RU2031334C1

RU2031334C1 - Cryogenic storage for biologic materials

Info

Publication number: RU2031334C1
Application number: RU94005771A
Authority: RU
Inventors: Юрий Николаевич Сидоров; Сергей Борисович Борисов; Константин Борисович Борисов; Александр Абрамович Аксенцов; Евгений Николаевич Туманин; Владимир Дмитриевич Лазакович
Original assignee: Юрий Николаевич Сидоров; Сергей Борисович Борисов; Константин Борисович Борисов; Александр Абрамович Аксенцов; Евгений Николаевич Туманин; Владимир Дмитриевич Лазакович
Priority date: 1994-02-17
Filing date: 1994-02-17
Publication date: 1995-03-20

Abstract

FIELD: cryogenics. SUBSTANCE: cryogenic storage has heat-insulated vessel. Internal space of the vessel has gas and liquid spaces. There is a chamber provided with neck which is disposed inside the vessel; the neck is used for loading and removing storing objects. Internal spaces of the vessel and chamber are connected by channel. Channel entrance is disposed at gas space of the vessel. EFFECT: improved efficiency. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для хранения биологических материалов (компонентов крови, костного мозга и т.п.) при криогенных температурах. The invention relates to devices for storing biological materials (blood components, bone marrow, etc.) at cryogenic temperatures.

Известны сосуды для хранения биологического материала (БМ) в условиях криогенных температур, в которых объекты хранения располагаются в изолированных от криогенной жидкости камерах, размещаемых в сосудах. Например, криобиологический сосуд по авт.св. N 1321986 содержит сосуд Дьюара для криогенной жидкости и помещенную в него герметичную камеру для размещения объектов хранения. Горловина камеры закрывается теплоизолированной пробкой. Vessels for storing biological material (BM) are known under conditions of cryogenic temperatures, in which storage objects are located in chambers located in vessels isolated from cryogenic liquid. For example, a cryobiological vessel according to Auth. N 1321986 contains a dewar vessel for cryogenic liquid and an airtight chamber placed in it for accommodating storage objects. The neck of the chamber is closed with a thermally insulated cork.

Криогенное хранилище по авт.св. СССР N 1434219, представляющее собой цилиндрической формы сосуд, также включает в себя изолированные от криогенной жидкости камеpы, выполненные в виде цилиндрических пеналов и устанавливаемые в сосуде по концентрическим окружностям. Открытый конец пеналов закрыт поворачиваемой крышкой с отверстиями. Количество отверстий равно количеству упомянутых концентрических окружностей. Automatically cryogenic storage USSR N 1434219, which is a cylindrical vessel, also includes chambers isolated from cryogenic liquids, made in the form of cylindrical canisters and installed in the vessel along concentric circles. The open end of the pencil cases is closed by a rotatable lid with holes. The number of holes is equal to the number of said concentric circles.

Использование для хранения БМ изолированных от криогенной жидкости камер обеспечивает снижение потерь на испарение криогенной жидкости, поскольку при извлечении и загрузке объектов хранения не открывается доступ к свободной поверхности жидкости. The use of chambers isolated from cryogenic liquid for storage of BM provides a reduction in losses due to the evaporation of cryogenic liquid, because when removing and loading storage objects, access to the free surface of the liquid does not open.

Недостаток рассмотренных сосудов заключается в возможности образования и накопления конденсата и инея внутри камеры, что может существенно затруднить эксплуатацию сосуда, например, его загрузку объектами хранения или их извлечение. Появление инея в камере может происходить в нескольких случаях. The disadvantage of the considered vessels is the possibility of the formation and accumulation of condensate and hoarfrost inside the chamber, which can significantly complicate the operation of the vessel, for example, loading it with storage objects or removing them. The appearance of frost in the chamber can occur in several cases.

Перед началом заправки сосуда криогенной жидкостью в камере находится воздух окружающей среды, поэтому во время заправки сосуда влага, находящаяся в воздухе, выпадает в виде инея. Before starting the refueling of the vessel with cryogenic liquid, the ambient air is in the chamber, therefore, during the refueling of the vessel, the moisture in the air drops out in the form of hoarfrost.

При длительном хранении БМ возникает необходимость в периодических дозаправках сосуда криогенной жидкостью при снижении ее уровня ниже контрольного значения, а поскольку перед дозаправкой температура в камере выше температуры в ней при полностью заправленном сосуде, снижение температуры после дозаправки вызывает снижение давления в камере и, следовательно, натекание воздуха окружающей среды через негерметичность уплотнения пробки (крышки) камеры. Влага, находящаяся в воздухе, вновь выпадает в виде инея. With long-term storage of BM, there is a need for periodic refueling of the vessel with cryogenic liquid when its level drops below the control value, and since before refueling the temperature in the chamber is higher than the temperature in it when the vessel is fully charged, a decrease in temperature after refueling causes a decrease in pressure in the chamber and, therefore, leakage ambient air through leaks in the seal of the tube (cover) of the chamber. Moisture in the air again drops out in the form of hoarfrost.

И наконец, попадание воздуха в камеру (и появление там инея) может происходить при загрузке и извлечении объектов хранения, поскольку при этом происходит перемешивание воздуха камеры и воздуха окружающей среды. And finally, air entering the chamber (and the appearance of hoarfrost there) can occur when loading and removing storage objects, since this causes mixing of the chamber air and the ambient air.

Целью предлагаемого изобретения является устранение возможности появления инея в камере криогенного хранилища, находящейся внутри его и служащей для размещения объектов хранения. The aim of the invention is to eliminate the possibility of frost in the chamber of the cryogenic storage, located inside it and serving to accommodate storage objects.

Предлагаемое КХ представляет собой теплоизолированный сосуд, внутри которого располагаются камеры с сообщающимися полостями для размещения объектов хранения, каждая камера имеет горловину для загрузки и извлечения объектов хранения, которая закрывается теплоизолированным люком. Внутренние полости сосуда и камер сообщаются посредством дополнительного трубопровода, при этом вход в него со стороны внутренней полости сосуда, включающей газовую и жидкостную полости, располагается в газовой полости (подушке) сосуда, находящейся в верхней его части и отделяемой от жидкостной полости сосуда зеркалом криогенной жидкости. The proposed KH is a thermally insulated vessel, inside which there are chambers with communicating cavities for placing storage objects, each chamber has a neck for loading and removing storage objects, which is closed by a thermally insulated hatch. The internal cavities of the vessel and chambers communicate through an additional pipeline, while the entrance to it from the side of the internal cavity of the vessel, including the gas and liquid cavities, is located in the gas cavity (pillow) of the vessel located in its upper part and separated from the liquid cavity of the vessel by a cryogenic liquid mirror .

Введение в конструкцию КХ дополнительного трубопровода, соединяющего полости камер и сосуда, обеспечивает поддув камер парами криогенной жидкости и поддержание необходимого избыточного давления по отношению к давлению окружающей среды, что исключает попадание воздуха окружающей среды внутрь камер и образование в ней конденсата и инея. The introduction of an additional pipeline connecting the cavities of the chambers and the vessel into the design of the KH ensures that the chambers are blown with vapors of cryogenic liquid and maintain the necessary overpressure in relation to the ambient pressure, which eliminates the ingress of ambient air into the chambers and the formation of condensation and frost in it.

На чертеже представлена схема предлагаемого криогенного хранилища, состоящего из теплоизолированного сосуда 1, камер 2 с горловиной 3 для доступа к объектам хранения. Внутри камер в секциях поворотного устройства размещаются объекты хранения 4. Во время хранения горловины камер закрыты теплоизолированными люками 5. Полости сосуда и камер соединены дополнительным трубопроводом 6. Заправка сосуда производится через трубопровод 7. При необходимости во время заправки для дренажа паров азота используется трубопровод 8. Для выхода дренируемых паров азота на всех этапах эксплуатации КХ используется трубопровод 9 с предохранительным клапаном 10. The drawing shows a diagram of the proposed cryogenic storage, consisting of a thermally insulated vessel 1, chambers 2 with a neck 3 for access to storage facilities. Storage chambers are located inside the chambers in sections of the rotary device 4. During storage, the chambers of the chambers are closed by insulated hatches 5. The cavities of the vessel and chambers are connected by an additional pipe 6. The tank is filled through the pipe 7. If necessary, the pipe 8 is used to fill the nitrogen vapor drain. To exit the drained nitrogen vapors at all stages of the KH operation, a pipeline 9 with a safety valve 10 is used.

Предлагаемое КХ используется следующим образом. Перед первой загрузкой КХ объектами хранения производится его заправка криогенной жидкостью (жидким азотом) через трубопровод 7. При этом происходит захолаживание сосуда, сопровождающееся интенсивным парообразованием и вытеснением парами азота воздушной среды, находящейся в сосуде и в камерах. Для обеспечения более эффективного процесса замещения воздушной атмосферы в камерах на азотную во время заправки люки 5 оставляются открытыми. Дренируемые пары азота и вытесняемый ими воздух по дополнительному трубопроводу 6 поступают в камеры 2 и через открытые люки наружу. Для выхода дренируемых паров и воздуха из полости сосуда во время заправки может использоваться трубопровод 8. The proposed KX is used as follows. Before the first loading of KH with storage objects, it is charged with cryogenic liquid (liquid nitrogen) through pipeline 7. At the same time, the vessel is cooled down, accompanied by intensive vaporization and nitrogen vapor displacement of the air in the vessel and in the chambers. To ensure a more efficient process of replacing the air atmosphere in the cells with nitrogen during refueling, hatches 5 are left open. Drained nitrogen vapors and the air displaced by them through an additional pipe 6 enter the chambers 2 and through open hatches to the outside. To exit the drained vapors and air from the cavity of the vessel during refueling can be used pipe 8.

Трубопровод дренажа 8 после окончания заправки и на всех последующих этапах эксплуатации закрыт, и весь дренируемый расход поступает через трубопровод 6 в камеры 2 и наружу, или через трубопровод 9 при закрытых люках в режиме хранения, или через открытые люки во время загрузки или извлечения объектов хранения. При этом в режиме хранения азот в камерах находится под избыточным давлением, обеспечиваемым предохранительным клапаном 10. The drainage pipe 8 is closed after refueling and at all subsequent stages of operation, and the entire drained flow enters through the pipe 6 into the chambers 2 and out, or through the pipe 9 with the hatches closed in storage mode, or through the open hatches during loading or extraction of storage objects . In the storage mode, the nitrogen in the chambers is under excess pressure provided by the safety valve 10.

Для загрузки камеры объектами хранения 4 открывается люк 5, при этом через открытую горловину идет дренируемый азот и, таким образом исключается попадание воздуха из окружающей атмосферы в камеру и образование инея. Аналогичным образом исключается попадание воздуха в камеру при извлечении объектов хранения. To load the camera with storage objects 4, hatch 5 opens, while drainage nitrogen flows through the open neck and, thus, air from the surrounding atmosphere into the chamber and the formation of frost are excluded. Likewise, air cannot enter the chamber when retrieving storage objects.

В процессе дозаправки сосуда жидким азотом также исключается попадание воздуха в камеру, несмотря на снижение в ней температуры, благодаря поддуву дренируемым азотом. In the process of refueling the vessel with liquid nitrogen, air does not enter the chamber, despite the temperature drop in it, due to the blowing of the drained nitrogen.

Claims

1. CRYOGENIC STORAGE FOR BIOLOGICAL MATERIALS, containing a thermally insulated vessel, the inner cavity of which includes gas and liquid cavities, and a chamber located inside the vessel with a neck for loading and removing storage objects, characterized in that the chamber cavity is in communication with the vessel cavity through a channel, the entrance to which is located on the side of the vessel in its gas cavity.

2. Storage according to claim 1, characterized in that in the vessel there are several chambers whose cavities are interconnected.