betrieb mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche ge- löst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. These objects are achieved by refrigeration systems and methods for their operation with the features of the independent claims. solves. Advantageous embodiments and applications emerge from the dependent claims.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Kühlanlage, insbesondere zur Kryokonservierung biologischer Proben, bereitgestellt, die einen Kühlraum und eine erste Kühleinrichtung aufweist, die zur Kühlung des Kühlraums unter Verwendung von flüssigem Stickstoff eingerichtet ist. Der Kühlraum ist allgemein ein von einem Bodenbereich, Seitenwänden und einem Deckenbereich eingeschlossener Raum, der in seiner Gesamtheit mit der ersten Kühleinrichtung gekühlt wird und für die Aufnahme der zu konservierenden Proben eingerichtet ist. Die Kühlung des vollständigen Kühlraums ist in gerichteter Weise zumindest von dessen Boden her vorgesehen. Hierzu ist der Bodenbereich des Kühlraums zur unmittelbaren Kühlung mit dem flüssigen Stickstoff eingerichtet. Vorteilhafterweise wird damit eine gleichförmige Kühlung des Kühlraums unterstützt. Durch die Kühlung des Kühlraums von unten nach oben durch Dampf des flüssigen Stickstoffs kann sich im Kühlraum eine Gasschichtung mit einem Temperaturgradienten bilden. Die Temperatur kann in stabiler und reproduzierbarer Weise von unten nach oben steigen. Vorteilhafterweise wird damit die Bereitstellung reproduzierbarer Lagerbedingungen, insbesondere einer reproduzierbaren Lagertemperatur am Ort der Probenablage, unterstützt. According to a first aspect of the invention, there is provided a refrigeration system, in particular for cryopreserving biological samples, having a cooling space and first cooling means arranged to cool the cooling space using liquid nitrogen. The refrigerated space is generally a space enclosed by a floor area, sidewalls, and a ceiling area, which is cooled in its entirety with the first cooling device and is arranged to receive the samples to be preserved. The cooling of the entire refrigerator is provided in a directional manner at least from the bottom thereof. For this purpose, the bottom portion of the refrigerator is set up for direct cooling with the liquid nitrogen. Advantageously, a uniform cooling of the cooling space is thus supported. By cooling the cooling space from bottom to top by vapor of the liquid nitrogen can form a gas stratification with a temperature gradient in the cold room. The temperature can rise in a stable and reproducible manner from bottom to top. Advantageously, it thus supports the provision of reproducible storage conditions, in particular a reproducible storage temperature at the location of sample placement.
Gemäß der Erfindung ist der Kühlraum so dimensioniert, dass in dem Kühlraum mindestens eine Bedienperson sich aufhalten und bewegen kann. Das Innenvolumen des Kühlraums ist so gewählt, dass die mindestens eine Bedienperson vollständig in den Kühlraum passt und in diesem stehen und/oder laufen kann. Vorzugsweise beträgt das Innenvolumen mindestens 10 m3 insbesondere mindestens 100 m3, wie z. B. mindestens 500 m3, oder sogar 1000 m3 oder mehr. Bei einem Innenvolumen von z. B. 10 m3 bildet der Kühlraum eine kleine Kryokammer, währned mit z. B. 100 m3 ein Kryoraum, mit z. B. 500 m3 ein Kryoraum- Ensemble, und mit mehr als z. B. 1000 m3 eine Kryohalle, ggf. mit mehreren Räumen, gegeben ist. According to the invention, the cooling space is dimensioned so that at least one operator can stay and move in the cooling space. The interior volume of the cold room is chosen so that the at least one operator completely fits into the cold room and can stand and / or walk in the cold room. Preferably, the internal volume is at least 10 m 3, in particular at least 100 m 3 , such as. At least 500 m 3 , or even 1000 m 3 or more. For an internal volume of z. B. 10 m 3 , the refrigerator is a small cryochamber, währned with z. B. 100 m 3 a cryogenic space, with z. B. 500 m 3 a Kryoraum- Ensemble, and with more than z. B. 1000 m 3 a cryogenic hall, possibly with multiple rooms, is given.
Der Kühlraum der erfindungsgemäßen Kühlanlage ist zur Aufnahme einer Probenaufnahmeeinrichtung eingerichtet. Als Proben¬ aufnahmeeinrichtung ist jede Haltestruktur verwendbar, die zur Aufnahme von Proben, insbesondere von Probengefäßen mit biologischen Proben, geeignet ist. Probengefäße umfassen z. B. Reagenzgläser, Röhrchen, Kapillaren, so genannte "Straws", Beutel oder andere geschlossene Behältnisse. Die Probenaufnahmeeinrichtung kann im Kühlraum dauerhaft angeordnet (insbesondere fixiert) oder zumindest in Teilen lösbar angeordnet sein. Gemäß der Erfindung ist der Kühlraum vorzugsweise so dimensioniert, dass die Bedienperson sich in dem mit der Pro¬ benaufnahmeeinrichtung ausgestatteten Kühlraum aufhalten und bewegen kann. Gemäß der Erfindung weist der Bodenbereich des Kühlraums eine Plattform auf, die zum Beispiel mindestens ein(e) Lochplatte, Rost und/oder Gitter umfasst. Die Plattform hat eine Mehrfachfunktion. Erstens ist die Plattform so gebildet, dass Dampf des flüssigen Stickstoffs durch die Plattform in den Kühlraum aufsteigen kann. Die Plattform ist dampfdurchlässig. Damit wird am Boden des Kühlraums eine Kühlfläche geschaffen, mit der durch austretenden Dampf eine unmittelbare, direkte Kühlung des Inneren des Kühlraums ermöglicht wird, was sich vorteilhaft auf die effektive und gleichförmige Kühlung des Kühlraums auswirkt. Zweitens bildet die Plattform einen Trägerbereich für die Bedienperson und typischerweise auch für eine Probenaufnahmeeinrichtung im Kühlraum. Die Plattform ist als Standfläche und/oder Gehfläche für die Bedienperson konfiguriert. Hierzu ist die Plattform mit einer derartigen me- chanischen Tragfähigkeit gebildet, dass sie bei Belastung mit der Bedienperson stabil und insbesondere undeformiert bleibt. Vorzugsweise beträgt die mechanische Tragfähigkeit der Plattform mindestens 100 kg/m2 (insbesondere geeignet für leichte Regale und eine Bedienperson) , insbesondere mindestens 500 kg/m2 (insbesondere geeignet für mehrere Regale und Bedienpersonen), wie z. B. mindestens 1000 kg/m2 (insbesondere ge¬ eignet für mehrere Regale, Maschinen und Bedienpersonen) , oder sogar 5000 kg/m2 (insbesondere geeignet für Sicherheits- regale, Maschinen und Bedienpersonen) oder mehr. Des Weiteren ist die Plattform vorzugsweise so gebildet, dass sie sich mindestens über die Hälfte der Fläche des Bodens des Kühlraums erstreckt. Besonders bevorzugt erstreckt sich die The cooling space of the cooling system according to the invention is set up for receiving a sample receiving device. As samples ¬ receiving means each holding structure is used which is suitable for receiving samples, in particular sample vessels with biological samples. Sample containers include z. As test tubes, tubes, capillaries, so-called "straws", bags or other closed containers. The sample receiving device can be permanently arranged in the cold room (in particular fixed) or at least partially detachably arranged. According to the invention, the cooling space is preferably dimensioned so that the operator be present within the equipped with the Pro ¬ benaufnahmeeinrichtung refrigerator and can move. According to the invention, the bottom area of the cooling space has a platform comprising, for example, at least one perforated plate, grate and / or grid. The platform has a multiple function. First, the platform is formed so that vapor from the liquid nitrogen can rise through the platform into the cold room. The platform is vapor permeable. Thus, a cooling surface is created at the bottom of the refrigerator, with the direct steam, direct cooling of the interior of the refrigerator is made possible by exiting steam, which has an advantageous effect on the effective and uniform cooling of the refrigerator. Second, the platform provides a support area for the operator, and typically also for a sample receiving device in the cold room. The platform is configured as a footprint and / or walkway for the operator. For this purpose, the platform with such a me- that it remains stable and in particular undeformed when loaded with the operator. Preferably, the mechanical capacity of the platform is at least 100 kg / m 2 (especially suitable for light shelves and an operator), in particular at least 500 kg / m 2 (especially suitable for multiple shelves and operators), such. B. at least 1000 kg / m 2 (in particular ge ¬ suitable for multiple shelves, machines and operators), or even 5000 kg / m 2 (especially suitable for safety shelves, machines and operators) or more. Furthermore, the platform is preferably formed to extend over at least half of the area of the bottom of the cold room. Particularly preferably, the extends
Plattform über die gesamte Fläche des Bodens des Kühlraums. Platform over the entire surface of the bottom of the refrigerator.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Ver¬ fahren zum Betrieb der Kühlanlage gemäß obigem ersten Gesichtspunkt der Erfindung bereitgestellt, bei dem eine Kühlung des Kühlraums mit der ersten Kühleinrichtung und eine Positionierung von Proben, insbesondere biologischen Proben, im Kühlraum vorgesehen sind. According to a second aspect of the invention, a method is provided for operating the cooling system according to the above first aspect of the invention, in which cooling of the cooling space with the first cooling device and positioning of samples, in particular biological samples, are provided in the cooling space.
Vorteilhafterweise kann die erste Kühleinrichtung für eine Füllung mit flüssigem Stickstoff derart angepasst sein, dass unter dem Bodenbereich eine freie Oberfläche des flüssigen Stickstoffs gebildet wird. Die erste Kühleinrichtung weist zum Beispiel ein nach oben zum Bodenbereich und zum Kühlraum hin offenes Gefäß auf, z. B. eine Wanne (Bodenwanne) zur Auf¬ nahme von flüssigem Stickstoff. Die Plattform des Bodenbe- reichs kann zum Beispiel ein Gitter umfassen, das sich über dem Gefäß erstreckt. Von weiterem Vorteil ist, dass eine Wanne mit einer flachen Schalenform verwendet werden kann, da an das Volumen des in der ersten Kühleinrichtung angeordneten flüssigen Stickstoffs keine Anforderungen gestellt werden. So ist insbesondere vorgesehen, dass das Volumen des in der ersten Kühleinrichtung angeordneten flüssigen Stickstoffs geringer ist als das Volumen des im Inneren des Kühlraums vorhandenen dampfförmigen Stickstoffs. Vorzugsweise sind der Boden- bereich und die erste Kühleinrichtung seitlich und nach unten mit einer thermischen Isolation ausgestattet. Advantageously, the first cooling device for filling with liquid nitrogen can be adapted such that a free surface of the liquid nitrogen is formed below the bottom region. The first cooling device has, for example, an upwardly open to the bottom portion and the refrigerator compartment open vessel, for. B. a trough (bottom pan) for receiving ¬ liquid nitrogen. For example, the floor area platform may include a grid extending over the vessel. Another advantage is that a tray with a shallow bowl shape can be used because no requirements are placed on the volume of liquid nitrogen disposed in the first cooler. So In particular, provision is made for the volume of liquid nitrogen arranged in the first cooling device to be smaller than the volume of the vaporous nitrogen present in the interior of the cooling space. Preferably, the bottom area and the first cooling device are laterally and downwardly equipped with a thermal insulation.
Vorteilhafterweise wird mit der erfindungsgemäßen Kombination aus Stickstoff-Kühlung, Kühlraum-Dimensionierung und Bereit- Stellung der Plattform eine neue Kühlanlage geschaffen, welche die Nachteile und Beschränkungen herkömmlicher Techniken überwindet. Mit der Erfindung wird das herkömmliche Indivi- dualtankprinzip für Kryobanken überwunden. Die Kühlanlage stellt eine frei skalierbare Kryobankarchitektur dar. Gegen- über den herkömmlichen Kryotanks ergibt sich der Vorteil, dass für eine vergrößerte Anzahl von Proben dauerhaft konstante Lagerungsbedingungen bereitgestellt werden. Die Proben können im Kühlraum in Probengefäßen gelagert werden, ohne dass innerhalb des Kühlraums Tanks, thermische Isolationen oder dergleichen erforderlich sind. Ein Zugriff auf einzelne Proben ist möglich, ohne dass die Kühlung der übrigen Proben beeinträchtigt wird. Advantageously, with the inventive combination of nitrogen cooling, refrigerator dimensioning and provision of the platform platform, a new refrigeration system is created which overcomes the disadvantages and limitations of conventional techniques. The invention overcomes the conventional individual tank principle for cryobanks. The cooling system represents a freely scalable cryobank architecture. Compared with conventional cryotanks, there is the advantage that permanently constant storage conditions are provided for an increased number of samples. The samples can be stored in the refrigerator in sample vessels without requiring tanks, thermal insulation or the like inside the refrigerator. Access to individual samples is possible without affecting the cooling of the remaining samples.
Mit der Dimensionierung des Kühlraums wird das Innenvolumen herkömmlicher Kryotanks weit überschritten. Die Dimensionierung liefert nicht nur ausreichend Platz für Automatisierungstechnik und/oder eine oder auch mehrere Bedienpersonen, sondern auch eine hohe Wärmekapazität des gekühlten Systems. So stellt die Zufuhr einer Probe oder die Einführung eines Werkzeugs nur einen vernachlässigbar geringen Wärmeeintrag dar, so dass die Gesamtheit der Proben kaum gestört wird. With the dimensioning of the cold room, the internal volume of conventional cryogenic tanks is far exceeded. The dimensioning not only provides sufficient space for automation technology and / or one or more operators, but also a high heat capacity of the cooled system. Thus, the supply of a sample or the introduction of a tool represents only a negligible heat input, so that the totality of the samples is hardly disturbed.
Gegenüber der Kühlung von Lebensmitteln in Großlagern ergibt sich der Vorteil, dass der Kühlraum mit dem flüssigen Stick- Stoff auf Temperaturen abgekühlt wird, die für eine Kryokonservierung biologischer Proben ausreichend gering ist. Flüssiger Stickstoff hat als Kühlmittel Vorteile, da er billig ist, leicht zu handhaben ist und in seiner flüssigen Form mit einer Siedetemperatur bei Normaldruck von rund -195,8 °C allen Anforderungen für die Kryokonservierung biologischer Pro¬ ben entspricht. Gleichzeitig wird mit der Bereitstellung der Plattform ermöglicht, dass der Kühlraum unabhängig von seiner Größe durch die Bedienperson betreten werden kann, um eventu- eile Ausfälle oder Störungen zu beheben. Compared to the cooling of foodstuffs in large-scale warehouses, there is the advantage that the refrigerator compartment can be filled with liquid nitrogen. Material is cooled to temperatures that is sufficiently low for a cryopreservation of biological samples. Liquid nitrogen has advantages as a coolant because it is cheap, easy to handle and in its liquid form with a boiling point at normal pressure of about -195.8 ° C corresponds to all requirements for the cryopreservation of biological samples . At the same time, the provision of the platform makes it possible for the refrigerator, regardless of its size, to be entered by the operator in order to remedy any failures or malfunctions.
Die erfindungsgemäße Kühlanlage zeichnet sich des Weiteren durch die folgenden Vorteile aus. Die Kryobankarchitektur kann mit großen, automatisierbaren, mit Probenaufnahmeein- richtungen versehenen Räumen gebildet werden. Die Kühlanlage ist von Kleinbanken (wenige hundert Proben) bis zu industriellen Hallensystemen (Millionen von Proben) skalierbar. Es ist eine Temperatur im Kühlraum unter -130°C gezielt einstellbar. Die Kühlanlage ermöglicht eine teil- oder vollauto- matisierte Probeneinlagerung und -entnähme. Ein weiterer Vorteil besteht in der Langzeit-Betriebsfähigkeit und Wartung ohne eine Änderung der Temperatur im Kühlraum. The cooling system according to the invention is further characterized by the following advantages. The cryobank architecture can be formed with large, automatable spaces provided with sample receiving devices. The cooling system is scalable from small banks (a few hundred samples) to industrial hall systems (millions of samples). It is a temperature in the refrigerator below -130 ° C targeted adjustable. The cooling system enables partially or fully automated sample storage and withdrawal. Another advantage is the long-term operability and maintenance without a change in the temperature in the refrigerator.
Weitere Vorteile der Erfindung bestehen in der vollständigen Feuchtigkeitsfreiheit und Vereisungsfreiheit des Kühlraums, der schnellen Abkühlbarkeit der Kühlanlage ohne Reifbildung, der hohen Zugriffsgeschwindigkeit auf alle Proben im Kühlraum, einer gleichen Zugriffsfähigkeit für alle Lagerbestände im Kühlraum, der optional vorgesehenen elektronischen An- sprechbarkeit der Proben und Lagersysteme, der Steuerbarkeit der Temperatur in vorgebbaren Bereichen des Kühlraumes, und der schnellen Einlagerung und Auslagerung von Proben bei dokumentierter Probentemperatur. Insbesondere die Feuchtigkeitsfreiheit und Vereisungsfreiheit (Wasserfreiheit, Lage- rung in trockenem Gas) des Kühlraums wird durch die erfindungsgemäße Erzeugung des kühlenden Stickstoff-Dampfes vom Bodenbereich des Kühlraums her unterstützt. Mit der Erfindung lassen sich alternative Energiekonzepte (Verwendung von Was- serstoff zur Kühlung und Energieerzeugung) umsetzen. Des Wei¬ teren ist eine stark redundante Ausführung der sicherheitsre¬ levanten Systeme und eine Konstanthaltung der Temperatur über eine geregelte Kühlung in dem Kühlraum oder seinen Teilen möglich . Further advantages of the invention are the complete absence of moisture and icing freedom of the refrigerator, the rapid cooling capacity of the refrigerator without frosting, the high access speed to all samples in the refrigerator, an equal accessibility for all inventories in the refrigerator, the optional electronic responsiveness of the samples and Storage systems, the controllability of the temperature in predefined areas of the cold room, and the rapid storage and removal of samples at a documented sample temperature. In particular, the absence of moisture and freedom from icing (freedom from water, tion in dry gas) of the refrigerator is supported by the inventive generation of the cooling nitrogen vapor from the bottom of the refrigerator ago. With the invention, alternative energy concepts (use of hydrogen for cooling and energy generation) can be implemented. Wei ¬ direct is a highly redundant design of sicherheitsre ¬-relevant systems and a stabilization of the temperature controlled cooling in the fridge or its parts possible.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Kühlanlage mit mindestens einer weiteren Kühleinrichtung (im folgenden: zweite Kühleinrichtung) ausgestattet, die unabhängig von der ersten Kühleinrichtung betriebsfähig ist. Die zweite Kühleinrichtung ist ebenfalls zur Kühlung des Kühlraums vorgesehen. Gemäß einer ersten Variante ist die zweite Kühleinrichtung zur Kühlung von mindestens einer der Seitenwände des Kühlraums angeordnet. Kühlelemente der zweiten Kühleinrichtung sind z. B. als eine Hohlwandstruktur in mindes- tens eine der Seitenwände eingebettet oder auf deren zum Inneren des Kühlraums weisenden Seite positioniert. Gemäß einer weiteren Variante ist die zweite Kühleinrichtung alternativ oder zusätzlich für einen elektrischen Kühlbetrieb und/oder eine Kühlung unter Verwendung von flüssigem Helium (LHe) kon- figuriert. According to a preferred embodiment of the invention, the cooling system is equipped with at least one further cooling device (hereinafter: second cooling device) which is operable independently of the first cooling device. The second cooling device is also provided for cooling the cooling space. According to a first variant, the second cooling device is arranged for cooling at least one of the side walls of the cooling space. Cooling elements of the second cooling device are z. B. embedded as a hollow wall structure in at least one of the side walls or positioned on the inside of the refrigerator compartment facing side. According to a further variant, the second cooling device is alternatively or additionally configured for an electric cooling operation and / or a cooling using liquid helium (LHe).
Vorteilhafterweise ermöglicht die zweite Kühleinrichtung einen Hybridbetrieb der Kühlanlage. Zum Beispiel können mindestens zwei unterschiedliche Kühlprinzipien zeitlich seriell (z.B. 8 h elektrische Kühlung, 10 h Kühlung mit LN2) oder parallel und/oder mit verschiedenen Kühlkapazitäten geschaltet werden. Gemäß einem weiteren Beispiel können eine elektrische Kühlung auf -150°C und zusätzlich eine Kühlung mit LN2, oder eine LN2-Kühlung und eine zuschaltbare Kühlung mit LH, oder eine elektrische Kühlung bis -80°C eines Vorraumes, danach eine elektrische Kühlung auf -150°C und eine Kühlung mit LN2 vorgesehen sein. Mit dem Hybridbetrieb kann ein Vollhybridsystem oder ein Teilhybridsystem realisiert werden. Im Vollhybridsystem sind beide Kühleinrichtungen jeweils allein voll leistungsfähig, d.h. jede der Kühleinrichtungen erlaubt eine dauerhafte Kühlung des Kühlraums auf Temperaturen < -130 °C. Im Teilhybridsystem ist eine der Kühleinrichtungen (Hauptkühlsystem, z.B. LN2) dauerhaft in Betrieb, während die andere der Kühleinrichtungen (Hilfssystem) nur bei Bedarf zugeschaltet wird. Die zweite Kühleinrichtung kann insbesondere eine Notkühlung bilden, die bei Ausfall aller übrigen Kühleinrichtungen, insbesondere der ersten Kühleinrichtung, sicherstellt, dass im gesamten Kühlraum, wo sich Proben befinden, die Temperatur nicht über - 138 °C steigt. Advantageously, the second cooling device enables a hybrid operation of the cooling system. For example, at least two different cooling principles can be switched serially in time (eg 8 h electrical cooling, 10 h cooling with LN 2 ) or in parallel and / or with different cooling capacities. According to another example, an electrical cooling to -150 ° C and in addition a cooling with LN 2 , or an LN 2 cooling and a switchable cooling with LH, or an electric cooling to -80 ° C an antechamber, then an electric cooling to -150 ° C and cooling with LN 2 be provided. With the hybrid operation, a full hybrid system or a partial hybrid system can be realized. In the full hybrid system, both cooling devices are in each case fully efficient, ie each of the cooling devices allows a permanent cooling of the cooling chamber to temperatures <-130 ° C. In the partial hybrid system, one of the cooling devices (main cooling system, eg LN 2 ) is permanently in operation, while the other of the cooling devices (auxiliary system) is switched on only when needed. The second cooling device can, in particular, form an emergency cooling system which, if all the other cooling devices, in particular the first cooling device fail, ensures that the temperature does not rise above -138 ° C. in the entire cooling chamber where samples are located.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Deckenbereich des Kühlraums mindestens eine Deckenöffnung auf. Die Deckenöffnung ist besonders bevorzugt eine dauerhaft freie Durchgangsöffnung, durch die kühles Gas aus dem Kühlraum immer nach oben durch die Decke austritt. Des Weiteren stellt die Deckenöffnung eine Zugriffsöffnung für Proben und/oder eine Ein- und Ausgangsöffnung für die Bedienperson dar. Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, das der Kühl- räum keine weiteren Öffnungen, z. B. an den Seitenwänden oder im Bodenbereich hat, so dass die mindestens eine Deckenöffnung die einzige für eine Passage der Proben, der Bedienperson oder weiterer mechanischer Komponenten geeignete Verbindung des Inneren des Kühlraums mit einer Umgebung darstellt. So ist besonders bevorzugt Ein- und Ausstieg der Bedienperson ausschließlich oberhalb des Kühlraumes durch den Deckenbereich vorgesehen. Ein Ein- und Ausstieg der Bedienperson durch eine Seitenwand kann jedoch alternativ oder zusätzlich bereitgestellt werden. Die mindestens eine Deckenöffnung bietet vorteilhafterweise die Möglichkeit, auf den Kühlraum eine Haubenkammer aufzuset¬ zen, in die z. B. im Havariefall die Probenaufnahmeeinrich- tung oder wenigstens die kryokonservierten Proben aufgenommen werden können. According to a preferred embodiment of the invention, the ceiling region of the cooling space has at least one ceiling opening. The ceiling opening is particularly preferably a permanently free passage opening, through which cool gas exits from the refrigerator compartment always upwards through the ceiling. Furthermore, the ceiling opening constitutes an access opening for samples and / or an input and output opening for the operator. Advantageously, it can be provided that the cooling space does not have any further openings, for example an opening. B. on the side walls or in the floor area, so that the at least one ceiling opening is the only suitable for a passage of the samples, the operator or other mechanical components connection of the interior of the refrigerator with an environment. Thus, particularly preferred entry and exit of the operator is provided only above the refrigerator through the ceiling area. An entry and exit of the operator through a side wall, however, can be provided alternatively or additionally. The at least one ceiling opening advantageously offers the possibility aufzuset ¬ on the refrigerator a hood chamber zen, in the z. In the event of an accident, for example, the sample receiving device or at least the cryopreserved samples can be taken up.
Des Weiteren hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn gemäß einer weiteren Variante der Erfindung oberhalb der Deckenöff- nung mindestens ein Betriebsraum vorgesehen ist. Die Tempera¬ tur des Betriebsraums kann im Vergleich zur Temperatur des Kühlraums erhöht sein. Zur Minimierung thermischer Verluste ist der Betriebsraum jedoch vorzugsweise von der äußeren Um¬ gebung der Kühlanlage thermisch isoliert. Der Betriebsraum enthält technische Anlagen, die auf den Kühlraum einwirken. Vorzugsweise sind im Betriebsraum eine Antriebseinrichtung mit mechanischen Stellelementen, wie z.B. Roboterarmen zum Zugriff auf Proben, und/oder eine Fördereinrichtung zur Ein- oder Ausführung der Bedienperson in den oder aus dem Kühlraum vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich kann der Betriebsraum mit mindestens einer Schleuseneinrichtung (Personen-Schleuseneinrichtung und/oder Proben-Schleuseneinrichtung) verbunden sein. Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung sind die mechanischen Stellelemente, wie z. B. Greifarme, Hebel oder Be¬ tätigungselemente, in den Kühlraum einführbar. Wenn zumindest Teile der Stellelemente, insbesondere Verbindungsbereiche zwischen relativ zueinander beweglichen Teilen der Stellele- mente heizbar sind, wird die Funktionsfähigkeit der Antriebseinrichtung im Kühlraum verbessert. Die Verbindungsbereiche können mit lokal wirkenden Heizungen ausgestattet sein . Gemäß weiteren bevorzugten Varianten der Erfindung umfasst die Fördereinrichtung im Betriebsraum einen Seilzug und/oder eine Tritteinrichtung. Der Seilzug ist für einen Transport der Bedienperson in den und/oder aus dem Kühlraum eingerich- tet. Die Bedienperson wird bei dieser Variante an einem Seil oder einer Kette hängend transportiert. Vorteilhafterweise wird damit insbesondere die Sicherheit bei der Evakuierung der Bedienperson aus dem Kühlraum erhöht. Die Tritteinrichtung umfasst zum Beispiel eine Leiter oder Treppe, die sich zwischen dem Inneren des Kühlraums, insbesondere dessen Bodenbereich, und dem Betriebsraum oberhalb des Deckenbereiches erstreckt . Furthermore, it has proved to be advantageous if, according to a further variant of the invention, at least one operating room is provided above the ceiling opening. The tempera ¬ ture of the operating room can be increased relative to the temperature of the refrigerator compartment. In order to minimize thermal losses, however, the operating space is preferably thermally isolated from the outer in order ¬ gebung the cooling system. The operating room contains technical equipment that interact with the refrigerator. Preferably, a drive device with mechanical adjusting elements, such as robot arms for access to samples, and / or a conveyor for installing or executing the operator in or out of the cold room are provided in the operating room. Alternatively or additionally, the operating room can be connected to at least one lock device (person lock device and / or sample lock device). According to a preferred variant of the invention, the mechanical adjusting elements, such as. As gripping arms, levers or Be ¬ tätigungselemente, inserted into the refrigerator. If at least parts of the adjusting elements, in particular connecting regions between relatively movable parts of the actuating elements are heatable, the operability of the drive device in the cooling chamber is improved. The connection areas can be equipped with locally acting heaters. According to further preferred variants of the invention, the conveying device in the operating room comprises a cable pull and / or a stepping device. The cable is set up for transporting the operator into and / or out of the cold room. The operator is transported in this variant hanging on a rope or a chain. Advantageously, in particular the safety during the evacuation of the operator from the cold room is increased. The tapping device comprises, for example, a ladder or staircase which extends between the interior of the cold room, in particular its floor area, and the operating room above the ceiling area.
Weitere Vorteile zur Reduzierung thermischer Verluste können sich ergeben, wenn Versorgungsverbindungen zwischen dem Kühlraum und seiner Umgebung durch den Deckenbereich verlaufen. Versorgungsverbindungen umfassen Medienleitungen, insbesondere Kühlmittel- oder Atemluft-Leitungen, elektrische Leitungen, insbesondere zur Stromversorgung oder zur Signalübertra- gung, und/oder optische Kabel, insbesondere zur Signalübertragung . Further advantages for reducing thermal losses may arise when supply connections between the refrigerator compartment and its surroundings extend through the ceiling region. Supply connections include media lines, in particular coolant or breathing air lines, electrical lines, in particular for power supply or for signal transmission, and / or optical cables, in particular for signal transmission.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann mindestens eine der Seitenwände mehrschichtig mit mindestens zwei Wandlagen aufgebaut sein. Die Erfinder haben festgestellt, dass durch den Aufbau mit den mindestens zwei thermisch isolierenden Wandlagen eine effektive Isolation des Kühlraums in Bezug auf eine Umgebung bei Raumtemperatur bei mäßigem Kühlmittelverbrauch möglich ist. Des Weiteren kann die Funktionsfähigkeit der Kühlanlage, insbesondere bei Ausfall der Kühlung, mindestens über mehrere Tage erreicht werden. Die Verwendung von mehreren Wandlagen hat den besonderen Vorteil, dass diese in Bezug auf die Raumausnutzung und die dichte Füllung der Seitenwand optimal gestaltet werden kön- nen. Jede Wandlage ist eine sich entlang der Ausdehnung der Seitenwand erstreckende Wandschicht. Jede der Wandlagen hat eine thermisch isolierende Wirkung, d. h. eine Wärmeleitfähigkeit, die geringer als 0,05 W/m2 (einfache isolierende Schaumstoffe), insbesondere geringer als 0,004 W/m2 (Vakuum- pads), insbesondere geringer als 0,001 W/m2 (Vakuumisolierung), und/oder eine feuchtigkeitsabweisende Wirkung. Mehrere Wandlagen sind senkrecht zur Ausdehnung der Seitenwand gestapelt angeordnet. Eine Wandlage umfasst mindestens eine Kunst- stoff-Lage, mindestens eine Vakuumkomponenten-Lage und/oder mindestens eine Dampfsperren-Lage . Die Kunststoff-Lage umfasst z. B. eine Platte aus geschäumtem Kunststoff, insbesondere eine Hartschaumplatte . Mit der Kunststoff-Lage kann vorteilhafterweise die Kubatur in Bezug auf eine weitere Wandla- ge optimiert werden. Die Vakuumkomponenten-Lage umfasst z. B. Vakuumisolationspaneele, die wegen ihrer geringen Wärmeleitfähigkeit von Vorteil sind. Die Dampfsperren-Lage umfasst zum Beispiel eine für Wasserdampf undurchlässige Folie. Es können insbesondere mehrere Dampfsperren innerhalb der Seitenwand zur Vermeidung von Feuchtigkeitsausfall vorhanden sein. According to a further preferred embodiment of the invention, at least one of the side walls can be constructed in multiple layers with at least two wall layers. The inventors have found that the structure with the at least two thermally insulating wall layers an effective insulation of the cooling space in relation to an environment at room temperature with moderate coolant consumption is possible. Furthermore, the functionality of the cooling system, in particular in case of failure of the cooling, at least over several days can be achieved. The use of several wall layers has the particular advantage that they can be optimally designed in terms of space utilization and the dense filling of the side wall. NEN. Each wall layer is a wall layer extending along the extent of the side wall. Each of the wall layers has a thermally insulating effect, ie a thermal conductivity which is less than 0.05 W / m 2 (simple insulating foams), in particular less than 0.004 W / m 2 (vacuum pads), in particular less than 0.001 W / m 2 (vacuum insulation), and / or a moisture-repellent effect. Several wall layers are arranged stacked perpendicular to the extension of the side wall. A wall layer comprises at least one plastic layer, at least one vacuum component layer and / or at least one vapor barrier layer. The plastic layer comprises z. B. a plate made of foamed plastic, in particular a rigid foam plate. The plastic layer can advantageously be used to optimize the cubature with respect to a further wall layer. The vacuum component layer comprises z. B. vacuum insulation panels, which are advantageous because of their low thermal conductivity. The vapor barrier layer includes, for example, a water vapor impermeable film. In particular, there may be multiple vapor barriers within the sidewall to prevent moisture loss.
Mindestens eine der Wandlagen kann insbesondere aus einem Material (Kompositmaterial, z. B. Schaum, Flüssigkeit; aufblasbare Körper, z. B. mit geeignetem Dichtungsmaterial) gebildet sein, das geeignet ist, selbstständig eventuelle Unterbrechungen, wie z. B. Risse oder Löcher, zu schließen. Mindestens eine der Seitenwände kann somit eine selbstheilende Wand sein . At least one of the wall layers may in particular be formed of a material (composite material, eg foam, liquid, inflatable bodies, eg with suitable sealing material) which is suitable for automatically interrupting any interruptions, such as, for example, As cracks or holes to close. At least one of the side walls can thus be a self-healing wall.
Mindestens eine der Wandlagen kann ferner eine schaltbare Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Die Wärmeleitfähigkeit kann z.B. durch ein Evakuieren von einer oder eine Zufuhr eines Gases oder einer Flüssigkeit in eine Vakuumkomponenten-Lage geschaltet werden. Mindestens eine der Seitenwände kann gemäß der Erfindung auf der inneren, zum Kühlraum weisenden Seite mit einem metallischen Material belegt sein, um zum Beispiel eine Kühlschicht zu bilden und/oder um Kühlelemente der zweiten (elektrischen) Kühleinrichtung aufzunehmen. At least one of the wall layers may also have a switchable thermal conductivity. The thermal conductivity can be switched, for example, by evacuating one or a supply of a gas or a liquid into a vacuum component layer. At least one of the side walls may, according to the invention, be covered with a metallic material on the inner side facing the refrigerator compartment, for example to form a cooling layer and / or to receive cooling elements of the second (electric) cooling device.
Des Weiteren kann gemäß der Erfindung mindestens eine der Seitenwände modular mit mindestens einem Wandelement aufgebaut sein, das durch eine Bewegung senkrecht zur jeweiligen Seitenwand aus deren Verbund lösbar ist. Das mindestens eine Wandelement ist verschiebbar und von der Seitenwand trennbar. Das mindestens eine Wandelement ermöglicht vorteilhafterweise eine Struktur der Seitenwand mit einzeln austauschbaren Isolationsmedien ohne Gefährdung der Proben. Alternativ oder zusätzlich ermöglicht das mindestens eine Wandelement eine Notöffnung des Kühlraums für eine rasche Entfernung von Proben aus dem Kühlraum im Havariefall (Evakuierung) . Das Wandelement kann instantan aus der Seitenwand verschiebbar sein, zum Beispiel durch eine Sprengung. Vorteilhafterweise kann auf einer Außenseite der Seitenwand passend zur Position des mindestens einen verschiebbaren Wandelements eine Andockeinrichtung für einen mobilen Evakuierungscontainer für einen Havariefall vorgesehen sein. Furthermore, according to the invention, at least one of the side walls can be modularly constructed with at least one wall element which can be detached from its composite by a movement perpendicular to the respective side wall. The at least one wall element is displaceable and separable from the side wall. The at least one wall element advantageously allows a structure of the side wall with individually exchangeable isolation media without endangering the samples. Alternatively or additionally, the at least one wall element allows an emergency opening of the cold room for a rapid removal of samples from the cold room in the event of an accident (evacuation). The wall element may be instantaneously displaceable from the side wall, for example by a blast. Advantageously, a docking device for a mobile evacuation container for a disaster event can be provided on an outer side of the side wall to match the position of the at least one displaceable wall element.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann mindestens eine der Seitenwände eine Türöffnung aufweisen, die durch ein bewegliches Türblatt verschlossen ist. Das Türblatt ist wie die umgebende Seitenwand thermisch isolierend aufgebaut. Die seitliche Türöffnung kann Vorteile für einen seitlichen Zugang für die Bedienperson zum Kühlraum haben. Vorzugsweise ist die Türöffnung mit einem vorbestimmten Abstand über dem Bodenbereich angeordnet. Der Abstand beträgt vorzugsweise mindestens 10 cm, insbesondere mindestens 50 cm, bis zu mehreren Metern. Die Türöffnung ist über eine Treppe mit dem Bodenbereich verbunden. In diesem Fall wird bis zu einem Niveau unterhalb der Türöffnung ein nach unten geschlossener Raum zur Aufnahme des dampfförmigen Stickstoffs über dem Bodenbereich gebildet. Zumindest ein Teil des dampfförmigen Stickstoffs kann selbst bei geöffneter Türöffnung nicht aus dem Kühlraum entweichen. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Türblatt parallel zur jeweiligen Seitenwand verschiebbar angeordnet ist. In diesem Fall wird eine z. B. in die Höhe oder zur Seite ziehbare Wandfläche (Schott) geschaffen. Auf einer Außenseite der Seitenwand passend zur Position der Türöffnung kann vorteilhafterweise eine Andockeinrichtung für einen Evakuierungscontainer oder eine Schleuseneinrichtung vorgesehen sein. According to a further preferred embodiment of the invention, at least one of the side walls may have a door opening which is closed by a movable door leaf. The door leaf is constructed as the surrounding side wall thermally insulating. The side door opening may have advantages for lateral access for the operator to the refrigerator. Preferably, the door opening is arranged at a predetermined distance above the floor area. The distance is preferably at least 10 cm, in particular at least 50 cm, up to several meters. The door opening is connected to the floor area via a staircase. In this case, down to a level below the door opening is formed a downwardly closed space for receiving the vaporous nitrogen above the floor area. At least some of the vaporous nitrogen can not escape from the cold room even with the door open. Alternatively or additionally, it can be provided that the door leaf is arranged to be displaceable parallel to the respective side wall. In this case, a z. B. in the height or side drawable wall surface (bulkhead) created. On an outer side of the side wall to match the position of the door opening, a docking device for an evacuation container or a lock device can advantageously be provided.
Vorteilhafterweise kann eine Probenaufnahmeeinrichtung im Kühlraum Regale (so genannte "Racks") umfassen, welche die Haltestruktur für die biologischen Proben bilden. In diesem Fall ergeben sich Vorteile für einen automatisierten Zugriff auf Proben, z. B. mit den mechanischen Stellelementen. Regale umfassen Trägerplatten (Tablare) , auf denen die Behältnisse mit den biologischen Proben frei liegen. Besonders bevorzugt sind die Regale aus einem Material mit erhöhter Wärmeleitfähigkeit, z. B. Metall, gebildet. Vorteilhafterweise ermög- licht dies eine homogene Temperaturverteilung in der Probenaufnahmeeinrichtung . Advantageously, a sample receiving device in the refrigerator space racks (so-called "racks") include, which form the support structure for the biological samples. In this case, there are advantages for automated access to samples, eg. B. with the mechanical control elements. Shelves comprise support plates (shelves) on which the containers with the biological samples are exposed. Particularly preferably, the shelves are made of a material with increased thermal conductivity, z. As metal formed. Advantageously, this allows a homogeneous temperature distribution in the sample receiving device.
Die Probenaufnahmeeinrichtung kann für eine elektrische und/oder optische Verbindung mit einer Steuereinrichtung (Be triebssteuerung ) ausgelegt sein. Dies ermöglicht vorteilhaft erweise eine elektronische Ansprechbarkeit der Regale und ggf. der Proben in den Regalen. Gemäß einer Variante der Erfindung kann die Probenaufnahmeeinrichtung mit Wärmebrücken ausgestattet sein, die in den Bodenbereich ragen. Die Wärmebrücken bestehen aus Materialien mit einer erhöhten Wärmeleitfähigkeit, z. B. aus Metall. Vor- teilhafterweise wird damit eine thermisch gut leitende Ver¬ bindung zum LN2-See der ersten Kühleinrichtung geschaffen. Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung kann die Probenaufnahmeeinrichtung alternativ oder zusätzlich ein starres Bauteil bilden. Beispielsweise sind die Regale zu einer star- ren Struktur verbunden. In diesem Fall ergeben sich Vorteile für die Positionsgenauigkeit und die Reproduzierbarkeit der Gewichtsbelastung der Plattform. The sample receiving device may be designed for electrical and / or optical connection to a control device (loading control). This advantageously allows an electronic responsiveness of the shelves and possibly the samples in the shelves. According to a variant of the invention, the sample receiving device may be equipped with thermal bridges which protrude into the bottom region. The thermal bridges are made of materials with increased thermal conductivity, eg. B. of metal. Pre geous enough, so that a good thermal conductivity Ver ¬ connection to LN created 2 -See the first cooling device. According to a further variant of the invention, the sample receiving device may alternatively or additionally form a rigid component. For example, the shelves are connected to a rigid structure. In this case, there are advantages for the position accuracy and the reproducibility of the weight load of the platform.
Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung kann der Kühlraum durch Zwischenwände in Teilräume unterteilt sein. Die Zwischenwände können sich im Kühlraum in vertikaler und/oder horizontaler Richtung erstrecken. Vorteilhafterweise wird damit eine Segmentierung in Vor- und Hauptkühlräume , und ggf. Nebenkühlkammern erzielt. Beispielsweise können Proben gezielt entsprechend der genutzten Lagerkapazität und Zugriffsfrequenz und/oder Lagertemperaturanforderung gekühlt werden. Es kann z. B. die Temperatur in bestimmten Teilen des Kühlraums gezielt abgesenkt oder erhöht werden, so z.B. in einem vorderen, mittleren, oberen, hinteren und/oder unteren Teil. Des Weiteren können Wärmekorridore gebildet werden, durch die im Havariefall eine erhöhte Temperatur für eine schnelle Evakuierung der Proben bereitgestellt wird. According to a further variant of the invention, the cooling space can be subdivided by partition walls into subspaces. The intermediate walls can extend in the cooling space in the vertical and / or horizontal direction. Advantageously, a segmentation in pre-and main refrigerators, and possibly auxiliary cooling chambers is achieved. For example, samples may be cooled selectively according to the used storage capacity and access frequency and / or storage temperature requirement. It can, for. For example, the temperature in certain parts of the cold room may be deliberately lowered or increased, e.g. in a front, middle, upper, back and / or lower part. Furthermore, heat corridors can be formed which, in the event of an accident, provide an elevated temperature for rapid evacuation of the samples.
Mit den Zwischenwänden kann eine Struktur geschaffen werden, die sich durch gegenseitig umgebende Teilräume mit verschiedenen Temperaturen auszeichnet. Beispielsweise kann ein Teilraum in der Mitte des Kühlraums die geringste Temperatur aufweisen und die höchste Sicherheit für die Beibehaltung der Kryokonservierungstemperatur bieten. Dies ermöglicht eine La- gerstrategie, bei der die wertvollsten gefrorenen Lebendproben im Teilraum in der Mitte des Kühlraums, gefrorenes Totmaterial in den umgebenden Teilräumen, und Flüssigkeiten, genetisches Material, Seren- etc. in einem äußeren Teilraum gela- gert werden. With the intermediate walls, a structure can be created, which is characterized by mutually surrounding subspaces with different temperatures. For example, a compartment in the middle of the cold room can have the lowest temperature and provide the highest security for maintaining the cryopreservation temperature. This allows a strategy in which the most valuable frozen live samples in the subspace in the middle of the cold room, frozen dead material in the surrounding subspaces, and liquids, genetic material, sera, etc. are stored in an outer subspace.
Gemäß allgemeinen Merkmalen der Erfindung kann die Kühlanlage mit mindestens einer der folgenden Komponenten ausgestattet sein : According to general features of the invention, the cooling system may be equipped with at least one of the following components:
- Ventilatoren zur Durchmischung der kühlen Gasphase in besonderen Räumen im Inneren - Fans for mixing the cool gas phase in special rooms inside
- Gassensoren, z. B. Sauerstoffsensoren,  - Gas sensors, z. B. oxygen sensors,
- Temperatursensoren, insbesondere für eine räumlich aufgelöste Temperaturmessung im Kühlraum,  Temperature sensors, in particular for a spatially resolved temperature measurement in the cold room,
- Alarmeinrichtungen, z. B. Alarmlampen, - Alarms, z. B. alarm lamps,
- Beleuchtungseinrichtungen mit minimiertem Eintrag von Infrarot- oder Wärmestrahlung, z. B. unter Verwendung von Licht emittierenden Dioden (LED) oder anderen kalten Lichtquellen, Glasfasern zur Lichteinkopplung im Deckenbereich, im Bodenbe- reich oder in mindestens einer der Seitenwände (Glasfasern können in den Kühlraum insbesondere über eine Wärmeisolation, z.B. durch eine Einkopplung über ein evakuiertes Vakuum- Bauteil, zugeführt werden) ,  - Lighting equipment with minimized entry of infrared or thermal radiation, z. B. using light emitting diodes (LED) or other cold light sources, glass fibers for light coupling in the ceiling area, in the floor or in at least one of the side walls (glass fibers can in the refrigerator in particular via a heat insulation, for example by coupling via an evacuated Vacuum component to be supplied),
- kontaktloser Energie- und Signaleintrag (induktive oder op- tische Einkopplung)  - contactless energy and signal input (inductive or optical coupling)
- Überwachungseinrichtungen, z. B. eine Kameraüberwachung, ein Bewegungsmelder und/oder ein Wärmedetektor,  - Monitoring equipment, eg. B. a camera surveillance, a motion detector and / or a heat detector,
- Notstromaggregat mit Selbstanschaltung, überbrückungsfreie Stromversorgung ,  - emergency generator with automatic connection, bridging-free power supply,
- Kühlmittel-Sprinkler-Anlage im oberen Bereich des Kühlraumes, z. B. zur Einspeisung von flüssigem Stickstoff oder Helium für eine schnelle Abkühlung des Kühlraums, und - Coolant sprinkler system in the upper part of the refrigerator, z. B. for feeding liquid nitrogen or helium for rapid cooling of the refrigerator, and
- Anschlusseinrichtung für eine externe Flüssiggas- Einspeisung, z. B. von Tankwagen, für den Havariefall, - eine Stickstoff-Verflüssigungsanlage, - Connection device for an external LPG feed, z. B. of tankers, for the accident, a nitrogen liquefaction plant,
- ein Kühlmittelbehälter, der zur Aufnahme eines Reservevolu mens flüssigen Stickstoffs vorgesehen ist, und/oder  - A coolant container, which is provided for receiving a Reservevolu mens liquid nitrogen, and / or
- Kondensatsammelelemente , die vom Bodenbereich in den Kühlraum ragen.  - Condensate collection elements that protrude from the floor area into the cold room.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen: Further advantages and details of the invention will become apparent from the following description of the accompanying drawings. Show it:
Figuren 1 und 2: schematische Querschnittsansichten bevorzug ter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kühlanlage ; Figures 1 and 2 are schematic cross-sectional views Favor ter embodiments of the cooling system according to the invention;
Figuren 3 und 4: schematische Perspektivansichten weiterer Figures 3 and 4: schematic perspective views of others
Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kühlanlage ;  Embodiments of the cooling system according to the invention;
Figur 5: schematische Querschnittsansichten einer FIG. 5: schematic cross-sectional views of a
Seitenwand der erfindungsgemäßen Kühlanlage  Side wall of the cooling system according to the invention
Figur 6: eine schematische Übersichtsdarstellung der erfindungsgemäßen Kühlanlage mit zusätzlichen Betriebseinrichtungen; FIG. 6 shows a schematic overview of the cooling system according to the invention with additional operating devices;
Figur 7: eine schematische Drauf- und Querschnittsan sichten einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlanlage mit einem segmentierten Kühlraum und eine Illustration einer Probenentnahme aus einem Regal; Figure 7 is a schematic plan and cross-section views of another embodiment of the cooling system according to the invention with a segmented cooling chamber and an illustration of a sampling from a shelf;
Figur 8 : eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemä ßen Kühlanlage; Figur 9: schematische Illustration der Anpassung eines Kühlraums der erfindungsgemäßen Kühlanlage in Abhängigkeit von den Anwendungsbe- dingungen; und Figure 8 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of the inventive Shen cooling system; FIG. 9 shows a schematic illustration of the adaptation of a cooling space of the cooling system according to the invention as a function of the conditions of use; and
Figur 10: eine schematische Illustration einer weite-FIG. 10: a schematic illustration of a further
Betriebsart der erfindungsgemäßen Kühl anläge . Operating mode of the cooling systems according to the invention.
Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kühlanlage und des Verfahrens zu deren Betrieb werden im Folgenden unter beispielhaftem Bezug auf eine Kühlanlage mit einem Kühlraum beschrieben, der so dimensioniert ist, dass eine Bedienperson im Kühlraum mehrere Schritte laufen kann. Die Realisierung der Erfindung ist nicht auf die beispielhaft gezeigte Kühlraum-Größe beschränkt, sondern entsprechend auch mit erheblich größeren Kühlräumen (Hallen) oder auch mit kleineren Kühlräumen möglich. Ausführungsformen werden im Folgenden insbesondere unter Bezug auf den Aufbau der Kühlanlage und die neuen Betriebsarten beschrieben, welche durch die erfindungsgemäße Kühlanlage ermöglicht werden. Einzelheiten der Kryokonservierung biologischer Proben, wie z.B. die Probenvorbereitung oder die Realisierung bestimmter Kühlprotokolle oder die Ablage der Proben gemeinsam mit gespeicherten Probendaten können mit der erfindungsgemäßen Kühlanlage realisiert werden, wie dies an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlanlage 1 in schematischer Querschnittsansicht mit einem Kühlraum 100, einer ersten Kühleinrichtung 200, einer zweiten Kühleinrichtung 300, einem Betriebsraum 400 und einer Kühlmittelzufuhr 500. Der Kühlraum 100 wird nach unten durch einen Bodenbereich 110, seitlich durch Seitenwände 120 und nach oben durch einen Deckenbereich 130 begrenzt. Das Innenvolumen des Kühlraums 100 beträgt z.B. 10 m · 5 m ' 3 m. Im Kühlraum 100 ist auf dem Bodenbereich 110 stehend und an die Seitenwände 120 angrenzend eine Probenaufnahmeeinrichtung 140 angeordnet. Die inne¬ re Oberfläche des Kühlraums 100 ist mit einer Kühlschicht 101 ausgestattet, die aus einem Material mit hoher Wärmeleitfä- higkeit, z.B. Metall, gebildet ist. Die Kühlschicht 101 hat die vorteilhafte Wirkung, dass ein Temperaturausgleich im Kühlraum 100 in vertikaler Richtung erfolgt. Es kann insbe¬ sondere auch im oberen Bereich des Kühlraums 100 die Tempera¬ tur unterhalb von -130°C eingestellt werden, was für die Langzeitlagerung lebender biologischer Proben wichtig ist. Preferred embodiments of the cooling system according to the invention and the method for their operation are described below with reference to an exemplary cooling system with a cooling space, which is dimensioned so that an operator in the cold room can run several steps. The realization of the invention is not limited to the refrigerator size shown as an example, but also possible with considerably larger cold rooms (halls) or with smaller cold rooms. Embodiments will be described below with particular reference to the structure of the cooling system and the new modes of operation, which are made possible by the cooling system according to the invention. Details of the cryopreservation of biological samples, such as the sample preparation or the realization of certain cooling protocols or the storage of samples together with stored sample data can be realized with the cooling system according to the invention, as is known per se from the prior art. 1 shows a first embodiment of the cooling system 1 according to the invention in a schematic cross-sectional view with a cooling space 100, a first cooling device 200, a second cooling device 300, an operating space 400 and a coolant supply 500. The cooling space 100 is bounded below by a floor area 110, laterally by side walls 120 and upwards by a ceiling area 130. The internal volume of the cooling space 100 is for example 10 m × 5 m 3 m. In the cooling space 100, a sample receiving device 140 is arranged on the floor area 110 and adjoins the side walls 120. The inner ¬ re surface of the cooling chamber 100 is equipped with a cooling layer 101, which is formed of a material with high thermal conductivity, eg metal. The cooling layer 101 has the advantageous effect that a temperature compensation takes place in the cooling space 100 in the vertical direction. It may in particular ¬ sondere the tempera ture ¬ be set below -130 ° C in the upper region of the cooling space 100, which living for long-term storage of biological samples is important.
Im Kühlraum 100 und im Betriebraum 400 sind Temperatur- Sensoren 103 angeordnet. Es sind mehrere Temperatur-Sensoren 103 mit verschiedenen Abständen vom Bodenbereich 110 vorgese- hen. Diese ermöglichen die Erfassung einer Temperaturverteilung im Kühlraum 100. Bei Bedarf kann durch eine zusätzliche Kühlung mit der zweiten Kühleinrichtung 300 und/oder eine Ventilationseinrichtung (nicht dargestellt) im Kühlraum 100 ein Ausgleich der Temperatur, insbesondere eine Absenkung der Temperatur in den oberen Bereichen des Kühlraums 100 erzielt werden . In the cooling chamber 100 and in the operating room 400 temperature sensors 103 are arranged. Several temperature sensors 103 are provided at different distances from the bottom area 110. If necessary, compensation of the temperature, in particular a lowering of the temperature in the upper regions of the cooling space, can be achieved by additional cooling with the second cooling device 300 and / or a ventilation device (not shown) in the cooling space 100 100 can be achieved.
Der Bodenbereich 110 umfasst eine Plattform 111, die sich über der ersten Kühleinrichtung 200 mit einer Wanne 210 er- streckt. Die Wanne 210 hat einen doppelwandigen Wannenkörper mit einem evakuierten Innenraum und auf ihrer äußeren Seite eine thermische Isolation. Die thermische Isolation ist wie die Seitenwände 120 aufgebaut. Alternativ oder zusätzlich ist die Wanne mit einem Infrarot-verspiegelten Vakuumbereich iso- liert. Bei Betrieb der Kühlanlage 1 befindet sich in der Wanne 210 flüssiger Stickstoff 220. Der flüssige Stickstoff 220 hat vorzugsweise eine zum Bodenbereich 110 hin freie Oberflä¬ che. Es wird ein Stickstoffsee gebildet. Die Befüllung der Wanne 210 und die Aufrechterhaltung des Reservoirs flüssigen Stickstoffs 220 während des Betriebs der Kühlanlage 1 erfolgt unter Verwendung der Kühlmittel zufuhr 500. The floor area 110 comprises a platform 111, which extends above the first cooling device 200 with a trough 210. The tub 210 has a double-walled tub body with an evacuated interior and on its outer side a thermal insulation. The thermal insulation is constructed like the side walls 120. Alternatively or additionally, the trough is insulated with an infrared-mirrored vacuum region. profiled. In operation of the refrigerator 1 is located in the well 210, liquid nitrogen 220. The liquid nitrogen 220 preferably has a bottom portion 110 toward the free Oberflä ¬ surface. A nitrogen lake is formed. The filling of the tub 210 and the maintenance of the reservoir of liquid nitrogen 220 during operation of the cooling system 1 is carried out using the refrigerant supply 500th
Die Plattform 111 umfasst ein Gitter, z.B. aus Stahl, das sich über die Wanne 210 erstreckt und mit Trittpodesten 112 ausgestattet ist. Die Trittpodeste 112 verringern einen even¬ tuellen mechanischen Kontakt zwischen einer Bedienperson 3 und der Plattform 111, so dass ein Wärmefluss von der Bedienperson 3 zur Plattform 111 minimiert wird. Da die Plattform 111 einen Trägerbereich für die Bedienperson 3 und auch die Probenaufnahmeeinrichtung 140 bildet, kann die Plattform 111 durch zusätzliche Bauelemente (nicht dargestellt) mechanisch in der Wanne 210 abgestützt werden. Die Seitenwände 120 umfassen mehrere schichtförmige Wandlagen mit einer inneren Kunststoff-Lage 121 und zwei äußeren Vakuumkomponenten-Lagen 122.1, 122.2. Die Kunststoff-Lage 121 umfasst eine Schicht aus einem Polymer-Schaum, z.B. einem Polyurethan-Schaum. Die Dicke der Kunststoff-Lage 121 kann z.B. im Bereich von 10 cm bis 1 m oder auch oberhalb von 1 m gewählt sein. Die Vakuumkomponenten-Lagen umfassen zunächst eine innere Schicht 122.1 aus evakuierten Bauelementen (so genannte "Vakuum-Bauelemente") und eine äußere evakuierte Hohlwand 122.2. Die evakuierten Bauelemente der inneren Vakuum- komponenten-Lage 122.1 sind quaderförmig, insbesondere wie herkömmliche Bausteine oder Ziegel für Bauzwecke, gebildet und aus Kunststoff mit einem evakuierten oder evakuierbaren Innenraum hergestellt. Die Hohlwand der äußeren Vakuumkomponenten-Lage 122.2 ist im Normalbetrieb evakuiert oder optio- nal mit einer kühlenden Flüssigkeit gefüllt. Die Hohlwand hat insbesondere eine vorteilhafte Funktion Bei Ausfall einer Kühleinrichtung. Wenn eine der Kühleinrichtungen ausfällt, kann die Hohlwand der äußeren Vakuumkomponenten-Lage 122.2 aus einem zuschaltbaren externen Hilfsbehälter 540 (siehe Fi¬ gur 6) mit einem Kühlmittel, wie z.B. flüssigem Stickstoff, gefüllt werden, um eine unerwünschte Erwärmung des Kühlraums 100 zu vermeiden, da der Wärmeeintrag von außen zwar Kühlmit- telaufwändig aber doch verhindert wird. In diesem Fall sollte diese Hohlwand nicht die äußerste Schicht bildet. The platform 111 comprises a grid, eg of steel, which extends over the trough 210 and is equipped with treads 112. The foot platforms 112 reduce a ¬ even tual mechanical contact between an operator 3, and the platform 111 so that a heat flow is minimized by the operator 3 to the platform 111th Since the platform 111 forms a support area for the operator 3 and also the sample receiving device 140, the platform 111 can be mechanically supported in the tub 210 by additional components (not shown). The side walls 120 comprise a plurality of layered wall layers with an inner plastic layer 121 and two outer vacuum component layers 122.1, 122.2. The plastic layer 121 comprises a layer of a polymer foam, for example a polyurethane foam. The thickness of the plastic layer 121 may be selected, for example, in the range of 10 cm to 1 m or even above 1 m. The vacuum component layers initially comprise an inner layer 122.1 of evacuated components (so-called "vacuum components") and an outer evacuated hollow wall 122.2. The evacuated components of the inner vacuum component layer 122.1 are parallelepiped-shaped, in particular like conventional building blocks or bricks for building purposes, and made of plastic with an evacuated or evacuated interior. The cavity wall of the outer vacuum component layer 122.2 is evacuated during normal operation or optional filled with a cooling liquid. The cavity wall in particular has an advantageous function in case of failure of a cooling device. If one of the cooling devices fails, the hollow wall of the outer vacuum component capable 122.2 may be made of a switchable external auxiliary tank 540 (see FIG ¬ gur 6) with a coolant such as liquid nitrogen, to be filled in order to avoid undesirable heating of the cooling space 100, since the heat input from the outside, although coolant-consuming but still prevented. In this case, this cavity wall should not form the outermost layer.
Abweichend von der in Figur 1 gezeigten Darstellung kann die Reihenfolge der Kunststoff-Lage und der Vakuumkomponenten- Lage umgekehrt werden. Des Weiteren können weitere Kunst- stoff- und/oder Vakuumkomponenten-Lagen vorgesehen sein. Weitere Einzelheiten der Seitenwände 120 sind unten unter Bezug auf Figur 5 beschrieben. Notwithstanding the representation shown in Figure 1, the order of the plastic layer and the vacuum component can be reversed position. Furthermore, further plastic and / or vacuum component layers may be provided. Further details of the side walls 120 are described below with reference to FIG.
Der Deckenbereich 130 umfasst eine KunststoffSchicht 132, ge- bildet z.B. aus Polymer-Schaum, in der eine Deckenöffnung 131 gebildet ist. Oberhalb der Deckenöffnung 131 ist der Betriebsraum 400 mit einer Antriebseinrichtung 410 und mechanischen Stellelementen 411 vorgesehen, welche in das Innere des Kühlraums 100 ragen. In Figur 1 ist beispielhaft ein Gestänge mit einer vertikalen (412) und einer horizontalen (413) Verschiebeeinheit gezeigt, die mit der Antriebseinrichtung 410 betätigt werden können. Mit den mechanischen Stellelementen 411 können Proben 2 in die Probenaufnahmeeinrichtung 140 eingebracht oder aus dieser entnommen werden. Die mechanischen Stellelemente 411 werden von oben, d.h. vom Betriebsraum 400, aus, z.B. unter Verwendung von Seilzügen, Ketten, Zahnriemen und dergleichen angetrieben, deren Antriebseinrichtung 410 im Betriebsraum 400 angeordnet ist. Bei Bedarf können Motoren, Umlenkrollen oder andere mechanische Verbindungsbereiche thermisch isolierend gekapselt oder lokal geheizt sein. Zur Vermeidung von Wärmebrücken sind in den mechanischen Stellelementen 411 thermisch isolierende Elemente (nicht gezeigt) enthalten . The ceiling area 130 comprises a plastic layer 132, formed, for example, from polymer foam, in which a ceiling opening 131 is formed. Above the ceiling opening 131, the operating room 400 is provided with a drive device 410 and mechanical adjusting elements 411, which project into the interior of the cooling space 100. FIG. 1 shows by way of example a linkage with a vertical (412) and a horizontal (413) displacement unit, which can be actuated by the drive device 410. With the mechanical adjusting elements 411, samples 2 can be introduced into or removed from the sample receiving device 140. The mechanical adjusting elements 411 are driven from above, ie from the operating room 400, for example by using cables, chains, toothed belts and the like, whose drive device 410 is arranged in the operating room 400. If required, motors, pulleys or other mechanical connection areas thermally insulating encapsulated or locally heated. To avoid thermal bridges 411 thermally insulating elements (not shown) are included in the mechanical control elements.
Die Probenaufnahmeeinrichtung 140 umfasst Regale 141 (sogenannte „cryo racks"), in denen sich biologische Proben 2 in Probenbehältern befinden. Die Regale 141 haben Gestelle aus thermisch gut leitendem Material, z.B. aus Metall, die ther- mischen Kontakt zur Plattform 111 und über Wärmebrücken 142 direkt zum flüssigen Stickstoff 220 in der ersten Kühleinrichtung 200 aufweisen. Damit wird vorteilhafterweise eine effektive Kühlung bis in die oberen Fächer der Regale 141 gewährleistet . The sample receiving device 140 comprises shelves 141 (so-called "cryo racks") in which biological samples 2 are located in sample containers The shelves 141 have frames of thermally highly conductive material, for example of metal, the thermal contact to the platform 111 and thermal bridges 142 directly to the liquid nitrogen 220 in the first cooling device 200. This advantageously ensures effective cooling down to the upper compartments of the shelves 141.
Die zweite Kühleinrichtung 300 ist an den Seitenwänden 120 vorgesehen, insbesondere auf deren nach innen weisenden Oberfläche angeordnet oder in dieser eingebettet. Die zweite Kühleinrichtung 300 ist für eine elektrische Kühlung konfigu- riert. Sie umfasst Kühlelemente 310, die mit Kühlaggregaten 320 verbunden sind. Die Kühlaggregate 320 befinden sich außerhalb des Kühlraums 100, vorzugsweise oberhalb von diesem. Mit der zweiten Kühleinrichtung 300 kann z.B. eine elektrische Kühlung auf eine Temperatur von -150°C vorgesehen sein. Gemäß alternativen Varianten der Erfindung kann die zweiteThe second cooling device 300 is provided on the side walls 120, in particular arranged on the inwardly facing surface or embedded in this. The second cooling device 300 is configured for electrical cooling. It includes cooling elements 310, which are connected to cooling units 320. The cooling units 320 are located outside of the cooling space 100, preferably above it. With the second cooling device 300, e.g. an electric cooling to a temperature of -150 ° C be provided. According to alternative variants of the invention, the second
Kühleinrichtung 300 ersatzweise durch eine Stickstoffkühlung oder eine Kühlung mit flüssigem Helium gebildet sein. Cooling device 300 may alternatively be formed by a nitrogen cooling or cooling with liquid helium.
Der Betriebsraum 400 enthält die Antriebseinrichtung 410 für die mechanischen Stellelemente 411. Zusätzlich kann der Betriebsraum 400 weitere Betriebseinrichtungen enthalten (siehe z.B. Figur 2) und/oder mit einer Personen- und/oder Proben- Schleuseneinrichtung 450, 460 verbunden sein (siehe z.B. Figuren 3, 6) . Die Kühlmittelzufuhr 500 umfasst einen Kühlmittel-Vorratsbehälter 510 und eine Kühlmittel-Leitung 520. Die Kühlmittelleitung 520 führt vom Kühlmittel-Vorratsbehälter 510 durch den Deckenbereich 130 und durch den Kühlraum 100 bis in die erste Kühleinrichtung 200. Die Kühlmittel-Leitung 520 ist au¬ ßerhalb des Kühlraums 100 thermisch isoliert, z.B. durch eine Vakuum-Leitung gebildet. Im Inneren des Kühlraums 100 hingegen (bei 521) ist eine thermische Isolation der Kühlmittel- Leitung 520 nicht vorgesehen. Damit wird die Kühlung des Inneren des Kühlraums 100 verbessert. Außerdem stellt die Kühl¬ mittel-Leitung 520 im Kühlraum 100 ein KondensatSammelelement (Feuchtigkeitsfalle) dar. Eventuelle Restfeuchte im Kühlraum 100 schlägt sich am kältesten Ort, d.h. auf der Oberfläche der Kühlmittel-Leitung 520 nieder, bis im gesamten KühlraumThe operating room 400 contains the drive device 410 for the mechanical adjusting elements 411. In addition, the operating room 400 can contain further operating devices (see eg FIG. 2) and / or be connected to a passenger and / or sample lock device 450, 460 (see eg FIGS , 6). The coolant supply 500 comprises a coolant reservoir 510 and a coolant line 520. The coolant line 520 leading from the coolant storage tank 510 through the ceiling portion 130 and through the cooling chamber 100 into the first cooling device 200. The coolant line 520 is au ¬ ßerhalb the cooling chamber 100 thermally insulated, for example, formed by a vacuum line. In contrast, inside the cooling chamber 100 (at 521) a thermal insulation of the coolant line 520 is not provided. Thus, the cooling of the interior of the refrigerator 100 is improved. In addition, the coolant ¬ line 520 in the cooling chamber 100 is a condensate collecting element (moisture trap). Any residual moisture in the refrigerator 100 is reflected in the coldest place, ie down on the surface of the coolant line 520, down to the entire refrigerator
100 eine trockene und kalte Stickstoffatmosphäre gebildet ist und weitere Eisablagerungen unterbleiben. 100 a dry and cold nitrogen atmosphere is formed and avoid further ice deposits.
Die Funktion der Kühlmittel-Leitung 520 als Kondensatsammel- element ist insbesondere bei der Erstabkühlung des Kühlraums von Vorteil. Mit dem Kondensatsammelelement wird Feuchtigkeit gebunden, so dass beim Betrieb der Kühlanlage 1 eine trockene Lagerung gewährleistet wird. Die trockene Lagerung (Lagerung unter Vermeidung von Eisniederschlag) ist nicht nur für die Haltbarkeit der Proben, sondern auch für die Automatisierung der Probenhandhabung von Vorteil. Bewegliche Teile der mecha¬ nischen Stellelemente 411 können so leichter verstellt werden . Figur 1 illustriert ein wichtiges Konstruktionsprinzip der erfindungsgemäßen Kühlanlage. Sämtliche Versorgungsverbindungen, insbesondere Zuführungen und Öffnungen, in das Innere des Kühlraums 100 erfolgen ausschließlich durch den Deckenbereich 130, d.h. von oben. Damit wird eine Minimierung der Wärmezuführung erreicht. Des Weiteren können im Betriebsraum 400 oder über diesen (siehe Figur 2) wärmere Aufsätze für Geräte angeordnet werden, die bei tiefen Temperaturen nicht ar¬ beiten können. Es können insbesondere Kammern mit höherer Temperatur oder sogar mit einer Innenheizung zum Betrieb be¬ weglicher Teile, wie z.B. Motoren, aufgesetzt werden. Mehrere derartige Kammern können turmartig übereinander gebaut werden (siehe Figur 2) . Da aus der ersten Kühleinrichtung 200 laufend unter deutlicher Volumenzunahme Gas gebildet wird und die Kühlanlage 1 druckfrei, d.h. nicht gasdicht, aufgebaut ist, wird der Kühlraum 100 laufend von unten von Stickstoff durchströmt. Zum Abfluss des Stickstoffs ist im obersten Teil der Kühlanlage ein Auslass 102, z.B. in Form eines Siphons angeordnet. Von Bedeutung für den zuverlässigen Betrieb der Kühlanlage 1 ist auch eine möglichst verzögerte Erwärmung im Störfall, insbesondere bei Ausfall von Kühleinrichtungen. Dies wird insbesondere durch den thermisch isolierenden Aufbau der Seitenwände 120 erreicht. Zum Betrieb der Kühlanlage 1 wird der Kühlraum 100 mit der ersten Kühleinrichtung 200, ggf. unterstützt mit der zweiten Kühleinrichtung 300, bis auf die gewünschte Kryokonservie- rungs-Temperatur abgekühlt. Anschließend werden unter Verwendung der mechanischen Stellelemente 411 die biologischen Pro- ben 2 in der Probenaufnahmeeinrichtung 140 im Kühlraum 100 angeordnet. Im Störfall oder für Wartungs-, Kontroll- oder Bedienzwecke kann die Bedienperson 3 durch die Deckenöffnung 131 oder durch eine seitliche Tür (siehe Figur 4) in den Kühlraum 100 eintreten. Die Bedienperson 3 trägt einen The function of the coolant line 520 as condensate collecting element is particularly advantageous in the first cooling of the cooling space. Moisture is bound with the condensate collecting element, so that a dry storage is ensured during operation of the cooling system 1. Dry storage (storage avoiding ice precipitation) is beneficial not only for the shelf life of samples, but also for the automation of sample handling. Moving parts of the mecha ¬ African actuators 411 can be more easily adjusted. Figure 1 illustrates an important design principle of the cooling system according to the invention. All supply connections, in particular feeders and openings, into the interior of the cooling space 100 take place exclusively through the ceiling area 130, ie from above. This will minimize the Heat supply reached. Furthermore warmer attachments for devices are arranged, which can not ar ¬ BEITEN at low temperatures in the operating room 400 or about this (see Figure 2). In particular, chambers with a higher temperature or even with an internal heating for operating be ¬ movable parts, such as motors, are placed. Several such chambers can be built tower-like on top of each other (see Figure 2). Since gas is continuously formed from the first cooling device 200 under a significant volume increase and the cooling system 1 is pressure-free, ie not gas-tight, constructed, the cooling space 100 is continuously flowed through by nitrogen from below. To drain the nitrogen, an outlet 102, eg in the form of a siphon, is arranged in the uppermost part of the cooling system. Of importance for the reliable operation of the cooling system 1 is also possible delayed heating in case of failure, especially in case of failure of cooling equipment. This is achieved in particular by the thermally insulating structure of the side walls 120. For operation of the cooling system 1, the cooling space 100 with the first cooling device 200, possibly assisted by the second cooling device 300, is cooled down to the desired cryoconservation temperature. Subsequently, using the mechanical adjusting elements 411, the biological samples 2 are arranged in the sample receiving device 140 in the cooling chamber 100. In the event of a fault or for maintenance, inspection or operating purposes, the operator 3 can enter the cooling space 100 through the ceiling opening 131 or through a side door (see FIG. 4). The operator 3 carries one
Schutzanzug mit einer thermischen Isolation und einem Kopfschutz, welche einen Schutz der Bedienperson gegenüber Wärmeverlust gewährleisten. Figur 2 illustriert in schematischer Querschnittsansicht ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kühlanlage 1, die in Bezug auf den Kühlraum 100, die erste Kühleinrichtung 200, die zweite Kühleinrichtung 300 und die Kühl- mittelzufuhr 500 aufgebaut ist, wie oben unter Bezug auf Figur 1 beschrieben wurde. In Bezug auf den Betriebsraum 400 ergeben sich die folgenden Unterschiede. Gemäß Figur 2 um- fasst der Betriebsraum 400 eine erste Kammer 420, die im Wesentlichen wie der Betriebsraum 400 gemäß Figur 1 aufgebaut ist, eine zweite Kammer 430 und eine dritte Kammer 440. In den zweiten und dritten Kammern 430, 440 sind weitere Betriebseinrichtungen 431, 441, wie z.B. Mess- und/oder Steuergeräte oder weitere Antriebe, angeordnet. Die Kammern des Betriebsraums 400 sind jeweils thermisch isoliert angeordnet. In jeder der Kammern kann eine spezifische Temperatur eingestellt werden. Typischerweise steigt die Temperatur von der ersten (420) bis zur dritten (440) Kammer an. Zur Durchleitung der im Kühlraum 100 gebildeten Gasatmosphäre sind die Kammern des Betriebsraums 400 über Rohrverbindungen 401 (oder andere Durchgangsöffnungen) verbunden. An der Oberseite der dritten Kammer 440 ist ein Auslass 102 mit einem Siphon vorgesehen . Protective suit with a thermal insulation and a head protection, which ensure protection of the operator against heat loss. FIG. 2 illustrates, in a schematic cross-sectional view, a modified embodiment of the refrigeration system 1 according to the invention, which is constructed with respect to the cooling space 100, the first cooling device 200, the second cooling device 300 and the coolant supply 500, as described above with reference to FIG. With respect to the operating room 400, the following differences arise. According to FIG. 2, the operating room 400 comprises a first chamber 420, which is essentially constructed like the operating room 400 according to FIG. 1, a second chamber 430 and a third chamber 440. In the second and third chambers 430, 440 are further operating devices 431 , 441, such as measuring and / or control devices or other drives arranged. The chambers of the operating room 400 are each arranged thermally insulated. In each of the chambers, a specific temperature can be set. Typically, the temperature increases from the first (420) to the third (440) chamber. For passing the gas atmosphere formed in the cooling chamber 100, the chambers of the operating room 400 are connected via pipe connections 401 (or other passage openings). At the top of the third chamber 440, an outlet 102 with a siphon is provided.
Zwischen den Kammern 420, 430 und 440 sind Trennwände jeweils mit mindestens einer Kammertür 402 vorgesehen. Damit wird die Einstellung verschiedener Temperaturen in den Kammern 420, 430 und 440 erleichtert. Wenn beispielsweise in dem Kühlraum 100 eine Temperatur im Bereich von -196°C bis -140°C eingestellt ist, so könnte in der zweiten Kammer 430 eine Tempera- tur von rund -80°C und in der dritten Kammer 440 eine Temperatur im Bereich von -40°C bis -20°C eingestellt sein. Entsprechend können in den Kammern 420, 430 und 440 verschiedene Betriebseinrichtungen untergebracht werden, die verschiedene Betriebstemperaturen haben. Zur Überwachung der Temperatur ist in jeder der Kammern 420, 430 und 440 ein Temperatur- Sensor 403 angeordnet. Between the chambers 420, 430 and 440 partition walls are each provided with at least one chamber door 402. This facilitates the setting of various temperatures in the chambers 420, 430 and 440. If, for example, a temperature in the range from -196 ° C. to -140 ° C. is set in the cooling chamber 100, a temperature in the second chamber 430 of around -80 ° C. and in the third chamber 440 could be in the range be set from -40 ° C to -20 ° C. Accordingly, in the chambers 420, 430 and 440 different operating devices can be accommodated, which have different operating temperatures. For monitoring the temperature In each of the chambers 420, 430 and 440, a temperature sensor 403 is arranged.
Abweichend von Figur 2 könnten die Kammern 420, 430 und 440 relativ zueinander offen sein. Auch in diesem Fall würde sich bei einer ungestörten Kühlung eine Folge von horizontal gelagerten Gasschichten mit nach oben zunehmender Temperatur bilden. Des Weiteren kann in mindestens einer der Kammern 420, 430 und 440 eine lokale Heizung, insbesondere mit einer Wi- derstandsheizung oder einem Infrarot-Strahler angeordnet sein, um temperaturempfindliche Bauteile für den Betrieb zu¬ mindest in bestimmten Betriebsphasen zu erwärmen. Vorteilhafterweise ist dies möglich, ohne dass eine Beeinflussung der Temperatur in dem Kühlraum 100 in Kauf genommen werden muss. Notwithstanding Figure 2, the chambers 420, 430 and 440 could be open relative to each other. In this case too, an undisturbed cooling would result in a sequence of horizontally stored gas layers with an upward temperature. Furthermore, in at least one of the chambers 420, 430 and 440, a local heating, in particular with a Wi derstandsheizung or be disposed an infrared radiator to ¬ least to heat temperature-sensitive components to operate in certain operating phases. Advantageously, this is possible without any influence on the temperature in the cooling chamber 100 having to be accepted.
Figur 3 illustriert Merkmale des Zugangs der Bedienperson 3 in den Kühlraum 100 an einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kühlanlage 1. Die Illustration des Kühl- raums 100 mit dem Bodenbereich 110, den Seitenwänden 120 und dem Deckenbereich 130 in schematischer Perspektivansicht ist vereinfacht dargestellt. In einer praktischen Umsetzung kann die Kühlanlage 1 in Bezug auf diese Komponenten aufgebaut sein, wie dies oben unter Bezug auf die Figuren 1 und 2 be- schrieben ist. FIG. 3 illustrates features of the access of the operator 3 to the cooling chamber 100 on a further exemplary embodiment of the cooling system 1 according to the invention. The illustration of the cooling chamber 100 with the floor area 110, the side walls 120 and the ceiling area 130 in a schematic perspective view is shown in simplified form. In a practical implementation, the cooling system 1 can be constructed with respect to these components, as described above with reference to FIGS. 1 and 2.
Im Deckenbereich 130 ist eine Deckenöffnung 131 vorgesehen, die mit einem Deckel 132 verschließbar ist. Vorteilhafterweise wird durch die Bereitstellung der Öffnung für den Zugang der Bedienperson 3 an der Oberseite des Kühlraums 100 dieIn the ceiling area 130, a ceiling opening 131 is provided, which is closable with a lid 132. Advantageously, by providing the opening for the access of the operator 3 at the top of the refrigerator 100, the
Temperaturschichtung in diesem beim Zugang der Bedienperson 3 kaum beeinflusst. Alternativ kann die Öffnung für den Zugang der Bedienperson 3 in einer der Seitenwände vorgesehen sein (siehe Figur ) . Oberhalb der Deckenöffnung 131 ist der Betriebsraum 400 angeordnet. Im Betriebsraum 400 ist eine Fördereinrichtung 150 angeordnet, die zur Einführung der Bedienperson 3 in den Kühlraum 100 und/oder für die Entfernung der Bedienperson 3 aus dem Kühlraum 100 konfiguriert ist. Die FördereinrichtungTemperature stratification in this at the entrance of the operator 3 hardly affected. Alternatively, the opening for the access of the operator 3 may be provided in one of the side walls (see figure). Above the ceiling opening 131 of the operating room 400 is arranged. In the operating room 400, a conveyor 150 is arranged, which is configured to introduce the operator 3 into the refrigerator compartment 100 and / or for the removal of the operator 3 from the refrigerator compartment 100. The conveyor
150 ist beispielhaft mit einem Seilzug 151 mit Winde und mit einer Tritteinrichtung 152 (Leiter) illustriert. Die Komponenten 151, 152 können einzeln vorgesehen sein. Bevorzugt wird jedoch aus Sicherheitsgründen die Bereitstellung von beiden Komponenten, um ggf. die Bedienperson 3 schnell und sicher aus dem Kühlraum 100 entfernen zu können. Der Seilzug150 is exemplified with a winch 151 with winch and with a kicker 152 (ladder). The components 151, 152 may be provided individually. However, for safety reasons, it is preferred to provide both components in order to be able to quickly and safely remove the operator 3 from the cooling space 100 if necessary. The cable
151 kann auch zum Transport von Proben 2 und/oder Regalen 141 verwendet werden. 151 may also be used to transport samples 2 and / or shelves 141.
Der Betriebsraum 400 ist mit einer Personen-Schleuseneinrichtung 450 verbunden, die von außen durch eine thermisch isolierende, äußere Schleusentür 451 betreten werden kann. Die Personen-Schleuseneinrichtung 450 ist von dem Betriebsraum 400 durch eine thermisch isolierende, innere Schleusentür 453 getrennt. Zwischen dem Betriebsraum 400 und der Personen- Schleuseneinrichtung 450 ist eine Rohrverbindung 452 zum Druckausgleich vorgesehen, so dass zwischen beiden Räumen keine Druckdifferenz entstehen kann und Stickstoffgas vom Kühlraum 100 über den Betriebsraum 400 in die Personen- Schleuseneinrichtung 450 und von dieser über einen Auslass 102 nach außen entweichen kann. The operating room 400 is connected to a personal lock device 450, which can be entered from outside through a thermally insulating, outer lock door 451. The personal lock device 450 is separated from the service room 400 by a thermally insulating, internal lock door 453. Between the operating room 400 and the passenger lock device 450, a pipe connection 452 is provided for pressure equalization, so that no pressure difference can arise between the two spaces and nitrogen gas from the cooling chamber 100 via the operating room 400 into the passenger lock device 450 and from there via an outlet 102 to can escape outside.
Das Betreten des Kühlraums 100 über die Personen-Schleusen- einrichtung 450 erfolgt derart, dass die Bedienperson 3 zunächst außerhalb der Personen-Schleuseneinrichtung 450 einen Schutzanzug 4 mit einer Atemluftversorgung 5 anlegt. In der Personen-Schleuseneinrichtung 450 erfolgt eine Vorkühlung auf einen mittleren Temperaturbereich, z.B. -80°C. Hierzu ist die Personen-Schleuseneinrichtung 450 mit einer Kühleinrichtung (nicht dargestellt) ausgestattet. Alternativ kann die Personen-Schleuseneinrichtung 450 mit einem Teil des aus dem Kühlraum 100 austretenden Dampfes gekühlt werden. Bei ausreichen- der Abkühlung der Bedienperson 3 erfolgt deren Übergang in den Betriebsraum 400 und von diesem unter Verwendung des Seilzugs 151 und/oder über die Tritteinrichtung 152 der Übergang in den Kühlraum 100. Im Kühlraum 100 kann sich die Bedienperson 3 bewegen, beispielsweise um Wartungsarbeiten an der Probenaufnahmeeinrichtung 140 vorzunehmen. Entering the cooling chamber 100 via the personal lock device 450 takes place in such a way that the operator 3 first applies a protective suit 4 with a breathing air supply 5 outside the personal lock device 450. In the personal lock device 450, a pre-cooling to a medium temperature range, for example -80 ° C. For this is the Personal lock device 450 equipped with a cooling device (not shown). Alternatively, the personal lock device 450 may be cooled with a portion of the steam exiting the cooling chamber 100. With sufficient cooling of the operator 3, their transition into the operating room 400 takes place and from there using the cable 151 and / or the stepping device 152, the transition into the refrigerator 100. In the refrigerator 100, the operator 3 can move, for example, for maintenance at the sample receiving device 140.
Die Schleusentür 451 der Personen-Schleuseneinrichtung 450, die innere Schleusetür 453 und der Deckel 132 sind mit elektrischen Kontakten und einer Schließsteuerung versehen, die für mindestens eine der folgenden Prozeduren eingerichtet sind . The lock door 451 of the personal lock device 450, the inner lock door 453 and the lid 132 are provided with electrical contacts and a closing control arranged for at least one of the following procedures.
Erstens kann eine Begehung des Kühlraums 100 im Normalbetrieb der Kühlanlage 1 vorgesehen sein. Die Bedienperson zieht au- ßen den Schutzanzug 4 mit der Atemluftversorgung 5 an. In diesem Fall lässt sich die äußere Schleusentür 451 der Personen-Schleuseneinrichtung 450 nur öffnen, wenn die innere Schleusentür 453 und der Deckel 132 geschlossen sind. Befindet sich die Bedienperson 3 in der Schleuseneinrichtung 450, wird die äußere Schleusentür 451 geschlossen, und die innere Schleusentür 453 lässt sich erst öffnen, wenn sich in der Personen-Schleuseneinrichtung 450 eine trockene Stickstoffat- mosphäre mit einer vorbestimmten Temperatur gebildet hat. Hierzu kann gasförmiger oder flüssiger Stickstoff von außen eingeblasen werden. Sobald die vorbestimmte Temperatur und die Trockenheit der Atmosphäre in der Personen-Schleuseneinrichtung 450 erreicht sind, wird die innere Schleusentür 453 geöffnet und die Bedienperson 3 kann in den Betriebsraum 400 übergehen. In diesem erfolgt wieder eine weitere Abkühlung der Bedienperson 3 auf eine vorbestimmte Temperatur. Sobald die Bedienperson 3 ausreichend abgekühlt und die Atmosphäre in dem Betriebsraum 400 vorbestimmte Normwerte erreicht haben, wird der Deckel 132 geöffnet, so dass die Bedienperson 3 in den Kühlraum 100 eintreten kann. Im Kühlraum 100 steht die Bedienperson 3 unter Videobeobachtung und über eine drahtlose Audioverbindung in Kontakt mit Hilfspersonen außerhalb der Kühlanlage 1. Das Verlassen der Kühlanlage 1 erfolgt im Normalbetrieb in umgekehrter Reihenfolge. First, a visit of the cooling chamber 100 may be provided during normal operation of the cooling system 1. The operator externally pulls the protective suit 4 with the breathing air supply 5. In this case, the outer lock door 451 of the personal lock device 450 can be opened only when the inner lock door 453 and the lid 132 are closed. If the operator 3 is in the lock device 450, the outer lock door 451 is closed, and the inner lock door 453 can not be opened until a dry nitrogen atmosphere with a predetermined temperature has formed in the personal lock device 450. For this purpose, gaseous or liquid nitrogen can be injected from the outside. Once the predetermined temperature and the dryness of the atmosphere in the personal lock device 450 are reached, the inner lock door 453 is opened and the operator 3 can move into the service room 400. This is followed by a further cooling the operator 3 to a predetermined temperature. Once the operator 3 has cooled sufficiently and the atmosphere in the service room 400 has reached predetermined normal values, the lid 132 is opened so that the operator 3 can enter the refrigerator compartment 100. In the refrigerator 100, the operator 3 is under video surveillance and via a wireless audio connection in contact with assistants outside the cooling system 1. The exit of the cooling system 1 is carried out in normal operation in reverse order.
Zweitens ist in einer Notfallsituation vorgesehen, dass über Notschalter (nicht dargestellt) der Deckel 132 und die inneren und äußeren Schleusentüren 451, 453 gleichzeitig geöffnet werden. In dieser Situation wird ein schneller Zugriff auf das Innere des Kühlraums 100, insbesondere zur Rettung derSecondly, in an emergency situation it is provided that the cover 132 and the inner and outer lock doors 451, 453 are simultaneously opened via emergency switches (not shown). In this situation, a quick access to the interior of the refrigerator 100, in particular to rescue the
Bedienperson 3 und/oder zur Sicherung von gelagerten Proben, ermöglicht. In der Notfallsituation kann die Bedienperson 3 durch die Deckenöffnung 131 und die Personen-Schleuseneinrichtung 450 den Kühlraum 100 aus eigener Kraft verlassen oder aus diesem gezogen werden. Gleichzeitig kann vorgesehen sein, dass von außen warme trockene Luft über ein Gebläse 460 in den Kühlraum 100 und von diesem in den Betriebsraum 400 und die Personen-Schleuseneinrichtung 450 geblasen wird. Dadurch kann die Temperatur auf einen Wert über -50°C erhöht und Sauerstoff zugeführt werden. Dieser Vorgang kann überOperator 3 and / or to secure stored samples enabled. In the emergency situation, the operator 3 can leave the cooling space 100 by means of the ceiling opening 131 and the person lock device 450 by his own efforts or be pulled out of it. At the same time it can be provided that warm dry air is blown from the outside via a fan 460 into the cooling room 100 and from there into the operating room 400 and the personal lock device 450. This allows the temperature to be raised above -50 ° C and oxygen supplied. This process can be over
Sauerstoffsensoren (nicht dargestellt) überwacht werden. In der Folge können weitere Hilfspersonen ggf. ohne Schutzanzug und ohne eigene SauerstoffVersorgung im Kühlraum 100 agieren. Figur 4 illustriert schematisch Merkmale der Begehung desOxygen sensors (not shown) are monitored. As a result, further assistants may act without protective suit and without their own oxygen supply in the refrigerator compartment 100. FIG. 4 schematically illustrates characteristics of the inspection of the
Kühlraums 100 und der Zuführung oder Entnahme der Probenaufnahmeeinrichtung 140 in oder aus dem Kühlraum 100 anhand eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kühlanlage 1. Wie in Figur 3 ist die Kühlanlage 1 in schemati- scher Perspektivansicht vereinfacht mit dem Bodenbereich 110, den Seitenwänden 120 und dem Deckenbereich 130 illustriert. Cooling chamber 100 and the supply or removal of the sample receiving device 140 in or out of the cooling chamber 100 with reference to a further embodiment of the cooling system according to the invention 1. As in Figure 3, the cooling system 1 in schematic simplified perspective view simplified with the bottom portion 110, the side walls 120 and the ceiling portion 130 illustrated.
Zur Zuführung oder Entnahme der Probenaufnahmeeinrichtung 140 ist im Deckenbereich 130 die Deckenöffnung 131 mit einem dar¬ über befindlichen Betriebsraum 400 vorgesehen. Der Betriebsraum 400 weist eine turmförmige Haubenkammer 400.1 mit einer Höhe auf, dass ein Regal 141 der Probenaufnahmeeinrichtung 140 komplett im Betriebsraum 400 aufgenommen werden kann. Im Betriebsraum 400 befindet sich eine Antriebseinrichtung 410 mit einem Seilzug 414, mit dem insbesondere im Havariefall die Regale 141 in den Betriebsraum 400 gezogen werden können. For feeding or removal of the sample receiving device 140, the ceiling opening 131 is provided with a ¬ is located on operating room 400 in the ceiling area 130th The operating room 400 has a tower-shaped hood chamber 400.1 with a height such that a shelf 141 of the sample-receiving device 140 can be completely accommodated in the operating room 400. In the operating room 400 there is a drive device 410 with a cable 414, with which the shelves 141 can be pulled into the operating room 400, in particular in the event of an accident.
Abweichend von Figur 3 ist für den Zugang der Bedienperson 3 in einer der Seitenwände 120 eine Türöffnung 125 mit einem verschiebbaren Türblatt 126 angeordnet. Die Türöffnung 125 hat eine vorbestimmte Höhe über dem Bodenbereich 110. Der erhöhte Eingang wird bevorzugt, damit die kalte Gasfüllung in der Kühlkammer 100 beim Öffnen der Türöffnung 125 nicht nach außen abfließt. Zwischen der Türöffnung 125 und dem Bodenbereich 110 ist eine Treppe 127 vorgesehen, über welche die Bedienperson 3 in den Kühlraum 100 eintreten kann. Das Türblatt 126 ist für eine Verschiebung parallel zur ebenen Ausdehnung der Seitenwand 120 konfiguriert. Eine vertikale oder horizon- tale Türbewegung parallel zur Seitenwand wird bevorzugt, da andernfalls bei einem Schwenken aus der Seitenwand die horizontale Schichtung der kalten Gasfüllung im Kühlraum 100 gestört werden würde. Außerhalb des Kühlraums 100 ist an der Seitenwand 120 eineNotwithstanding Figure 3, a door opening 125 is arranged with a sliding door leaf 126 for access of the operator 3 in one of the side walls 120. The door opening 125 has a predetermined height above the floor area 110. The elevated entrance is preferred so that the cold gas filling in the cooling chamber 100 does not flow outwardly upon opening the door opening 125. Between the door opening 125 and the floor area 110, a staircase 127 is provided, via which the operator 3 can enter the cooling room 100. The door panel 126 is configured to translate parallel to the planar extent of the side wall 120. A vertical or horizontal door movement parallel to the side wall is preferred because otherwise the horizontal layering of the cold gas filling in the cooling chamber 100 would be disturbed when pivoting out of the side wall. Outside the cooling chamber 100 is on the side wall 120 a
Personen-Schleuseneinrichtung 450 mit mindestens zwei Kammern 455, 456 und einer äußeren (451), einer mittleren (454) und einer inneren (126, 457) Schleusentür angeordnet. Die innere Schleusentür 457 wird durch das Türblatt 126 gebildet. Zwi- sehen dem Kühlraum 100 und den Kühlkammern 455, 456 sind Rohrverbindungen 452 vorgesehen, durch welche kaltes Gas vom Kühlraum 100 nach außen abfließen kann. Von der äußeren Kammer 455 fließt das Gas durch den Auslass 102 in die Umgebung. In der äußeren Kammer 455 ist z.B. eine Temperatur von -20°C vorgesehen, während in der inneren Kammer 456 eine Temperatur von -80°C vorgesehen ist. Personal lock device 450 having at least two chambers 455, 456 and an outer (451), a middle (454) and an inner (126, 457) lock door arranged. The inner lock door 457 is formed by the door panel 126. be- see the cooling chamber 100 and the cooling chambers 455, 456 pipe connections 452 are provided, through which cold gas can flow from the cooling chamber 100 to the outside. From the outer chamber 455, the gas flows through the outlet 102 into the environment. In the outer chamber 455, for example, a temperature of -20 ° C is provided, while in the inner chamber 456 a temperature of -80 ° C is provided.
Zur Begehung des Kühlraums 100 legt die Bedienperson 3 außer- halb der Personen-Schleuseneinrichtung 450 den Schutzanzug 4 mit der Atemluftversorgung 5 an. Die Bedienperson 3 wird schrittweise in der Personen-Schleuseneinrichtung 450 abgekühlt, bis sie durch die Türöffnung 125 den Kühlraum 100 betreten kann. Die Türen 451, 454, 457 der Personen- Schleuseneinrichtung 450 können für den Normalbetrieb oder die Notfallsituation steuerbar sein, wie oben unter Bezug auf Figur 3 beschrieben wurde. To inspect the cooling space 100, the operator 3, outside the personal lock device 450, applies the protective suit 4 to the breathing air supply 5. The operator 3 is gradually cooled in the personal lock device 450 until it can enter the refrigerator 100 through the door opening 125. The doors 451, 454, 457 of the personal lock device 450 may be controllable for normal operation or emergency situation as described above with reference to FIG.
Da im Kühlraum 100 ggf. ein dauerhafter Arbeitsaufenthalt (> 15 Minuten) erforderlich ist, sind im Kühlraum 100 schematisch gezeigte Versorgungsverbindungen 104 angeordnet. Der Schutzanzug 4 und/oder die Atemluftversorgung 5 können zeitweilig oder dauerhaft an die Versorgungsverbindungen 104 angeschlossen werden, z.B. um eine Energiequelle im Schutzanzug 4 zu schonen oder um Sauerstoff zuzuführen. Since a permanent work stay (> 15 minutes) may be required in the refrigerator compartment 100, supply connections 104 shown schematically in the refrigerator compartment 100 are arranged. The protective suit 4 and / or the breathing air supply 5 can be temporarily or permanently connected to the supply connections 104, e.g. to spare an energy source in the protective suit 4 or to supply oxygen.
Die Figuren 5A bis 5C zeigen weitere Einzelheiten einer Seitenwand 120 des Kühlraums 100 der erfindungsgemäßen Kühlanlage. Die Merkmale der Seitenwand 120 können entsprechend auch zur thermischen Isolation der ersten Kühleinrichtung 200FIGS. 5A to 5C show further details of a side wall 120 of the cooling space 100 of the cooling system according to the invention. The features of the side wall 120 may accordingly also for the thermal insulation of the first cooling device 200
(siehe Figur 1) unter dem Bodenbereich des Kühlraums vorgesehen sein. In den schematischen Querschnittsansichten der Figuren 5A bis 5C ist der Kühlraum 100 jeweils rechts von der Seitenwand 120 angeordnet, d.h. die Außenseite der Seitenwand 120 ist in den Figuren 5A bis 5C jeweils links von der Seitenwand 120. (see Figure 1) may be provided below the bottom portion of the refrigerator. In the schematic cross-sectional views of FIGS. 5A to 5C, the cooling space 100 is arranged in each case to the right of the side wall 120, ie the outside of the side wall 120 is to the left of the side wall 120 in FIGS. 5A to 5C, respectively.
Gemäß Figur 5A ist auf der Innenseite der Seitenwand 120 zu- nächst eine Kühlschicht 101 angeordnet, die aus Metall, z.B. Aluminium oder Stahl, mit einer Dicke im Bereich von einigen mm bis zu 1 cm besteht. Die Kühlschicht 101 steht in direktem thermischen Kontakt mit der ersten Kühleinrichtung 200 (siehe Figur 1), insbesondere mit dem flüssigen Stickstoff 220 der ersten Kühleinrichtung 200, so dass mit der Kühlschicht 101 die Abkühlung des Inneren des Kühlraums 100 unterstützt wird. Anschließend folgt eine erste Vakuumkomponenten-Lage 122.1, die eine evakuierte, sich entlang der Seitenwand 120 erstre¬ ckende Hohlwand umfasst. Die äußere Oberfläche der evakuier- ten Hohlwand ist für eine Reflektion von Infrarot-Strahlung (Wärmestrahlung) ausgelegt und hierzu mit einer spiegelnden Oberflächenvergütung oder einer reflektierenden Folie 120.1 ausgestattet. Vorteilhafterweise wird dadurch von außen kom¬ mende Wärmestrahlung reflektiert. According to FIG. 5A, a cooling layer 101, which consists of metal, eg aluminum or steel, with a thickness in the range of a few mm to 1 cm, is initially arranged on the inside of the side wall 120. The cooling layer 101 is in direct thermal contact with the first cooling device 200 (see FIG. 1), in particular with the liquid nitrogen 220 of the first cooling device 200, so that cooling of the interior of the cooling chamber 100 is assisted with the cooling layer 101. This is followed by a first vacuum component capable 122.1 which an evacuated, along the side wall 120 includes erstre ¬ ADORABLE hollow wall. The outer surface of the evacuated hollow wall is designed for a reflection of infrared radiation (heat radiation) and for this purpose is provided with a reflective surface finish or a reflective foil 120.1. Advantageously, this is reflected from the outside kom ¬ ing thermal radiation.
Anschließend folgt eine weitere Vakuumkomponenten-Lage 122.2, die ein Mauerwerk aus ziegeiförmigen Isolations-Bauelementen umfasst. Die Isolations-Bauelemente sind hohle Kunststoffkör- per mit einem evakuierten, geschlossenen Innenraum. Jedes Isolations-Bauelement ist ein in sich geschlossenes System. Innerhalb der Vakuumkomponenten-Lage 122.2 sind die Isolati¬ ons-Bauelemente wie in einem Mauerwerk mehrschichtig zueinan¬ der versetzt angeordnet, so dass sich Vorteile für die Unterdrückung des Wärmetransports durch die Seitenwand 120 erge- ben. This is followed by another vacuum component layer 122.2, which comprises a masonry of goose-shaped insulation components. The insulation components are hollow plastic bodies with an evacuated, closed interior. Each isolation device is a self-contained system. Within the vacuum component location 122.2 the isolati ¬ ons devices are arranged offset of ¬ multilayered zueinan as in a masonry, so that there are advantages for the suppression of heat transfer through the side wall 120 ben erge-.
Nach außen hin folgt eine Kunststoff-Lage 121 aus einem auf¬ geschäumten Kunststoff, z.B. aus Polyurethan. Die Dicke der Kunststoff-Lage 121 beträgt z.B. 10 cm bis zu 1 m (aus Isola- tions- und Stabilitätsgründen) . Auf der Außenseite der Kunststoff-Lage 121 sind eine Schutzschicht 121.1 zum mechanischen Schutz der Seitenwand 120, ein weiterer Wandausbau und/oder eine weitere Vakuumkomponenten-Lage (siehe Figur 1) angeord- net . Outwardly 121 follows a plastic layer of a foamed plastic on ¬, for example of polyurethane. The thickness of the plastic layer 121 is, for example, 10 cm to 1 m (made of insulating material). tion and stability reasons). On the outside of the plastic layer 121, a protective layer 121.1 for the mechanical protection of the side wall 120, a further wall structure and / or a further vacuum component layer (see FIG. 1) are arranged.
Ein Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass die Dicke der Seitenwand 120 je nach Bedarf ohne wesentliche praktische Beschränkungen gesteigert werden kann. Eine Ge- samtdicke im Bereich von 1 m bis 6 m oder 10 m oder darüber ist möglich und in Abhängigkeit von der Dimension der Kühlanlage empfehlenswert. Bei herkömmlichen Kryotanks werden möglichst dünne Tankwände benötigt, um Lagerraum zu sparen. Dazu im Gegensatz spielt die Dicke der Seitenwand 120 der erfin- dungsgemäßen Kühlanlage keine kritische Rolle. In particular, an advantage of the invention is that the thickness of the sidewall 120 can be increased as needed without significant practical limitations. A total thickness in the range of 1 m to 6 m or 10 m or more is possible and depending on the dimension of the cooling system is recommended. Conventional cryogenic tanks require as thin tank walls as possible to save storage space. In contrast, the thickness of the side wall 120 of the cooling system according to the invention does not play a critical role.
Die Ausführungsform von Figur 5A kann so modifiziert sein, dass eine weitere Hohlwand eingefügt wird, die Teil einer weiteren, insbesondere elektrischen Kühleinrichtung ist. Im Störfall (z.B. bei Ausfall der ersten Kühleinrichtung unterhalb des Bodenbereichs des Kühlraums) kann die Kühlung des Kühlraums vollständig von der Seitenwand 120 übernommen werden, während gleichzeitig die erste Kühleinrichtung instandgesetzt wird. Die Kühlung von der Seitenwand 120 aus kann z.B. vorgesehen sein, wenn der Vorrat flüssigen Stickstoffs 220 der ersten Kühleinrichtung 200 zur Neige geht und nicht rasch genug aufgefüllt werden kann. Diese Modifizierung ist mit weiteren Einzelheiten in Figur 5B gezeigt. The embodiment of FIG. 5A may be modified such that a further hollow wall is inserted, which is part of a further, in particular electrical, cooling device. In the event of a fault (for example, if the first cooling device fails below the bottom area of the cooling space), the cooling of the cooling space can be completely taken over by the side wall 120, while at the same time the first cooling device is being repaired. The cooling from the sidewall 120 may be e.g. be provided when the supply of liquid nitrogen 220 of the first cooling device 200 is running low and can not be filled quickly enough. This modification is shown in more detail in Figure 5B.
Figur 5B zeigt die Seitenwand 120, bei der die Vakuumkomponenten-Lage 122.1 mit einer vergrößerten Dicke angeordnet und zusätzlich auf der Innenseite der Seitenwand 120 ein Kühlelement 310 der zweiten Kühleinrichtung 300 (siehe Figur 1) angeordnet ist. Das Kühlelement 310 umfasst ein weiteres schichtförmiges, hohlwandiges Bauelement, wie z.B. eine Vielzahl von Hohlleitungen aus Metall. Die Hohlleitungen können flächendeckend oder mit gegenseitigen Abständen auf der In¬ nenseite der Seitenwand 120 angeordnet sein. Das Kühlelement 310 ist mit einem Kühlaggregat 320 (siehe Figur 1) verbunden. Zusätzlich kann das Kühlelement 310 mit dem flüssigen Stick¬ stoff 220 der ersten Kühleinrichtung 200 (siehe Figur 1) in Verbindung stehen. Im Normalbetrieb wird mit dem Kühlelement 310 die Kühlung des Inneren des Kühlraums 100 unterstützt. Im Störfall kann das Kühlelement 310 von außen mit einem zusätzlichen Kühlmittel durchströmt werden. Das zusätzliche Kühlmittel kann durch ein elektrisches Kühlsystem oder aus einem Kühlmitteltank oder angeschlossenen Tankwagen, z.B. mit flüssigem Stickstoff, be¬ reitgestellt werden. FIG. 5B shows the side wall 120, in which the vacuum component layer 122.1 is arranged with an increased thickness and, in addition, a cooling element 310 of the second cooling device 300 (see FIG. 1) is arranged on the inside of the side wall 120. The cooling element 310 includes another layered, hollow-walled component, such as a variety of hollow pipes made of metal. The hollow wires may be arranged 120 coverage or with mutual spacing on the In ¬ inner side of the side wall. The cooling element 310 is connected to a cooling unit 320 (see FIG. 1). In addition, the cooling element 310 may be in communication with the liquid ¬ stick material 220 of the first cooling device 200 (see Figure 1). In normal operation, the cooling of the interior of the cooling chamber 100 is supported by the cooling element 310. In case of failure, the cooling element 310 can be flowed through from the outside with an additional coolant. The additional refrigerant may by an electrical cooling system or from a coolant tank connected or tankers, for example with liquid nitrogen, be ¬ be made available.
Figur 5C zeigt eine weitere abgewandelte Variante der Seiten¬ wand 120, bei der die Reihenfolge der Vakuumkomponenten-Lage 122.3 und der Kunststoff-Lage 121 getauscht ist. Im Einzelnen ist auf der Innenseite der Seitenwand 120 zunächst die metallische Kühlschicht 101 vorgesehen, unter der die erste Vakuumkomponenten-Lage 122.1 angeordnet ist. Diese kann wie in Figur 5A mit einem reflektierenden Element 120.1 ausgestattet sein. Anschließend folgt die Kunststoff-Lage 121 und das Mauerwerk aus Isolations-Bauelementen der Vakuumkomponenten-Lage 122.2. Nach außen folgt eine weitere Schutzschicht 122.3, mit der die Vakuumkomponenten-Lage 122.2 stabilisiert wird. Des Weiteren können nach außen hin herkömmliche Wandstrukturen für Schutz- oder Stabilisierungszwecke folgen. 5C shows a further modified version of the pages ¬ wall 120, in which the order of the vacuum component location 122.3 and the plastic sheet is exchanged 121st In detail, the metallic cooling layer 101 is initially provided on the inside of the side wall 120, below which the first vacuum component layer 122.1 is arranged. This can be equipped with a reflecting element 120.1 as in FIG. 5A. This is followed by the plastic layer 121 and the masonry of insulating components of the vacuum component layer 122.2. To the outside, another protective layer 122.3 follows, with which the vacuum component layer 122.2 is stabilized. Furthermore, conventional wall structures may follow outwardly for protection or stabilization purposes.
Die schematische Blockdarstellung in Figur 6 illustriert die Verbindung der erfindungsgemäßen Kühlanlage 1 mit der Kühlmittelzufuhr 500 und einer Betriebssteuerung 600. Die Kühlan- läge 1 ist mit einem Kühlraum 100 ausgestattet, der zur Langzeitlagerung von biologischen Proben bei Temperaturen unterhalb von -80°C, insbesondere unterhalb von -130°C konfiguriert ist. Typischerweise beträgt die Temperatur im Kühlraum 100 weniger als -140°C. Hierzu wird die erste Kühleinrichtung 200 (siehe Figur 1) wie folgt mit flüssigem Stickstoff versorgt . The schematic block diagram in FIG. 6 illustrates the connection of the inventive refrigeration system 1 with the coolant supply 500 and an operating controller 600. 1 is equipped with a cold room 100, which is configured for the long-term storage of biological samples at temperatures below -80 ° C, especially below -130 ° C. Typically, the temperature in the cold room 100 is less than -140 ° C. For this purpose, the first cooling device 200 (see FIG. 1) is supplied with liquid nitrogen as follows.
Die Kühlmittelzufuhr 500 umfasst einen ersten (510) und einen zweiten (511) Kühlmittel-Vorratsbehälter (Tank). Die Kühlmittel-Vorratsbehälter 510, 511 können bei Bedarf durch externe mobile Reservoire (Tankwagen) aufgefüllt werden. Bevorzugt ist jedoch eine Variante der Erfindung, bei der die Kühlmittelzufuhr 500 mit einer eigenen Verflüssigungsanlage 530 aus- gestattet ist. Die Verflüssigungsanlage 530 liefert laufend flüssigen Stickstoff in die Kühlmittel-Vorratsbehälter 510, 511. Die Verflüssigungsanlage 530 hat den Vorteil, dass eine lückenlose Langzeitkühlung über lange Zeiträume, Monate, Jahre oder Jahrzehnte, sichergestellt werden kann. Zur elektri- sehen Versorgung der Verflüssigungsanlage ist ein Notstrom- Generator 531 vorgesehen, der im Störfall auch der Versorgung der zweiten Kühleinrichtung dienen kann. The coolant supply 500 comprises a first (510) and a second (511) coolant reservoir (tank). The coolant reservoirs 510, 511 can be refilled as needed by external mobile reservoirs (tanker trucks). However, a variant of the invention is preferred in which the coolant supply 500 is equipped with its own liquefaction plant 530. The liquefaction plant 530 continuously supplies liquid nitrogen into the coolant reservoirs 510, 511. The liquefaction plant 530 has the advantage that complete, long-term cooling over long periods of time, months, years or decades, can be ensured. For electrical supply to the liquefaction plant, an emergency power generator 531 is provided, which can also serve to supply the second cooling device in the event of a fault.
Der erste Kühlmittel-Vorratsbehälter 510 ist über die Kühl- mittelleitung 520 mit der ersten Kühleinrichtung 200 verbunden (siehe Figur 1). Des Weiteren ist der erste Kühlmittel- Vorratsbehälter mit einer kühlbaren Haubenkammer 400.1 (siehe Figur 4) des Betriebsraums 400 verbunden, um in dieser für den Störfall eine Temperatur von z.B. -80°C einzustellen. The first coolant reservoir 510 is connected to the first cooling device 200 via the coolant line 520 (see FIG. 1). Furthermore, the first coolant reservoir is connected to a coolable hood chamber 400.1 (see FIG. 4) of the operating room 400 in order to maintain a temperature of e.g. -80 ° C.
Der zweite Kühlmittel-Vorratsbehälter 511 ist über eine Verdampfungsanlage und eine zweite Kühlmittelleitung 521 und eine Temperatursteuerung 522 mit der Personen-Schleuseneinrichtung 450 für die Bedienperson (en) verbunden. Die Temperatur- Steuerung 522 wird so betätigt, dass in der Personen- Schleuseneinrichtung 450 in einer ersten Kammer eine Temperatur von -40°C und in einer zweiten Kammer eine Temperatur von -80°C eingestellt wird. Die Temperatur-Steuerung 522 wird zu- sätzlich verwendet, um zusätzlich eine Proben-Schleuseneinrichtung 460 für Proben zu temperieren. The second coolant reservoir 511 is connected to the personal lock device 450 for the operator (s) via an evaporator and a second coolant line 521 and a temperature controller 522. The temperature- Controller 522 is actuated to set a temperature of -40 ° C in the personal lock device 450 in a first chamber and a temperature of -80 ° C in a second chamber. The temperature control 522 is additionally used to additionally temper a sample lock device 460 for samples.
Die Nachlieferung von flüssigem Stickstoff in die erste Kühleinrichtung 200 erfolgt unter Verwendung eines Regelkreises. Mit einem Füllstands-Sensor wird der Pegel des flüssigen Stickstoffs der ersten Kühleinrichtung 200 erfasst. Bei Unterschreiten eines kritischen Pegels wird über die Kühlmit¬ telleitung 520 flüssiger Stickstoff in die erste Kühleinrich¬ tung 200 nachgeliefert. The subsequent delivery of liquid nitrogen into the first cooling device 200 is carried out using a control loop. With a level sensor, the level of the liquid nitrogen of the first cooling device 200 is detected. When falling below a critical level 520, liquid nitrogen is replenished in the first Kühleinrich ¬ tung 200 via the Kühlmit ¬ telleitung.
Die Kühlmittelzufuhr 500 ist zusätzlich mit einem externen Hilfsbehälter 540 zur Versorgung der Kühlanlage 1 mit flüssigem Stickstoff im Störfall ausgestattet. Der Hilfsbehälter 540 ist vorzugsweise über ein Sperrelement, wie z. B. ein Ventil, mit der Hohlwand 122.2 in der Seitenwand 120 (siehe Figur 1) verbunden. The coolant supply 500 is additionally equipped with an external auxiliary reservoir 540 for supplying the cooling system 1 with liquid nitrogen in the event of a malfunction. The auxiliary container 540 is preferably via a blocking element, such. As a valve, with the hollow wall 122.2 in the side wall 120 (see Figure 1).
Zusätzlich ist an die Kühlanlage 1 die zweite Kühleinrichtung angeschlossen, die ein elektrisches Kühlaggregat 320 zur Ein- Stellung einer Temperatur von -80°C, bevorzugt von -150°C im Kühlraum 100 konfiguriert ist. Das Kühlmittel der zweiten Kühleinrichtung 300 wird an die Kühlelemente 310 in der Seitenwand des Kühlraums 100 geliefert (siehe z. B. Figuren 1, 5B. In addition, the second cooling device is connected to the cooling system 1, which is an electric cooling unit 320 for setting a temperature of -80 ° C, preferably configured from -150 ° C in the cooling chamber 100. The coolant of the second cooling device 300 is supplied to the cooling elements 310 in the side wall of the cooling space 100 (see, for example, FIGS.
Figur 6 illustriert auch die Bestandteile der Betriebssteuerung 600 der erfindungsgemäßen Kühlanlage 1. Im Einzelnen um- fasst die Betriebssteuerung 600 eine erste Steuerung 601 für den Probeneinlagerungs- und Entnahmeautomaten und eine zweite Steuerung 602 zur Systemsteuerung. Die zweite Steuerung 602 umfasst insbesondere eine Temperatur-Regelung und/oder eine Steuerung der Sensorik, des Lichts und der Überwachungstechnik, wie z.B. von Video-Kameras. Des Weiteren umfasst die Betriebssteuerung 600 eine erste Datenbank 603, die mit Datenspeichern der in der Kühlanlage 1 abgelegten Proben gekoppelt ist. Mit Daten aus der ersten Datenbank 603 werden elektronische Komponenten der Probenbehälter und/oder Alarmsysteme zur Erfassung kritischer Probenzustände gesteuert. Die zweite Datenbank 604 ist für eine Ankopplung an die elektronischen Komponenten der Proben eingerichtet. Die Datenverbindung zwischen der Betriebssteuerung 600 und der Kühlanlage 1 erfolgt leitungsgebunden oder drahtlos. Schließlich umfasst die Betriebssteuerung 600 eine Vakuumanlage 605, die zur Evakuierung von Komponenten der Seitenwände 120 des Kühlraums 100 angeordnet ist und bei Bedarf mit dem Generator 531 versorgt werden kann. FIG. 6 also illustrates the components of the operating controller 600 of the refrigeration system 1 according to the invention. More specifically, the operating controller 600 includes a first controller 601 for the sample storage and retrieval machine and a second controller Control 602 for system control. The second controller 602 includes, in particular, a temperature control and / or a control of the sensors, the light and the monitoring technology, such as video cameras. Furthermore, the operation control 600 comprises a first database 603, which is coupled to data memories of the samples stored in the cooling system 1. Data from the first database 603 controls electronic components of the sample containers and / or alarm systems to detect critical sample conditions. The second database 604 is adapted for interfacing with the electronic components of the samples. The data connection between the operation control 600 and the cooling system 1 is conducted or wireless. Finally, the operation control 600 includes a vacuum system 605 which is arranged to evacuate components of the side walls 120 of the refrigerator compartment 100 and can be supplied with the generator 531 as needed.
Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlanlage 1 in schematischer Querschnittsansicht von oben (Figur 7A) und in schematischer Querschnittsansicht von der Seite (Figur 7B) . Des Weiteren zeigt Figur 7 eine Varian te der in der erfindungsgemäßen Kühlanlage 1 vorgesehenen Probenentnahme aus einem Regal (Figur 7C) . Bei der Kühlanlag 1 gemäß Figur 7 ist der Kühlraum 100 durch Zwischenwände 160 in mehrere Kühlkammern 105, 106, 107 segmentiert. Die Anordnung der Kühlkammern 105, 106 und 107 wird nach außen durch einen Bodenbereich 110, Seitenwände 120 und einen Deckenbereich 130 begrenzt, wie dies oben unter Bezug auf das Ausfüh rungsbeispiel z.B. gemäß Figur 1 beschrieben ist. Der Kühlraum 100 kann ausschließlich von oben durch den Deckenbereich 130 betreten werden. Der Kühlraum 100 ist frei von Öff nungen, die in horizontaler Richtung durch eine der Seiten- wände 120 führen. Somit werden eventuelle Störungen einer horizontalen Schichtung des Gases im Kühlraum 100 vermieden. FIG. 7 shows a further embodiment of the cooling system 1 according to the invention in a schematic cross-sectional view from above (FIG. 7A) and in a schematic cross-sectional view from the side (FIG. 7B). Furthermore, FIG. 7 shows a variant of the sampling provided in the refrigeration system 1 according to the invention from a shelf (FIG. 7C). In the cooling system 1 according to FIG. 7, the cooling space 100 is segmented by intermediate walls 160 into a plurality of cooling chambers 105, 106, 107. The arrangement of the cooling chambers 105, 106 and 107 is limited to the outside by a bottom portion 110, side walls 120 and a ceiling portion 130, as described above with reference to the Ausfüh tion example, for example according to Figure 1. The cooling space 100 can only be entered from above through the ceiling area 130. The cooling space 100 is free from openings that extend in the horizontal direction through one of the side walls. walls 120 lead. Thus, any disturbances of a horizontal stratification of the gas in the cooling chamber 100 are avoided.
Des Weiteren ist die Kühlanlage 1 vollständig für einen auto- matisierten Betrieb eingerichtet. Im Normalbetrieb erfolgt keine Begehung des Kühlraums 100. Vielmehr erfolgt die Zufüh¬ rung oder Entnahme von Proben über automatisierte Systeme ausschließlich durch den Deckenbereich 130 (siehe z. B. Figur 7C) . Furthermore, the cooling system 1 is completely set up for automated operation. In normal operation, no inspection of the cooling chamber 100. Rather, takes place takes place Zufüh ¬ tion or take samples from automated systems solely by the ceiling portion 130 (see, for. Example, Figure 7C).
Die Zwischenwände 160 enthalten Türöffnungen 161, die mit ei¬ nem Abstand über dem Bodenbereich 110 angeordnet sind (siehe auch Figur 4). Eine Bedienperson 3 kann durch die Türöffnungen 161 über Treppen 162 jede der Kühlkammern 105, 106 und 107 betreten. Die Türblätter der Türöffnungen 161 können durch Schächte 415 in den Betriebsraum 400 über dem Deckenbereich 130 gezogen werden. Die Türöffnungen 161 sind so angeordnet, dass sie einen möglichst großen gegenseitigen Abstand haben. Wie aus Figur 7A ersichtlich, ist die Türöffnung 161 an einer Seite der inneren Kühlkammer 105 angeordnet, die entgegengesetzt zu der Seite der mittleren Kühlkammer 106 positioniert ist, in der die zweite Türöffnung 161 angeordnet ist. Durch die Anordnung der Türöffnungen 161 wird vorteilhafterweise ermöglicht, dass bei gleichzeitiger Öffnung bei- der Türöffnungen keine direkten Gasströmungen von der äußersten in die innerste Kühlkammer auftreten. The intermediate walls 160 contain doorways 161, which are arranged with egg ¬ nem distance above the bottom portion 110 (see also Figure 4). An operator 3 can enter each of the cooling chambers 105, 106 and 107 through the door openings 161 via stairs 162. The door leaves of the door openings 161 can be pulled through shafts 415 into the operating room 400 above the ceiling area 130. The door openings 161 are arranged so that they have the greatest possible mutual distance. As shown in Fig. 7A, the door opening 161 is disposed on a side of the inner cooling chamber 105, which is positioned opposite to the side of the middle cooling chamber 106 in which the second door opening 161 is disposed. The arrangement of the door openings 161 advantageously makes it possible that with simultaneous opening of both door openings no direct gas flows from the outermost into the innermost cooling chamber occur.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass alle Kühlkammern 105, 106 und 107 ausschließlich von oben betreten und die Türöff- nungen 161 lediglich für einen Zugang in einem Störfall vorbehalten werden. In diesem Fall können die Türöffnungen 161 in Höhe des Bodenbereiches angeordnet sein, wobei die Treppen 162 dann nicht erforderlich sind. In den Zwischenwänden 160 können Sichtfenster (nicht dargestellt) vorgesehen sein. Mit diesen wird vorteilhafterweise die Beobachtung und Beleuchtung der inneren Kühlkammern erleichtert. Die Sichtfenster haben vorzugsweise eine vermin- derte Wärmeleitung und es werden vorzugsweise Vakuum- Verbundfenster verwendet. Alternatively, it may be provided that all the cooling chambers 105, 106 and 107 enter exclusively from above and the door openings 161 are reserved for access only in the event of a malfunction. In this case, the door openings 161 can be arranged at the level of the floor area, the stairs 162 are then not required. In the intermediate walls 160 viewing window (not shown) may be provided. With these advantageously the observation and illumination of the inner cooling chambers is facilitated. The viewing windows preferably have a reduced heat conduction and preferably vacuum composite windows are used.
In Figur 7B ist illustriert, wie der Kühlraum 100 über eine Personen-Schleuseneinrichtung 450 betreten werden kann. Eine Bedienperson 3 betritt die Personen-Schleuseneinrichtung 450 über eine Treppe. Im Schutzanzug kann die Bedienperson 3 von der Personen-Schleuseneinrichtung 450 über die Deckenöffnung 131 in die äußerste Kühlkammer 107 steigen. Von dieser kann die Bedienperson 3 über die Türöffnungen 161 in die inneren Kühlkammern 106, 105 gehen. FIG. 7B illustrates how the cooling space 100 can be entered via a personal lock device 450. An operator 3 enters the personal lock device 450 via a staircase. In the protective suit, the operator 3 can rise from the person lock device 450 via the ceiling opening 131 into the outermost cooling chamber 107. From this, the operator 3 can go over the door openings 161 into the inner cooling chambers 106, 105.
Die Kühlanlage 1 gemäß Figur 7 hat den Vorteil, dass in den Kühlkammern 105, 106 und 107 verschiedene Temperaturen eingestellt werden können. Die innerste Kühlkammer 105 ist auf- grund der eingeschlossenen Position der sicherste Raum derThe cooling system 1 according to FIG. 7 has the advantage that different temperatures can be set in the cooling chambers 105, 106 and 107. The innermost cooling chamber 105 is the safest space due to the enclosed position
Kühlanlage 1. Die Kühlkammer 105 wird sich im Havariefall am Langsamsten erwärmen, da sie durch die äußeren Kühlkammern 106, 107 vor einem Wärmeeintrag geschützt ist. Entsprechend wird die Kühlanlage 1 gemäß Figur 7 vorzugsweise wie folgt verwendet. Cooling System 1. The cooling chamber 105 will heat the slowest in the event of an accident, since it is protected by the outer cooling chambers 106, 107 from heat input. Accordingly, the cooling system 1 according to FIG. 7 is preferably used as follows.
In der innersten Kühlkammer 105 werden die wertvollsten Proben, wie z.B. lebendes Material, z.B. Einzelzellen, Zellsuspensionen, Blut oder Gewebeteile abgelegt. Typischerweise handelt es sich dabei um wenig bewegte Lagerbestände, die nur wenige Probenzugriffe erfordern. In der innersten Kühlkammer 105 sind insbesondere Reserve- oder Backup-Bestände untergebracht. In der mittleren Kühlkammer 106 befinden sich Proben, die einen häufigen Zugriff erfordern. Dieser Bereich kann als Arbeitsbereich der Kryobank verwendet werden. Schließlich werden in der äußersten Kühlkammer 107 Proben gelagert, die eine erhöhte Lagertemperatur von bis zu -50°C, ggf. sogar bis zu -20°C tolerieren. Die Proben umfassen totes Material, Se- ren, Plasma, genetisches Material oder dergleichen. In the innermost cooling chamber 105, the most valuable samples, such as living material, eg single cells, cell suspensions, blood or tissue parts are stored. Typically, these are low moving inventories requiring only a few sample accesses. In the innermost cooling chamber 105 in particular reserve or backup stocks are housed. In the middle cooling chamber 106 are samples that require frequent access. This area can be used as Workspace of the cryobank can be used. Finally, 107 samples are stored in the outermost cooling chamber, which tolerate an elevated storage temperature of up to -50 ° C, possibly even down to -20 ° C. The samples include dead matter, sera, plasma, genetic material or the like.
Figur 7C illustriert, wie Regale 141 der Probenaufnahmeeinrichtung vom Kühlraum 100 durch eine Öffnung im Deckenbereich 130 in den oberen Betriebsraum 400 gezogen werden können, um einzelne Proben aus den Regalen 141 zu entnehmen. Im Betriebsraum 400 ist ein beweglicher Isolationsturm 480 angeordnet, der zumindest auf seiner Innenseite aus einem porösen Material 481, z. B. Aerogel auf Silikatbasis, gebildet ist. Die Regale 141 werden entlang vertikaler Schienen 143 aus dem Tiefstemperaturbereich in den Isolationsturm 480 hochgezogen. Das Anheben erfolgt bis zu einer Höhe, die eine Entnahme der gewünschten Probe aus dem Regal 141 durch einen am Isolationsturm 480 befindlichen Schlitz 482 erlaubt. Der Isolationsturm 480 ist mit einem Reservoir flüssigen Stickstoffs (nicht gezeigt) verbunden. Das poröse Material ist mit flüssigemFIG. 7C illustrates how shelves 141 of the sample receiving device may be drawn from the refrigerator compartment 100 through an opening in the ceiling section 130 into the upper service compartment 400 to remove individual samples from the shelves 141. In the operating room 400, a movable isolation tower 480 is arranged, at least on its inside of a porous material 481, z. B. airgel based on silicate is formed. The shelves 141 are pulled up into the isolation tower 480 along vertical rails 143 from the low temperature range. The lifting takes place to a height which allows removal of the desired sample from the shelf 141 through a slot 482 located at the isolation tower 480. The isolation tower 480 is connected to a reservoir of liquid nitrogen (not shown). The porous material is liquid
Stickstoff beladen, so dass innerhalb des Isolationsturm 480 eine Temperatur von z. B. -160°C gegeben ist und nur die entnommene Probe für eine kurze Zeit einer Umgebungstemperatur von z. B. -20°C ausgesetzt wird, während alle anderen Proben des Regals 141 in einer durch den Isolationsturm 480 gebildeten, beweglichen Ausdehnung des Tieftemperaturbereichs im Kühlraum 100 verbleiben. Nitrogen loading, so that within the isolation tower 480, a temperature of z. B. -160 ° C is given and only the sample removed for a short time an ambient temperature of z. B. -20 ° C, while all other samples of the shelf 141 remain in a formed by the insulating tower 480, movable range of the low temperature region in the cooling chamber 100.
Die Verwendung von porösem Material, z. B. Aerogel auf Sili- katbasis, zur Speicherung von Kühlmittel, insbesondere flüssigem Stickstoff, zur aktiven Kühlung des Isolationsturms 480 ist nicht zwingend erforderlich. Der Isolationsturm 480 kann auch aus einem thermisch isolierenden Material gebildet sein. Des Weiteren kann gemäß der Erfindung die Verwendung von po- rösem Material, z. B. Aerogel auf Silikatbasis, allgemein auch an anderen Teilen des Kühlraums 100, insbesondere des Bodenbereiches 110, der Seitenwände 120 oder des Deckenbereiches 130 vorgesehen sein. The use of porous material, eg. B. Silica based airgel, for the storage of coolant, in particular liquid nitrogen, for active cooling of the isolation tower 480 is not mandatory. The isolation tower 480 may also be formed of a thermally insulating material. Furthermore, according to the invention, the use of po- red material, eg. B. airgel on silicate, in general also on other parts of the refrigerator compartment 100, in particular the bottom portion 110, the side walls 120 or the ceiling portion 130 may be provided.
In Figur 8 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlanlage 1 mit zusätzlichen Einzelheiten illustriert. Im Normalbetrieb arbeitet auch diese Kühlanlage 1 automatisch, so dass Bedienpersonen den Kühlraum nicht betreten. Eine Begehung des Kühlraums 100 erfolgt nur in speziellen Situationen, wie z.B. im Havariefall, bei Wartungen, Installationen oder Kontrollen. Obwohl der Normalbetrieb ohne die Begehungen des Kühlraums 100 vorgesehen ist, wird hier der Spezialfall der Begehung des Kühlraums 100 dargestellt. FIG. 8 illustrates a further embodiment of the cooling system 1 according to the invention with additional details. In normal operation, this cooling system 1 works automatically so that operators do not enter the refrigerator. An inspection of the refrigerator compartment 100 takes place only in special situations, such as e.g. in the event of an accident, during maintenance, installations or controls. Although the normal operation is provided without the inspections of the refrigerator compartment 100, the special case of the inspection of the refrigerator compartment 100 is shown here.
Die Kühlanlage 1 ist, wie oben beschrieben, mit einem Kühlraum 100 und einem darüber befindlichen Betriebsraum 400 aufgebaut. Der Kühlraum 100 wird durch den Bodenbereich 110, Seitenwände 120 und den Deckenbereich 130 begrenzt. Unter dem Bodenbereich 110 befindet sich die erste Kühleinrichtung 200. Die zweite Kühleinrichtung 300 ist mit der Seitenwand 120 verbunden. Im Deckenbereich 130 befindet sich mindestens eine Deckenöffnung 131, durch welche die Fördereinrichtung 150 mit einem Seilzug 151 und einer Leiter 152 vom Betriebsraum 400 in den Kühlraum 100 ragen. The cooling system 1 is, as described above, constructed with a cooling space 100 and an operating space 400 located above it. The cooling space 100 is limited by the floor area 110, side walls 120 and the ceiling area 130. Below the floor area 110 is the first cooling device 200. The second cooling device 300 is connected to the side wall 120. In the ceiling area 130 is at least one ceiling opening 131, through which the conveyor 150 with a cable 151 and a conductor 152 from the operating room 400 into the cooling chamber 100 protrude.
Zur Begehung des Kühlraums 100 betritt eine Bedienperson 3 durch die Personen-Schleuseneinrichtung 450 den Betriebsraum 400. Zwischen der Personen-Schleuseneinrichtung 450 und dem Betriebsraum 400 ist eine Schleusentür vorgesehen, durch wel che die Bedienperson 3 über eine Treppe 457 in den Betriebs¬ raum 400 gelangen kann. Vom Betriebsraum 400 erfolgt die Begehung des Kühlraums 100 durch die Deckenöffnung 131. Über dem Betriebsraum 400 befindet sich die Haubenkammer 400.1 (Havarieturm) , in den Probenaufnahmeeinrichtungen 140, insbesondere die turmartigen Regale 141 im Havariefall überführt werden können. Figur 8 zeigt als weiteres vorteilhaftes Merkmal der erfin¬ dungsgemäßen Kühlanlage 1 eine Stickstoff-Sprinkler-AnlageTo inspect the refrigerator 100 enters an operator 3 through the person-lock device 450, the operating room 400. Between the person-lock device 450 and the operating room 400 a lock door is provided by wel che the operator 3 via a staircase 457 in the operating ¬ space 400th can get. From the operating room 400, the inspection of the cooling chamber 100 takes place through the ceiling opening 131. Above the operating room 400 is the hood chamber 400.1 (Havarieturm), in the sample receiving devices 140, in particular the tower-like shelves 141 can be transferred in the event of an accident. Figure 8 shows as a further advantageous feature of the OF INVENTION ¬ to the invention cooling system 1 is a nitrogen-sprinkler system
108, die im Kühlraum 100 angeordnet ist. Vorzugsweise befindet sich die Stickstoff-Sprinkler-Anlage 108 an der Untersei¬ te des Deckenbereiches 130. Vorteilhafterweise kann mit der Stickstoff-Sprinkler-Anlage 108 eine schnelle Kühlung bei108, which is arranged in the cooling chamber 100. Preferably, the nitrogen-sprinkler system 108 is located at the Untersei ¬ te of the ceiling portion 130. Advantageously, with the nitrogen sprinkler system 108, a fast cooling at
Erstnutzung des Kühlraums oder im Havariefall erreicht werden. Die Stickstoff-Sprinkler-Anlage 108 wird über Kühlmittelleitungen von der Kühlmittelzufuhr 500 (siehe Figuren 1, 6) versorgt. First use of the refrigerator or in case of accident can be achieved. The nitrogen sprinkler system 108 is supplied via coolant lines from the coolant supply 500 (see Figures 1, 6).
Des Weiteren sind im Kühlraum 100 Kondensatsammelelemente 109 illustriert. Die Kondensatsammelelemente 109 umfassen z.B. Metallbleche, die mit der ersten Kühleinrichtung 200, insbesondere dem flüssigen Stickstoff 220 in Verbindung stehen. Die Kondensatsammelelemente 109 bilden eine Eisfalle. EinFurthermore, 100 condensate collection elements 109 are illustrated in the refrigerator. The condensate collection elements 109 include e.g. Metal sheets, which are in communication with the first cooling device 200, in particular the liquid nitrogen 220. The condensate collecting elements 109 form an ice trap. One
Eisbelag kann durch Austauschen der KondensatsammelelementeIce coating can be done by replacing the condensate collection elements
109, durch mechanisches Abkratzen, Absaugen oder durch Subli- mieren unter Verwendung von lokal aufgeblasenem trockenen warmen Gas, entfernt werden. Damit kann im Unterschied zu herkömmlichen Kryokonservierungstechniken eine Eisbildung im übrigen Kühlraum unterdrückt werden. 109, by mechanical scraping, aspiration or by sublimation using locally inflated dry warm gas. Thus, in contrast to conventional cryopreservation techniques, ice formation in the remaining cooling space can be suppressed.
Eine Entlüftung des Kühlraums 100 und des Betriebsraums 400 erfolgt über eine Rohrverbindung mit einem Siphon. Im Havariefall kann eine externe Lüftungseinrichtung trockene, temperierte Luft in den Betriebsraum 400 einführen. Hierzu ist ein flexibles Rohrelement 128 vorgesehen. Vorteilhafterweise kann im Betriebszustand der Kühlanlage 1 eine atembare Gasat mosphäre einer Temperatur im Bereich von -5°C bis -50°C so schnell zugeführt werden, dass der Betriebsraum 400 innerhalb von weniger als einer Minute, insbesondere innerhalb von 20 s betreten werden kann. Falls dies auch für den Kühlraum 100 erforderlich ist, kann ein aufgerollter Schlauch durch die Deckenöffnung 131 entlang der Leiter 152 in den Kühlraum 100 geführt werden. Bei aktiver Belüftung des Kühlraums 100 kann dieser ebenfalls innerhalb von 10 bis 20 s ohne Atemgerät und Schutzanzug betreten werden. Für den Fall einer sofort erforderlichen Entnahme der Proben (Evakuierung) ist in einem seitlichen Wandbereich ein Wandelement 123 angeordnet. Das Wandelement 123 ist über eine Öffnungsfuge 124 mit der Seitenwand 120 verbunden und aus dieser herausnehmbar oder herausschlagbar. Auf der Außenseite der Seitenwand 120 kann eine schematisch illustrierte Andockeinrichtung 700 für einen mobilen Evakuierungscontainer angeordnet sein. A venting of the cooling chamber 100 and the operating room 400 via a pipe connection with a siphon. In the event of an accident, an external ventilation device can introduce dry, tempered air into the operating room 400. For this purpose, a flexible tube element 128 is provided. Advantageously, in the operating state of the refrigeration system 1, a breathable gas atmosphere at a temperature in the range of -5 ° C to -50 ° C so be supplied quickly that the operating room 400 can be entered within less than a minute, in particular within 20 s. If this is also required for the cooling space 100, a rolled-up hose can be guided through the ceiling opening 131 along the ladder 152 into the cooling space 100. With active ventilation of the cold room 100 this can also be entered within 10 to 20 s without breathing apparatus and protective suit. In the case of an immediately required removal of the samples (evacuation), a wall element 123 is arranged in a lateral wall region. The wall element 123 is connected via an opening joint 124 with the side wall 120 and removable or knocked out of this. On the outside of the side wall 120, a schematically illustrated docking device 700 may be arranged for a mobile evacuation container.
Die automatische Probenablage oder Probenentnahme erfolgt mit einem Probenzugriffsautomaten 470, der sich im Betriebsraum 400 befindet und eine Antriebseinrichtung 410 für die mechanischen Stellelemente 411 enthält. Eine horizontale Bewegung der Stellelemente 411 erfolgt im Betriebsraum 400 oberhalb einer Temperatur von -80°C. Ein vertikaler Arm 416 der Stell- elemente 411 greift durch einen sich bei der Bewegung öffnen¬ den Schlitz in der Deckenöffnung 131 in den Kühlraum 100 ein, so dass alle Fächer der Regale 141 erreichbar sind. Eine Pro¬ be wird herausgenommen, nach oben transportiert, gelangt in den Automaten Probenzugriffsautomaten 470 und wird in eine temperierte Schleuse (-60 bis -80°C) übergeben, wo die Probe zu einer Entnahmestelle 458 verbracht wird, die ohne jede thermische Schutzkleidung aufgesucht werden kann. Figur 9 illustriert, dass im Falle einer Auslegung der Kühlanlage 1 in der Größe einer Industriehalle die Verwendung variabler Zwischenwände 160 von Vorteil ist. Zwischenwände 160 können nach Bedarf in den Kühlraum 100 eingefügt oder aus diesem entfernt werden. Die Zwischenwände 160 verlaufen in transversaler und/oder longitudinaler Richtung relativ zu ei¬ ner Längsausdehnung des Kühlraums 100. Vorzugsweise lassen sich die Zwischenwände 160 in vertikaler Richtung, d. h. nach oben bewegen, so dass vorteilhafterweise verhindert wird, dass im Kühlraum 100 unerwünschte Gasströmungen oder unkontrollierte thermische Gradienten entstehen. Des Weiteren ermöglichen die Zwischenwände 160 eine getrennte Kühlung in einzelnen Kammern des Kühlraums 100 mit variierbaren Tempera¬ turen. Auf diese Weise lassen sich Kryobanken mit Lagerkapa- zitäten von Millionen von Proben realisieren. The automatic sample storage or sampling takes place with a sample access automaton 470, which is located in the operating room 400 and contains a drive device 410 for the mechanical actuating elements 411. A horizontal movement of the adjusting elements 411 takes place in the operating room 400 above a temperature of -80 ° C. A vertical arm 416 the adjusting members 411 extends through a opening in the movement ¬ the slot in the ceiling opening 131 in the refrigerator 100, so that all compartments of the shelves 141 are accessible. A sample is taken out, transported upwards, sampler 470 enters the machine and is transferred to a temperature-controlled lock (-60 to -80 ° C.), where the sample is taken to a removal point 458, which is visited without any thermal protective clothing can be. FIG. 9 illustrates that in the case of a design of the refrigeration plant 1 in the size of an industrial building, the use of variable partitions 160 is advantageous. Partition walls 160 may be inserted into or removed from the cooling compartment 100 as needed. The partitions 160 extend in the transverse and / or longitudinal direction relative to egg ¬ ner longitudinal extent of the cooling chamber 100. Preferably, the intermediate walls blank 160 in the vertical direction, ie, move upward, so that advantageously prevents the refrigerator compartment uncontrolled 100 undesired gas flows or thermal gradients arise. Furthermore, allow the partition walls 160 has a separate cooling in individual chambers of the cooling chamber 100 with variable temperature ¬ structures. In this way, cryobanks can be realized with storage capacities of millions of samples.
Alternativ zur Darstellung in Figur 9 kann gemäß Figur 10 ein modularer Aufbau der Kühlanlage 1 vorgesehen sein, wobei alle Kammern oder Probenaufnahmeeinrichtungen im Kühlraum 100 se- parate Elemente bilden, die ggf. völlig autark versorgt sind. Ein derartiges Konzept besitzt den Vorteil der freien Erwei- terbarkeit . As an alternative to the representation in FIG. 9, according to FIG. 10, a modular design of the cooling system 1 can be provided, wherein all chambers or sample receiving devices in the cooling space 100 form separate elements, which are possibly supplied completely autonomously. Such a concept has the advantage of free expandability.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein. The features of the invention disclosed in the foregoing description, claims and drawings may be significant to the realization of the invention in its various forms both individually and in combination.

Claims

Ansprüche 1. Kühlanlage (1), insbesondere zur Kryokonservierung biologischer Proben (2) , umfassend:  Claims 1. Cooling system (1), in particular for the cryopreservation of biological samples (2), comprising:
- einen Kühlraum (100), der von einem Bodenbereich (110), Seitenwänden (120) und einem Deckenbereich (130) begrenzt wird, und  a cooling space (100) delimited by a floor area (110), side walls (120) and a ceiling area (130), and
- eine erste Kühleinrichtung (200), die zur Kühlung des Kühlraums (100) mit flüssigem Stickstoff (220) vorgesehen ist, wobei - A first cooling device (200), which is provided for cooling the cooling space (100) with liquid nitrogen (220), wherein
- der Bodenbereich (110) zur unmittelbaren Kühlung mit dem flüssigen Stickstoff konfiguriert ist,  the floor area (110) is configured for direct cooling with liquid nitrogen,
dadurch gekennzeichnet:, dass characterized in that:
- der Kühlraum (100) so dimensioniert ist, dass sich in dem Kühlraum (100) eine Bedienperson (3) aufhalten und bewegen kann, und  - The refrigerator compartment (100) is dimensioned so that in the refrigerator compartment (100) an operator (3) can stay and move, and
- der Bodenbereich (110) eine Plattform (111) aufweist, die für Dampf des flüssigen Stickstoffs (220) durchlässig ist und einen Trägerbereich für die Bedienperson (3) bildet.  - The bottom portion (110) has a platform (111), which is permeable to vapor of the liquid nitrogen (220) and forms a support area for the operator (3).
2. Kühlanlage gemäß Anspruch 1, die umfasst : 2. Cooling system according to claim 1, comprising:
- eine zweite Kühleinrichtung (300), die unabhängig von der ersten Kühleinrichtung (200) zur Kühlung des Kühlraums (100) betätigbar ist.  - A second cooling device (300) which is independently of the first cooling device (200) for cooling the cooling space (100) operable.
3. Kühlanlage gemäß Anspruch 2, bei der 3. Cooling system according to claim 2, wherein
- die zweite Kühleinrichtung (300) zur Kühlung von mindestens einer der Seitenwände (120) des Kühlraums (100) vorgesehen und/oder für einen elektrischen Kühlbetrieb konfiguriert ist.  - The second cooling device (300) for cooling at least one of the side walls (120) of the cooling space (100) provided and / or is configured for an electric cooling operation.
4. Kühlanlage gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der - der Deckenbereich (130) eine Deckenöffnung (131) aufweist, wobei oberhalb der Deckenöffnung (131) mindestens ein Betriebsraum (400) vorgesehen ist, der eine Antriebseinrichtung4. Cooling system according to one of the preceding claims, wherein - The ceiling portion (130) has a ceiling opening (131), wherein above the ceiling opening (131) at least one operating space (400) is provided, the drive means
(410) mit mechanischen Stellelementen (411) enthält, eine Fördereinrichtung (150) zur Einführung der Bedienperson (3) in den Kühlraum (100) enthält und/oder mit einer Schleuseneinrichtung (450) verbunden ist. (410) with mechanical adjusting elements (411), a conveying device (150) for introducing the operator (3) into the cooling space (100) and / or connected to a lock device (450).
5. Kühlanlage gemäß Anspruch 4, bei der 5. Cooling system according to claim 4, wherein
- die mechanischen Stellelemente (411) in den Kühlraum (100) einführbar sind, wobei zumindest Teile der Stellelemente - The mechanical adjusting elements (411) in the cooling chamber (100) are insertable, wherein at least parts of the adjusting elements
(411) heizbar sind, und/oder (411) are heatable, and / or
- die Fördereinrichtung (150) einen Seilzug (151) und/oder eine Tritteinrichtung (152) umfasst.  - The conveyor (150) comprises a cable (151) and / or a stepping device (152).
6. Kühlanlage gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der 6. Cooling system according to one of the preceding claims, wherein
- die Seitenwände (120) mehrschichtig mit mehreren Wandlagen aufgebaut sind, die mindestens eine Kunststoff-Lage (121), mindestens eine Vakuumkomponenten-Lage (122.1, 122.2)  - The side walls (120) are multi-layered with several wall layers, the at least one plastic layer (121), at least one vacuum component layer (122.1, 122.2)
und/oder mindestens eine Dampfsperren-Lage umfassen. and / or at least one vapor barrier layer.
7. Kühlanlage gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der 7. Cooling system according to one of the preceding claims, wherein
- mindestens eine der Seitenwände (120) modular mit mindestens einem Wandelement (123) aufgebaut ist, das senkrecht zur jeweiligen Seitenwand (120) verschiebbar und von der Seitenwand (120) trennbar ist. - At least one of the side walls (120) modular with at least one wall element (123) is constructed, which is perpendicular to the respective side wall (120) displaceable and from the side wall (120) separable.
8. Kühlanlage gemäß Anspruch 7, bei der 8. Cooling system according to claim 7, wherein
- auf einer Außenseite der Seitenwand (120) mit dem mindestens einen Wandelement (123) eine Andockeinrichtung (700) für einen Evakuierungscontainer vorgesehen ist. - On a outside of the side wall (120) with the at least one wall element (123) is provided a docking device (700) for an evacuation container.
9. Kühlanlage gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der 9. Cooling system according to one of the preceding claims, wherein
- mindestens eine der Seitenwände (120) eine Türöffnung (125) mit einem Türblatt (126) aufweist.  - At least one of the side walls (120) has a door opening (125) with a door leaf (126).
10. Kühlanlage gemäß Anspruch 9, bei der 10. The cooling system according to claim 9, wherein
- die Türöffnung (125) mit einem vorbestimmten Abstand über dem Bodenbereich angeordnet ist und/oder das Türblatt (126) parallel zur jeweiligen Seitenwand (120) verschiebbar ange- ordnet ist.  - The door opening (125) is arranged at a predetermined distance above the floor area and / or the door leaf (126) is arranged parallel to the respective side wall (120) slidably.
11. Kühlanlage gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der 11. Cooling system according to one of the preceding claims, wherein
- im Kühlraum (100) eine Probenaufnahmeeinrichtung (140) mit Regalen (141) vorgesehen ist, die zur Aufnahme der Proben eingerichtet ist.  - In the cooling chamber (100) a sample receiving device (140) with shelves (141) is provided, which is adapted to receive the samples.
12. Kühlanlage gemäß Anspruch 11, bei der 12. The cooling system according to claim 11, wherein
- die Probenaufnahmeeinrichtung (140) mit Wärmebrücken (142) ausgestattet ist, die in den Bodenbereich (110) ragen.  - The sample receiving device (140) with thermal bridges (142) is provided, which protrude into the bottom region (110).
13. Kühlanlage gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die umfasst 13. A cooling system according to one of the preceding claims, comprising
- Zwischenwände (160), die sich im Kühlraum in vertikaler und/oder horizontaler Richtung erstrecken,  Partition walls (160) which extend in the vertical and / or horizontal direction in the cooling space,
- einen Kühlmittel-Hilfsbehälter (540) , der zur Aufnahme eines Reservevolumens flüssigen Stickstoff vorgesehen ist, a coolant auxiliary reservoir (540) provided for receiving a reserve volume of liquid nitrogen,
- eine Stickstoff-Verflüssigungsanlage (530), a nitrogen liquefaction plant (530),
- Kondensatsammeielemente (109, 521), die im Kühlraum (100) angeordnet sind,  Condensate collecting elements (109, 521) arranged in the cooling space (100),
- eine Stickstoff-Sprinkler-Anlage (108), die in einem oberen Bereich des Kühlraumes (100) angeordnet ist, und/oder  - A nitrogen sprinkler system (108), which is arranged in an upper region of the cooling space (100), and / or
- eine Helium-Einspeisungs-Anlage , die für eine Kühlung des Kühlraums (100) konfiguriert ist. - A helium feed system, which is configured for cooling the refrigerator (100).
14. Verfahren zum Betrieb einer Kühlanlage gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten: 14. A method of operating a refrigeration system according to one of the preceding claims, comprising the steps of:
- Kühlung des Kühlraums (100) mit der ersten Kühleinrichtung (200), und  Cooling the cooling space (100) with the first cooling device (200), and
- Positionierung von biologischen Proben im Kühlraum (100).  - Positioning of biological samples in the cold room (100).
15. Verfahren gemäß Anspruch 14, bei dem 15. The method according to claim 14, wherein
- eine Bedienperson (3) im Kühlraum (100) Kontroll-, War- tungs- und/oder Bedienschritte ausführt.  - An operator (3) in the refrigerator (100) performs control, maintenance and / or operating steps.
PCT/EP2012/000451 2011-02-02 2012-02-01 Accessible cooling system, especially for cryopreserving biological samples, and method for the operation thereof WO2012104080A2 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12702189.7A EP2671034A2 (en) 2011-02-02 2012-02-01 Accessible cooling system, especially for cryopreserving biological samples, and method for the operation thereof
JP2013552134A JP2014504716A (en) 2011-02-02 2012-02-01 Walkable cooling system mainly used for cryopreservation of biological samples and its operation method
US13/983,342 US20140000307A1 (en) 2011-02-02 2012-02-01 Accessible cooling system, especially for cryopreserving biological samples, and method for the operation thereof
CN201280015818.XA CN103459949B (en) 2011-02-02 2012-02-01 It is particularly useful for the cooling system being suitable for walking of low temperature storage biological specimen and the method for operating this kind of cooling system
CA2825234A CA2825234C (en) 2011-02-02 2012-02-01 Accessible cooling system, especially for cryopreserving biological samples, and method for the operation thereof

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011010121.7 2011-02-02
DE102011010121.7A DE102011010121B4 (en) 2011-02-02 2011-02-02 Walk-in cooling system, in particular for the cryopreservation of biological samples, and method for their operation

Publications (3)

Publication Number Publication Date
WO2012104080A2 true WO2012104080A2 (en) 2012-08-09
WO2012104080A8 WO2012104080A8 (en) 2012-11-08
WO2012104080A3 WO2012104080A3 (en) 2013-01-24

Family

ID=45562275

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2012/000451 WO2012104080A2 (en) 2011-02-02 2012-02-01 Accessible cooling system, especially for cryopreserving biological samples, and method for the operation thereof

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20140000307A1 (en)
EP (1) EP2671034A2 (en)
JP (1) JP2014504716A (en)
CN (1) CN103459949B (en)
CA (1) CA2825234C (en)
DE (1) DE102011010121B4 (en)
WO (1) WO2012104080A2 (en)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011010120A1 (en) * 2011-02-02 2012-08-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Cooling system, in particular for the cryopreservation of biological samples, with facilities in the event of an accident
JP6600688B2 (en) 2015-09-09 2019-10-30 ギガフォトン株式会社 Target container
CN105211050B (en) * 2015-10-22 2017-12-12 上海原能细胞医学技术有限公司 Operating desk for freeze-stored cell
FI126430B (en) * 2015-12-16 2016-11-30 Oy Cryon Ltd Cold treatment system
CN105737471B (en) * 2016-02-04 2018-08-31 上海理工大学 Quickly cooling portable biometric sample Cord blood case
CN107054914A (en) * 2016-12-31 2017-08-18 重庆煌固包装制造有限公司 A kind of fresh-preserving container
CN106829202B (en) * 2017-01-13 2019-05-31 北京华晨世纪生物技术有限公司 Constant low temperature storage system and the method for removing Dewar fog
CN107691429A (en) * 2017-09-30 2018-02-16 曾里 A kind of gradient cooling mechanism and its method of work
CN107883629A (en) * 2017-12-12 2018-04-06 广州鲜之源生态冷链技术有限公司 The liquid nitrogen refrigerating apparatus and refrigerating method of a kind of rice
GB201721588D0 (en) 2017-12-21 2018-02-07 Asymptote Ltd Container for cryopreserved samples
WO2020033578A1 (en) 2018-08-10 2020-02-13 Celltrio, Inc. Systems and methods for cryogenic storage
CN112097428A (en) * 2020-11-13 2020-12-18 金西盟(天津)人工智能有限责任公司 Biological sample liquid nitrogen tank refrigerator adopting triple refrigeration triple protection and heat insulation technology
CN114739075B (en) * 2022-03-31 2023-06-16 青岛海尔生物医疗股份有限公司 Method and device for cooling program cooling instrument and program cooling instrument

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB812210A (en) 1956-11-21 1959-04-22 British Oxygen Co Ltd Preservation of food and other perishable materials
EP1223393A2 (en) 2001-01-12 2002-07-17 Chart, Inc. Liquid cryogen storage container
US20060156753A1 (en) 2003-07-18 2006-07-20 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. Device and method for handling a probe
US20060283197A1 (en) 2003-10-08 2006-12-21 Uwe Schon Cooling apparatus used for cryonic preservation, and corresponding operating method
DE102005031648A1 (en) 2005-07-06 2007-01-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method and device for the cryopreservation of biological samples
US20070267419A1 (en) 2004-10-01 2007-11-22 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E. V. Cryo-Device and Associated Operational Method
WO2008009840A1 (en) 2006-07-19 2008-01-24 Cryo Diffusion Device for dry cryopreservation of products, in particular of samples of biological material

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2969649A (en) * 1958-11-13 1961-01-31 Liquefreeze Company Inc Method of superchilling frozen food
US3447334A (en) * 1967-12-07 1969-06-03 Garrett Corp Environmental system for preservation of perishables
US3552143A (en) * 1968-11-20 1971-01-05 David Lee Johnson Fish cooling and preserving system
US3648474A (en) * 1969-08-08 1972-03-14 Union Carbide Corp Beef refrigeration and preservation method
US3729946A (en) * 1971-05-26 1973-05-01 A Massey Cryogenic liquid handling system
JPS5884297A (en) * 1981-11-13 1983-05-20 Koji Ishii Security check method for double-shell low temperature tank
DE3234457C2 (en) * 1982-09-17 1984-09-20 C. Reichert Optische Werke Ag, Wien Cooling bath for rapid cooling of samples, especially for the cryofixation of biological objects for a subsequent light or electron optical examination
US4467612A (en) * 1983-02-28 1984-08-28 Weasel George E Jr Removable pallet floor for chilled vegetation transport
US4739622A (en) * 1987-07-27 1988-04-26 Cryogenics International, Inc. Apparatus and method for the deep cryogenic treatment of materials
JP2574815B2 (en) * 1987-10-21 1997-01-22 株式会社日立製作所 Cryogenic refrigeration equipment
US4951479A (en) * 1989-11-24 1990-08-28 J.R. Simplot Company Refrigeration system
JPH05309588A (en) * 1992-05-12 1993-11-22 Mitsubishi Electric Corp Industrial robot
JP2593633Y2 (en) * 1992-05-13 1999-04-12 セイコーエプソン株式会社 Magnetic recording device
JPH06321307A (en) * 1993-05-14 1994-11-22 Fuji Plant Kk Improvement of gas cooled storage automated warehouse
JPH08219482A (en) * 1995-02-09 1996-08-30 Gibooni Baruch Cold blast device
JPH0961027A (en) * 1995-08-28 1997-03-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Refrigerator
JPH0989346A (en) * 1995-09-20 1997-04-04 Atsuyoshi Mantani Preventer for entering moisture of refrigeratintg stockroom
US5636522A (en) * 1995-11-06 1997-06-10 Ramos; John F. Cooling device for a beverage mug
JP3032838U (en) * 1996-06-25 1997-01-17 秀馨 邱 Safety fasteners for high altitude crash prevention
JP3356636B2 (en) * 1996-11-08 2002-12-16 株式会社日立製作所 Quick freezing device
JP3921649B2 (en) * 1998-09-02 2007-05-30 株式会社石井鐵工所 Inner tank side plate construction method of double shell tank
RU2168123C1 (en) * 2000-10-20 2001-05-27 Открытое общество с ограниченной ответственностью "Темп-II" Method and plant for storage of food
DE10129780A1 (en) * 2001-06-20 2003-01-02 Linde Ag Method and device for providing cold
JP2004028516A (en) * 2002-06-28 2004-01-29 Sanyo Electric Co Ltd Storage device
US7278278B2 (en) * 2003-06-12 2007-10-09 21St Century Medicine, Inc. Cryogenic storage system
EP1634496A1 (en) * 2004-09-14 2006-03-15 The Automation Partnership (Cambridge) Limited Ultra-low temperature storage system
JP2006194258A (en) * 2005-01-11 2006-07-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Heat insulation panel and heat insulation box body
DE102006032435A1 (en) * 2006-07-13 2008-01-17 Sixt, Bernhard, Dr. Transport container for keeping refrigerated frozen goods
JP5029894B2 (en) * 2007-09-10 2012-09-19 株式会社日立プラントテクノロジー Emergency evacuation room of cell preparation facility
JP5202169B2 (en) * 2008-08-04 2013-06-05 櫻護謨株式会社 Loading platform dock shelter
JP4648445B2 (en) * 2008-10-17 2011-03-09 大陽日酸株式会社 Cryopreservation device
US9151532B2 (en) * 2009-11-23 2015-10-06 Air Liquide Industrial U.S. Lp Recirculating liquid nitrogen immersion bath and method for freezing a product therein
WO2012035081A2 (en) * 2010-09-14 2012-03-22 Quantum Production Lmited Cryogenic storage devices
DE102011010120A1 (en) * 2011-02-02 2012-08-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Cooling system, in particular for the cryopreservation of biological samples, with facilities in the event of an accident
DE102011010119A1 (en) * 2011-02-02 2012-08-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Protective suit for use in a cold room

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB812210A (en) 1956-11-21 1959-04-22 British Oxygen Co Ltd Preservation of food and other perishable materials
EP1223393A2 (en) 2001-01-12 2002-07-17 Chart, Inc. Liquid cryogen storage container
US20060156753A1 (en) 2003-07-18 2006-07-20 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. Device and method for handling a probe
US20060283197A1 (en) 2003-10-08 2006-12-21 Uwe Schon Cooling apparatus used for cryonic preservation, and corresponding operating method
US20070267419A1 (en) 2004-10-01 2007-11-22 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E. V. Cryo-Device and Associated Operational Method
DE102005031648A1 (en) 2005-07-06 2007-01-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method and device for the cryopreservation of biological samples
WO2008009840A1 (en) 2006-07-19 2008-01-24 Cryo Diffusion Device for dry cryopreservation of products, in particular of samples of biological material

Also Published As

Publication number Publication date
EP2671034A2 (en) 2013-12-11
WO2012104080A3 (en) 2013-01-24
CA2825234A1 (en) 2012-08-09
DE102011010121A1 (en) 2012-08-02
CN103459949A (en) 2013-12-18
DE102011010121B4 (en) 2016-09-01
WO2012104080A8 (en) 2012-11-08
JP2014504716A (en) 2014-02-24
CN103459949B (en) 2016-06-01
US20140000307A1 (en) 2014-01-02
CA2825234C (en) 2018-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011010121B4 (en) Walk-in cooling system, in particular for the cryopreservation of biological samples, and method for their operation
EP2358196B1 (en) Cryogenic storage device
USRE45967E1 (en) Ultra-low temperature storage system
EP3327391B1 (en) Automated low-temperature storage for laboratory samples
EP2670238B1 (en) Cooling system, especially for cryopreserving biological samples, comprising devices for use in case of an emergency
EP1639892B1 (en) Ultra-low temperature storage system
WO1998047357A2 (en) Device and method for deep-freeze storing of biological preparations
DE102016124720B4 (en) Cryogenic storage device for storing samples, in particular for the cryogenic storage of biological samples
DE102016008869A1 (en) Cooling container and method for transporting cryoprobes
SU1391504A3 (en) Refrigerating storage for products at various temperature levels
EP3650781A1 (en) Temperature-controllable container with vacuum insulation elements
EP3155332A1 (en) Cooling and/or freezing device
EP3051231B1 (en) Refrigerating and/or freezing apparatus
DE102016124722B4 (en) Handling device, in particular for a storage device
WO2018093280A1 (en) Container
WO2008083685A2 (en) Device for deep-freezing portions of organic material
EP2748545A2 (en) An apparatus for freezing and storage of organic material and a door module for such an apparatus
DE102016124721B4 (en) Modular cryogenic storage system for storing samples, in particular for the cryogenic storage of biological samples
CN117699214A (en) Seed storage barrel convenient to transport
CN116878202A (en) Circulation mobile cut flower pressure difference precooling device

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2825234

Country of ref document: CA

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012702189

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2013552134

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13983342

Country of ref document: US

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12702189

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2