WO2018015350A1 - Refrigerated container and method for transporting cryosamples - Google Patents

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WO2018015350A1
WO2018015350A1 PCT/EP2017/068052 EP2017068052W WO2018015350A1 WO 2018015350 A1 WO2018015350 A1 WO 2018015350A1 EP 2017068052 W EP2017068052 W EP 2017068052W WO 2018015350 A1 WO2018015350 A1 WO 2018015350A1
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WO
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container
cooling
cavity
walls
interior
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/068052
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German (de)
French (fr)
Inventor
Günter R. Fuhr
Heiko Zimmermann
Tomm Schmidt
Original Assignee
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V.
Universität des Saarlandes
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Publication date
Application filed by Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V., Universität des Saarlandes filed Critical Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V.
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D3/00—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
    • F25D3/10—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using liquefied gases, e.g. liquid air
    • F25D3/105—Movable containers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2201/00—Insulation
    • F25D2201/10—Insulation with respect to heat
    • F25D2201/14—Insulation with respect to heat using subatmospheric pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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    • F25D2303/00—Details of devices using other cold materials; Details of devices using cold-storage bodies
    • F25D2303/08—Devices using cold storage material, i.e. ice or other freezable liquid
    • F25D2303/082—Devices using cold storage material, i.e. ice or other freezable liquid disposed in a cold storage element not forming part of a container for products to be cooled, e.g. ice pack or gel accumulator
    • F25D2303/0822—Details of the element
    • F25D2303/08222—Shape of the element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25D3/00—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies

Definitions

  • Cooling container and method for transporting cryosamples The invention relates to a cooling container, which is configured for storage and / or transport of samples at a temperature below -80 ° C, in particular at a temperature below ⁇ half of -140 ° C. Furthermore, the invention relates to a method for transporting samples at a temperature below -80 ° C, in particular below
  • cryoconservation of samples is an important procedure in the operation of sample banks. Especially for biological specimens and their storage in cryobiobanks, cryopreservation is an indispensable technique for applications such as health care, environmental protection and preservation of species, in particular by clinics or pharmaceutical companies.
  • Biological samples are usually placed in sample containers (eg tubes, so-called "tubes").
  • the biological samples are typically stored at temperatures below -80 ° C.
  • temperatures below -140 ° C up to the temperature of the liquid nitrogen (at atmospheric pressure -1 96 ° C).
  • temperatures below -140 ° C up to the temperature of the liquid nitrogen (at atmospheric pressure -1 96 ° C).
  • cryopreserved samples When operating Kryobiobanken, a common requirement embarka ⁇ be that cryopreserved samples must be transported. For example, cryopreserved samples are transported in the frozen state from a central cryobiobank to the site of use, eg in a clinic. Another transport ⁇ task arises when a complete Kryobiobank must be converted ⁇ sets, as required under practical conditions in almost all long-term applications. From a certain collection size of a cryobiobank, the spaces for receiving storage containers prove to be too small, or safety or quality standards require the purchase of new rooms.
  • the conventional storage containers typically include steel Dewar containers cooled with liquid nitrogen and having an internal volume of up to several cubic meters. Inside the steel Dewar containers are racks (sample racks) on which, for example, thousands of samples are arranged in sample containers.
  • the transport of containers with liquid nitrogen in public transport is a source of danger, which leads to significant safety requirements.
  • a further problem is that most liquid nitrogen cooled storage containers are unsuitable for transport.
  • an inner vessel is separated from an outer vessel by a vacuum space. To avoid thermal bridges the inner vessel is maintained in as few positio ⁇ NEN of carrier elements. However, these support elements hold forces, such as those that occur during transport in land, water or airborne vehicles, not from.
  • the object of the invention is therefore to provide an improved cooling container and an improved method, which are suitable for storage and / or transport of samples at a temperature below -80 ° C and with which disadvantages and limitations of conventional techniques are avoided.
  • the cooling container or the transport method should be particularly suitable for safe transport on public roads, a cooling temperature below -80 ° C, especially below -100 ° C, allow for days or weeks, a reduced sensitivity to
  • the stated object is achieved by a cooling container which is suitable for storing and / or transporting samples, in particular biological samples, at a temperature below -80 ° C., in particular below -100 ° is, for example un ⁇ ter endeavour -160 ° C, C configured.
  • the cooling container comprises an inner container having an interior for receiving the samples, a heat sink device, which is arranged for passive cooling of the interior, container walls, the inner container limit laterally and downwardly, and a container lid with which the inner container is closed, ie at an upper side of the cooling container.
  • the container walls are dimensionalers intended for thermal insulation and protection for the interior use relative to an environment of the cooling tank is ⁇ . They possess ⁇ layers, comprising at least one thermal insulation layer and at least one outer impact protective layer has a layer structure with a plurality of wall. Furthermore, at least one of the container walls, before ⁇ preferably, each of the container walls, to the horizontal and Bo ⁇ the sides of the inner container has a layer-like cavity which extends flat along the respective container wall.
  • the cavity, the z. B. is formed by a double wall arrangement, can be evacuated in at least one operating phase of the cooling tank and can be filled with a working gas in at least one other Be ⁇ operating phase of the cooling tank.
  • the cavity is adapted selectively connected for Evakuie ⁇ tion with a vacuum pump or for the application of the working gas with a working gas reservoir (or the outside atmosphere), and after evacuation or applying to be closed with the working gas from the environment.
  • the above object is achieved by a method of transplanting ⁇ port of samples, particularly biological samples, at a temperature below -80 ° C, particularly below -100 ° C, for example below -160 ° C, with a cooling container according to the invention in accordance with the above-mentioned first general aspect of the invention, wherein in a first step (preparation of the transport) a cooling of the cooling tank takes place, in a second step (charging) the samples are loaded into the interior of the inner tank and in a third step (transport) the cooling container is moved to a destination.
  • the cooling of the cooling tank is performed such that the inner container is charged with liquid nitrogen, wherein the cooling body means, the inner container and the inner container facing portions of the container walls and the container lid are cooled until the inner container, the temperature of liquid nitrogen is reached.
  • the cavity of the at least one container wall is acted upon during the cooling of the cooling tank with a working gas.
  • this accelerates the cooling of the areas of the container walls adjacent to the inner container.
  • evacuated preferably during the charging of the interior and transport of samples of the cavity before ⁇ .
  • this achieves an improved thermal insulation of the inner container relative to the environment.
  • the cooling container according to the invention has the advantage that the inner container and the heat sink device are designed for cooling with liquid nitrogen to the temperature of the liquid nitrogen and the container walls and the container lid provide a thermal insulation such that the desired cryopreservation temperature even after removal of the liquid nitrogen the devisbetude ⁇ ter and receiving the samples in the interior for the transport period, in particular at least one day, preferably at least five days, is maintained.
  • the inventors have found that the heat capacity ofdeharmeinrich ⁇ tung and adjacent to the inner container portions of the container walls and the container lid and the Thermal conductivity ⁇ ness of the thermal insulation layers of the container walls are single adjustable that at an ambient temperature ranging from room temperature or above, For example, up to 40 ° C, heating of the inner container can be delayed so that the Kryokonserv iststempera ⁇ tur can be maintained reliably and without interruption for the desired transport time.
  • the cooling tank allows La ⁇ delay and / or a refrigerated transport of the samples without the simultaneous transport of liquid nitrogen.
  • the cooling tank is designed especially for operation without a flüssi ⁇ ges coolant. Sources of danger of conventional techniques are therefore excluded. Transport, especially on public transport routes, is simplified.
  • the container walls are equipped with the at least one outer impact protection layer. This, in conjunction with the at least one thermal insulation layer, enables a vibration- poor arrangement of the inner container which is free from the action of external shocks.
  • the heat sink device advantageously provides a passive cooling of the interior. Additional equipment to supply with liquid nitrogen or other cooling media during transport are thus avoided.
  • the passively acting heat sink device also has the advantage that no energy supply is required to maintain the cryopreservation temperature during transport or other waiting times. Furthermore, increasing the disaster safety and the potential risk for me ⁇ chanical damage, eg in case of Transportun- if minimized.
  • a particular advantage results from the dual function of the cavity on at least one of the container walls.
  • the cavity forms a planar, layered, enclosed space, which during the cooling of the inner container with the
  • the environment of the inner container, in particular the adjacent areas of the container walls is shared with cooled down the inner container. After cooling, the cavity may be evacuated to minimize heat flow from the environment to the inner vessel.
  • the dual function of the cavity provides unlike herkömmli ⁇ che Dewar vessels with a permanently evacuated heat insulators ⁇ tion space in particular, the following different usage modes of the cooling tank:
  • the cavity can then assume atmospheric pressure or the slight negative pressure can be maintained because no more oxygen is liquefied (because very soon in the mode of use, the internal temperature will exceed the Verflüssi ⁇ tion temperature of the oxygen (-183 ° C)).
  • the cavity may form a liquid oxygen trap, thereby improving the operational reliability of the refrigerated container.
  • the cooling container according to the invention preferably has no access opening at any of the side walls, eg in the form of a door or a window.
  • the container walls in the horizontal side direction and towards the ground are tightly closed.
  • the loading of the interior and the removal of samples from this take place exclusively through the container lid.
  • no cold air can flow out of the inner container of the cooling container, so that lower requirements are placed on the speed of loading the interior and taking samples than with conventional techniques. As a result, the loading and unloading operations are simplified on the cooling tank.
  • the internal volume of the inner container is scalable in the cooling container according to the invention.
  • the internal volume may be at least 1 m 3 , advantageously at least 5 m 3 , for example 10 m 3 or more, in particular up to 30 m 3 . With increasing internal volume, it is possible to improve the efficiency of the heat sink device.
  • the cavity is contained in the layer structure of at least one of the container walls, so that wall layers of the container wall are located between the cavity and the inner container, the use of the inner, container-side wall layers as additional heat sinks is advantageously improved , If according to an alternative embodiment of the inven- tion, the cavity between the innermost wall layer is arranged at least one of the container walls and the inner container, advantageously, the structure of Benzol ⁇ terumble and the inner container is simplified.
  • the cavity which is particularly preferably provided on all container walls, arranged and evacuated so that a temperature gradient between the outside of the cooling ⁇ container and the interior of the cooling tank in the cavity passes through a temperature range, the temperature Liquefaction point (liquefaction temperature) of oxygen in the cavity holds.
  • the cavity is located at a depth in the container walls such that, in function of the outside temperature ⁇ tur, the internal temperature of the heat conduction into the container walls and the pressure in the cavity, the temperature in the cavity contains the liquefaction point of oxygen.
  • the position and width of the hollow ⁇ space in the thickness direction of the container walls (ie in a direction perpendicular to the container surface) and the pressure in the cavity are chosen so that the temperature on the outer wall of the cavity does not fall below -180 ° C.
  • the liquefaction ⁇ point of oxygen is at atmospheric pressure at about -183 ° C and thus within the closed volume of the cavity. In this way, a dangerous accumulation of flüssi- like oxygen outside the inner container and the hollow ⁇ Region in particular, avoided in the container walls. Due to the almost gas-tight interior, liquid oxygen can only precipitate once in very small amounts and does not accumulate. A fire hazard and damage to wall materials are excluded.
  • the cavity thus serves two purposes, first, the control of the conduction of heat between the surroundings of the cooling container and the inner container during cooling and during transport and, secondly, the Verle ⁇ supply the condensing point of the oxygen teraillen in a canister from the solid wall region of the cooling container in the
  • the cavity preferably has a width in the thickness direction of the container walls selected in the range of 1 cm to 10 cm.
  • the arrangement within the container walls and the internal pressure in the cavity are chosen depending on the heat insulation of the container walls.
  • the internal pressure is preferably chosen below 350 mbar, especially in the range from 0.1 mbar to 10 mbar.
  • the cavity is equipped with a valve device, in particular a 3-way valve, which is designed for an optional connection of the cavity with a vacuum pump or with a working gas reservoir (or the outer atmosphere).
  • the pressure in the cavity can be adjusted by controlling the operation of the vacuum pump or the working pressure in the working gas reservoir so that the desired temperature in the cavity is set equal to the liquefaction temperature of the oxygen at the respective pressure in the cavity.
  • This setting can be regulated with a control loop as a function of the outside and inside temperatures and the previously known heat conduction properties of the container walls.
  • the container walls and the container lid are gas impermeable.
  • a Eindrin ⁇ conditions of humidity in the container walls and the inner ⁇ container is avoided.
  • the gas impermeability is vorzugswei- se achieved by providing a film layer in the container walls and the container lid, the ⁇ vorzugt be especially to the outer impact protection layer is adjacent angeord ⁇ net.
  • the layer structure of the wall layers of the container walls comprises at least one, preferably a plurality of thermal insulation layers.
  • a thermal insulation layer preferably comprises a vacuum wall constructed from a multiplicity of stacked vacuum pads.
  • Another thermal insulation layer preferably comprises foam plates made of a non-combustible material, particularly preferably plastic material.
  • At least one further thermal insulation layer comprising a layer may be present lDF solid, eg fumed silica (SiCl 4 ) with an infrared turbidity, be provided.
  • the position of particulate solid has particular advantages as a thermal barrier coating.
  • the heat sink device has at least one heat sink, which is arranged in the inner container or an inner wall of the inner container, to the interior immediately adjacent to the passive cooling of the interior.
  • the heat sink generally comprises a solid or a body composed of solid and flowable constituents at room temperature with a good heat capacity to dead weight ratio, more preferably aluminum or iron.
  • the inventors have found that the provision of the at least one heat sink, preferably at the bottom of the inner container, is sufficient to maintain the passive cooling of the inner container during transport.
  • the heat sink device comprises a plurality of heat sinks which are adjustable between a fanned-out state with a larger heat sink surface and a compact state with a smaller heat sink surface, there are advantages for rapid cooling of the inner container.
  • the heat sinks are layered
  • Formed cooling layers which are spaced apart in the fanned-out state and can be charged directly with liquid nitrogen be ⁇ and form a cooling layer stack in the compact state.
  • the inner container has a bottom pan, which is configured to receive liquid nitrogen, there are advantages for the simplified cooling of the cooling container.
  • the bottom pan is filled with liquid nitrogen for cooling during preparation of the refrigerated container for transport until the desired final temperature of the inner container is reached.
  • the bottom pan is filled with a solid foam, such as a metal foam, which advantageously forms another heat sink in the inner container.
  • the container lid of the cooling container according to the invention preferably has a layer structure as the container walls.
  • Be ⁇ Sonders preferably, the container lid at a Auflagesei ⁇ te, which is provided for resting on the cross-sectional areas of the container walls at the top of the cooling tank, provided with a lid bearing profile, for example a meandering, while the container walls are formed with a wall cross-sectional profile.
  • the cover support profile and the wall cross sectional profile are ⁇ each formed appropriately so that accession de profiles other resort in the closed state of the cooling tank inein ⁇ .
  • this minimizes the heat flow from the environment to the inner container.
  • the cooling container can additionally be equipped with a cooling device for active cooling of the interior.
  • the cooling device includes, for example an electrically driven cooling device, which is aimed Cushion- for supportive cooling of réellebenzol ⁇ ters, particularly during loading and unloading is.
  • a cooling vehicle for a transport of samples, particularly biological samples, at a temperature below -80 ° C, particularly below -100 ° C, eg un ⁇ ter endeavour -160 ° C , is configured and has a cooling container according to the above first general aspect of the invention and a chassis.
  • the cooling container is permanently or detachably attached to the chassis, in particular a loading platform of the vehicle and / or placed on a loading platform of the chassis.
  • the refrigerated vehicle may be equipped with a crane device which is set up for moving samples into the inner container or from the inner container.
  • the crane device forms an integrated transfer system for loading and unloading the samples in a temperature-controlled, defined period of time, eg from a storage container in a cryobiobank into the inner container of the refrigerated vehicle or from this to a new storage container or to a location of use of the cryoconserved fourth Rehearse.
  • the refrigerated vehicle can be equipped with its own drive.
  • the refrigerated vehicle is preferably a truck.
  • the refrigerated vehicle may be designed as a trailer for a tractor.
  • environmentally summarizes the cooling tank of refrigerated vehicle preferably external dimensions ⁇ that the dimensions of a standard container such as an ISO container are selected to be equal.
  • the chassis of thedefahr ⁇ zeugs z. B. a container chassis (chassis for ISO container) include.
  • Figure 1 schematic perspective views of a preferred embodiment of the cooling container according to the invention and of its parts;
  • Figures 2 and 3 are schematic sectional views of thedebenzol ⁇ age in different operating phases of the cooling tank.
  • Figure 4 schematic sectional views of thedebenzol ⁇ age with illustrations of the container lid and the heat sink device;
  • Figures 5 to 8 are schematic sectional views of the layer structure of the container walls ⁇ according to preferred embodiments of the refrigerated container of the invention;
  • Figure 9 is a schematic sectional view of the layer construction of the container lid ⁇ according to a ⁇ be vorzugten embodiment of the cooling container according to the invention;
  • Figure 10 a schematic sectional view of thedebe ⁇ container with sample racks in the interior;
  • FIG. 11 graphs illustrating the cooling properties of the refrigerated container according to the invention.
  • FIG. 12 external views of a preferred embodiment of the cooling container according to the invention.
  • FIG. 13 external views of a refrigerated vehicle equipped with the refrigerated container.
  • FIG. 14 shows a schematic illustration of a crane device on a refrigerated vehicle.
  • the cooling tank can be permanently or temporarily connected to a chassis, which is shown schematically in Figures 13 and 14.
  • the chassis can be designed in its details, as it is from conventional trucks or whose followers are known.
  • the cooling ⁇ container is autonomously operable so that a coupling with operating devices of the motor vehicle is not mandatory erfor ⁇ sary. If the refrigerated vehicle is equipped with an active cooling device, in particular an electric cooling device, and / or a crane device, these can be connected to the operating devices of the motor vehicle.
  • an active cooling device in particular an electric cooling device, and / or a crane device
  • the practical application is not limited to cooling containers of this size, but with cooling containers of other dimensions accordingly possible, wherein generally preferably a cuboid cooling container is used with dimensions of a standardized container.
  • the cooling container used according to the invention has no side door, but a container lid, as illustrated in particular in FIG.
  • the cooling container according to the invention can be fixed to the chassis, e.g. be connected to a vehicle frame or a loading platform, a refrigerated vehicle, so that the cooling container can be moved together with the chassis.
  • FIGs 1A and 1B show in schematic perspective view the main components of a preferred embodiment of the refrigerating container 100 according to the invention. Details of the inner container 10, the container walls 30 and the container lid 40 are not shown in Figures 1A and 1B for clarity (see below).
  • the cooling container 100 comprises the inner container 10, which has an inner space 11 for receiving the samples (not shown). closes (see Figure 1B), the heat sink device 20th
  • the container walls 30 are attached to a cuboid support frame 31, which is e.g. is formed by the standard framework of an ISO container.
  • the container walls 30 have a
  • the wall layers comprise at least one thermal insulation layer and at least one outer impact protection layer configured to perform the tasks of the container walls 30 with respect to thermal insulation, providing high heat capacity, and providing mechanical protection to the inner container 10.
  • the total thickness of a container wall is in the range of 20 cm to 80 cm.
  • the inner container 10 is bounded at its horizontal sides and its bottom side by the container walls 30 and at its upper side by the container lid 40.
  • the mecanicbefeldl ⁇ ter 10 includes, for example, a single or double-walled metal container, which is preferably made of steel, copper and / or aluminum. At the top of the inner container to the container lid 40 may be open. At the bottom of the inner container 10 has a bottom trough 12, in which the cooling body device 20 is arranged and which is further provided for receiving liquid nitrogen during the cooling of the refrigerated vehicle 200.
  • the heat sink device 20 includes, for example, a compact solid with high heat capacity, in particular a compact metal body, for example made of aluminum, and / or an arrangement of a plurality of heat sinks (see Figure 4B).
  • the floor pan 12 may be covered with a solid foam 13, for example made of aluminum.
  • a carrier plate 14 (partly shown in FIG. 1B) is arranged, on which, when the refrigerated vehicle 200 is in use, sample racks (see FIG. 10) are in contact with the cryopreserved samples.
  • the support plate 14 may be a metal mesh or a metal plate.
  • the carrier plate 14 may form a heat sink of the heat sink device 20 (see FIG. 4B).
  • the lower side wall can be firmly connected to the chassis of a cooling ⁇ vehicle or a loading platform of this (see Figures 13, 14).
  • the container lid 40 comprises a wall element with a
  • Layer structure comprising at least one thermal insulation layer and at least one outer impact protection layer and preferably ge as the layer structure of the container walls 30 is ⁇ forms.
  • the Be Zellerde- ekel 40 tapers towards the interior 11, so that a beveled on ⁇ page page 41 is formed, which rests on a rank sauce ⁇ inclined top 32 of the container walls 30.
  • the re ⁇ alization of the invention is not limited to the use of a rectangular container lid 40. Alternatively, a circular container lid can be used.
  • the circle ⁇ form has the particular advantage that the container lid can not fall unintentionally into the interior 11 of the cooling tank 100.
  • the cavity 50 provided on the container walls 30, which is shown in the schematic sectional view in different operating phases of the cooling tank 100 in Figures 2 and 3 ge ⁇ .
  • the cavity 50 generally comprises a laminar, planar intermediate space directly on the inner container 10 or in the layer structure of the container walls 30 (see FIG. 7).
  • the cavity 50 is formed by the wall of réellebe ⁇ container 10.
  • an evacuatable double wall structure for forming the cavity 50 is provided adjacent to the inner container 10.
  • the cavity 50 is over a
  • the cavity 50 has a width of, for example, 1 cm to 10 cm in the thickness direction of the container walls 30.
  • the cavity 50 may be evacuated in different operating phases or be beat with a working gas at atmospheric pressure or a working pressure above the atmospheric pressure beauf ⁇ .
  • the internal pressure in the cavity 50 determines the temperature at which oxygen passes from the gaseous to the liquid state (liquefaction point).
  • the internal pressure in the cavity 50 is preferably so- ⁇ selects during the transportation, that during formation of a temperature gradient between the outside of the cooling vessel 100 and the interior 11 of the temperature in the cavity 50 is equal to the liquefying temperature of the oxygen, so that the outer wall of the cavity, the condensing temperature of oxygen not reached or falls below. Ideally above -180 ° C.
  • the temperature on the outer wall of the cavity 50 by temperature sensors (not shown) monitors or from ⁇ dependence on the thermal conductivity of the container walls 30 and determines the width of the cavity 50 in the thickness direction of the Benzol ⁇ terstructure 30th
  • the adjustment of the internal pressure and the temperature in the cavity 50 that during cooling of the Refrigerated container 100 with liquid nitrogen no liquid oxygen in the container walls 30 is deposited.
  • the temperature of the liquid nitrogen (-196 ° C) was reached in the inner container, no further oxygen can liquefy, so that then the task of the evacuated cavity 50 in the Verrin ⁇ delay of the heat conduction from the environment in the Interior 11 exists.
  • a further evacuation may be provided to lower pressures for improved thermal insulation after the cooling of the réellebeggil ⁇ ters 10 for the subsequent transport of samples to the cooling container 100th
  • FIG. 2 shows a sectional view of the refrigerated container 100 currency ⁇ end of cooling in preparation for transport.
  • the inner space 11 is permanently filled with liquid nitrogen 1, at the beginning of which the liquid nitrogen evaporates when it strikes the base pan 12.
  • liquid nitrogen 1 With increasing cooling of the inner container 10 forms in the bottom tray 12, a nitrogen lake.
  • the evaporation rate of the liquid nitrogen is reduced to a minimum evaporation rate corresponding to the remaining ⁇ flow of heat from the environment through the container walls 30 into the interior 11.
  • the evaporating nitrogen can be closed by a Vent pipe (not shown) in the upper part of the container walls 30 or in the container lid 40 or through gaps between the container walls 30 and the container lid 40 flow into the environment, so that no nitrogen overpressure is formed in the interior 11.
  • the cavity 50 is connected to the external atmosphere or pressurized with the working gas reservoir 53.
  • a working pressure in the range of 1 bar to 10 bar can be set.
  • this results in a good heat conduction through the cavity 50 in FIG the container walls 30 and their rapid cooling together with the inner container 10th
  • the cavity 50 is evacuated with the vacuum pump 52 to such a pressure that the temperature in the cavity 50 the liquefaction point of Oxygen corresponds.
  • the cavity 50 is separated with the valve device 51 from the outer atmosphere or the working gas reservoir 53, so that no further oxygen can enter the cavity 50.
  • the pressure in the cavity 50 in this phase of cooling at a width of the cavity 50 in the thickness direction of the container walls 30 from 0.5 cm to a few cm less than 350 mbar, preferably less than 10 mbar.
  • the hollow ⁇ space 50 is evacuated with the vacuum pump 52.
  • the residual pressure in the cavity 50 is then, for example, less than 10 mbar.
  • the heat conduction from the container walls 30 in the interior 11 of the cooling container 100 is thereby minimized.
  • Example, Figures 13, 14 remains the liquefaction point of oxygen initially in the cavity 50 with no oxygen can verflüs ⁇ sigen and reflected due to the evacuation.
  • areas near the ground may still be present in the interior in which the temperature is below -183 ° C.
  • the temperature rises above -183 ° C. in these areas as well, so that there is no area in the entire cooling tank 100 in which oxygen can liquefy.
  • the cooling container cools down again during storage or transport or for a new transport, the appropriate setting of the temperature in the cavity 50 must be taken into account again.
  • FIG. 4 shows sectional views of the inventive refrigerated container 100 with further features of preferred embodiments of the invention.
  • FIG. 4A shows the cooling container 100 with the inner container 10, the heat sink device 20, the container walls 30 and the container lid 40.
  • the heat sink device 20 comprises heat sinks 23, 21 which are located at the bottom of the inner container 10 and in the lower halves of the side walls 15 of the inner container 10 are arranged.
  • the heatsinks 23 at the bottom comprise a stack of layered cooling layers spaced apart in a fanned-out state (FIG. 4A) and forming a cooling layer stack 22 (FIG. 4B) in a compact collapsed condition with contacting surfaces.
  • the top cooling position in the cooling layer stacks 22 simultaneously forms the support plate 14 in the interior 11 of the mecanicbefeldl ⁇ ters 10.
  • the cooling body 21, 23 made for example of aluminum, steel or iron, due to the low weight of aluminum is preferred.
  • the cooling layers in the cooling layer stack 22 comprise example ⁇ 20 metal plates with a thickness of 10 mm, which are hinged to one edge of the bottom of the inner container 10 and pivotable into the interior 11 of the inner container 10.
  • a manually operable lever and / or spring mechanism and / or a motor drive may be provided (not shown).
  • the container lid 40 has on its support side 41 to
  • a lid support profile 42 which engages in a pas ⁇ send wall cross-sectional profile 33 along the thickness direction of the container walls 30.
  • the interaction of the De ⁇ ckelauflageprofils 42 and the wall cross-sectional profile 33 has the advantage that a heat flow from the environment into the inner container 10 along the interface between the container walls 30 and minimizes the container lid 40 the advantage.
  • FIG 4A shows the cooling tank 100 to the fanned-out condition of the cooling body 23 and with the opened container earth ⁇ ckel 40.
  • the supply of liquid nitrogen through the lid opening and the cooling of the inner container 10 and the adjacent areas of the container walls 30 with the liquid is effected Nitrogen.
  • the surface of the cooling body ⁇ device 20 is advantageously increases so that the cooling rate from ⁇ is accelerated.
  • Figure 4B shows the cooling tank 100 to the cooling fanned-layer stack 22 and the ge ⁇ closed container lid 40. In this situation, the cooling tank is cooled 100 and for receiving sample ⁇ be riding.
  • Figure 5 shows details of the cooling container 100, insbesonde ⁇ re of the inner container 10, container walls 30 and hollow space 50, according to another embodiment of the invention.
  • the sectional view of the lower left corner of the cooling container 100 in the lower part of Figure 5 is shown enlarged.
  • the thickness of the container wall 30 lies ⁇ example, in the range from 30 cm to 80 cm.
  • the inner container 10 including the inner space 11, environmentally summarizes a floor pan 12 and sidewalls 15.
  • a solid foam 13 is disposed.
  • Above the solid foam 13 extends over the bottom trough 12, a support platform 14 in the form of a metal grid.
  • the height of the support platform 14 above the bottom of the floor pan 12th is for example 20 cm.
  • Heatsink 21 in the form of metal plates are in the bottom tray 12 and on the side walls 15 angeord ⁇ net.
  • the cavity 50 (see FIGS. 2 and 3) is arranged, which can be evacuated or subjected to a working pressure.
  • the container walls 30 have a layer construction with a plurality of wall layers 30A, 30B, 30C and 30D, of which the wall layers 30A to 30C form thermal insulation layers and the outer wall layer 30D form an impact protection layer.
  • the innermost wall layer 30A comprises a
  • Foam layer e.g. made of rigid polyurethane foam (PUR / PIR) and may optionally contain a film layer.
  • the foam layer has the advantage of being completely adapted to the outer shape of the inner container 10 and the outer side of the cavity 50. Furthermore, through the integrated film layer, a liquid passage through the container wall 30 is prevented.
  • the thickness of the foam layer 30A is 2 cm to 10 cm.
  • a vacuum pad layer 30B On the outside of the foam layer 30A is followed by a vacuum pad layer 30B, which is made up of a stack of several layers of vacuum pads.
  • the Vakuumpads are evacuated alu minium ⁇ -plastic body, which are suitable for low temperature and preferably provided with an infrared reflective film.
  • the thickness of the vacuum pad layer 30B is, for example, 20 cm.
  • a further foam layer 30C which is made of non-flammable foamed plastics sheets, for example of polyurethane foam (PUR / PIR), and a Di ⁇ blocks of, for example having 6 cm.
  • the foam layer 30C serves for a further sealing of the container wall 30.
  • the outer impact protection layer 30D comprises a robust outer skin of metal and / or plastic layers, which protects the cooling container 100 against mechanical impact and destruction during transport.
  • the impact protection layer 30D is made of, for example, beaded 2 mm thick steel trapezoidal sheet having a thickness of 11 cm.
  • FIG. 6 illustrates analogously to FIG. 5 a modified embodiment of the cooling container 100 with the inner container 10, the cavity 50 and the container walls 30.
  • the inner container In the inner container
  • a compact heat sink 21 and a cooling layer stack 22 of a plurality of cooling layers are shown schematically.
  • the cooling layers of the cooling layer stack 22 are connected at one edge via a hinge 24 to be pivotable between the illustrated compact state and a fanned-out state (see FIG. 4A).
  • no grid-like carrier platform is provided in this embodiment of the invention.
  • the top cooling position of the cooling sheet stack 22 forms in this case, the Auflageflä- surface for receiving sample racks (see Figure 10) in the inner space 11 of the inner container ⁇ 10th
  • the container walls 30 comprise a layer structure with several ⁇ ren wall layers comprising two foam layers 30A, 30C, an external impact protection layer 30D and 30E in addition an inner layer of a particulate solid.
  • the layer 30E has a thickness in the range of 10 cm to 30 cm.
  • the particulate solids includes, for example finely ⁇ disperse silicon material.
  • the layer 30E of particulate solid is preferably gas-tight on all sides, for example closed with a film and evacuated, so that a further thermo-insulating layer is formed.
  • FIG. 7 illustrates a further variant of the inventive refrigerated container 100 analogous to FIGS. 5 and 6 with the inner container 10, the cavity 50 and the container walls 30.
  • the cavity 50 is contained in the layer structure of the wall layers 30.
  • a further foam layer 30 F is arranged between the side wall 15 and the bottom trough 12 of the inner container 10 on the one hand and the cavity 50 on the other hand.
  • the foam layer 30F is a thermal insulation layer, which additionally forms a mechanical protection of the inner container 10.
  • the foam layer 30F preferably comprises rigid polyurethane foam (PUR / PIR) with a thickness of 3 cm.
  • PUR / PIR rigid polyurethane foam
  • the additional foam layer 30F has advantages for the transport of refrigerated goods with particularly high weight nen actuallyer 10 is in In ⁇ on small footings. With the foam layer 30F, the cavity 15 is protected against undesired deformation.
  • FIG. 8 illustrates a further variant of the invention shown SEN cooling container 100 with the inner container 10, the cavity 50 and the container walls 30.
  • the cavity 50 has in the thickness direction of the container walls 30 is an enlarged width, for example in the range from 5 cm to 15 cm.
  • transverse supports 54 are arranged in this.
  • the transverse supports 54 are made of a material of low thermal conductivity, such as plastic.
  • Figure 8 shows an additional metal layer 30H between the outside of the cavity 50 and the vacuum pad layer 30B.
  • the metal layer 30H serves to mechanically protect the cavity 50 and to stabilize the container walls 30.
  • Figure 9 illustrates details of the container lid 40 of the cooling tank 100.
  • the container earth ⁇ ckel 40 When closed, the container earth ⁇ ckel 40 has a layered structure with several Deckelschich- th, which in detail from inside to outside a foam layer 40A, a pad layer 40B, a Vakuumpad- layer 40C, another multilayer foam layer 40D in which the vacuum pad layer 40C is embedded and an outer buffer protective layer 40E.
  • the Be fiscalerde-kel 40 has a total thickness in the range of 20 cm to 40 cm.
  • the lid support profile 42 of the container lid 40 is formed in the second foam layer 40D.
  • the adjacent container wall 30 has a correspondingly matching wall cross-sectional profile 33 in its layer structure.
  • the Deckelauflage- and wall cross-sectional profiles 42, 33 are meandering in the thickness direction of the container lid (ie in a direction perpendicular to Benzol ⁇ terdeckelober formula), so that a heat flow from outside to inside and penetration of moisture into the inner container 10 are minimized.
  • the sample racks 72 stand on the support platform 14 in the lower part of the inner container 10.
  • the heat sink device 20 includes, as described above with reference to Figures 4A and 4B, heat sinks on the inner sides of the side walls 15 of the inner container 10. In a fixedly installed sample rack 72, this itself may form part of the heat sink device 20.
  • FIG. 10 furthermore illustrates that the cooling container 100 can be equipped with a multiplicity of temperature sensors 73, which are each marked with an asterisk in FIG.
  • Temperature sensors 73 may be provided in particular in the interior 11 of the inner container 10, in the sample pan 12 of the inner container 10, in the sample racks 72, in the thickness direction in the container walls 30 and in the container lid 40.
  • the temperature sensors 73 allow a monitoring of the temperature distribution in the cooling container 100 and a documentation of the temperature in particular in the inner container 10 and the rapid identification of heat leaks and / or damage.
  • FIGS. 1A and 1B illustrate, by way of example, temperature profiles in the interior 11 as a function of time.
  • Figure I IA the operating phase of the cooling is shown, while FIGS. 1A and 1B illustrate, by way of example, temperature profiles in the interior 11 as a function of time.
  • Figure I IA the operating phase of the cooling is shown, while FIGS. 1A and 1B illustrate, by way of example, temperature profiles in the interior 11 as a function of time.
  • Figure I IA the operating phase of the cooling is shown, while FIGS. 1A and 1B
  • I IB the operating phase of gradual warming, z. B. during storage and / or transport illustrated.
  • the dashed line 111 is exemplified to a Popemm ⁇ te limit temperature (here, for example, -100 ° C) up to which the interior is allowed to heat up 11 without the transport to be interrupted.
  • the curve 112 shows a cooling of the inner space 11 for a capacity above 15 m 3 .
  • An approximate equilibrium minimum Verdun ⁇ processing of LN2 is taken for such a large system after 14 days and more. By controlling the gas pressure in the Space and fanning of the passive heat sinks can shorten this period (curve 113).
  • FIG. IIB shows the passive heating of the cooling tank.
  • the heating of a conventional thermally insulated container without passive cooling (curve 114), a cooling container according to the invention with passive heat sink (curve 115) and passive heat sink and partial electrical Nachkühlung via a mobile cooling device (for -150 ° C, located on the vehicle) (Curve 116).
  • the cooling tank can be used for a given limit temperature for 2 days, for passive cooling for 4 days and for passive and switched moderately active post-cooling 10 days. It should be noted that, with increasing size of the cooling container, the useful life during which the predetermined limit temperature not exceeded ⁇ th, advantageously increases.
  • FIGS. 12A and 12B show two side views of the refrigerated container 100 in the form of an ISO container with the container lid 40 open (FIG. 12A) and with the container lid closed (FIG. 12B).
  • the outside of the refrigerating container 100 is formed by the impact protection layer 30D.
  • FIG. 13 shows the outside view of a refrigerated vehicle 200 equipped with the refrigerating container 100 according to the invention, with an opened container lid 40 (FIG. 13A) and a closed container lid 40 (FIG. 13B).
  • Figures 13A and 13B illustrate that a chassis 60 of the vehicle refrigerator 200 as the chassis of the trailer of a conventional satellite ⁇ telzugs be constructed and can be transported with a per se known Switzerland Switzerland ⁇ machine (not shown).
  • a cooling device 80 is shown schematically, which is coupled to the chassis 60 and for active cooling of the interior of the cooling tank 100 is set up.
  • Thedeein ⁇ device 80 comprises a compressor cooling device that the presence Power unit of the tractor with electric power ver ⁇ ensures and cools the interior.
  • FIG. 14 schematically illustrates another refrigerated vehicle 200, which is equipped with the inventive refrigerated container 100, with the chassis 60 and additionally a crane device 90 is provided.
  • the crane device 90 shown schematically refrigerated goods 74 can be loaded into or removed from the cooling container 100 in a defined period of time while monitoring the sample temperature.
  • Refrigerated material 74 is taken, for example, from transport containers 75, which are actively cooled with liquid nitrogen, and inserted into the cooling container 100.

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Abstract

The invention relates to a refrigerated container (100), which is configured for storing and/or transporting samples at a temperature below -80 °C, and which comprises an inner container (10) enclosing an interior space (11) for receiving the samples, a refrigeration unit device (20) which is configured for passive cooling of the interior space (11), container walls (30) which delimit the inner container (10) on horizontal sides and on a base side, and a container lid (40) by which the inner container (10) can be closed on a top side of the refrigerated vehicle (100), wherein the container walls (30) have a layer structure with a plurality of wall layers which comprise at least one thermal insulation layer and an outer impact protection layer, and at least one of the container walls (30) has a hollow space which, in different operating phases of the refrigerated vehicle (200), in each case can be evacuated (52) or can be supplied with a working gas (53). The invention further relates to a method for storing and/or for transporting samples at a temperature below -80°C by the refrigerated container.

Description

Kühlbehälter und Verfahren zum Transport von Kryoproben Die Erfindung betrifft einen Kühlbehälter, der für eine Lagerung und/oder einen Transport von Proben bei einer Temperatur unterhalb von -80°C, insbesondere bei einer Temperatur unter¬ halb von -140°C konfiguriert ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Transport von Proben bei einer Temperatur unterhalb von -80°C, insbesondere unterhalb vonCooling container and method for transporting cryosamples The invention relates to a cooling container, which is configured for storage and / or transport of samples at a temperature below -80 ° C, in particular at a temperature below ¬ half of -140 ° C. Furthermore, the invention relates to a method for transporting samples at a temperature below -80 ° C, in particular below
-140 °C. Anwendungen der Erfindung sind bei der Kryokonservie¬ rung von Proben, insbesondere von biologischen Proben, gegeben . Die Kryokonservierung von Proben (Überführung der Proben in den gefrorenen Zustand und Lagerung der gefrorenen Proben) ist ein wichtiges Verfahren beim Betrieb von Probenbanken. Insbesondere für biologische Proben und deren Lagerung in Kryobiobanken stellt die Kryokonservierung eine unverzichtba- re Technik für Anwendungen z.B. für die Gesundheitsvorsorge, den Umweltschutz und die Arterhaltung, insbesondere durch Kliniken oder Pharmaunternehmen dar. Biologische Proben werden gewöhnlich in Probenbehältern (z.B. Röhrchen, so genannte „straws", Beutel oder Kästen, typischerweise aus kältever- träglichem Kunststoff) gelagert, deren Größe in Abhängigkeit von der Größe der biologischen Probe (z.B. biologische Zellen, Zellbestandteile, Zellgruppen, Gewebe oder Organe) ge¬ wählt ist und die in Lagerbehältern angeordnet sind. Im kryokonservierten Zustand werden die biologischen Proben typischerweise bei Temperaturen unterhalb von -80°C gelagert. Für besonders wertvolle Proben, wie z.B. embryonale Zellen, Suspensionskulturen oder Gewebefragmente, werden Temperaturen unterhalb von -140°C bis hin zur Temperatur des flüssigen Stickstoffs (bei Normaldruck -196°C) gewählt. Für die Qualität kryokonservierter Proben ist die zuverlässi¬ ge Erhaltung der Kryokonservierungstemperatur von erheblicher Bedeutung. Für künftige Anwendungen der biologischen Proben, z.B. bei Zelltherapien mit aktuellen oder zukünftigen medizi- nischen Verfahren, bei der Entwicklung von Pharmaka oder biotechnologischen Produkten, oder als gelagerte Ressourcen, ist die Vermeidung einer unerwünschten Erwärmung zwingend notwendig. Dies stellt bei der Langzeitlagerung über Jahre, Jahrzehnte oder noch größere Zeiträume eine Herausforderung dar. Neben der Erhaltung der Kryokonservierungstemperatur wird die Probenqualität auch durch die Vermeidung von Temperatursprüngen während der Kryokonservierung bestimmt. Diese Anforderung ist auch bei Kurzzeitlagerungen im Bereich von Tagen, Wochen oder Monaten zu beachten. -140 ° C. Applications of the invention are given in the Kryokonservie ¬ tion of samples, in particular of biological samples. Cryoconservation of samples (transfer of the samples to the frozen state and storage of the frozen samples) is an important procedure in the operation of sample banks. Especially for biological specimens and their storage in cryobiobanks, cryopreservation is an indispensable technique for applications such as health care, environmental protection and preservation of species, in particular by clinics or pharmaceutical companies. Biological samples are usually placed in sample containers (eg tubes, so-called "tubes"). straws ", bags or boxes, stored typically from kältever- träglichem plastic) whose size in dependency (the size of the biological sample such as biological cells, cell components, cell groups, tissues or organs) is open ¬ selected and disposed in storage containers. In the cryopreserved state, the biological samples are typically stored at temperatures below -80 ° C. For particularly valuable samples, such as embryonic cells, suspension cultures or tissue fragments, temperatures below -140 ° C up to the temperature of the liquid nitrogen (at atmospheric pressure -1 96 ° C). For the quality of cryopreserved samples zuverlässi ¬ ge preservation of cryopreservation is of considerable importance. For future applications of the biological samples, eg in cell therapies with current or future medical procedures, in the development of pharmaceuticals or biotechnological products, or as stored resources, the avoidance of unwanted warming is absolutely necessary. This poses a challenge in long-term storage over years, decades or even longer periods. In addition to preserving the cryopreservation temperature, sample quality is also determined by avoiding temperature jumps during cryopreservation. This requirement must also be observed for short-term storage in the range of days, weeks or months.
Beim Betrieb von Kryobiobanken stellt sich häufig die Aufga¬ be, dass kryokonservierte Proben transportiert werden müssen. Beispielsweise werden kryokonservierte Proben im gefrorenen Zustand von einer zentralen Kryobiobank zum Anwendungsort, z.B. in einer Klinik, transportiert. Eine andere Transport¬ aufgabe ergibt sich, wenn eine komplette Kryobiobank umge¬ setzt werden muss, wie es unter praktischen Bedingungen bei fast allen Langzeitanwendungen erforderlich ist. Ab einer gewissen Sammlungsgröße einer Kryobiobank erweisen sich die Räume zur Aufnahme von Lagerbehältern als zu klein, oder Si- cherheits- oder Qualitätsstandards erfordern den Bezug neuer Räume . When operating Kryobiobanken, a common requirement Aufga ¬ be that cryopreserved samples must be transported. For example, cryopreserved samples are transported in the frozen state from a central cryobiobank to the site of use, eg in a clinic. Another transport ¬ task arises when a complete Kryobiobank must be converted ¬ sets, as required under practical conditions in almost all long-term applications. From a certain collection size of a cryobiobank, the spaces for receiving storage containers prove to be too small, or safety or quality standards require the purchase of new rooms.
Für die genannten Transportaufgaben müssen die Erhaltung der Kryokonservierungstemperatur und die Vermeidung von Temperatursprüngen im kryokonservierten Zustand gewährleistet sein. Selbst Temperaturerhöhungen von z.B. -150°C auf -70°C, also noch unterhalb des Gefrierpunkts von Wasser, können zu uner¬ kannten Qualitätsminderungen der Proben führen. Im Ergebnis kann der Wert einer kryokonservierten Probe oder einer ganzen Probensammlung bis hin zur Unbrauchbarkeit und einem irrever- siblen Verlust vermindert sein. Die Erfüllung dieser Anforde¬ rungen stellt insbesondere bei der Umsetzung von Kryobioban- ken eine bisher nur unvollständig gelöste Herausforderung dar . For the transport tasks mentioned, the preservation of the cryopreservation temperature and the avoidance of temperature jumps in the cryopreserved state must be guaranteed. Even temperature increases of, for example, -150 ° C to -70 ° C, ie still below the freezing point of water, can lead to uner ¬ knew degradation of the samples. As a result, the value of a cryopreserved sample or an entire collection of samples can be reduced to useless and irreversible. sible loss. The fulfillment of these Anforde ¬ conclusions is particularly in the implementation of Kryobioban- ken is a previously incomplete dissolved challenge.
Bisher ist es in der Praxis üblich, zum Transport kryokonser- vierter Proben den kompletten Lagerbehälter auf ein Kraftfahrzeug zu verladen und mit diesem zu transportieren. Die herkömmlichen Lagerbehälter umfassen typischerweise Stahl- Dewar-Behälter, die mit flüssigem Stickstoff gekühlt sind und ein Innenvolumen bis zu einigen Kubikmetern aufweisen. Im Innern der Stahl-Dewar-Behälter befinden sich Regale (Proben- racks) , auf denen z.B. tausende Proben in Probenbehältern angeordnet sind. Der Transport der Behälter mit dem flüssigen Stickstoff im öffentlichen Verkehr stellt eine Gefahrenquelle dar, die zu erheblichen Sicherheitsauflagen führt. Problematisch ist ferner, dass die meisten mit flüssigem Stickstoff gekühlten Lagerbehälter für einen Transport ungeeignet sind. Im Dewar-Behälter ist ein inneres Gefäß von einem äußeren Ge- fäß durch einen Vakuumraum getrennt. Zur Vermeidung von Wärmebrücken wird das innere Gefäß an möglichst wenigen Positio¬ nen von Trägerelementen gehalten. Diese Trägerelemente halten jedoch Kräfte, wie sie z.B. beim Transport in land-, wasser- oder luftgebundenen Fahrzeugen auftreten, nicht aus. Up to now, it has been customary in practice to load the complete storage container onto a motor vehicle for transportation of cryopreserved samples and to transport it with it. The conventional storage containers typically include steel Dewar containers cooled with liquid nitrogen and having an internal volume of up to several cubic meters. Inside the steel Dewar containers are racks (sample racks) on which, for example, thousands of samples are arranged in sample containers. The transport of containers with liquid nitrogen in public transport is a source of danger, which leads to significant safety requirements. A further problem is that most liquid nitrogen cooled storage containers are unsuitable for transport. In the Dewar container, an inner vessel is separated from an outer vessel by a vacuum space. To avoid thermal bridges the inner vessel is maintained in as few positio ¬ NEN of carrier elements. However, these support elements hold forces, such as those that occur during transport in land, water or airborne vehicles, not from.
Aus der Praxis sind stabilisierte Dewar-Behälter bekannt (siehe z. B. US 2002/0084277 AI), die jedoch aufgrund des Transports des flüssigen Stickstoffs weiter eine Gefahren¬ quelle darstellen. Es ist zwar möglich, im Lagerbehälter ei- nen Metallschaum zur Aufnahme des flüssigen Stickstoffs anzu¬ ordnen. Eine Verdampfung von flüssigem Stickstoff und eine Verdrängung von Luft in einem Transportraum sind jedoch unvermeidbar, so dass für den Nutzer eine Erstickungsgefahr beim Betreten des Transportraums besteht. Eine Belüftung des Transportraums soll jedoch vermieden werden, da sie zu einer unerwünschten Erwärmung und darüber hinaus zum Niederschlag von gefrorenem Eis auf Behälteroberflächen führen würde. From practice are stabilized dewar known (see, eg., US 2002/0084277 Al), but the further pose a danger ¬ source due to the transport of liquid nitrogen. Although it is possible, in the storage container NEN metal foam egg for receiving the liquid nitrogen to arrange ¬. However, evaporation of liquid nitrogen and displacement of air in a transport space are unavoidable, so that the user is suffocated when entering the transport space. Aeration of the transport space should be avoided, however, as they lead to a undesirable heating and, moreover, precipitation of frozen ice on container surfaces.
Ein weiterer Nachteil des Transports kryokonservierter Proben in Stickstoff-gekühlten Behältern ergibt sich bei Transportzeiten im Bereich von einigen Stunden bis zu Tagen. Um die Stickstoff-Kühlung aufrechtzuerhalten, muss während des Another disadvantage of transporting cryopreserved samples in nitrogen-cooled containers is in transport times ranging from several hours to days. In order to maintain the nitrogen cooling, must during the
Transports flüssiger Stickstoff nachgetankt werden, was zu einem erheblichen Zusatzaufwand führen würde. Transports liquid nitrogen are refueled, which would lead to a considerable additional expense.
Zur Vermeidung der genannten Probleme beim Transport der Lagerbehälter ist aus der Praxis bekannt, die Proben in kleine¬ re mobile Behälter umzuladen, die mit Blick auf den Stickstoffaustritt und die auftretenden Kräfte für den Transport besser geeignet sind, wie z.B. in kleinere Dewar-Behälter oder Behälter mit ausgeschäumten Wänden, insbesondere Styro- porboxen. Beim Umladen der Proben in die Transportbehälter besteht jedoch die Gefahr einer unkontrollierten Temperaturerhöhung. Häufig erfolgt dann ein Transport mit einer tem- porären Kühlung mit Trockeneis (C02-Schnee) , wobei jedoch ei¬ ne Transporttemperatur oberhalb von etwa -78 °C in Kauf genommen werden muss. Dies ist für eine Langzeitlagerung wertvoller und lebender Zellproben jedoch inakzeptabel, da die Qualität der kryokonservierten Proben beim Transport abnehmen kann. To avoid the problems mentioned in the transport of the storage container is known in practice to reload the samples in small ¬ re mobile container, which are better suited to transport in view of the nitrogen and the forces occurring, such as in smaller Dewar containers or Containers with foam-filled walls, in particular styrofoam boxes. When reloading the samples in the transport container, however, there is a risk of uncontrolled temperature increase. Often a conveyor with a taxable temporary cooling then takes place with dry ice (C02-snow), but where ei ¬ ne transport temperature must be taken into account above about -78 ° C. However, this is unacceptable for long-term storage of valuable and living cell samples as the quality of the cryopreserved samples may decrease during transport.
Es ist auch bekannt, gefrorene Lebensmittel mit Kühlfahrzeu¬ gen zu transportieren, die mit einer aktiven elektrischen Kühlung ausgestattet sind. Diese Kühlung genügt jedoch typi- scherweise nur für einen Temperaturbereich von rund -20°C bis -60°C, was für einen zuverlässigen Transport von kryokonservierten Proben nicht ausreichend ist. It is also known to transport frozen foods Kühlfahrzeu ¬ gen, which are equipped with an active electrical cooling. However, this cooling is typically sufficient only for a temperature range of about -20 ° C to -60 ° C, which is not sufficient for a reliable transport of cryopreserved samples.
Die genannten Probleme bestehen nicht nur beim Transport bio- logischer Proben, sondern auch bei anderen kryokonservierten Proben, bei denen auch während des Transports die Kryokonser- vierungstemperatur zuverlässig aufrechterhalten bleiben muss. These problems not only exist in the transport of biological samples, but also in other cryopreserved ones Samples where the cryoconservation temperature must be reliably maintained during transport.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen verbesserten Kühlbehälter und ein verbessertes Verfahren bereitzustellen, die für eine Lagerung und/oder einen Transport von Proben bei einer Temperatur unterhalb von -80°C geeignet sind und mit denen Nachteile und Beschränkungen herkömmlicher Techniken vermieden werden. Der Kühlbehälter bzw. das Transportverfah- ren sollen insbesondere für einen gefahrlosen Transport auf öffentlichen Verkehrswegen geeignet sein, eine Kühltemperatur unter -80°C, insbesondere unter -100°C, über Tage oder Wochen ermöglichen, eine verminderte Empfindlichkeit gegenüber The object of the invention is therefore to provide an improved cooling container and an improved method, which are suitable for storage and / or transport of samples at a temperature below -80 ° C and with which disadvantages and limitations of conventional techniques are avoided. The cooling container or the transport method should be particularly suitable for safe transport on public roads, a cooling temperature below -80 ° C, especially below -100 ° C, allow for days or weeks, a reduced sensitivity to
Schwingungen und Kräften beim Transport aufweisen, einen ver- minderten Energie- und Kühlmittelverbrauch während des Trans¬ ports aufweisen, eine erhöhte Havariesicherheit und ein ver¬ mindertes Gefährdungspotential bei mechanischen Beschädigun¬ gen ermöglichen und/oder für vereinfachte Be- und Entladevorgänge geeignet sein. Have vibrations and forces during transport, have a reduced energy and coolant consumption during Trans ¬ ports, allow increased safety and a ver¬ reduced risk potential for mechanical Beschädigun ¬ gene and / or be suitable for simplified loading and unloading.
Diese Aufgaben werden durch einen Kühlbehälter und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. These objects are achieved by a refrigerated container and a method having the features of the independent claims. Advantageous embodiments and applications of the invention will become apparent from the dependent claims.
Gemäß einem ersten allgemeinen Gesichtspunkt der Erfindung wird die genannte Aufgabe durch einen Kühlbehälter gelöst, der für eine Lagerung und/oder einen Transport von Proben, insbesondere biologischen Proben, bei einer Temperatur unter- halb von -80°C, insbesondere unterhalb von -100°C, z.B. un¬ terhalb -160°C, konfiguriert ist. According to a first general aspect of the invention, the stated object is achieved by a cooling container which is suitable for storing and / or transporting samples, in particular biological samples, at a temperature below -80 ° C., in particular below -100 ° is, for example un ¬ terhalb -160 ° C, C configured.
Gemäß der Erfindung umfasst der Kühlbehälter einen Innenbehälter mit einem Innenraum zur Aufnahme der Proben, eine Kühlkörpereinrichtung, die zur passiven Kühlung des Innenraums angeordnet ist, Behälterwände, die den Innenbehälter seitlich und nach unten begrenzen, und einen Behälterdeckel, mit dem der Innenbehälter nach oben, d. h. an einer Oberseite des Kühlbehälters verschließbar ist. Die Behälterwände sind für eine thermische Isolation und einen Schutz des Innenbe- hälters relativ zu einer Umgebung des Kühlbehälters einge¬ richtet. Sie besitzen einen Schichtaufbau mit mehreren Wand¬ schichten, die mindestens eine Thermoisolationsschicht und mindestens eine äußere Prallschutzschicht umfassen. Des Weiteren weist mindestens eine der Behälterwände, vor¬ zugsweise jede der Behälterwände, an den Horizontal- und Bo¬ denseiten des Innenbehälters einen schichtförmigen Hohlraum auf, der sich flächig entlang der jeweiligen Behälterwand erstreckt. Der Hohlraum, der z. B. durch eine Doppelwandanord- nung gebildet wird, ist in mindestens einer Betriebsphase des Kühlbehälters evakuierbar und in mindestens einer anderen Be¬ triebsphase des Kühlbehälters mit einem Arbeitsgas befüllbar. Der Hohlraum ist dafür ausgelegt, wahlweise für die Evakuie¬ rung mit einer Vakuumpumpe oder für die Beaufschlagung mit dem Arbeitsgas mit einem Arbeitsgasreservoir (oder der äußeren Atmosphäre) verbunden und nach der Evakuierung oder der Beaufschlagung mit dem Arbeitsgas gegenüber der Umgebung geschlossen zu werden. Gemäß einem zweiten allgemeinen Gesichtspunkt der Erfindung wird die oben genannte Aufgabe durch ein Verfahren zum Trans¬ port von Proben, insbesondere biologischen Proben, bei einer Temperatur unterhalb von -80 °C, insbesondere unterhalb von -100°C, z.B. unterhalb von -160°C, mit einem erfindungsgemä- ßen Kühlbehälter gemäß dem oben genannten ersten allgemeinen Gesichtspunkt der Erfindung gelöst, wobei bei einem ersten Schritt (Vorbereitung des Transports) eine Abkühlung des Kühlbehälters erfolgt, in einem zweiten Schritt (Beschickung) die Proben in den Innenraum des Innenbehälters geladen werden und in einem dritten Schritt (Transport) der Kühlbehälter an einen Zielort bewegt wird. Die Abkühlung des Kühlbehälters erfolgt derart, dass der Innenbehälter mit flüssigem Stickstoff beaufschlagt wird, wobei die Kühlkörpereinrichtung, der Innenbehälter und die zum Innenbehälter weisenden Bereiche der Behälterwände und des Behälterdeckels abgekühlt werden, bis der Innenbehälter die Temperatur flüssigen Stickstoffs erreicht ist. Vorzugsweise ist der Hohlraum der mindestens einen Behälterwand während der Abkühlung des Kühlbehälters mit einem Arbeitsgas beaufschlagt. Vorteilhafterweise wird damit die Abkühlung der an den Innenbehälter angrenzenden Be- reiche der Behälterwände beschleunigt. Des Weiteren wird vor¬ zugsweise während der Beschickung des Innenraums und des Transports der Proben der Hohlraum evakuiert. Vorteilhafterweise wird damit eine verbesserte thermische Isolation des Innenbehälters gegenüber der Umgebung erzielt. According to the invention, the cooling container comprises an inner container having an interior for receiving the samples, a heat sink device, which is arranged for passive cooling of the interior, container walls, the inner container limit laterally and downwardly, and a container lid with which the inner container is closed, ie at an upper side of the cooling container. The container walls are hälters intended for thermal insulation and protection for the interior use relative to an environment of the cooling tank is ¬. They possess ¬ layers, comprising at least one thermal insulation layer and at least one outer impact protective layer has a layer structure with a plurality of wall. Furthermore, at least one of the container walls, before ¬ preferably, each of the container walls, to the horizontal and Bo ¬ the sides of the inner container has a layer-like cavity which extends flat along the respective container wall. The cavity, the z. B. is formed by a double wall arrangement, can be evacuated in at least one operating phase of the cooling tank and can be filled with a working gas in at least one other Be ¬ operating phase of the cooling tank. The cavity is adapted selectively connected for Evakuie ¬ tion with a vacuum pump or for the application of the working gas with a working gas reservoir (or the outside atmosphere), and after evacuation or applying to be closed with the working gas from the environment. According to a second general aspect of the invention, the above object is achieved by a method of transplanting ¬ port of samples, particularly biological samples, at a temperature below -80 ° C, particularly below -100 ° C, for example below -160 ° C, with a cooling container according to the invention in accordance with the above-mentioned first general aspect of the invention, wherein in a first step (preparation of the transport) a cooling of the cooling tank takes place, in a second step (charging) the samples are loaded into the interior of the inner tank and in a third step (transport) the cooling container is moved to a destination. The cooling of the cooling tank is performed such that the inner container is charged with liquid nitrogen, wherein the cooling body means, the inner container and the inner container facing portions of the container walls and the container lid are cooled until the inner container, the temperature of liquid nitrogen is reached. Preferably, the cavity of the at least one container wall is acted upon during the cooling of the cooling tank with a working gas. Advantageously, this accelerates the cooling of the areas of the container walls adjacent to the inner container. Furthermore evacuated preferably during the charging of the interior and transport of samples of the cavity before ¬. Advantageously, this achieves an improved thermal insulation of the inner container relative to the environment.
Der erfindungsgemäße Kühlbehälter hat den Vorteil, dass der Innenbehälter und die Kühlkörpereinrichtung für eine Abkühlung mit flüssigem Stickstoff bis auf die Temperatur des flüssigen Stickstoffs ausgelegt sind und die Behälterwände und der Behälterdeckel eine Thermoisolation bereitstellen derart, dass die gewünschte Kryokonservierungstemperatur auch nach Entfernung des flüssigen Stickstoffs aus dem Innenbehäl¬ ter und der Aufnahme der Proben im Innenraum für den Transportzeitraum, insbesondere mindestens einen Tag, bevorzugt mindestens fünf Tage, erhalten bleibt. Die Erfinder haben festgestellt, dass die Wärmekapazität der Kühlkörpereinrich¬ tung und der an den Innenbehälter angrenzenden Bereiche der Behälterwände und des Behälterdeckels und die Wärmeleitfähig¬ keit der Thermoisolationsschichten der Behälterwände so ein- stellbar sind, dass bei einer Umgebungstemperatur im Bereich von Raumtemperatur oder darüber, z.B. bis zu 40°C, eine Erwärmung des Innenbehälters so verzögert werden kann, dass für die gewünschte Transportdauer die Kryokonservierungstempera¬ tur zuverlässig und unterbrechungsfrei eingehalten werden kann. Vorteilhafterweise ermöglicht der Kühlbehälter eine La¬ gerung und/oder einen Kühltransport der Proben ohne den gleichzeitigen Transport von flüssigem Stickstoff. Der Kühlbehälter ist insbesondere für einen Betrieb ohne ein flüssi¬ ges Kühlmittel ausgelegt. Gefahrenquellen der herkömmlichen Techniken werden daher ausgeschlossen. Der Transport insbe- sondere auf öffentlichen Verkehrswegen wird vereinfacht. The cooling container according to the invention has the advantage that the inner container and the heat sink device are designed for cooling with liquid nitrogen to the temperature of the liquid nitrogen and the container walls and the container lid provide a thermal insulation such that the desired cryopreservation temperature even after removal of the liquid nitrogen the Innenbehäl ¬ ter and receiving the samples in the interior for the transport period, in particular at least one day, preferably at least five days, is maintained. The inventors have found that the heat capacity of Kühlkörpereinrich ¬ tung and adjacent to the inner container portions of the container walls and the container lid and the Thermal conductivity ¬ ness of the thermal insulation layers of the container walls are single adjustable that at an ambient temperature ranging from room temperature or above, For example, up to 40 ° C, heating of the inner container can be delayed so that the Kryokonservierungstempera ¬ tur can be maintained reliably and without interruption for the desired transport time. Advantageously, the cooling tank allows La ¬ delay and / or a refrigerated transport of the samples without the simultaneous transport of liquid nitrogen. The cooling tank is designed especially for operation without a flüssi ¬ ges coolant. Sources of danger of conventional techniques are therefore excluded. Transport, especially on public transport routes, is simplified.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Behälterwände mit der mindestens einen äußeren Prallschutzschicht ausgestattet sind. Diese ermöglicht in Zusammenwir- kung mit der mindestens einen Thermoisolationsschicht eine schwingungsarme und von der Wirkung äußerer Stöße freie An¬ ordnung des Innenbehälters. Another advantage of the invention is that the container walls are equipped with the at least one outer impact protection layer. This, in conjunction with the at least one thermal insulation layer, enables a vibration- poor arrangement of the inner container which is free from the action of external shocks.
Die Kühlkörpereinrichtung stellt vorteilhafterweise eine pas- sive Kühlung des Innenraums bereit. Zusatzeinrichtungen zur Versorgung mit flüssigem Stickstoff oder anderen Kühlmedien während des Transports werden damit vermieden. The heat sink device advantageously provides a passive cooling of the interior. Additional equipment to supply with liquid nitrogen or other cooling media during transport are thus avoided.
Die passiv wirkende Kühlkörpereinrichtung hat ferner den Vor- teil, dass während des Transports oder anderer Wartezeiten keine Energieversorgung zur Aufrechterhaltung der Kryokonser- vierungstemperatur erforderlich ist. Des Weiteren wird die Havariesicherheit erhöht und das Gefährdungspotential bei me¬ chanischer Beschädigung, z.B. im Falle eines Transportun- falls, minimiert. The passively acting heat sink device also has the advantage that no energy supply is required to maintain the cryopreservation temperature during transport or other waiting times. Furthermore, increasing the disaster safety and the potential risk for me ¬ chanical damage, eg in case of Transportun- if minimized.
Ein besonderer Vorteil ergibt sich aus der Doppelfunktion des Hohlraums an mindestens einer der Behälterwände. Der Hohlraum bildet einen flächenhaften, schichtförmigen, abgeschlossenen Raum, der während der Abkühlung des Innenbehälters mit derA particular advantage results from the dual function of the cavity on at least one of the container walls. The cavity forms a planar, layered, enclosed space, which during the cooling of the inner container with the
Umgebungsatmosphäre oder einem Arbeitsgas, wie z.B. gasförmi¬ gem Stickstoff, bei Normaldruck oder bei einem relativ zum Atmosphärendruck erhöhten Druck beaufschlagt wird und damit die Abkühlung (Wärmeentzug) im Inneren des Kühlbehälters be- schleunigt. Die Umgebung des Innenbehälters, insbesondere die angrenzenden Bereiche der Behälterwände wird gemeinsam mit dem Innenbehälter abgekühlt. Nach der Abkühlung kann der Hohlraum evakuiert werden, um einen Wärmestrom von der Umgebung zu dem Innenbehälter zu minimieren. Die Doppelfunktion des Hohlraums bietet anders als herkömmli¬ che Dewar-Gefäße mit einem dauerhaft evakuierten Wärmeisola¬ tionsraum insbesondere die folgenden verschiedenen Nutzungsmodi des Kühlbehälters: Ambient atmosphere or a working gas, such as nitrogen gasförmi ¬ gem, is acted upon at atmospheric pressure or at a relative to the atmospheric pressure increased pressure and thus the cooling (heat removal) in the interior of the cooling tank accelerated. The environment of the inner container, in particular the adjacent areas of the container walls is shared with cooled down the inner container. After cooling, the cavity may be evacuated to minimize heat flow from the environment to the inner vessel. The dual function of the cavity provides unlike herkömmli ¬ che Dewar vessels with a permanently evacuated heat insulators ¬ tion space in particular, the following different usage modes of the cooling tank:
a) Abkühlen des Systems vor der Nutzung (Hohlraum durch Gas- füllung in gute Wärmeleitung versetzen, so dass zunächst diea) Cooling of the system before use (put the cavity in good heat conduction by filling with gas, so that first the
Wandwärme nach innen entzogen wird.), Wall heat is withdrawn inside.),
b) Weitere Kühlung, indem der Hohlraum in der Behälterwand unter geringen Unterdruck gesetzt wird, damit die Verflüssi¬ gungstemperaturzone für Sauerstoff in diesem Hohlraum liegt. c) Nach Ende der aktiven Kühlung (Tage bis zu Wochen am b) Further cooling by the cavity in the container wall is placed under low vacuum, so that the Verflüssi ¬ tion temperature zone for oxygen is in this cavity. c) After the end of active cooling (days to weeks on
Standort) , Transport und Nutzung im gekühlten, aber kühlmit¬ telfreien Zustand, bis die langsame Erwärmung durch die iso¬ lierte Wand die vorgegebene Grenztemperatur (z.B. -80° C) überschreitet. Der Hohlraum kann dann auch Atmosphärendruck annehmen oder auch der leichte Unterdruck beibehalten werden, da kein Sauerstoff mehr verflüssigt wird (denn sehr bald im Modus der Nutzung wird die Innentemperatur die Verflüssi¬ gungstemperatur des Sauerstoff (-183°C) überschreiten). Der Hohlraum kann somit zusätzlich zur Veränderung der Wärmeleitung durch die Wand in den verschiedenen Nutzungsmodi eine Flüssigsauerstofffalle bilden, wodurch die Betriebssicherheit des Kühlbehälters verbessert wird. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Kühlfahrzeugs ergibt sich aus der Bereitstellung des Behälterdeckels an der Oberseite des Kühlbehälters. Abweichend von herkömmlichen Kühlbehältern besitzt der erfindungsgemäße Kühlbehälter vorzugsweise an keiner der Seitenwände eine Zugriffsöffnung, z.B. in Gestalt einer Tür oder eines Fensters. Die Behälterwände in horizontaler Seitenrichtung und zum Boden hin sind dicht geschlossen. Die Beschickung des Innenraums und die Entnahme von Proben aus diesem erfolgen ausschließlich durch den Behälterdeckel. Vorteilhafterweise kann bei Öffnung des Behälterdeckels keine kalte Luft aus dem Innenbehälter des Kühlbehälters abfließen, so dass an die Geschwindigkeit der Beschickung des Innenraums und der Entnahme von Proben geringere Anforderungen gestellt werden als bei herkömmlichen Techniken. Im Ergebnis werden die Be- und Entladevorgänge am Kühlbehälter vereinfacht. Location), transport and use in the cooled, but kühlmit ¬ telfreien state until the slow warming passing through the iso ¬ profiled wall the predetermined limit temperature (eg -80 ° C). The cavity can then assume atmospheric pressure or the slight negative pressure can be maintained because no more oxygen is liquefied (because very soon in the mode of use, the internal temperature will exceed the Verflüssi ¬ tion temperature of the oxygen (-183 ° C)). Thus, in addition to changing the heat conduction through the wall in the various modes of use, the cavity may form a liquid oxygen trap, thereby improving the operational reliability of the refrigerated container. Another advantage of the refrigerated vehicle according to the invention results from the provision of the container lid at the top of the cooling container. Unlike conventional cooling containers, the cooling container according to the invention preferably has no access opening at any of the side walls, eg in the form of a door or a window. The container walls in the horizontal side direction and towards the ground are tightly closed. The loading of the interior and the removal of samples from this take place exclusively through the container lid. Advantageously, when the container lid is opened, no cold air can flow out of the inner container of the cooling container, so that lower requirements are placed on the speed of loading the interior and taking samples than with conventional techniques. As a result, the loading and unloading operations are simplified on the cooling tank.
Vorteilhafterweise ist das Innenvolumen des Innenbehälters im erfindungsgemäßen Kühlbehälter skalierbar. Das Innenvolumen kann mindestens 1 m3, vorteilhafterweise mindestens 5 m3, z.B. 10 m3 oder mehr, insbesondere bis zu 30 m3 betragen. Mit zunehmendem Innenvolumen besteht die Möglichkeit, die Wirksamkeit der Kühlkörpereinrichtung zu verbessern. Advantageously, the internal volume of the inner container is scalable in the cooling container according to the invention. The internal volume may be at least 1 m 3 , advantageously at least 5 m 3 , for example 10 m 3 or more, in particular up to 30 m 3 . With increasing internal volume, it is possible to improve the efficiency of the heat sink device.
Wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Hohlraum im Schichtaufbau von mindestens einer der Behäl- terwände enthalten ist, so dass sich zwischen dem Hohlraum und dem Innenbehälter Wandschichten der Behälterwand befinden, wird vorteilhafterweise die Nutzung der inneren, behäl- terseitigen Wandschichten als zusätzliche Kühlkörper verbessert. Wenn gemäß einer alternativen Ausführungsform der Er- findung der Hohlraum zwischen der innersten Wandschicht von mindestens einer der Behälterwände und dem Innenbehälter angeordnet ist, wird vorteilhafterweise der Aufbau der Behäl¬ terwände und des Innenbehälters vereinfacht. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Hohlraum, der besonders bevorzugt an allen Behälterwänden vorgesehen ist, so angeordnet und evakuierbar, dass ein Temperaturgradient zwischen der Außenseite des Kühl¬ behälters und dem Innenraum des Kühlbehälters im Hohlraum ei- nen Temperaturbereich durchläuft, der den Verflüssigungspunkt (Verflüssigungstemperatur) von Sauerstoff im Hohlraum ent- hält. Der Hohlraum befindet sich in einer Tiefe in den Behälterwänden derart, dass in Abhängigkeit von der Außentempera¬ tur, der Innentemperatur, der Wärmeleitung in den Behälterwänden und dem Druck im Hohlraum die Temperatur im Hohlraum den Verflüssigungspunkt von Sauerstoff enthält. If, according to a preferred embodiment of the invention, the cavity is contained in the layer structure of at least one of the container walls, so that wall layers of the container wall are located between the cavity and the inner container, the use of the inner, container-side wall layers as additional heat sinks is advantageously improved , If according to an alternative embodiment of the inven- tion, the cavity between the innermost wall layer is arranged at least one of the container walls and the inner container, advantageously, the structure of Behäl ¬ terwände and the inner container is simplified. According to a further preferred embodiment of the invention, the cavity, which is particularly preferably provided on all container walls, arranged and evacuated so that a temperature gradient between the outside of the cooling ¬ container and the interior of the cooling tank in the cavity passes through a temperature range, the temperature Liquefaction point (liquefaction temperature) of oxygen in the cavity holds. The cavity is located at a depth in the container walls such that, in function of the outside temperature ¬ tur, the internal temperature of the heat conduction into the container walls and the pressure in the cavity, the temperature in the cavity contains the liquefaction point of oxygen.
Besonders bevorzugt werden die Position und Breite des Hohl¬ raums in Dickenrichtung der Behälterwände (d. h. in einer Richtung senkrecht zur Behälteroberfläche) und der Druck im Hohlraum so gewählt, dass die Temperatur an der Außenwand des Hohlraumes -180°C nicht unterschreitet. Der Verflüssigungs¬ punkt von Sauerstoff liegt bei Normaldruck bei ca. -183°C und damit innerhalb des abgeschlossenen Volumens des Hohlraums. Auf diese Weise wird eine gefährliche Ansammlung von flüssi- gern Sauerstoff außerhalb des Innenbehälters und des Hohl¬ raums, Insbesondere in den Behälterwänden, vermieden. Durch den nahezu gasdichten Innenraum kann flüssiger Sauerstoff nur in Kleinstmengen einmalig ausfallen und reichert sich nicht an. Eine Brandgefahr und eine Beschädigung von Wandmaterialen werden ausgeschlossen. Der Hohlraum erfüllt damit zwei Aufgaben, nämlich erstens die Steuerung der Wärmeleitung zwischen der Umgebung des Kühlbehälters und dem Innenbehälter bei der Abkühlung und während des Transports, und zweitens die Verle¬ gung des Verflüssigungspunkts des Sauerstoffs in den Behäl- terwänden vom massiven Wandbereich des Kühlbehälters in dasParticularly preferably, the position and width of the hollow ¬ space in the thickness direction of the container walls (ie in a direction perpendicular to the container surface) and the pressure in the cavity are chosen so that the temperature on the outer wall of the cavity does not fall below -180 ° C. The liquefaction ¬ point of oxygen is at atmospheric pressure at about -183 ° C and thus within the closed volume of the cavity. In this way, a dangerous accumulation of flüssi- like oxygen outside the inner container and the hollow ¬ Region in particular, avoided in the container walls. Due to the almost gas-tight interior, liquid oxygen can only precipitate once in very small amounts and does not accumulate. A fire hazard and damage to wall materials are excluded. The cavity thus serves two purposes, first, the control of the conduction of heat between the surroundings of the cooling container and the inner container during cooling and during transport and, secondly, the Verle ¬ supply the condensing point of the oxygen terwänden in a canister from the solid wall region of the cooling container in the
Innenvolumen des Hohlraums. Beide Aufgaben lassen sich insbesondere durch die Wahl des Arbeitsgasdrucks im Hohlraum, des¬ sen Breite in Dickenrichtung der Behälterwände und dessen Anordnung innerhalb der Behälterwände erfüllen. Der Hohlraum besitzt in Dickenrichtung der Behälterwände vorzugsweise eine Breite, die im Bereich von 1 cm bis 10 cm gewählt ist. Die Anordnung innerhalb der Behälterwände und der Innendruck im Hohlraum werden in Abhängigkeit von der Wärmeisolation der Behälterwände gewählt. Der Innendruck ist vorzugsweise unter- halb von 350 mbar, besonders im Bereich von 0,1 mbar bis 10 mbar gewählt. Vorzugsweise ist der Hohlraum mit einer Ventileinrichtung, insbesondere einem 3-Wege-Ventil , ausgestattet, die für eine wahlweise Verbindung des Hohlraums mit einer Vakuumpumpe oder mit einem Arbeitsgasreservoir (oder der äußeren Atmosphäre) ausgelegt ist. Der Druck im Hohlraum kann durch eine Steuerung des Betriebs der Vakuumpumpe oder des Arbeitsdrucks im Arbeitsgasreservoir so eingestellt werden, dass die gewünschte Temperatur im Hohlraum gleich der Verflüssigungstemperatur des Sauerstoffs bei dem jeweiligen Druck im Hohlraum eingestellt wird. Diese Einstellung kann mit einem Regelkreis in Abhängigkeit von den Außen- und Innentemperaturen und den vorbekannten Wärmeleitungseigenschaften der Behälterwände geregelt werden. Internal volume of the cavity. Both tasks can be fulfilled in particular by the choice of the working gas pressure in the cavity, the ¬ sen width in the thickness direction of the container walls and its arrangement within the container walls. The cavity preferably has a width in the thickness direction of the container walls selected in the range of 1 cm to 10 cm. The arrangement within the container walls and the internal pressure in the cavity are chosen depending on the heat insulation of the container walls. The internal pressure is preferably chosen below 350 mbar, especially in the range from 0.1 mbar to 10 mbar. Preferably, the cavity is equipped with a valve device, in particular a 3-way valve, which is designed for an optional connection of the cavity with a vacuum pump or with a working gas reservoir (or the outer atmosphere). The pressure in the cavity can be adjusted by controlling the operation of the vacuum pump or the working pressure in the working gas reservoir so that the desired temperature in the cavity is set equal to the liquefaction temperature of the oxygen at the respective pressure in the cavity. This setting can be regulated with a control loop as a function of the outside and inside temperatures and the previously known heat conduction properties of the container walls.
Vorzugsweise sind die Behälterwände und der Behälterdeckel gasundurchlässig. Vorteilhafterweise wird damit ein Eindrin¬ gen von Luftfeuchtigkeit in die Behälterwände und den Innen¬ behälter vermieden. Die Gasundurchlässigkeit wird vorzugswei- se durch die Bereitstellung einer Folienschicht in den Behälterwänden und den Behälterdeckel erzielt, die besonders be¬ vorzugt an die äußere Prallschutzschicht angrenzend angeord¬ net ist. Der Schichtaufbau der Wandschichten der Behälterwände umfasst mindestens eine, vorzugsweise mehrere Thermoisolationsschich- ten. Eine Thermoisolationsschicht umfasst vorzugsweise eine Vakuumpad-Wand, die aus einer Vielzahl gestapelter Vakuumpads aufgebaut ist. Eine weitere Thermoisolationsschicht umfasst vorzugsweise Schaumstoffplatten aus einem nicht brennbaren Material, besonders bevorzugt Kunststoffmaterial . Es können mehrere Vakuumpad-Schichten und Schaumstoff-Schichten vorgesehen sein, die nach außen hin durch die äußere Prallschutzschicht und die Folienschicht eingeschlossen sind. Gemäß ei- ner vorteilhaften Variante der Erfindung kann mindestens eine weitere Thermoisolationsschicht, umfassend eine Lage partiku- lären Feststoffs, z.B. pyrogener Kieselsäure (SiCl4)mit einer Infrarot-Trübung, vorgesehen sein. Die Lage partikulären Feststoffs hat besondere Vorteile als Wärmedämmschicht. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Kühlkörpereinrichtung mindestens einen Kühlkörper auf, der im Innenbehälter oder einer Innenwand des Innenbehälters, an den Innenraum unmittelbar angrenzend zur passiven Kühlung des Innenraums angeordnet ist. Der Kühlkör- per umfasst allgemein einen Festkörper oder ein bei Raumtemperatur aus festen und fließfähigen Bestandteilen zusammengesetzten Körper mit einem guten Verhältnis zwischen Wärmekapazität und Eigengewicht, besonders bevorzugt Aluminium oder Eisen. Die Erfinder haben festgestellt, dass die Bereitstel- lung des mindestens einen Kühlkörpers, vorzugsweise am Boden des Innenbehälters, ausreichend ist, um die passive Kühlung des Innenbehälters während des Transports aufrechtzuerhalten. Preferably, the container walls and the container lid are gas impermeable. Advantageously, a Eindrin ¬ conditions of humidity in the container walls and the inner ¬ container is avoided. The gas impermeability is vorzugswei- se achieved by providing a film layer in the container walls and the container lid, the ¬ vorzugt be especially to the outer impact protection layer is adjacent angeord ¬ net. The layer structure of the wall layers of the container walls comprises at least one, preferably a plurality of thermal insulation layers. A thermal insulation layer preferably comprises a vacuum wall constructed from a multiplicity of stacked vacuum pads. Another thermal insulation layer preferably comprises foam plates made of a non-combustible material, particularly preferably plastic material. There may be provided a plurality of vacuum pad layers and foam layers trapped outwardly through the outer baffle layer and the film layer. According to an advantageous variant of the invention, at least one further thermal insulation layer comprising a layer may be present lären solid, eg fumed silica (SiCl 4 ) with an infrared turbidity, be provided. The position of particulate solid has particular advantages as a thermal barrier coating. According to a further preferred embodiment of the invention, the heat sink device has at least one heat sink, which is arranged in the inner container or an inner wall of the inner container, to the interior immediately adjacent to the passive cooling of the interior. The heat sink generally comprises a solid or a body composed of solid and flowable constituents at room temperature with a good heat capacity to dead weight ratio, more preferably aluminum or iron. The inventors have found that the provision of the at least one heat sink, preferably at the bottom of the inner container, is sufficient to maintain the passive cooling of the inner container during transport.
Wenn gemäß einer besonders vorteilhaften Variante der Erfin- dung die Kühlkörpereinrichtung mehrere Kühlkörper umfasst, die zwischen einem aufgefächerten Zustand mit einer größeren Kühlkörperoberfläche und einem kompakten Zustand mit einer geringeren Kühlkörperoberfläche verstellbar sind, ergeben sich Vorteile für eine schnelle Abkühlung des Innenbehälters. Besonders bevorzugt sind die Kühlkörper als schichtförmigeIf, according to a particularly advantageous variant of the invention, the heat sink device comprises a plurality of heat sinks which are adjustable between a fanned-out state with a larger heat sink surface and a compact state with a smaller heat sink surface, there are advantages for rapid cooling of the inner container. Particularly preferably, the heat sinks are layered
Kühllagen gebildet, die im aufgefächerten Zustand voneinander beabstandet sind und unmittelbar mit flüssigem Stickstoff be¬ aufschlagt werden können und die im kompakten Zustand einen Kühllagenstapel bilden. Formed cooling layers, which are spaced apart in the fanned-out state and can be charged directly with liquid nitrogen be ¬ and form a cooling layer stack in the compact state.
Wenn gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung der Innenbehälter eine Bodenwanne aufweist, die zur Aufnahme von flüssigem Stickstoff konfiguriert ist, ergeben sich Vorteile für die vereinfachte Abkühlung des Kühlbehälters. Die Bodenwanne wird zur Abkühlung bei der Vorbereitung des Kühlbehälters zum Transport mit flüssigem Stickstoff gefüllt, bis die gewünschte Endtemperatur des Innenbehälters erreicht ist. Besonders bevorzugt ist die Bodenwanne mit einem Feststoff- Schaum, wie z.B. einem Metallschaum, gefüllt, der vorteilhafterweise einen weiteren Kühlkörper im Innenbehälter bildet. If according to a further preferred feature of the invention, the inner container has a bottom pan, which is configured to receive liquid nitrogen, there are advantages for the simplified cooling of the cooling container. The bottom pan is filled with liquid nitrogen for cooling during preparation of the refrigerated container for transport until the desired final temperature of the inner container is reached. Particularly preferably, the bottom pan is filled with a solid foam, such as a metal foam, which advantageously forms another heat sink in the inner container.
Der Behälterdeckel des erfindungsgemäßen Kühlbehälters hat vorzugsweise einen Schichtaufbau wie die Behälterwände. Be¬ sonders bevorzugt ist der Behälterdeckel an einer Auflagesei¬ te, die zur Auflage auf den Querschnittsflächen der Behälter- wände an der Oberseite des Kühlbehälters vorgesehen ist, mit einem Deckelauflageprofil , z.B. einem Mäanderprofil versehen, während die Behälterwände mit einem Wandquerschnittsprofil ausgebildet sind. Das Deckelauflageprofil und das Wandquer¬ schnittsprofil sind zueinander passend so gebildet, dass bei- de Profile im geschlossenen Zustand des Kühlbehälters inein¬ andergreifen. Vorteilhafterweise wird dadurch der Wärmestrom von der Umgebung zum Innenbehälter minimiert. The container lid of the cooling container according to the invention preferably has a layer structure as the container walls. Be ¬ Sonders preferably, the container lid at a Auflagesei ¬ te, which is provided for resting on the cross-sectional areas of the container walls at the top of the cooling tank, provided with a lid bearing profile, for example a meandering, while the container walls are formed with a wall cross-sectional profile. The cover support profile and the wall cross sectional profile are ¬ each formed appropriately so that accession de profiles other resort in the closed state of the cooling tank inein ¬. Advantageously, this minimizes the heat flow from the environment to the inner container.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfin- dung kann der Kühlbehälter zusätzlich mit einer Kühleinrichtung zur aktiven Kühlung des Innenraums eingerichtet sein. Die Kühleinrichtung umfasst z.B. ein elektrisch betriebenes Kühlgerät, das zur unterstützenden Kühlung des Innenbehäl¬ ters, insbesondere während Be- und Entladevorgängen einge- richtet ist. According to a further advantageous embodiment of the invention, the cooling container can additionally be equipped with a cooling device for active cooling of the interior. The cooling device includes, for example an electrically driven cooling device, which is aimed einge- for supportive cooling of Innenbehäl ¬ ters, particularly during loading and unloading is.
Es wird als unabhängiger Gegenstand der Erfindung ein Kühlfahrzeug beschrieben, das für einen Transport von Proben, insbesondere biologischen Proben, bei einer Temperatur unter- halb von -80°C, insbesondere unterhalb von -100°C, z.B. un¬ terhalb -160°C, konfiguriert ist und einen Kühlbehälter gemäß dem obigen ersten allgemeinen Gesichtspunkt der Erfindung und ein Fahrwerk aufweist. Der Kühlbehälter ist am Fahrwerk, insbesondere einer Ladeplattform des Fahrzeugs, dauerhaft oder lösbar befestigt und/oder auf einer Ladeplattform des Fahrwerks aufgestellt. Gemäß einer weiteren Variante kann das Kühlfahrzeug mit einer Kraneinrichtung ausgestattet sein, die zur Bewegung von Proben in den Innenbehälter oder aus dem Innenbehälter eingerichtet ist. Vorteilhafterweise bildet die Kraneinrichtung ein integriertes Transfersystem zur Be- und Entladung der Proben in einem temperaturüberwachten, definierten Zeitraum, z.B. aus einem Lagerbehälter in einer Kryobiobank in den Innenbehälter des Kühlfahrzeugs oder von diesem in einen neuen Lagerbehälter oder an einen Ort der Nutzung der kryokonser- vierten Proben. It is described as an independent subject of the invention, a cooling vehicle, for a transport of samples, particularly biological samples, at a temperature below -80 ° C, particularly below -100 ° C, eg un ¬ terhalb -160 ° C , is configured and has a cooling container according to the above first general aspect of the invention and a chassis. The cooling container is permanently or detachably attached to the chassis, in particular a loading platform of the vehicle and / or placed on a loading platform of the chassis. According to a further variant, the refrigerated vehicle may be equipped with a crane device which is set up for moving samples into the inner container or from the inner container. Advantageously, the crane device forms an integrated transfer system for loading and unloading the samples in a temperature-controlled, defined period of time, eg from a storage container in a cryobiobank into the inner container of the refrigerated vehicle or from this to a new storage container or to a location of use of the cryoconserved fourth Rehearse.
Das Kühlfahrzeug kann mit einem eigenen Antrieb ausgestattet sein. In diesem Fall ist das Kühlfahrzeug vorzugsweise ein Lastkraftwagen. Alternativ kann das Kühlfahrzeug als Anhänger für eine Zugmaschine ausgebildet sein. In beiden Fällen um- fasst der Kühlbehälter des Kühlfahrzeugs vorzugsweise Außen¬ maße, die gleich den Maßen eines Standard-Containers, z.B. eines ISO-Containers gewählt sind. Das Fahrwerk des Kühlfahr¬ zeugs kann z. B. ein Containerchassis (Fahrgestell für ISO- Container) umfassen. The refrigerated vehicle can be equipped with its own drive. In this case, the refrigerated vehicle is preferably a truck. Alternatively, the refrigerated vehicle may be designed as a trailer for a tractor. In both cases, environmentally summarizes the cooling tank of refrigerated vehicle preferably external dimensions ¬ that the dimensions of a standard container such as an ISO container are selected to be equal. The chassis of the Kühlfahr ¬ zeugs z. B. a container chassis (chassis for ISO container) include.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: Further details and advantages of the invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Show it:
Figur 1: schematische Perspektivansichten einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlbehälters und von dessen Teilen; Figure 1: schematic perspective views of a preferred embodiment of the cooling container according to the invention and of its parts;
Figuren 2 und 3: schematische Schnittansichten des Kühlbehäl¬ ters in verschiedenen Betriebsphasen des Kühlbehälters ; Figur 4: schematische Schnittansichten des Kühlbehäl¬ ters mit Illustrationen des Behälterdeckels und der Kühlkörpereinrichtung; Figuren 5 bis 8: schematische Schnittansichten des Schicht¬ aufbaus der Behälterwände gemäß bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kühlbehälters ; Figur 9: eine schematische Schnittansicht des Schicht¬ aufbaus des Behälterdeckels gemäß einer be¬ vorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlbehälters; Figur 10: eine schematische Schnittansicht des Kühlbe¬ hälters mit Probenracks im Innenraum; Figures 2 and 3 are schematic sectional views of the Kühlbehäl ¬ age in different operating phases of the cooling tank. Figure 4: schematic sectional views of the Kühlbehäl ¬ age with illustrations of the container lid and the heat sink device; Figures 5 to 8 are schematic sectional views of the layer structure of the container walls ¬ according to preferred embodiments of the refrigerated container of the invention; Figure 9 is a schematic sectional view of the layer construction of the container lid ¬ according to a ¬ be vorzugten embodiment of the cooling container according to the invention; Figure 10: a schematic sectional view of the Kühlbe ¬ container with sample racks in the interior;
Figur 11: Kurvendarstellungen zur Illustration der Kühleigenschaften des erfindungsgemäßen Kühlbe- hälters; FIG. 11: graphs illustrating the cooling properties of the refrigerated container according to the invention;
Figur 12: Außenansichten einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlbehälters;  FIG. 12: external views of a preferred embodiment of the cooling container according to the invention;
Figur 13: Außenansichten eines Kühlfahrzeugs, das mit dem Kühlbehälter ausgestattet ist; und FIG. 13: external views of a refrigerated vehicle equipped with the refrigerated container; and
Figur 14: eine schematische Illustration einer Kraneinrichtung an einem Kühlfahrzeug. Merkmale bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kühlbehälters werden im Folgenden insbesondere unter Bezug auf die strukturellen Merkmale des Kühlbehälters beschrieben, Der Kühlbehälter kann dauerhaft oder zeitweilig mit einem Fahrwerk verbunden sein, das schematisch in den Figuren 13 und 14 gezeigt ist. Das Fahrwerk kann in seinen Einzelheiten gestaltet sein, wie es von herkömmlichen Lastkraftwagen oder deren Anhängern bekannt ist. Vorteilhafterweise ist der Kühl¬ behälter autonom betriebsfähig, so dass eine Kopplung mit Betriebseinrichtungen des Kraftfahrzeugs nicht zwingend erfor¬ derlich ist. Falls das Kühlfahrzeug mit einer aktiven Kühl- einrichtung, insbesondere einem elektrischen Kühlgerät, und/oder einer Kraneinrichtung ausgestattet ist, können diese mit den Betriebseinrichtungen des Kraftfahrzeugs verbunden sein . Es wird beispielhaft auf eine Gestaltung des Kühlbehälters Bezug genommen, der die Maße eines ISO-Containers gemäß FIG. 14 shows a schematic illustration of a crane device on a refrigerated vehicle. Features of preferred embodiments of the cooling container according to the invention are described below in particular with reference to the structural features of the cooling tank, the cooling tank can be permanently or temporarily connected to a chassis, which is shown schematically in Figures 13 and 14. The chassis can be designed in its details, as it is from conventional trucks or whose followers are known. Advantageously, the cooling ¬ container is autonomously operable so that a coupling with operating devices of the motor vehicle is not mandatory erfor ¬ sary. If the refrigerated vehicle is equipped with an active cooling device, in particular an electric cooling device, and / or a crane device, these can be connected to the operating devices of the motor vehicle. By way of example, reference will be made to a design of the refrigerated container, which measures the dimensions of an ISO container
Norm 668 (Breite: 8 Fuß = 2,4384 m; Länge: 20 Fuß = 6,096 m oder 40 Fuß = 12,192 m; und Höhe: 8 Fuß 6 Zoll = 2,591 m) be¬ sitzt. Die praktische Anwendung ist nicht auf Kühlbehälter dieser Maße beschränkt, sondern mit Kühlbehältern anderer Maße entsprechend möglich, wobei allgemein vorzugsweise ein quaderförmiger Kühlbehälter mit Maßen eines standardisierten Containers verwendet wird. Abweichend von den herkömmlichen Standard-Containern besitzt der erfindungsgemäß verwendete Kühlbehälter jedoch keine Seitentür, sondern einen Behälterdeckel, wie insbesondere in Figur 1 illustriert ist. Standard 668 (width: 8 ft = 2,4384 m; length: 20 feet = 6.096 m or 40 feet = 12.192 m, and height 8 feet 6 inches = 2,591 m) ¬ be seated. The practical application is not limited to cooling containers of this size, but with cooling containers of other dimensions accordingly possible, wherein generally preferably a cuboid cooling container is used with dimensions of a standardized container. Unlike the conventional standard containers, however, the cooling container used according to the invention has no side door, but a container lid, as illustrated in particular in FIG.
Der erfindungsgemäße Kühlbehälter kann fest mit dem Fahrwerk, z.B. einem Fahrzeugrahmen oder einer Ladeplattform, eines Kühlfahrzeugs verbunden sein, so dass der Kühlbehälter gemeinsam mit dem Fahrwerk bewegt werden kann. The cooling container according to the invention can be fixed to the chassis, e.g. be connected to a vehicle frame or a loading platform, a refrigerated vehicle, so that the cooling container can be moved together with the chassis.
Die Figuren 1A und 1B zeigen in schematischer Perspektivansicht die Hauptbestandteile einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlbehälters 100. Einzelheiten des Innenbehälters 10, der Behälterwände 30 und des Behälterdeckels 40 sind in den Figuren 1A und 1B aus Klarheitsgründen nicht gezeigt (siehe unten) . Der Kühlbehälter 100 umfasst den Innenbehälter 10, der einen Innenraum 11 zur Aufnahme der Proben (nicht dargestellt) ein- schließt (siehe Figur 1B) , die Kühlkörpereinrichtung 20 Figures 1A and 1B show in schematic perspective view the main components of a preferred embodiment of the refrigerating container 100 according to the invention. Details of the inner container 10, the container walls 30 and the container lid 40 are not shown in Figures 1A and 1B for clarity (see below). The cooling container 100 comprises the inner container 10, which has an inner space 11 for receiving the samples (not shown). closes (see Figure 1B), the heat sink device 20th
(schraffiert dargestellt) , die am Boden des Innenbehälters 10 angeordnet ist, Behälterwände 30, die den Innenbehälter 10 einschließen und an Horizontalseiten und einer Bodenseite be- grenzen, und den Behälterdeckel 40, mit dem der Kühlbehälter an seiner Oberseite verschließbar ist. (hatched shown), which is arranged at the bottom of the inner container 10, container walls 30, which include the inner container 10 and on horizontal sides and a bottom side delimited, and the container lid 40 with which the cooling container is closable on its upper side.
Die Behälterwände 30 sind an einem quaderförmigen Halterahmen 31 befestigt, der z.B. durch das Standardgerüst eines ISO- Containers gebildet wird. Die Behälterwände 30 haben einenThe container walls 30 are attached to a cuboid support frame 31, which is e.g. is formed by the standard framework of an ISO container. The container walls 30 have a
Schichtaufbau mit mehreren Wandschichten, der unten insbesondere unter Bezug auf die Figuren 5 bis 8 beschrieben ist. Die Wandschichten umfassen mindestens eine Thermoisolations- schicht und mindestens eine äußere Prallschutzschicht, die zur Erfüllung der Aufgaben der Behälterwände 30 hinsichtlich der Thermoisolation, der Bereitstellung einer hohen Wärmekapazität und der Bereitstellung eines mechanischen Schutzes für den Innenbehälter 10 konfiguriert sind. Die Gesamtdicke einer Behälterwand liegt im Bereich von 20 cm bis 80 cm. Layer construction with several wall layers, which is described below in particular with reference to Figures 5 to 8. The wall layers comprise at least one thermal insulation layer and at least one outer impact protection layer configured to perform the tasks of the container walls 30 with respect to thermal insulation, providing high heat capacity, and providing mechanical protection to the inner container 10. The total thickness of a container wall is in the range of 20 cm to 80 cm.
Der Innenbehälter 10 wird an seinen Horizontalseiten und seiner Bodenseite von den Behälterwänden 30 und an seiner Oberseite von dem Behälterdeckel 40 begrenzt. Der Innenbehäl¬ ter 10 umfasst z.B. einen ein- oder doppelwandigen Metallbe- hälter, der vorzugsweise aus Stahl, Kupfer und/oder Aluminium hergestellt ist. An der Oberseite kann der Innenbehälter zum Behälterdeckel 40 hin offen sein. An der Unterseite besitzt der Innenbehälter 10 eine Bodenwanne 12, in der die Kühlkörpereinrichtung 20 angeordnet ist und die des Weiteren zur Aufnahme von flüssigem Stickstoff bei der Abkühlung des Kühlfahrzeugs 200 vorgesehen ist. Die Kühlkörpereinrichtung 20 umfasst z.B. einen kompakten Festkörper mit hoher Wärmekapazität, insbesondere einen kompakten Metallkörper, z.B. aus Aluminium, und/oder eine Anordnung aus mehreren Kühlkörpern (siehe Figur 4B) . Die Bodenwanne 12 kann mit einem Feststoff-Schaum 13, der z.B. aus Aluminium hergestellt ist, belegt sein. Der Fest¬ stoff-Schaum 13 bildet z.B. eine Schicht in der Bodenwanne 12 mit einer Dicke von 5 cm bis 10 cm. Über der Kühlkörperein- richtung 20 und dem Feststoff-Schaum 13 ist eine Trägerplatte 14 (in Figur 1B teilweise dargestellt) angeordnet, auf der bei Gebrauch des Kühlfahrzeugs 200 Probenracks (siehe Fi¬ gur 10) mit den kryokonservierten Proben stehen. Die Trägerplatte 14 kann ein Metallgitter oder eine Metallplatte sein. Optional kann die Trägerplatte 14 einen Kühlkörper der Kühlkörpereinrichtung 20 (siehe Figur 4B) bilden. The inner container 10 is bounded at its horizontal sides and its bottom side by the container walls 30 and at its upper side by the container lid 40. The Innenbehäl ¬ ter 10 includes, for example, a single or double-walled metal container, which is preferably made of steel, copper and / or aluminum. At the top of the inner container to the container lid 40 may be open. At the bottom of the inner container 10 has a bottom trough 12, in which the cooling body device 20 is arranged and which is further provided for receiving liquid nitrogen during the cooling of the refrigerated vehicle 200. The heat sink device 20 includes, for example, a compact solid with high heat capacity, in particular a compact metal body, for example made of aluminum, and / or an arrangement of a plurality of heat sinks (see Figure 4B). The floor pan 12 may be covered with a solid foam 13, for example made of aluminum. The solid material ¬ foam 13, for example, forms a layer in the bottom tray 12 having a thickness of 5 cm to 10 cm. Above the cooling body device 20 and the solid foam 13, a carrier plate 14 (partly shown in FIG. 1B) is arranged, on which, when the refrigerated vehicle 200 is in use, sample racks (see FIG. 10) are in contact with the cryopreserved samples. The support plate 14 may be a metal mesh or a metal plate. Optionally, the carrier plate 14 may form a heat sink of the heat sink device 20 (see FIG. 4B).
Die untere Seitenwand kann fest mit dem Fahrwerk eines Kühl¬ fahrzeugs oder einer Ladeplattform von diesem verbunden sein (siehe Figuren 13, 14) . Zu diesem Zweck sind auf der Außenseite des Kühlbehälters 100 und am Fahrwerk Befestigungsele¬ mente, wie z. B. Schraub- und/oder Bolzenverbindungen, vorgesehen (nicht dargestellt) . Der Behälterdeckel 40 umfasst ein Wandelement mit einem The lower side wall can be firmly connected to the chassis of a cooling ¬ vehicle or a loading platform of this (see Figures 13, 14). For this purpose, on the outside of the cooling tank 100 and the chassis Befestigungsele ¬ elements, such. B. screw and / or bolt connections, provided (not shown). The container lid 40 comprises a wall element with a
Schichtaufbau, der mindestens eine Thermoisolationsschicht und mindestens eine äußere Prallschutzschicht umfasst und vorzugsweise wie der Schichtaufbau der Behälterwände 30 ge¬ bildet ist. In Dickenrichtung verjüngt sich der Behälterde- ekel 40 hin zum Innenraum 11, so dass eine abgeschrägte Auf¬ lageseite 41 gebildet wird, die auf einer entsprechend abge¬ schrägten Oberseite 32 der Behälterwände 30 aufliegt. Die Re¬ alisierung der Erfindung ist nicht auf die Verwendung eines rechteckigen Behälterdeckels 40 beschränkt. Alternativ kann ein kreisrunder Behälterdeckel verwendet werden. Die Kreis¬ form hat den besonderen Vorteil, dass der Behälterdeckel nicht unbeabsichtigt in den Innenraum 11 des Kühlbehälters 100 fallen kann. Ein wichtiges Merkmal des erfindungsgemäßen Kühlfahrzeugs bildet der an den Behälterwänden 30 vorgesehene Hohlraum 50, der in der schematischen Schnittansicht in verschiedenen Betriebsphasen des Kühlbehälters 100 in den Figuren 2 und 3 ge¬ zeigt ist. Der Hohlraum 50 umfasst allgemein einen schicht- förmigen, flächenhaften Zwischenraum unmittelbar am Innenbe- hälter 10 oder im Schichtaufbau der Behälterwände 30 (siehe Figur 7) . Bei doppelwandiger Ausführung der Wand des Innenbehälters 10 wird der Hohlraum 50 durch die Wand des Innenbe¬ hälters 10 gebildet. Alternativ ist an den Innenbehälter 10 angrenzend eine evakuierbare Doppelwandstruktur zur Bildung des Hohlraums 50 vorgesehen. Der Hohlraum 50 ist über eineLayer structure comprising at least one thermal insulation layer and at least one outer impact protection layer and preferably ge as the layer structure of the container walls 30 is ¬ forms. In the thickness direction, the Behälterde- ekel 40 tapers towards the interior 11, so that a beveled on ¬ page page 41 is formed, which rests on a abge abge ¬ inclined top 32 of the container walls 30. The re ¬ alization of the invention is not limited to the use of a rectangular container lid 40. Alternatively, a circular container lid can be used. The circle ¬ form has the particular advantage that the container lid can not fall unintentionally into the interior 11 of the cooling tank 100. An important feature of the refrigerated vehicle according to the invention is the cavity 50 provided on the container walls 30, which is shown in the schematic sectional view in different operating phases of the cooling tank 100 in Figures 2 and 3 ge ¬ . The cavity 50 generally comprises a laminar, planar intermediate space directly on the inner container 10 or in the layer structure of the container walls 30 (see FIG. 7). In double-walled design of the wall of the inner container 10, the cavity 50 is formed by the wall of Innenbe ¬ container 10. Alternatively, an evacuatable double wall structure for forming the cavity 50 is provided adjacent to the inner container 10. The cavity 50 is over a
Ventileinrichtung 51 mit einer Vakuumpumpe 52 oder einem Arbeitsgasreservoir 53 (oder der Umgebungsatmosphäre) koppel¬ bar. Der Hohlraum 50 besitzt in Dickenrichtung der Behälterwände 30 eine Breite von z.B. 1 cm bis 10 cm. Valve device 51 with a vacuum pump 52 or a working gas reservoir 53 (or the ambient atmosphere) coupling ¬ bar. The cavity 50 has a width of, for example, 1 cm to 10 cm in the thickness direction of the container walls 30.
Der Hohlraum 50 kann in verschiedenen Betriebsphasen evakuiert sein oder mit einem Arbeitsgas bei Atmosphärendruck oder einem Arbeitsdruck oberhalb des Atmosphärendrucks beauf¬ schlagt sein. Der Innendruck im Hohlraum 50 bestimmt die Tem- peratur, bei der Sauerstoff vom gasförmigen in den flüssigen Zustand übergeht (Verflüssigungspunkt) . Der Innendruck im Hohlraum 50 wird vorzugsweise während des Transports so ge¬ wählt, dass bei Ausbildung eines Temperaturgradienten zwischen der Außenseite des Kühlbehälters 100 und dem Innenraum 11 die Temperatur im Hohlraum 50 gleich der Verflüssigungstemperatur des Sauerstoffs ist, so dass die Außenwand des Hohlraums die Verflüssigungstemperatur von Sauerstoff nicht erreicht bzw. unterschreitet. Idealerweise über -180°C liegt. Die Temperatur an der Außenwand des Hohlraums 50 kann durch Temperatursensoren (nicht dargestellt) überwacht oder in Ab¬ hängigkeit von der Wärmeleitfähigkeit der Behälterwände 30 und der Breite des Hohlraums 50 in Dickenrichtung der Behäl¬ terwände 30 ermittelt werden. Vorteilhafterweise ermöglicht die Einstellung des Innendrucks und der Temperatur im Hohlraum 50, dass beim Abkühlen des Kühlbehälters 100 mit flüssigem Stickstoff kein flüssiger Sauerstoff in den Behälterwänden 30 abgeschieden wird. Nach Beendigung der Abkühlung, wenn im Innenbehälter die Temperatur des flüssigen Stickstoffs (-196°C) erreicht wurde, kann sich kein weiterer Sauerstoff verflüssigen, so dass anschließend die Aufgabe des evakuierten Hohlraums 50 in der Verrin¬ gerung der Wärmeleitung aus der Umgebung in den Innenraum 11 besteht. Entsprechend kann nach der Abkühlung des Innenbehäl¬ ters 10 für den nachfolgenden Transport von Proben mit dem Kühlbehälter 100 eine weitere Evakuierung zu geringeren Drucken für eine verbesserte Thermoisolation vorgesehen sein. The cavity 50 may be evacuated in different operating phases or be beat with a working gas at atmospheric pressure or a working pressure above the atmospheric pressure beauf ¬ . The internal pressure in the cavity 50 determines the temperature at which oxygen passes from the gaseous to the liquid state (liquefaction point). The internal pressure in the cavity 50 is preferably so-¬ selects during the transportation, that during formation of a temperature gradient between the outside of the cooling vessel 100 and the interior 11 of the temperature in the cavity 50 is equal to the liquefying temperature of the oxygen, so that the outer wall of the cavity, the condensing temperature of oxygen not reached or falls below. Ideally above -180 ° C. The temperature on the outer wall of the cavity 50, by temperature sensors (not shown) monitors or from ¬ dependence on the thermal conductivity of the container walls 30 and determines the width of the cavity 50 in the thickness direction of the Behäl ¬ terwände 30th Advantageously, the adjustment of the internal pressure and the temperature in the cavity 50, that during cooling of the Refrigerated container 100 with liquid nitrogen no liquid oxygen in the container walls 30 is deposited. After completion of the cooling, when the temperature of the liquid nitrogen (-196 ° C) was reached in the inner container, no further oxygen can liquefy, so that then the task of the evacuated cavity 50 in the Verrin ¬ delay of the heat conduction from the environment in the Interior 11 exists. According to a further evacuation may be provided to lower pressures for improved thermal insulation after the cooling of the Innenbehäl ¬ ters 10 for the subsequent transport of samples to the cooling container 100th
Figur 2 zeigt eine Schnittansicht des Kühlbehälters 100 wäh¬ rend der Abkühlung zur Vorbereitung eines Transports. Der In- nenraum 11 wird permanent mit flüssigem Stickstoff 1 befüllt, wobei zu Beginn der flüssige Stickstoff beim Auftreffen auf die Bodenwanne 12 verdampft. Mit zunehmender Abkühlung des Innenbehälters 10 bildet sich in der Bodenwanne 12 ein Stick- stoffsee. Bei weiterer Abkühlung des Innenbehälters 10 und der angrenzenden Bereiche der Behälterwände 30 verringert sich die Verdampfungsrate des flüssigen Stickstoffs bis zu einer minimalen Verdampfungsrate entsprechend dem verbleiben¬ den Wärmestrom aus der Umgebung durch die Behälterwände 30 in den Innenraum 11. Der verdampfende Stickstoff kann durch ein verschließbares Entlüftungsrohr (nicht dargestellt) im oberen Teil der Behälterwände 30 oder im Behälterdeckel 40 oder durch Spalte zwischen den Behälterwänden 30 und dem Behälterdeckel 40 in die Umgebung abfließen, so dass im Innenraum 11 kein Stickstoff-Überdruck gebildet wird. Figure 2 shows a sectional view of the refrigerated container 100 currency ¬ end of cooling in preparation for transport. The inner space 11 is permanently filled with liquid nitrogen 1, at the beginning of which the liquid nitrogen evaporates when it strikes the base pan 12. With increasing cooling of the inner container 10 forms in the bottom tray 12, a nitrogen lake. Upon further cooling of the inner container 10 and the adjacent regions of the container walls 30, the evaporation rate of the liquid nitrogen is reduced to a minimum evaporation rate corresponding to the remaining ¬ flow of heat from the environment through the container walls 30 into the interior 11. The evaporating nitrogen can be closed by a Vent pipe (not shown) in the upper part of the container walls 30 or in the container lid 40 or through gaps between the container walls 30 and the container lid 40 flow into the environment, so that no nitrogen overpressure is formed in the interior 11.
Während der Abkühlung ist der Hohlraum 50 mit der äußeren Atmosphäre verbunden oder mit dem Arbeitsgasreservoir 53 unter Druck gesetzt. Dabei kann z.B. ein Arbeitsdruck im Bereich von 1 bar bis 10 bar eingestellt werden. Vorteilhafterweise ergibt dies eine gute Wärmeleitung durch den Hohlraum 50 in die Behälterwände 30 und deren schnelle Abkühlung gemeinsam mit dem Innenbehälter 10. During cooling, the cavity 50 is connected to the external atmosphere or pressurized with the working gas reservoir 53. In this case, for example, a working pressure in the range of 1 bar to 10 bar can be set. Advantageously, this results in a good heat conduction through the cavity 50 in FIG the container walls 30 and their rapid cooling together with the inner container 10th
In der zweiten Phase der Abkühlung, wenn in der Bodenwanne 12 flüssiger Stickstoff verbleibt und der Innenraum die Tempera¬ tur des flüssigen Stickstoffs erreicht, wird der Hohlraum 50 mit der Vakuumpumpe 52 auf einen derartigen Druck evakuiert, dass die Temperatur im Hohlraum 50 dem Verflüssigungspunkt von Sauerstoff entspricht. Gleichzeitig wird der Hohlraum 50 mit der Ventileinrichtung 51 von der äußeren Atmosphäre oder dem Arbeitsgasreservoir 53 getrennt, so dass kein weiterer Sauerstoff in den Hohlraum 50 eintreten kann. In einem praktischen Beispiel beträgt der Druck im Hohlraum 50 in dieser Phase der Abkühlung bei einer Breite des Hohlraums 50 in Di- ckenrichtung der Behälterwände 30 von 0,5 cm bis einige cm weniger als 350 mbar, vorzugsweise weniger als 10 mbar. In the second phase of the cooling, when 12 liquid nitrogen remains in the bottom tray and the interior reaches the temperature of the liquid nitrogen, the cavity 50 is evacuated with the vacuum pump 52 to such a pressure that the temperature in the cavity 50 the liquefaction point of Oxygen corresponds. At the same time, the cavity 50 is separated with the valve device 51 from the outer atmosphere or the working gas reservoir 53, so that no further oxygen can enter the cavity 50. In a practical example, the pressure in the cavity 50 in this phase of cooling at a width of the cavity 50 in the thickness direction of the container walls 30 from 0.5 cm to a few cm less than 350 mbar, preferably less than 10 mbar.
Nach Erreichen der Lager- und Transporttemperatur im Innenraum 11, typischerweise die Temperatur des flüssigen Stick- Stoffs, insbesondere -190°C, wird gemäß Figur 3 der Hohl¬ raum 50 mit der Vakuumpumpe 52 evakuiert. Der Restdruck im Hohlraum 50 beträgt dann z.B. weniger als 10 mbar. Vorteilhafterweise wird damit die Wärmeleitung von den Behälterwänden 30 in dem Innenraum 11 des Kühlbehälters 100 minimiert. Vor oder nach der Beladung des Kühlbehälters 100 und vor Be¬ ginn des Transports wird der im Innenbehälter verbliebene flüssige Stickstoff durch allmähliche Verdampfung oder durch Abpumpen entfernt. Während einer stationären Lagerung oder des Transports mit einem Kühlfahrzeug (siehe z. B. Figuren 13, 14) bleibt der Verflüssigungspunkt des Sauerstoffs zunächst im Hohlraum 50, wobei sich aufgrund der Evakuierung kein Sauerstoff verflüs¬ sigen und niederschlagen kann. Während einer ersten Phase können im Innenraum noch bodennahe Bereiche vorhanden sein, in dem die Temperatur unterhalb von -183°C liegt. Nach Stun- den oder Tagen steigt die Temperatur aber auch in diesen Bereichen über -183°C, so dass sich im gesamten Kühlbehälter 100 kein Bereich mehr befindet, in dem sich Sauerstoff verflüssigen kann. Bei einer erneuten Abkühlung des Kühlbehäl- ters während der Lagerung oder des Transports oder für einen neuen Transport ist die geeignete Einstellung der Temperatur im Hohlraum 50 jedoch erneut zu berücksichtigen. After reaching the storage and transport temperature in the interior 11, typically the temperature of the liquid nitrogen, in particular -190 ° C, according to Figure 3, the hollow ¬ space 50 is evacuated with the vacuum pump 52. The residual pressure in the cavity 50 is then, for example, less than 10 mbar. Advantageously, the heat conduction from the container walls 30 in the interior 11 of the cooling container 100 is thereby minimized. Before or after the loading of the cooling tank 100 and in front of Be ¬ beginning of the transport of the remaining in the inner container liquid nitrogen is removed by gradual evaporation or by pumping. While a stationary storage or transport vehicle with a cooling (see, for. Example, Figures 13, 14) remains the liquefaction point of oxygen initially in the cavity 50 with no oxygen can verflüs ¬ sigen and reflected due to the evacuation. During a first phase, areas near the ground may still be present in the interior in which the temperature is below -183 ° C. After hours However, the temperature rises above -183 ° C. in these areas as well, so that there is no area in the entire cooling tank 100 in which oxygen can liquefy. However, if the cooling container cools down again during storage or transport or for a new transport, the appropriate setting of the temperature in the cavity 50 must be taken into account again.
Figur 4 zeigt Schnittansichten des erfindungsgemäßen Kühlbe- hälters 100 mit weiteren Merkmalen bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung. Figur 4A zeigt den Kühlbehälter 100 mit dem Innenbehälter 10, der Kühlkörpereinrichtung 20, den Behälterwänden 30 und dem Behälterdeckel 40. Die Kühlkörpereinrichtung 20 umfasst Kühlkörper 23, 21, die am Boden des In- nenbehälters 10 und in den unteren Hälften der Seitenwände 15 des Innenbehälters 10 angeordnet sind. Die Kühlkörper 23 am Boden umfassen einen Stapel schichtförmiger Kühllagen, die in einem aufgefächerten Zustand (Figur 4A) voneinander beabstandet und in einem kompakten, zusammengelegten Zustand mit sich berührenden Oberflächen einen Kühllagenstapel 22 (Figur 4B) bilden. Die oberste Kühllage im Kühllagenstapel 22 bildet zugleich die Trägerplatte 14 im Innenraum 11 des Innenbehäl¬ ters 10. Die Kühlkörper 21, 23 bestehen z.B. aus Aluminium, Stahl oder Eisen, wobei wegen des geringen Gewichts Aluminium bevorzugt wird. Die Kühllagen im Kühllagenstapel 22 umfassen beispiels¬ weise 20 Metallplatten mit einer Dicke von jeweils 10 mm, die an einem Rand des Bodens des Innenbehälters 10 angelenkt und in den Innenraum 11 des Innenbehälters 10 verschwenkbar sind. Zum Auffächern der Kühllagen des Kühllagenstapels 22 kann ein manuell betätigbarer Hebel- und/oder Federmechanismus und/ oder ein Motorantrieb vorgesehen sein (nicht dargestellt) . Der Behälterdeckel 40 weist an seiner Auflageseite 41 zurFIG. 4 shows sectional views of the inventive refrigerated container 100 with further features of preferred embodiments of the invention. FIG. 4A shows the cooling container 100 with the inner container 10, the heat sink device 20, the container walls 30 and the container lid 40. The heat sink device 20 comprises heat sinks 23, 21 which are located at the bottom of the inner container 10 and in the lower halves of the side walls 15 of the inner container 10 are arranged. The heatsinks 23 at the bottom comprise a stack of layered cooling layers spaced apart in a fanned-out state (FIG. 4A) and forming a cooling layer stack 22 (FIG. 4B) in a compact collapsed condition with contacting surfaces. The top cooling position in the cooling layer stacks 22 simultaneously forms the support plate 14 in the interior 11 of the Innenbehäl ¬ ters 10. The cooling body 21, 23 made for example of aluminum, steel or iron, due to the low weight of aluminum is preferred. The cooling layers in the cooling layer stack 22 comprise example ¬ 20 metal plates with a thickness of 10 mm, which are hinged to one edge of the bottom of the inner container 10 and pivotable into the interior 11 of the inner container 10. For fanning the cooling layers of the cooling layer stack 22, a manually operable lever and / or spring mechanism and / or a motor drive may be provided (not shown). The container lid 40 has on its support side 41 to
Auflage auf den Behälterwänden 30 an der Oberseite des Kühl- behälters 100 ein Deckelauflageprofil 42 auf, das in ein pas¬ sendes Wandquerschnittsprofil 33 entlang der Dickenrichtung der Behälterwände 30 eingreift. Das Zusammenwirken des De¬ ckelauflageprofils 42 und des Wandquerschnittsprofils 33 hat den Vorteil, dass ein Wärmefluss von der Umgebung in den Innenbehälter 10 entlang der Grenzfläche zwischen den Behälterwänden 30 und dem Behälterdeckel 40 minimiert wird. Support on the container walls 30 at the top of the cooling Container 100 a lid support profile 42 which engages in a pas ¬ send wall cross-sectional profile 33 along the thickness direction of the container walls 30. The interaction of the De ¬ ckelauflageprofils 42 and the wall cross-sectional profile 33 has the advantage that a heat flow from the environment into the inner container 10 along the interface between the container walls 30 and minimizes the container lid 40 the advantage.
Figur 4A zeigt den Kühlbehälter 100 mit dem aufgefächerten Zustand der Kühlkörper 23 und mit dem geöffneten Behälterde¬ ckel 40. In dieser Situation erfolgt die Zufuhr des flüssigen Stickstoffs durch die Deckelöffnung und die Abkühlung des Innenbehälters 10 und der angrenzenden Bereiche der Behälterwände 30 mit dem flüssigen Stickstoff. Durch die Auffächerung des Kühllagenstapels 22 wird die Oberfläche der Kühlkörper¬ einrichtung 20 vorteilhafterweise vergrößert, so dass die Ab¬ kühlung beschleunigt wird. Figur 4B zeigt den Kühlbehälter 100 mit dem aufgefächerten Kühllagenstapel 22 und dem ge¬ schlossenen Behälterdeckel 40. In dieser Situation ist der Kühlbehälter 100 abgekühlt und zur Aufnahme von Proben be¬ reit. Figure 4A shows the cooling tank 100 to the fanned-out condition of the cooling body 23 and with the opened container earth ¬ ckel 40. In this situation, the supply of liquid nitrogen through the lid opening and the cooling of the inner container 10 and the adjacent areas of the container walls 30 with the liquid is effected Nitrogen. Due to the fanning out of the cooling sheet stack 22, the surface of the cooling body ¬ device 20 is advantageously increases so that the cooling rate from ¬ is accelerated. Figure 4B shows the cooling tank 100 to the cooling fanned-layer stack 22 and the ge ¬ closed container lid 40. In this situation, the cooling tank is cooled 100 and for receiving sample ¬ be riding.
Figur 5 zeigt Einzelheiten des Kühlbehälters 100, insbesonde¬ re von dessen Innenbehälter 10, Behälterwänden 30 und Hohl- räum 50, gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Beispielhaft ist die Schnittansicht der linken unteren Ecke des Kühlbehälters 100 im unteren Teil von Figur 5 vergrößert dargestellt. Die Dicke der Behälterwand 30 liegt beispiels¬ weise im Bereich von 30 cm bis 80 cm. Figure 5 shows details of the cooling container 100, insbesonde ¬ re of the inner container 10, container walls 30 and hollow space 50, according to another embodiment of the invention. By way of example, the sectional view of the lower left corner of the cooling container 100 in the lower part of Figure 5 is shown enlarged. The thickness of the container wall 30 lies ¬ example, in the range from 30 cm to 80 cm.
Der Innenbehälter 10, der den Innenraum 11 einschließt, um- fasst eine Bodenwanne 12 und Seitenwände 15. In der Bodenwan¬ ne 12 ist ein Feststoff-Schaum 13 angeordnet. Oberhalb des Feststoff-Schaums 13 erstreckt sich über der Bodenwanne 12 eine Trägerplattform 14 in Gestalt eines Metallgitters. Die Höhe der Trägerplattform 14 über dem Boden der Bodenwanne 12 beträgt z.B. 20 cm. Kühlkörper 21 in Form von Metallplatten sind in der Bodenwanne 12 und an den Seitenwänden 15 angeord¬ net. Unmittelbar an die Seitenwände 15 und die Bodenwanne 12 angrenzend ist der Hohlraum 50 (siehe Figuren 2 und 3) ange- ordnet, der evakuierbar ist oder mit einem Arbeitsdruck beaufschlagt werden kann. The inner container 10 including the inner space 11, environmentally summarizes a floor pan 12 and sidewalls 15. In the Bodenwan ¬ ne 12 is a solid foam 13 is disposed. Above the solid foam 13 extends over the bottom trough 12, a support platform 14 in the form of a metal grid. The height of the support platform 14 above the bottom of the floor pan 12th is for example 20 cm. Heatsink 21 in the form of metal plates are in the bottom tray 12 and on the side walls 15 angeord ¬ net. Immediately adjacent to the side walls 15 and the bottom trough 12, the cavity 50 (see FIGS. 2 and 3) is arranged, which can be evacuated or subjected to a working pressure.
Die Behälterwände 30 weisen einen Schichtaufbau mit mehreren Wandschichten 30A, 30B, 30C und 30D auf, von denen die Wand- schichten 30A bis 30C Thermoisolationsschichten und die äußere Wandschicht 30D eine Prallschutzschicht bilden. The container walls 30 have a layer construction with a plurality of wall layers 30A, 30B, 30C and 30D, of which the wall layers 30A to 30C form thermal insulation layers and the outer wall layer 30D form an impact protection layer.
Im Einzelnen umfasst die innerste Wandschicht 30A eine In detail, the innermost wall layer 30A comprises a
Schaumstoff-Schicht , die z.B. aus Polyurethan-Hartschaum (PUR/PIR) hergestellt ist und optional eine Folienschicht enthalten kann. Die Schaumstoff-Schicht hat den Vorteil, sich lückenlos an die äußere Form des Innenbehälters 10 und der Außenseite des Hohlraums 50 anzupassen. Des Weiteren wird durch die integrierte Folienschicht ein Flüssigkeitsdurch- tritt durch die Behälterwand 30 verhindert. Die Dicke der Schaumstoff-Schicht 30A beträgt 2 cm bis 10 cm. Foam layer, e.g. made of rigid polyurethane foam (PUR / PIR) and may optionally contain a film layer. The foam layer has the advantage of being completely adapted to the outer shape of the inner container 10 and the outer side of the cavity 50. Furthermore, through the integrated film layer, a liquid passage through the container wall 30 is prevented. The thickness of the foam layer 30A is 2 cm to 10 cm.
Auf der Außenseite der Schaumstoff-Schicht 30A folgt eine Va- kuum-Padschicht 30B, die aus einem Stapel mehrerer Lagen von Vakuumpads aufgebaut ist. Die Vakuumpads sind evakuierte Alu¬ minium-Kunststoffkörper, die tieftemperaturtauglich und vorzugsweise mit einer Infrarot-Reflexionsschicht versehen sind. Die Dicke der Vakuumpad-Schicht 30B beträgt z.B. 20 cm. Anschließend folgt eine weitere Schaumstoff-Schicht 30C, die aus nicht brennbaren, geschäumten Kunststoffplatten, z.B. aus Polyurethan-Hartschaum (PUR/PIR) hergestellt ist und eine Di¬ cke von z.B. 6 cm aufweist. Die Schaumstoff-Schicht 30C dient einer weiteren Abdichtung der Behälterwand 30. Schließlich umfasst die äußere Prallschutzschicht 30D eine robuste Außenhaut aus Metall- und/oder Kunststofflagen, die den Kühlbehälter 100 gegen mechanische Stöße und Zerstörung beim Transport schützt. Die Prallschutzschicht 30D ist z.B. aus gesicktem, 2 mm starkem Stahl-Trapezblech mit einer Dicke von 11 cm hergestellt. On the outside of the foam layer 30A is followed by a vacuum pad layer 30B, which is made up of a stack of several layers of vacuum pads. The Vakuumpads are evacuated alu minium ¬-plastic body, which are suitable for low temperature and preferably provided with an infrared reflective film. The thickness of the vacuum pad layer 30B is, for example, 20 cm. Then follows a further foam layer 30C, which is made of non-flammable foamed plastics sheets, for example of polyurethane foam (PUR / PIR), and a Di ¬ blocks of, for example having 6 cm. The foam layer 30C serves for a further sealing of the container wall 30. Finally, the outer impact protection layer 30D comprises a robust outer skin of metal and / or plastic layers, which protects the cooling container 100 against mechanical impact and destruction during transport. The impact protection layer 30D is made of, for example, beaded 2 mm thick steel trapezoidal sheet having a thickness of 11 cm.
Figur 6 illustriert analog zu Figur 5 eine abgewandelte Aus¬ führungsform des Kühlbehälters 100 mit dem Innenbehälter 10, dem Hohlraum 50 und den Behälterwänden 30. Im InnenbehälterFIG. 6 illustrates analogously to FIG. 5 a modified embodiment of the cooling container 100 with the inner container 10, the cavity 50 and the container walls 30. In the inner container
10 sind schematisch ein kompakter Kühlkörper 21 und ein Kühllagenstapel 22 aus einer Vielzahl von Kühllagen gezeigt. Die Kühllagen des Kühllagenstapels 22 sind an einem Rand über ein Scharnier 24 verbunden, um zwischen dem illustrierten kompak- ten Zustand und einem aufgefächerten Zustand (siehe Figur 4A) verschwenkbar zu sein. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist abweichend von der Ausführungsform der Figur 5 keine gitterartige Trägerplattform vorgesehen. Die oberste Kühllage des Kühllagenstapels 22 bildet in diesem Fall die Auflageflä- che zur Aufnahme von Probenracks (siehe Figur 10) im Innen¬ raum 11 des Innenbehälters 10. 10, a compact heat sink 21 and a cooling layer stack 22 of a plurality of cooling layers are shown schematically. The cooling layers of the cooling layer stack 22 are connected at one edge via a hinge 24 to be pivotable between the illustrated compact state and a fanned-out state (see FIG. 4A). In this embodiment of the invention, notwithstanding the embodiment of FIG. 5, no grid-like carrier platform is provided. The top cooling position of the cooling sheet stack 22 forms in this case, the Auflageflä- surface for receiving sample racks (see Figure 10) in the inner space 11 of the inner container ¬ 10th
Die Behälterwände 30 umfassen einen Schichtaufbau mit mehre¬ ren Wandschichten, die zwei Schaumstoff-Schichten 30A, 30C, eine äußere Prallschutzschicht 30D und zusätzlich eine innere Schicht 30E aus einem partikulären Feststoff umfassen. Die Schicht 30E hat beispielsweise eine Dicke im Bereich von 10 cm bis 30 cm. Der partikuläre Feststoff umfasst z.B. fein¬ disperses Siliziummaterial. Vorzugsweise ist die Schicht 30E aus partikulärem Feststoff allseits gasdicht, z.B. mit einer Folie verschlossen und evakuiert, so dass eine weitere Ther- moisolationsschicht gebildet wird. The container walls 30 comprise a layer structure with several ¬ ren wall layers comprising two foam layers 30A, 30C, an external impact protection layer 30D and 30E in addition an inner layer of a particulate solid. For example, the layer 30E has a thickness in the range of 10 cm to 30 cm. The particulate solids includes, for example finely ¬ disperse silicon material. The layer 30E of particulate solid is preferably gas-tight on all sides, for example closed with a film and evacuated, so that a further thermo-insulating layer is formed.
Figur 7 illustriert eine weitere Variante des erfindungsgemä- ßen Kühlbehälters 100 analog zu den Figuren 5 und 6 mit dem Innenbehälter 10, dem Hohlraum 50 und den Behälterwänden 30. Abweichend von den Ausführungsformen der Figuren 5 und 6 ist bei der Ausführungsform der Figur 7 der Hohlraum 50 in dem Schichtaufbau der Wandschichten 30 enthalten. Zwischen der Seitenwand 15 und der Bodenwanne 12 des Innenbehälters 10 ei- nerseits und dem Hohlraum 50 andererseits ist eine weitere Schaumstoff-Schicht 30F angeordnet. Die Schaumstoff-Schicht 30F ist eine Thermoisolationsschicht , die zusätzlich einen mechanischen Schutz des Innenbehälters 10 bildet. Hierzu um- fasst die Schaumstoff-Schicht 30F vorzugsweise aus Po- lyurethan-Hartschaum (PUR/PIR) mit einer Dicke von 3 cm. Die zusätzliche Schaumstoff-Schicht 30F hat Vorteile für den Transport von Kühlgut mit besonders hohem Gewicht, das im In¬ nenbehälter 10 auf kleinen Fußflächen steht. Mit der Schaumstoff-Schicht 30F wird der Hohlraum 15 gegen eine unerwünsch- te Deformation geschützt. FIG. 7 illustrates a further variant of the inventive refrigerated container 100 analogous to FIGS. 5 and 6 with the inner container 10, the cavity 50 and the container walls 30. Notwithstanding the embodiments of FIGS. 5 and 6, in the embodiment of FIG. 7 the cavity 50 is contained in the layer structure of the wall layers 30. Between the side wall 15 and the bottom trough 12 of the inner container 10 on the one hand and the cavity 50 on the other hand, a further foam layer 30 F is arranged. The foam layer 30F is a thermal insulation layer, which additionally forms a mechanical protection of the inner container 10. For this, the foam layer 30F preferably comprises rigid polyurethane foam (PUR / PIR) with a thickness of 3 cm. The additional foam layer 30F has advantages for the transport of refrigerated goods with particularly high weight nenbehälter 10 is in In ¬ on small footings. With the foam layer 30F, the cavity 15 is protected against undesired deformation.
Auf der Außenseite des Hohlraums 50 sind, wie oben unter Be¬ zug auf die Figuren 5 und 6 beschrieben, weitere Wandschichten vorgesehen. Diese umfassen insbesondere eine Vakuumpad- Schicht 30B (in Figur 7 ohne die Vakuumpads dargestellt) , ei¬ ne Abstandsschicht 30G, z.B. aus Metall, Holz oder kryotaug- lichem Kunststoff- oder Harzmaterial mit einer Dicke von z.B. 2 cm und die äußere Prallschutzschicht 30D. Figur 8 illustriert eine weitere Variante des erfindungsgemä¬ ßen Kühlbehälters 100 mit dem Innenbehälter 10, dem Hohlraum 50 und den Behälterwänden 30. Der Hohlraum 50 besitzt in Dickenrichtung der Behälterwände 30 eine vergrößerte Breite, z.B. im Bereich von 5 cm bis 15 cm. Zur mechanischen Stabili- sierung des Hohlraums 50 sind in diesem Querstützen 54 angeordnet. Die Querstützen 54 bestehen aus einem Material geringer Wärmeleitfähigkeit, wie z.B. Kunststoff. Des Weiteren zeigt Figur 8 eine zusätzliche Metallschicht 30H zwischen der Außenseite des Hohlraums 50 und der Vakuumpad-Schicht 30B. Die Metallschicht 30H dient dem mechanischen Schutz des Hohlraums 50 und der Stabilisierung der Behälterwände 30. Figur 9 illustriert Einzelheiten des Behälterdeckels 40 im geschlossenen Zustand des Kühlbehälters 100. Der Behälterde¬ ckel 40 weist einen Schichtaufbau mit mehreren Deckelschich- ten auf, die im Einzelnen von innen nach außen eine Schaumstoff-Schicht 40A, eine Auflageschicht 40B, eine Vakuumpad- Schicht 40C, eine weitere, mehrlagige Schaumstoff-Schicht 40D, in die die Vakuumpad-Schicht 40C eingebettet ist, und eine äußere Prallschutzschicht 40E umfassen. Der Behälterde- ekel 40 weist eine Gesamtdicke im Bereich von 20 cm bis 40 cm auf . Are on the outside of the cavity 50, as described above with Be ¬ train described in Figures 5 and 6, more layers of the wall are provided. These include in particular a Vakuumpad- layer 30B (in Figure 7 without the Vakuumpads shown), egg ¬ ne spacer layer 30G, for example of metal, wood or kryotaug- Lichem plastic or resin material having a thickness of for example 2 cm and the outer impact protection layer 30D. Figure 8 illustrates a further variant of the invention shown SEN cooling container 100 with the inner container 10, the cavity 50 and the container walls 30. The cavity 50 has in the thickness direction of the container walls 30 is an enlarged width, for example in the range from 5 cm to 15 cm. For mechanical stabilization of the cavity 50, transverse supports 54 are arranged in this. The transverse supports 54 are made of a material of low thermal conductivity, such as plastic. Further, Figure 8 shows an additional metal layer 30H between the outside of the cavity 50 and the vacuum pad layer 30B. The metal layer 30H serves to mechanically protect the cavity 50 and to stabilize the container walls 30. Figure 9 illustrates details of the container lid 40 of the cooling tank 100. When closed, the container earth ¬ ckel 40 has a layered structure with several Deckelschich- th, which in detail from inside to outside a foam layer 40A, a pad layer 40B, a Vakuumpad- layer 40C, another multilayer foam layer 40D in which the vacuum pad layer 40C is embedded and an outer buffer protective layer 40E. The Behälterde-kel 40 has a total thickness in the range of 20 cm to 40 cm.
Das Deckelauflageprofil 42 des Behälterdeckels 40 ist in der zweiten Schaumstoff-Schicht 40D gebildet. Die angrenzende Be- hälterwand 30 weist in ihrem Schichtaufbau ein entsprechend passendes Wandquerschnittsprofil 33 auf. Die Deckelauflage- und Wandquerschnittsprofile 42, 33 sind in Dickenrichtung des Behälterdeckels (d. h. in einer Richtung senkrecht zur Behäl¬ terdeckeloberfläche) mäanderförmig gebildet, so dass ein Wär- mefluss von außen nach innen und ein Eindringen von Feuchtigkeit in den Innenbehälter 10 minimiert werden. The lid support profile 42 of the container lid 40 is formed in the second foam layer 40D. The adjacent container wall 30 has a correspondingly matching wall cross-sectional profile 33 in its layer structure. The Deckelauflage- and wall cross-sectional profiles 42, 33 are meandering in the thickness direction of the container lid (ie in a direction perpendicular to Behäl ¬ terdeckeloberfläche), so that a heat flow from outside to inside and penetration of moisture into the inner container 10 are minimized.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Lagerung oder zum Transport von Proben bei einer Temperatur unterhalb von - 80 °C wird zunächst zur Abkühlung des Kühlbehälters 100 dessen In¬ nenbehälter 10 mit flüssigem Stickstoff beaufschlagt, bis der Innenbehälter 10 die Temperatur des flüssigen Stickstoffs aufweist. Des Weiteren erfolgt die Beschickung des Kühlbehäl¬ ters 100 mit den Proben. Die Proben-Beschickung kann zeitlich während oder nach der Abkühlung des Innenbehälters 10 erfol¬ gen. Anschließend erfolgt nach der Entfernung eventuell ver¬ bliebenen flüssigen Stickstoffs der Transport des Kühlbehäl¬ ters 100 an einen Zielort. Ein beladener Kühlbehälter 100 ist in schematischer Schnittdarstellung in Figur 10 gezeigt. Kryokonservierte Proben be- finden sich Boxen 71, die in Probenracks 72 angeordnet sind. Die Probenracks 72 stehen auf der Trägerplattform 14 im unteren Teil des Innenbehälters 10. Die Kühlkörpereinrichtung 20 umfasst, wie z.B. oben unter Bezug auf die Figuren 4A und 4B beschrieben ist, Kühlkörper an den Innenseiten der Seitenwände 15 des Innenbehälters 10. Bei einem fest installierten Probenrack 72 kann dieses selbst einen Teil der Kühlkörpereinrichtung 20 bilden. Figur 10 illustriert des Weiteren, dass der Kühlbehälter 100 mit einer Vielzahl von Temperatursensoren 73 ausgestattet sein kann, die in Figur 10 jeweils mit einem Stern markiert sind. Temperatursensoren 73 können insbesondere im Innenraum 11 des Innenbehälters 10, in der Probenwanne 12 des Innenbe- hälters 10, in den Probenracks 72, in Dickenrichtung in den Behälterwänden 30 und im Behälterdeckel 40 vorgesehen sein. Die Temperatursensoren 73 erlauben eine Überwachung der Temperaturverteilung im Kühlbehälter 100 und eine Dokumentation der Temperatur insbesondere im Innenbehälter 10 sowie die schnelle Identifizierung von Wärmelecks und/oder Beschädigungen . In the inventive method for the storage or transport of samples at a temperature below - 80 ° C of the cooling container 100 is first applied to the In ¬ nenbehälter liquid nitrogen 10 until the inner vessel 10 has the temperature of liquid nitrogen for cooling. Furthermore, the charging of the Kühlbehäl ¬ ters 100 takes place with the samples. The sample loading, the transportation of the Kühlbehäl ¬ ters 100 is timed during or after cooling of the inner container 10 SUC ¬ gen. Subsequently, after the removal of any ver ¬ surviving liquid nitrogen to a destination. A loaded cooling container 100 is shown in a schematic sectional view in FIG. Cryopreserved samples there are boxes 71 which are arranged in sample racks 72. The sample racks 72 stand on the support platform 14 in the lower part of the inner container 10. The heat sink device 20 includes, as described above with reference to Figures 4A and 4B, heat sinks on the inner sides of the side walls 15 of the inner container 10. In a fixedly installed sample rack 72, this itself may form part of the heat sink device 20. FIG. 10 furthermore illustrates that the cooling container 100 can be equipped with a multiplicity of temperature sensors 73, which are each marked with an asterisk in FIG. Temperature sensors 73 may be provided in particular in the interior 11 of the inner container 10, in the sample pan 12 of the inner container 10, in the sample racks 72, in the thickness direction in the container walls 30 and in the container lid 40. The temperature sensors 73 allow a monitoring of the temperature distribution in the cooling container 100 and a documentation of the temperature in particular in the inner container 10 and the rapid identification of heat leaks and / or damage.
Die Figuren I IA und I IB illustrieren beispielhaft Temperaturverläufe im Innenraum 11 als Funktion der Zeit. In Figur I IA ist die Betriebsphase der Abkühlung gezeigt, während FigurFIGS. 1A and 1B illustrate, by way of example, temperature profiles in the interior 11 as a function of time. In Figure I IA, the operating phase of the cooling is shown, while FIG
I IB die Betriebsphase der allmählichen Erwärmung, z. B. während der Lagerung und/oder des Transports veranschaulicht. Die gestrichelte Linie 111 gibt beispielhaft eine vorbestimm¬ te Grenztemperatur (hier z. B. -100°C) an, bis zu der sich der Innenraum 11 erwärmen darf, ohne dass der Transport unterbrochen werden muss. Die Kurve 112 zeigt eine Abkühlung des Innenraumes 11 für ein Fassungsvermögen oberhalb von 15 m3. Ein angenäherter Gleichgewichtszustand (minimale Verduns¬ tung des LN2) wird für ein derart großes System erst nach 14 Tagen und mehr eingenommen. Durch Steuerung des Gasdruckes im Zwischenraum und Auffächern der passiven Kühlkörper lässt sich dieser Zeitraum verkürzen (Kurve 113) . I IB the operating phase of gradual warming, z. B. during storage and / or transport illustrated. The dashed line 111 is exemplified to a vorbestimm ¬ te limit temperature (here, for example, -100 ° C) up to which the interior is allowed to heat up 11 without the transport to be interrupted. The curve 112 shows a cooling of the inner space 11 for a capacity above 15 m 3 . An approximate equilibrium (minimum Verdun ¬ processing of LN2) is taken for such a large system after 14 days and more. By controlling the gas pressure in the Space and fanning of the passive heat sinks can shorten this period (curve 113).
In Figur IIB ist die passive Erwärmung des Kühlbehälters ge- zeigt. Beispielhaft ist die Erwärmung eines herkömmlichen thermisch isolierten Containers ohne passive Kühlung (Kurve 114), eines erfindungsgemäßen Kühlbehälters mit passivem Kühlkörper (Kurve 115) sowie mit passivem Kühlkörper und partieller elektrischer Nachkühlung über ein mobiles Kühlgerät (für -150°C, am Fahrzeug befindlich) (Kurve 116) gezeigt. Im ersten Fall kann der Kühlbehälter bei einer vorgegebenen Grenztemperatur über 2 Tage, bei passiver Kühlung über 4 Tage und bei passiver und zugeschalteter moderater aktiver Nachkühlung 10 Tage genutzt werden. Hierzu ist anzumerken, dass mit zunehmender Größe des Kühlbehälters die Nutzungsdauer, während der die vorgegebene Grenztemperatur nicht überschrit¬ ten wird, vorteilhafterweise zunimmt. FIG. IIB shows the passive heating of the cooling tank. By way of example, the heating of a conventional thermally insulated container without passive cooling (curve 114), a cooling container according to the invention with passive heat sink (curve 115) and passive heat sink and partial electrical Nachkühlung via a mobile cooling device (for -150 ° C, located on the vehicle) (Curve 116). In the first case, the cooling tank can be used for a given limit temperature for 2 days, for passive cooling for 4 days and for passive and switched moderately active post-cooling 10 days. It should be noted that, with increasing size of the cooling container, the useful life during which the predetermined limit temperature not exceeded ¬ th, advantageously increases.
Die Figuren 12A und 12B zeigen zwei Seitenansichten des Kühl- behälters 100 in Gestalt eines ISO-Containers mit geöffnetem Behälterdeckel 40 (Figur 12A) und mit geschlossenem Behälterdeckel (Figur 12B) . Die Außenseite des Kühlbehälters 100 wird durch die Prallschutzschicht 30D gebildet. Figur 13 zeigt die Außenansicht eines Kühlfahrzeugs 200, das mit dem erfindungsgemäßen Kühlbehälter 100 ausgestattet ist, mit einem geöffneten Behälterdeckel 40 (Figur 13A) und einem geschlossenen Behälterdeckel 40 (Figur 13B) . Die Figuren 13A und 13B illustrieren, dass ein Fahrwerk 60 des Kühlfahrzeugs 200 wie das Fahrwerk des Anhängers eines herkömmlichen Sat¬ telzugs aufgebaut sein und mit einer an sich bekannten Zugma¬ schine (nicht dargestellt) transportiert werden kann. Des Weiteren ist schematisch eine Kühleinrichtung 80 gezeigt, die mit dem Fahrwerk 60 gekoppelt und zur aktiven Kühlung des In- nenraums vom Kühlbehälter 100 eingerichtet ist. Die Kühlein¬ richtung 80 umfasst ein Kompressor-Kühlgerät, das vom An- triebsaggregat der Zugmaschine mit elektrischem Strom ver¬ sorgt wird und den Innenraum kühlt. FIGS. 12A and 12B show two side views of the refrigerated container 100 in the form of an ISO container with the container lid 40 open (FIG. 12A) and with the container lid closed (FIG. 12B). The outside of the refrigerating container 100 is formed by the impact protection layer 30D. FIG. 13 shows the outside view of a refrigerated vehicle 200 equipped with the refrigerating container 100 according to the invention, with an opened container lid 40 (FIG. 13A) and a closed container lid 40 (FIG. 13B). Figures 13A and 13B illustrate that a chassis 60 of the vehicle refrigerator 200 as the chassis of the trailer of a conventional satellite ¬ telzugs be constructed and can be transported with a per se known Zugma ¬ machine (not shown). Furthermore, a cooling device 80 is shown schematically, which is coupled to the chassis 60 and for active cooling of the interior of the cooling tank 100 is set up. The Kühlein ¬ device 80 comprises a compressor cooling device that the presence Power unit of the tractor with electric power ver ¬ ensures and cools the interior.
Figur 14 illustriert schematisch ein weiteres Kühlfahrzeug 200, das mit dem erfindungsgemäßen Kühlbehälter 100 ausgestattet ist, mit dem Fahrwerk 60 und zusätzlich einer Kraneinrichtung 90 vorgesehen ist. Mit der schematisch gezeigten Kraneinrichtung 90 kann Kühlgut 74 in einem definierten Zeitraum und unter Überwachung der Proben-Temperatur in den Kühl- behälter 100 geladen oder aus diesem entnommen werden. DasFIG. 14 schematically illustrates another refrigerated vehicle 200, which is equipped with the inventive refrigerated container 100, with the chassis 60 and additionally a crane device 90 is provided. With the crane device 90 shown schematically, refrigerated goods 74 can be loaded into or removed from the cooling container 100 in a defined period of time while monitoring the sample temperature. The
Kühlgut 74 wird beispielsweise aus Transportbehältern 75, die aktiv mit flüssigem Stickstoff gekühlt werden, entnommen und in den Kühlbehälter 100 eingesetzt. Refrigerated material 74 is taken, for example, from transport containers 75, which are actively cooled with liquid nitrogen, and inserted into the cooling container 100.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in Kombination oder Unterkombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein. The features of the invention disclosed in the foregoing description, drawings and claims may be significant to the realization of the invention in its various forms both individually and in combination or sub-combination.

Claims

Ansprüche 1. Kühlbehälter (100), der für eine Lagerung und/oder einen Transport von Proben bei einer Temperatur unterhalb von -80°C konfiguriert ist, umfassend Claims 1. A refrigerated container (100) configured for storage and / or transport of samples at a temperature below -80 ° C
- einen Innenbehälter (10), der einen Innenraum (11) zur Aufnahme der Proben einschließt,  - An inner container (10) which includes an interior space (11) for receiving the samples,
- eine Kühlkörpereinrichtung (20), die zur passiven Kühlung des Innenraums (11) eingerichtet ist, a heat sink device (20), which is set up for passive cooling of the interior (11),
- Behälterwände (30), die den Innenbehälter (10) an Horizontalseiten und einer Bodenseite begrenzen, und  - Container walls (30) defining the inner container (10) on horizontal sides and a bottom side, and
- einen Behälterdeckel (40), mit dem der Innenbehälter (10) an einer Oberseite des Kühlfahrzeugs (100) verschließbar ist, wobei  - A container lid (40), with which the inner container (10) on an upper side of the refrigerated vehicle (100) is closable, wherein
- die Behälterwände (30) einen Schichtaufbau mit mehreren Wandschichten aufweisen, die mindestens eine Thermoisolati- onsschicht und eine äußere Prallschutzschicht umfassen, und - mindestens eine der Behälterwände (30) einen Hohlraum (50) aufweist, der in verschiedenen Betriebsphasen des Kühlfahrzeugs (200) jeweils evakuiert oder mit einem Arbeitsgas be¬ aufschlagt werden kann. the container walls (30) have a layer structure with a plurality of wall layers which comprise at least one thermo insulation layer and an outer impact protection layer, and at least one of the container walls has a cavity (50) which is in different operating phases of the refrigerated vehicle (200) can each be evacuated or ¬ aufschlagt with a working gas.
2. Kühlbehälter gemäß Anspruch 1, bei dem 2. Cooling container according to claim 1, wherein
- der Hohlraum (50) im Schichtaufbau von mindestens einer der Behälterwände (30) enthalten ist.  - The cavity (50) in the layer structure of at least one of the container walls (30) is included.
3. Kühlbehälter gemäß Anspruch 1, bei dem 3. A cooling container according to claim 1, wherein
- der Hohlraum (50) zwischen mindestens einer der Behälterwände (30) und dem Innenbehälter (10) angeordnet ist. - The cavity (50) between at least one of the container walls (30) and the inner container (10) is arranged.
4. Kühlbehälter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem 4. A cooling container according to one of the preceding claims, wherein
- der Hohlraum (50) derart evakuierbar und mit Abständen von der Kühlkörpereinrichtung (20) und einer Außenseite des Kühl- fahrzeugs (200) angeordnet ist, dass ein Temperaturgradient zwischen der Außenseite und dem Innenraum (11) des Kühlfahrzeugs (200) im Hohlraum (50) einen Temperaturbereich durchläuft, der den Verflüssigungspunkt von Sauerstoff im Hohlraum (50) enthält. the cavity (50) can be evacuated and at intervals from the heat sink device (20) and an outside of the cooling device vehicle (200) is arranged that a temperature gradient between the outside and the interior (11) of the refrigerated vehicle (200) in the cavity (50) passes through a temperature range containing the liquefaction point of oxygen in the cavity (50).
5. Kühlbehälter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit mindestens einem der Merkmale 5. Cooling container according to one of the preceding claims, with at least one of the features
- die Behälterwände (30) sind gasundurchlässig,  the container walls (30) are impermeable to gas,
- alle Behälterwände (30) sind mit dem Hohlraum (50) ausge¬ stattet, und - All container walls (30) are equipped with the cavity (50) ¬ , and
- die Behälterwände (30) enthalten eine Schicht (30E) parti¬ kulären Feststoffs- The container walls (30) contain a layer (30E) of partici ¬ kulär solid
6. Kühlbehälter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem 6. A cooling container according to one of the preceding claims, wherein
- der Hohlraum (50) mit einer Ventileinrichtung (51) ausgestattet ist, die für eine Verbindung des Hohlraums (50) mit einer Vakuumpumpe oder mit einem Arbeitsgasreservoir konfigu- riert ist.  - The cavity (50) is equipped with a valve device (51) which is configured for a connection of the cavity (50) with a vacuum pump or with a working gas reservoir.
7. Kühlbehälter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem 7. A cooling container according to one of the preceding claims, wherein
- die Kühlkörpereinrichtung (20) mindestens einen Kühlkörper (21, 23) aufweist, der im Innenraum (11) und/oder unmittelbar an den Innenraum (11) angrenzend zur passiven Kühlung des Innenraums (11) angeordnet ist.  - The heat sink device (20) at least one heat sink (21, 23) which is disposed in the interior (11) and / or directly to the interior (11) adjacent to the passive cooling of the interior (11).
8. Kühlbehälter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem 8. A cooling container according to one of the preceding claims, wherein
- die Kühlkörpereinrichtung (20) eine Vielzahl von Kühlkörpern (23) umfasst, die zwischen einem aufgefächerten Zustand, in dem Oberflächen der Kühlkörper (23) frei liegen und einem kompakten Zustand, in dem die Oberflächen der Kühlkörper (23) aneinander grenzen, verstellbar ist. - The heat sink device (20) comprises a plurality of heat sinks (23) which is between a fanned-out state in which surfaces of the heat sink (23) exposed and a compact state in which the surfaces of the heat sink (23) adjoin one another, is adjustable ,
9. Kühlbehälter gemäß Anspruch 8, bei dem 9. The cooling container according to claim 8, wherein
- die Kühlkörper (23) schichtförmige Kühllagen umfassen, die im aufgefächerten Zustand voneinander beabstandet sind und im kompakten Zustand einen Kühllagenstapel (22) bilden.  - The heat sink (23) comprise layered cooling layers, which are spaced apart in the fanned-out state and form a cooling layer stack (22) in the compact state.
10. Kühlbehälter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem 10. A cooling container according to one of the preceding claims, wherein
- der Innenbehälter (10) eine Bodenwanne (12) aufweist, die zur Aufnahme von flüssigem Stickstoff konfiguriert ist.  - The inner container (10) has a bottom trough (12) which is configured to receive liquid nitrogen.
11. Kühlbehälter gemäß Anspruch 10, bei dem 11. The cooling container according to claim 10, wherein
- die Bodenwanne (12) einen Feststoff-Schaum (13) enthält.  - The bottom tray (12) contains a solid foam (13).
12. Kühlbehälter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem 12. The cooling container according to one of the preceding claims, wherein
- der Behälterdeckel (40) an einer Auflageseite (41), die zur Auflage auf den Behälterwänden (30) an der Oberseite des Kühlbehälters (100) vorgesehen ist, ein Deckelauflageprofil (42) und die Behälterwände (30) an der Oberseite des Kühlbe- hälters (100) ein Wandquerschnittsprofil (33) aufweisen, wo¬ bei - The container lid (40) on a support side (41) which is provided for resting on the container walls (30) at the top of the cooling container (100), a cover support profile (42) and the container walls (30) on the upper side of the cooling container (100) have a wall cross-sectional profile (33), where ¬ at
- im geschlossenen Zustand des Kühlbehälters (100) das De¬ ckelauflageprofil (41) und das Wandquerschnittsprofil (33) ineinandergreifen . - In the closed state of the cooling container (100) the De ¬ ckelauflageprofil (41) and the wall cross-sectional profile (33) intermesh.
13. Kühlbehälter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend 13. The cooling container according to one of the preceding claims, comprising
- eine Kühleinrichtung (80), die zur aktiven Kühlung des Innenraums (11) eingerichtet ist.  - A cooling device (80), which is adapted for active cooling of the interior (11).
14. Kühlbehälter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend 14. A cooling container according to one of the preceding claims, comprising
- der Kühlbehälter (100) Außenmaße aufweist, die gleich einem Standard-Container-Maß sind. - The cooling tank (100) has external dimensions that are equal to a standard container dimension.
15. Verfahren zur Lagerung und/oder zum Transport von Proben bei einer Temperatur unterhalb von -80 °C mit einem Kühlbehälter (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte 15. A method for storage and / or transport of samples at a temperature below -80 ° C with a cooling container (100) according to one of the preceding claims, comprising the steps
- Abkühlung des Kühlbehälters (100), wobei der Innenbehälter (10) mit flüssigem Stickstoff beaufschlagt wird, bis der In¬ nenbehälter (10) die Temperatur des flüssigen Stickstoffs aufweist, Until the in ¬ nenbehälter (10) comprises cooling of the cooling vessel (100), wherein the inner container (10) is supplied with liquid nitrogen, the temperature of liquid nitrogen, -
- Beschickung des Kühlbehälters (100) mit den Proben, und - Transport des Kühlbehälters (100) an einen Zielort.  - Loading the cooling tank (100) with the samples, and - Transporting the cooling tank (100) to a destination.
16. Verfahren gemäß Anspruch 15, bei dem 16. The method according to claim 15, wherein
- während der Abkühlung des Kühlbehälters (100) der Hohlraum (50) mit dem Arbeitsgas beaufschlagt ist, und  - During the cooling of the cooling tank (100) of the cavity (50) is acted upon with the working gas, and
- während der Beschickung und des Transports des Kühlbehäl¬ ters (100) der Hohlraum (50) evakuiert ist. - During the loading and transport of the Kühlbehäl ¬ age (100) of the cavity (50) is evacuated.
17. Verfahren gemäß Anspruch 16, bei dem 17. The method according to claim 16, wherein
- im Hohlraum (50) ein Arbeitsdruck derart eingestellt wird, dass ein Temperaturgradient zwischen der Außenseite und dem - In the cavity (50) a working pressure is adjusted such that a temperature gradient between the outside and the
Innenraum (11) des Kühlbehälters (100) im Hohlraum (50) einen Temperaturbereich durchläuft, der den Verflüssigungspunkt von Sauerstoff im Hohlraum (50) enthält. Interior (11) of the cooling tank (100) in the cavity (50) passes through a temperature range containing the liquefaction point of oxygen in the cavity (50).
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