Устройство для программируемого замораживания биообъектов

 

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к устройствам для программируемого замораживания образцов биологических материалов, и может быть использовано преимущественно в полевых условиях для консервации яйцеклеток и ранних эмбрионов животных. Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение сохранности биобъектов. Регулирование количества поступающего жидкого азота и скорости охлаждения камеры 1 осуществляется ограничением сброса отработанных паров азота при помощи электромагнитного клапана 12. При формировании управляющего воздействия сигнал задатчика 11 программы замораживания, пропорциональный текущему во времени значению температуры, сравнивается с сигналом фактической температуры в камере 1 при помощи блока 10 сравнения, который вырабатывает сигнал рассогласования. Последний поступает на вход регенеративного компаратора 14, который при большом сигнале рассогласования в зависимости от знака на выходе вырабатывает сигнал, удерживающий электромагнитный клапан 12 в открытом или закрытом положении. Когда температура в камере 1 приближается к заданной, сигнал рассогласования становится меньше амплитуды сигнала генератора 13 колебаний экспоненциальной формы, который подается на второй вход регенеративного компаратора 14, вырабатывающего последовательность импульсов. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН g4 F 25 D 3/10!

СЕСЕ мтентнз — т.

E. Á."ã10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4262289/31-13 (22) 16.06.87 (46) 30.07.89. Бюл. № 28 (71) Институт биологической физики АН

СССР (72) И. В. Крастс (53) 621.58! (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № !183037, кл. F 25 D 3/10, 1985.

Авторское свидетельство СССР № 1195157, кл. F 25 D 3/10, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММИРУЕМОГО ЗАМОРАЖИВАНИЯ БИООБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к криогенной технике, а именно к устройствам для программируемого замораживания образцов биологических материалов, и может быть использовано преимущественно в полевых условиях для консервации яйцеклеток и ранних эмбрионов животных. Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение сохранности биообъектов. Регулирование количества поступающего жидкого

„„SU„„1497435 А 1

2 азота и скорости охлаждения камеры 1 осуществляется ограничением сброса отработанных паров азота при помощи электромагнитного клапана 12. При формировании управляющего воздействия сигнал задатчика 11 программы замораживания, пропорциональный текущему во времени значению температуры, сравнивается с сигналом фактической температуры в камере 1 при помощи блока 10 сравнения, который вырабатывает сигнал рассогласования. Последний поступает на вход регенеративного компаратора 14, который при большом сигнале рассогласования в зависимости от знака на выходе вырабатывает сигнал, удерживающий электромагнитный клапан 12 в открытом или закрытом положении. Когда температура в камере 1 приближается к заданной, сигнал рассогласования становится меньше амплитуды сигнала генератора 13 колебаний экспоненциальной формы, который подается на второй вход регенеративного компаратора 14, вырабатывающего последовательность импульсов. 1 ил.

1497435

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к устройствам для программируемого замораживания образцов биологических материалов, и может быть использовано преимущественно в полевых (экспедиционных) условиях для консервации яйцеклеток и ранних эмбрионов животных.

1(ель изобретения — упрощение конструкции и повышение сохранности биообьектов.

На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство.

Устройство для программируемого замораживания биообъектов в полевых условиях содержит теплоизолированную камеру 1 для промежуточного теплоносителя и контейнеров 2 с биообъектом, размещенный в ней теплообменник 3 для хладагента, сообщенный с сосудом 4 Дьюара трубопроводом 5, с установленным на нем запирающим вентилем 6. На выходе из камеры 1 размещен дополнительный теплообменник 7. Устройство содержит блок регулирования температуры в камере, включающий последовательно соединенные датчик 8 температуры и преобразователь 9, подсоединенный к одному входу блока 10 сравнения, задатчик 1! программы, подсоединенный к другому входу блока IO сравнения.

Устройство также содержит блок регулирования подачи хладагента в камеру 1, включающий установленный на выходе из дополнительного теплообменника 7 электромагнитный клапан 12, последовательно соединенные генератор 13 колебаний экспоненциальной формы и регенераторный компаратор 14. При этом один вход последнего соединен с выходом блока 10 сравнения, а выход его — с электромагнитным клапаном 12. Дополнительный теплообменник 7 выполнен в виде змеевика, размещенного на наружной поверхности камеры 1. Сосуд 4

Дьюара в верхней части снабжен реле 15 давления, а теплоизолированная камера

/ снабжена перемешивателем 6 промежуточного хлада гента, выпол ненным в виде газоотводной трубки, открытый конец которой расположен на дне камеры !. Элементы 1, 3 и 7 составляют единый сьемный блок, вход теплообменника 3 соединен через муфту !7 с запирающим вентилем 6 трубопровода 5, а выход дополнительного теплообменника 7 соединен через муфту 18 с электромагнитным клапаном 12.

Устройство работает следующим образом.

В сосуде 4 Дьюара с жидким хладагентом в результате естественного испарения (или подогрева) хладагента устанавливается избыточное давление, величина которого поддерживается при помощи реле 5 давления на уровне примерно 30 кПа. В камеру 1 заливают промежуточный теплоноситель, например этиловый спирт, и помешают контейнеры 2 с биообъектами. Запуск охлажде5

55 ния камеры осуществляют открыванием вручную вентиля 6. При этом жидкий азот под давлением, созданным в сосуде Дьюара, поступает по трубопроводу в теплообменник 3, где он быстро испаряется благодаря большому градиенту между тем пературой жидкого азота и теплообменника 3. Газообразный азот после отдачи холода промежуточному теплоносителю в камере 1 замораживания поступает в дополнительный теплообменник 7, где подогревается до температуры, близкой к комнатной, и далее через электромагнитный клапан 12 сбрасывается в атмосферу.

Регулирование количества поступающего жидкого азота и тем самым скорости охлаждения камеры 1 осуществляется ограничением сброса отработанных паров азота при помощи электромагнитного клапана 12. Ограничение сброса паров приводит к повышению их давления в змеевиках теплообменников 3 и 7 и трубопроводах, что препятствует поступлению жидкого азота из сосуда 4

Дьюара.

Управляющий сигнал, поступающий на электромагнитный клапан 12, формируется следующим образом.

Сигнал задатчика 11 программы замораживания, который пропорционален нужному, текущему во времени значению температуры, сравнивается с сигналом температуры в камере 1, поступающим с датчика 8 температуры и преобразователя 9 при помоши блока 0 сравнения, который вырабатывает сигнал рассогласования. Знак этого сигнала (положительный или отрицательный) зависит от того, является ли температура в камере 1 выше или ниже заданной задатчиком 11 программы. Сигнал рассогласования от блока 10 сравнениl поступает на вход регенеративного компаратора 14, который при большом сигнале рассогласования в зависимости от знака на своем выходе вырабатывает сигнал, удерживающий электромагнитный клапан 12 в открытом или закрытом положении. Когда температура в камере 1 приближается к заданной и сигнал рассогласования становится меньше, чем сигнал генератора 1:-! колебаний экспоненциальной формы, который подается на второй вход регенераторно;о компаратора 14, последний начинает вырабатывать последовательность импульсов.

Использование в предлагаемом устройстве генератора !3 с экспоненц альной формой колебаний сигнала и регенераторного компаратора 14 обеспечивает одинаковый относительный прирост коэффициента заполнения импульсов в ответ на одинаковое изменение сигнала разбаланса, и тем самым одинаковый относительный призост расхода хладагента во всем диапазоне регулирования расхода. Использование дополнительного теплообменника, размещенного на наружной поверхности камеры, позволяет из1497435 формула изобретения

Составитель В. Константинов

Редактор Н. Горват Техред И. Верес Корректор,Л. Патай

За каз 4428/40 Тираж 462 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, >K — 35, Раушская наб., д. 4 5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, !О1 бежать замораживания элементов электромагнитного клапана.

Это дает возможность обеспечить надежное регулирование подачи хладагента только одним простым исполнительным элементом — электромагнитным клапаном, что позволяет существенно упростить конструкцию устройства и повысить сохранность биообъектов.

Устройство для программируемого замораживания биообъектов, содержащее теплоизолированную камеру для промежуточного теплоносителя и контейнеров с биообъектом, размещенный в ней теплообменник для хладагента, сообщенный с сосудом Дьюара, дополнительный теплообменник, размещенный на выходе из камеры, блок регулирования температуры в камере, содержащий последовательно соединенные датчик температуры и преобразователь, подсоединенный к одному входу блока сравнения, задатчик программы, подсоединенный к другому входу блока сравнения, и блок регулирования подачи хладагента в камеру, включающий установленный на выходе из дополнительного теплообменника электромагнитный клапан, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения сохранности биообъектов, блок регулирования подачи хладагента в камеру включает последовательно соединенные генератор колебаний экспоненциапьной формы и регенераторный компаратор, при этом один вход по15 следнего соединен с выходом блока сравнения, а выход его — с электромагнитным клапаном, при этом дополнительный теплообменник выполнен в виде змеевика, размещенного на наружной поверхности теплоизолированной камеры.