DE19716913A1 - Modulare Lagervorrichtung zur tiefkalten Aufbewahrung von mit tiefgefrorener Zellsuspension befüllten, flächigen Kunststoffbeuteln - Google Patents

Description

Das Tiefgefrieren ermöglicht das Haltbarmachen biologischer Sub­ stanzen wie z. B. Blutplasma oder lebender Zellen für praktisch unbegrenzte Zeit. So wird beispielsweise vor zeitlich planbaren, blutverlustreichen chirurgischen Eingriffen dem Patienten Blut entnommen, aufbereitet und anschließend tiefgefroren und gela­ gert. Auf diese Weise wird es möglich, ein ausreichendes Depot mit Eigenblut des Patienten anzulegen, so daß dieser während der Operation und danach mit Eigenblut versorgt werden kann. Dadurch wird eine Infektion des Patienten mit im Blut von fremden Spen­ dern möglicherweise enthaltenen und aufgrund des "diagnostischen Fensters" nicht nachweisbaren Hepatitiden und HI-Viren zuverläs­ sig verhindert. Desweiteren ermöglicht das allgemein als Kryo­ konservierung bezeichnete Verfahren die Herstellung von soge­ nannten "Quarantänepräparaten" aus Fremdblutspenden, die Über­ brückung temporärer Versorgungsengpässe und die Bevorratung sei­ tener Blutgruppen.

Blut und andere Zellpräparate werden für diesen Zweck in beson­ derer Weise aufbereitet und anschließend in flächigen Kunst­ stoffbeuteln schockgefroren. Hiernach erfolgt die Lagerung der Beutel bei Temperaturen unterhalb der Glasübergangstemperatur von Wasser (ca. -130°C), da bei derartigen Temperaturen weder physikalische noch physiologische Veränderungen der so genannten "Kryokonserve" beobachtet werden.

Bislang erfolgt die Lagerung von jeweils in der Größenordnung von ca. 100 Blutbeuteln in großvolumigen, runden, vakuumisolier­ ten Vorratsbehältern, in der Gasphase über flüssigem Stickstoff. Eine sinnvolle Automatisierung der Einlagerung und Entnahme ist jedoch unter diesen Umständen nicht möglich, da die Beutel in komplizierter geometrischer Anordnung im Behälter angeordnet sind. Beschickung der Behälter und Entnahme der Beutel erfolgen manuell. Durch die natürliche Verdampfung des Stickstoff entwei­ chen laufend größere Gasmengen aus den Behältern, die zu einer Stickstoffanreicherung der Lagerraumluft führen und entsprechen­ de Überwachungs- und Klimatisierungsmaßnahmen zum Schutz des Be­ dienpersonals notwendig machen. Darüber hinaus ist aufgrund der ungünstigen Geometrie der Lagerbehälter ein sehr großes Lager­ raumvolumen erforderlich, um größere Beutelstückzahlen - etwa für eine Blutbank - einzulagern. Der gleichzeitige Transport ei­ ner größeren Anzahl an Blutbeuteln in Ihrem Lagerbehälter - wie beispielsweise im Katastrophenfall wünschenswert - ist aufgrund der Behälterkonstruktion nicht möglich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein modular er­ weiterbares, automatisierbares Lagerungskonzept zu bereitzustel­ len, das wenig Bauraum benötigt und im Bedarfsfall bei uneinge­ schränkter Funktionsfähigkeit transportabel ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch Integration eines in Einzelge­ binde, Depots und Cluster gegliederten Lagersystems für die La­ gerung von gefrorenen Zellpräparaten in flächigen Kunststoffbeu­ teln bei tiefkalten Temperaturen in einen hoch isolierten Trans­ portcontainer, der ein vorübergehend autarkes Kälte- und Ener­ gieversorgungssystem sowie eine automatische Ein- und Auslage­ rungsvorrichtung beinhaltet, die eine manuelle Handhabung des Gefrierguts überflüssig macht.

Das nachfolgend beschriebene Lagersystem zeichnet sich durch ei­ nen modularen Aufbau aus, der eine bedarfsabhängige Erweiteung der Lagerkapazität erlaubt. Da es sich um eine automatisch be­ triebene Lagervorrichtung handelt, deren tiefkalter Lagerbereich zur normalen Bedienung nicht begangen wird, ist eine Gefährdung von Bedienpersonal durch Stickstoffanreicherung in der Atemluft ausgeschlossen. Der modulare Aufbau gewährt zusätzlich die Mög­ lichkeit des Transportes autark gekühlter und mit Strom versorg­ ter Lagereinheiten, etwa zur Blutversorgung im Katastrophen- oder Verteidigungsfall, ohne daß ein Auftauen der Konserven er­ forderlich wäre.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Fig. 1 und 2 wei­ ter erläutert.

Fig. 1 Schematische räumliche Übersichtsdarstellung des Lager­ systems im Teilschnitt,

Fig. 2 Detaildarstellung von Haltevorrichtung und Depotboxen mit automatischer mechanischer Einlagerungsvorrichtung.

Wesentlicher Bestandteil und äußere Hülle der Lagervorrichtung ist ein Raumcontainer (1), dessen Abmessungen vorteilhafterweise für den Straßentransport geeignet sind. Geeignete Ladevorrich­ tungen (2) ermöglichen eine Verladung auf straßen- oder schie­ nengebundene Fahrzeuge, Schiff oder ggf. Flugzeug. Im Inneren des Containers ist ein durch eine Türe (3) von außen zugängli­ cher Versorgungsraum (4) abgeteilt, der die erforderliche Ver­ sorgungstechnik mit Kälteerzeugung (5), Energieträgerlagerung mit Kältemittel-Speicherbehälter (6) und Kraftstoffversorgung (7), Stromversorgung (8) (Akkumulator oder Generator) sowie Meß­ und Regeltechnik und Nebenaggregate (9) aufnimmt.

Eine gasdicht verschließbare, thermisch isolierte Servicetüre (10) trennt den Versorgungsraum vom eigentlichen Lagerraum, des­ sen gasdichte Außenwände (11) thermisch hoch isoliert und derart gasdicht miteinander verbunden sind, daß der gesamte Lagerraum hermetisch abgeschlossen ist.

In den Lagerraum fest eingebaut sind Befestigungsvorrichtungen (12), die zur Fixierung von Halterahmen dienen. Die Halterahmen fassen mehrere separate Lager- oder Depotboxen (14) zu einem La­ gercluster (15) zusammen. Die Depotboxen nehmen jeweils einen oder mehrere Kryokonservenbeutel (13) auf. Die regelmäßige An­ ordnung der Halterahmen wird derart gestaltet, daß jede Depotbox zur Einlagerung und Entnahme von Kryokonservenbeuteln (13) frei zugänglich ist. Vorteilhafter Weise können die Depotboxen (14) hierfür als Schubladen ausgebildet werden, die im geschlossenen Zustand eine oder mehrere regelmäßige Wandflächen im Lagerraum bilden. Die Gestaltung der Depotboxen (14) erlaubt eine Automa­ tisierung des Einlagerungs- und Entnahmevorgangs durch eine ge­ eignete mechanische Handlingvorrichtung (16), die von außen ge­ steuert werden kann. Alle Depotboxen und Lagerbeutel sind durch ein maschinenlesbares Kennzeichnungssystem individuell markiert.

Die Übergabe der Beutel an die automatische Einlagerungsvorrich­ tung, bzw. die Entnahme der Beutel aus dem Lagerraum erfolgt durch eine gasdicht verschließbare Schleuse (17).

Die Schleuse ist so gestaltet, daß sowohl Einzelbeutel als auch - wie hier dargestellt - Depotboxen (14) übergeben werden kön­ nen. Für Wartungszwecke ist darüber hinaus eine hier nicht dar­ gestellte weitere gasdicht verschließbare, thermisch isolierte Öffnung vorgesehen, die die Umlagerung von Depotboxenclustern mit der zugehörigen Haltevorrichtung in ein geeignetes Stand-by-Lager erlaubt.

Die automatische mechanische Entnahmevorrichtung verfügt über eine hier ebenfalls nicht dargestellte Lesevorrichtung zur Iden­ tifizierung der Kennzeichnung von Depotboxen und erforderlichen­ falls Einzelbeuteln, so daß eine Kopplung der Entnahmevorrich­ tung an ein ebenfalls in die Lagervorrichtung integriertes elek­ tronisches Datenverarbeitungssystem eine vollautomatische Lager­ verwaltung ermöglicht.

Die Temperaturregelung bzw. Kühlung des Lagerraums erfolgt ent­ weder durch ein offenes Kühlsystem, das dem Baum direkt ein tiefkaltes flüssiges Medium zur Kühlung zuführt, oder aber - wie hier dargestellt - durch eine indirekte Kühlung durch Wärmetau­ scher (19), die von einem geeigneten Kältemittel - i.allg. flüs­ siger Stickstoff - durchströmt werden. Zur Verbesserung der Tem­ peraturgleichmäßigkeit innerhalb des Lagerraumes kann zusätzlich ein nicht dargestelltes internes Luftumwälzsystem - vorteilhaf­ ter Weise durch tieftemperaturtaugliche Umwälzventilatoren - vorgesehen werden.

Die Zufuhr des Kühlmediums sowie die Versorgung mit elektrischer Energie für Lagervorrichtung und Hilfsaggregate erfolgt durch entsprechende Versorgungsleitungen (19, 20) aus dem Versorgungs­ raum.

Während des ortsfesten Betriebs der Containereinheit werden die lokalen Energie- und Datenverarbeitungssysteme des Versorgungs­ raums über Schnittstellen (21, 22, 23) mit einem zentralen Da­ tenverarbeitungssystem, einem stationären Leitungssystem aus ge­ eigneten ortsfest installierten Energie(träger)lager- oder -erzeugungseinheiten und einer zentralen Stromversorgung verbun­ den, welche ihrerseits zur Versorgung mehrerer gleichzeitig an­ geschlossener Lagercontainer geeignet sind.

Bei transportablen Lagereinheiten sind die Speichereinrichtungen des Versorgungsraumes jedoch so bemessen, daß während eines Transportes über einen festgelegten Zeitraum die Kühlung und Temperaturregelung aufrecht erhalten werden und die vor Ort zu speichernden Lagergutdaten erhalten bleiben.

Eine vorteilhafte Variante des Lagersystems sieht vor, daß die Container auf einander gestapelt werden können. Bei geeigneter Ausführung von Schnittstellen der Versorgungssysteme könne in diesem Fall zwei oder mehr Container mit einem gemeinsamen Kühl- bzw. Energieversorgungssystem arbeiten.

Claims (8)

1. Lagervorrichtung (1) für die Aufbewahrung tiefgefrorener Zel­ len oder Gewebsteile insbesondere in flachen elastischen Kunststoffbeuteln (13), dadurch gekennzeichnet, daß eine große Anzahl von Einzelgebinden - i.allg. einige Tausend Stück - ge­ meinsam in einem thermisch hoch isolierten Lagerraum bei kryo­ genen Temperaturen unter -80°C gelagert werden.

2. Lagervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Lagervorrichtung Speichereinrichtungen (6, 7) für die Energieträgerbevorratung installiert sind, die über einen be­ grenzten Zeitraum eine autarke Energie- und Kälteversorgung zur Aufrechterhaltung der Kühl- und Lagerfunktion ermöglichen.

3. Lagervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Lagervorrichtung ohne Einschränkung der Kühl- und Lagerfunktion transportiert werden kann.

4. Lagervorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Gefriergut unter Zusammenfassung mehrerer Einzelgebinde in entnehmbaren Depotbehältern (34) und mehrerer Depotbehälter in entnehmbaren Depotclustern (15) in einem modular strukturierten Aufbewahrungssystem gelagert wird.

5. Lagervorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ein- und Auslagerung des Ge­ frierguts in Einzelgebinden (13), Depotbehältern (14) oder De­ potclustern (15) durch ein in die Lagervorrichtung integrier­ tes, bei der tiefen Betriebstemperatur im Inneren des Lagers arbeitendes, automatisches Handlingsystem (16) erfolgt.

6. Lagervorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Erfassung und Verwaltung der das gelagerte Gefriergut betreffenden Daten durch ein in die La­ gervorrichtung integriertes lokales Datenverarbeitungssystem erfolgt.

7. Lagervorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr im Betrieb befindli­ che Lagereinrichtungen aufeinander gestapelt werden können.

8. Lagervorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Lagervorrichtung Schnittstellen (21, 22, 23) besitzt, über die eine beliebige Anzahl von Lage­ reinrichtungen durch ein gemeinsames Energie- und Datenversor­ gungsnetz zu einem Großlager verbunden werden kann.