DE4437091A1 - Friercontainer - Google Patents
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- F25D25/00—Charging, supporting, and discharging the articles to be cooled
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Behälter, der zum Tieffrieren von in
elastischen Beuteln befindlicher Suspension lebender Zellsubstanz geeignet ist.
Das Tiefgefrieren ermöglicht das Haltbarmachen lebender biologischer Zellen
für praktisch unbegrenzte Zeit. So wird beispielsweise vor blutverlustreichen,
zeitlich planbaren Eingriffen dem Patienten Blut entnommen, aufbereitet und
anschließend tiefgefroren und gelagert. Damit ist es möglich, ein ausreichendes
Depot mit Eigenblut des Patienten anzulegen, so daß dieser während der
Operation und danach mit Eigenblut versorgt werden kann. Damit wird eine
Infektion des Patienten mit im fremden Spenderblut möglicherweise enthaltenen
und aufgrund des "diagnostischen Fensters" nicht nachweisbaren Hepatitiden
und HIV verursachenden Viren zuverlässig verhindert. Desweiteren ermöglicht
das allgemein als Kryokonservierung bezeichnete Tiefgefrieren die
Bereitstellung von "Quarantäne-Präparaten" aus Fremdblutspenden, die
Überbrückung temporärer Engpässe und die Bevorratung seltener Blutgruppen.
Üblicherweise wird die entnommene Vollblutkonserve durch Zentrifugation in
Erythrozyten und Blutplasma aufgetrennt, das dann in tieftemperaturbeständige
Beutel überführt wird. Diese werden anschließend in Metallbehälter eingelegt,
mit denen sie zum Abkühlen in flüssigen Stickstoff eingetaucht werden. Damit
die lebenden Zellen beim Gefrieren nicht geschädigt oder zerstört werden, ist
bei Erythrozyten ein kontrolliertes und schnelles Abkühlen mit einer hohen
Kühlrate notwendig. Die herkömmlichen Metallbehälter haben jedoch den
Nachteil, daß sie nur einen begrenzten Wärmeübergang an das Kältemittel
ermöglichen, so daß es bei nicht zu vermeidenden geometrischen
Inhomogenitäten des in dem Behälter enthaltenen Beutels zu unkontrolliertem
Abkühlen zumindest in diesen Teilbereichen kommt.
Vor diesem Hintergrund ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
einen Behälter zum Tieffrieren von in elastischen Beuteln befindlicher
Suspension lebender Zellsubstanz zur Verfügung zu stellen, mit dem ein
schnelles und kontrolliertes Abkühlen der Zellsubstanz möglich ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine an der Außenseite des Behälters mittels
einer Klebeschicht befestigte mikroporöse Schicht.
Diese mikroporöse Schicht auf der Außenseite des Behälters erhöht den
Wärmeübergang an das Kältemittel und vergrößert dadurch erheblich die
Kühlrate, so daß ein schnelles und kontrolliertes Abkühlen der Zellsubstanz
möglich ist und damit die Überlebensrate der mit dem erfindungsgemäßen
Behälter tiefgefrorenen Zellsubstanz deutlich gesteigert wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung besteht die mikroporöse
Schicht aus textilen Materialien. Diese können beispielsweise als textiles
Klebeband aus Acetatseide mit einer temperaturbeständigen Arcrylatklebemasse
ausgebildet werden, so daß das textile Material einfach und zuverlässig an der
Außenseite des Behälters befestigt werden kann und dauerhaft schnellem
Abkühlen und Wiedererwärmen standhält.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der
Behälter zwei planparallel angeordnete dünnwandige metallische Platten, die
die Behälterwandung bilden, und einen aus zwei Hälften bestehenden Rahmen
aufweist, wobei zweckmäßigerweise sowohl die Platten als auch der Rahmen
aus tieftemperatur-unempfindlichem Material bestehen. Vorteilhafterweise ist
dabei jeweils eine Platte in einer Rahmenhälfte befestigt, die beiden
Rahmenhälften sind mittels mindestens eines Gelenkes verschwenkbar
aneinander befestigt und die in den Rahmenhälften befestigten Platten sind
durch eine Arretierungsvorrichtung in der planparallelen Stellung arretierbar.
Vorteilhafterweise weisen die in der planparallelen Stellung arretierten Platten
dabei einen definierten Abstand voneinander auf, so daß der in den Behälter
eingelegte Beutel beim Schließen des Behälters zu einer plattenförmigen
Geometrie mit der erforderlichen Schichtdicke gepreßt wird. Damit prägt der
Behälter dem elastischen Beutel eine im wesentlichen homogene Plattenform
auf, so daß einerseits ein großes Oberflächen-/Volumenverhältnis erreicht wird
und andererseits geometrische Inhomogenitäten wie Falten oder Auswölbungen
vermieden werden. Dadurch wird ein weiter verbesserter Wärmeübergang
erzielt, und ein unkontrolliertes Abkühlen durch geometrische Inhomogenitäten
wird zuverlässig verhindert. Außerdem ermöglicht die dünne homogene
Plattenform des Beutels eine platzsparende Lagerung und ein schnelles
Wiedererwärmen.
Durch diese erfindungsgemaße Ausbildung des Behälters wird außerdem eine
einfache und schnelle Handhabung ermöglicht, da der Behälter zum Einlegen
und Entnehmen des elastischen Beutels mit der Suspension vollständig
aufgeklappt werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform ist in einer Rahmenhälfte eine Dichtung
angeordnet, die vorteilhafterweise als Weichstoffdichtung ausgebildet ist und
tieftemperaturbeständig ist, so daß der Behälterinnenraum flüssigkeitsdicht
abdichtbar ist. Diese Dichtung kann aus PTFE oder einem anderen geeigneten
Material bestehen.
Da die elastischen Beutel, welche die Suspension aufnehmen, üblicherweise
Anschlußstutzen und Pilotröhrchen aufweisen, sind vorteilhafterweise an
mindestens einer der Platten eine oder mehrere Ausnehmungen angeordnet, die
so ausgebildet sind, daß sie Anschlußstutzen oder Pilotröhrchen aufnehmen
können. Damit behindern diese nicht das Schließen des Behälters, und der
definierte planparallele Abstand der beiden Platten ist auch bei Verwendung
eines elastischen Beutels mit Anschlußstutzen gewährleistet. Vorteilhafterweise
sind diese Ausnehmungen mit einem Verschlußmittel flüssigkeitsdicht
verschließbar, so daß das Kältemittel nicht in den Behälterinnenraum gelangen
kann.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, daß die Platten auf ihrer zur
Behälterinnenseite gerichteten Seite eine Oberflächenrauhigkeit von < 1 µm
aufweisen, so daß der thermische Kontakt zwischen Beutel und Platten
während des gesamten Abkühlvorganges gewährleistet ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
Dabei zeigt:
Fig. 1 eine Draufsicht auf den Behälter,
Fig. 2 eine Seitenansicht des Behälters in Richtung des Pfeils X in
Fig. 1, und
Fig. 3 einen Schnitt durch den Behälter entlang der Linie A-A in Fig.
1.
In Fig. 1 ist eine Draufsicht des Behälters dargestellt. Dieser besteht im
wesentlichen aus einer oberen Platte und einer unteren Platte, sowie aus einem
zweiteiligen Rahmen, der aus einer oberen Rahmenhälfte und einer unteren
Rahmenhälfte besteht. In dieser Ansicht ist jedoch nur die obere Platte 14
sowie die obere Rahmenhälfte 20 erkennbar. Die obere Platte 14 ist mit den
Schrauben 18 an der oberen Rahmenhälfte 20 befestigt. Diese obere
Rahmenhälfte 20 ist mit zwei Gelenken 52 verschwenkbar mit der nicht
dargestellten unteren Rahmenhälfte verbunden und weist zwei
Versteifungselemente 24 auf, die jeweils bei dem hier dargestellten
Ausführungsbeispiel aus einem Rundstab bestehen. Diese Versteifungselemente
24 begrenzen die zwangsläufig beim Gefrieren der Suspension auftretende
Ausbeulung der Platten 14, 16 auf einen definierten Wert. An der oberen
Rahmenhälfte 20 ist außerdem ein Griff 26 befestigt, sowie Haltenasen 44.
Diese Haltenasen 44 werden zur Verriegelung des Behälters zusammen mit den
auf der unteren Rahmenhälfte angeordneten, identischen Haltenasen 44 von
einer Arretierungsvorrichtung ergriffen. Diese besteht aus einem Hebel 46 und
einer Kulisse 40. Der Hebel 46 der Arretierungsvorrichtung ist mit einem
Bolzen 50 drehbar in einem an der unteren Rahmenhälfte befestigten Bock 48
gelagert. Schließlich weist die obere Platte 14 noch zwei Ausnehmungen 32
und 33 auf, die mit jeweils einer als Kappe ausgebildeten Abdeckung 34 bzw.
35 versehen sind. Die Abdeckungen 34 und 35 sind mit den Schrauben 36 mit
der oberen Platte 14 verbunden. Bei diesem Ausführungsbeispiel nimmt die
Ausnehmung 32 einen Anschlußstutzen (nicht dargestellt) auf, während die
Ausnehmung 33 Pilotröhrchen zur Blutgruppenbestimmung aufnimmt, die
ebenfalls nicht dargestellt sind.
In Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Behälters in Richtung des Pfeils X in
Fig. 1 dargestellt. Wie hier gut zu erkennen ist, weist die Kulisse 40 eine
Reihe von oberen Halteschlitzen 42 und einer Reihe von unteren Halteschlitzen
43 auf. Diese Halteschlitze ergreifen die Haltenasen 44 der oberen
Rahmenhälfte 20 und der unteren Rahmenhälfte 22, wenn diese
aufeinanderliegen. Die unteren Halteschlitze 42 sind dabei allseits geschlossen,
während die oberen Halteschlitze 43 nach oben hin geöffnet sind. Die Flanken
der Halteschlitze 43 weisen mit einer leichten Neigung nach oben zu ihrer
Öffnung hin. Der Hebel 46 ist mit einem durch die strichpunktierte Linie 47
angedeuteten Bolzen mit der Kulisse 40 drehbar verbunden. Ebenfalls gut zu
erkennen ist hier der an der oberen Rahmenhälfte 20 angeordnete Griff 26
sowie die als Kappe ausgebildete Abdeckung 34, die die in der oberen
Plattenhälfte 14 angeordnete Ausnehmung 32 verschließt.
In Fig. 3 ist ein Schnitt durch den Behälter entlang der Linie A-A der Fig. 1
dargestellt. Die die Behälterwandungen bildende obere Platte 14 und untere
Platte 16 sind jeweils mit durch die Linien 18 angedeuteten Schrauben mit der
oberen Rahmenhälfte 20 bzw. der unteren Rahmenhälfte 22 verbunden. Auf
der Außenseite sowohl der oberen Platte 14 als auch der unteren Platte 16 ist
jeweils eine mikroporöse Schicht 30 aufgebracht, die bei dem hier dargestellten
Beispiel aus einem textilen Material besteht, das mit einer
tieftemperaturbeständigen Klebeschicht an der Außenseite der oberen Platte 14
und der unteren Platte 16 befestigt ist. In der oberen Rahmenhälfte 20 ist eine
Nut 62 eingearbeitet, in der eine Dichtung 60 angeordnet ist. Diese ist bei dem
hier beschriebenen Ausführungsbeispiel als tieftemperaturbeständige
Weichstoffdichtung ausgebildet und dichtet den zwischen der oberen Platte 14,
der unteren Platte 16, der oberen Rahmenhälfte 20 und der unteren
Rahmenhälfte 22 gebildeten Behälterinnenraum 12 flüssigkeitsdicht ab. Die
obere Rahmenhälfte 20 und die untere Rahmenhälfte 22 weisen jeweils
Versteifungselemente 24 auf und sind durch die in den Scharnieren 52
angeordneten Bolzen 54 drehbar miteinander verbunden. Die Scharniere 52
und die Bolzen 54 sind dabei vorzugsweise aus Material mit im wesentlichen
gleichen Ausdehnungskoeffizienten ausgebildet, so daß ein Klemmen
vermieden wird und die Beweglichkeit des Gelenks auch bei tiefen
Temperaturen gewährleistet ist. Die an der oberen Rahmenhälfte 20 und der
unteren Rahmenhälfte 22 angeordneten Haltenasen 44 werden im geschlossenen
Zustand des Behälters von der Kulisse 40 ergriffen. Der Behälter wird in der
geschlossenen Stellung durch Selbsthemmung zwischen den schrägen Flanken
der Halteschlitze 42 bzw. 43 und den Haltenasen 44 arretiert.
Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Behälters wird im folgenden unter
Bezugnahme auf die oben ausführlich beschriebenen Fig. 1 bis 3 erläutert.
Die zum Tieffrieren vorgesehene Suspension lebender Zellsubstanz wird in
einen elastischen, zum Tieffrieren geeigneten Beutel gefüllt und dieser Beutel
dann in den Behälterinnenraum 12 eingelegt. Dazu wird die obere
Rahmenhälfte 20 nach oben weggeklappt, so daß der Behälterinnenraum 12
zugänglich wird. In diesen wird dann der Beutel eingelegt und anschließend
wieder die obere Rahmenhälfte 20 nach unten verschwenkt, bis sie auf der
unteren Rahmenhälfte 22 aufliegt. Die obere Platte 14 und die untere Platte 16
sind dabei jeweils so in den zugehörigen Rahmenhälften 20 bzw. 22 befestigt,
daß sie im geschlossenen Zustand des Behälters mit geringem Abstand
planparallel zueinander angeordnet sind. Beim Schließen des Behälters wird
dadurch der eingelegte Beutel zu einer plattenförmigen Geometrie mit einer
geringen definierten Schichtdicke gepreßt, wobei er den Behälterinnenraum 12
annähernd vollständig ausfüllt und an der Innenseite der oberen Platte 14 und
an der Innenseite der unteren Platte 16 anliegt. Dadurch werden geometrische
Inhomogenitäten wie Falten oder Auswölbungen vermieden, so daß der Beutel
eine im wesentlichen homogene Plattenform aufweist und damit ein großes
Oberflächen-/Volumenverhältnis erreicht wird. In Verbindung mit der an der
Außenseite der Platten 14 und 16 angebrachten mikroporösen Schicht 30, die
den Wärmeübergang an das den Behälter umgebende Kältemittel deutlich
erhöht, wird damit ein schnelles und kontrolliertes Abkühlen der Zellsubstanz
möglich, so daß die Überlebensrate der mit dem erfindungsgemaßen Behälter
tiefgefroren Zellsubstanz deutlich gesteigert wird.
Die an den Rahmenhälften 20 und 22 angeordneten Versteifungselemente 24
begrenzen die zwangsläufig beim Gefrieren der Suspension auftretende
Ausbeulung der Platten 14 und 16, so daß die homogene Plattenform des im
Behälter befindlichen elastischen Beutels im wesentlichen gewährleistet ist.
Nachdem der Beutel in den Behälterinnenraum 12 eingelegt und die obere
Rahmenhälfte 20 auf die untere Rahmenhälfte 22 geschwenkt wurde, werden
die obere Rahmenhälfte 20 und die untere Rahmenhälfte 22 durch die Kulisse
40 miteinender verriegelt. Die Kulisse 40 ist durch die allseits geschlossenen
Halteschlitze 42 ständig mit der unteren Rahmenhälfte 22 verbunden, auf der
sie aber durch die schlitzförmige Ausbildung der Halteschlitze 42 hin- und
hergeschoben werden kann. Beim Herunterschwenken der oberen Rahmenhälfte
20 auf die untere Rahmenhälfte 22 gelangen die an der oberen Rahmenhälfte
20 angeordneten Haltenasen 44 in die nach oben offenen oberen Halteschlitze
43 der Kulisse 40. Durch Verschwenken des drehbar mit dem Bolzen 50 an
dem Bock 48 gelagerten Hebels 46 verschiebt dieser die Kulisse 40, so daß die
auf der Kulisse 40 ausgebildeten oberen und unteren Halteschlitze 43 bzw. 42,
die an der oberen Rahmenhälfte 20 und der unteren Rahmenhälfte 22
angeordneten Haltenasen 44 umfassen. Die schräge Ausbildung der Flanken
der oberen Halteschlitze 43 führt zu einer starken Anpressung der oberen
Rahmenhälfte 20, deren Kraftwirkung von dem durch den Hebel 46 beim
Verschließen beschriebenen Weg abhängt. Dadurch werden die obere
Rahmenhälfte 20 und die untere Rahmenhälfte 22 miteinander verriegelt, so
daß der Behälterinnenraum 12 allseits verschlossen ist. Selbsthemmung
zwischen den Flanken der Halteschlitze 42 bzw. 43 der Kulisse 40 und den
Haltenasen 44 bewirkt eine kraftschlüssige Arretierung von Kulisse 40 und
gleichzeitig Hebel 46, so daß ein selbsttätiges Öffnen des Behälters oder ein
Nachlassen der Verschlußkraft verhindert wird. Durch die in der oberen
Rahmenhälfte 20 in der darin ausgebildeten Nut 62 angeordnete Dichtung 60
ist der Behälterinnenraum 12 zudem flüssigkeitsdicht abgedichtet, so daß das
den Behälter umgebende Kältemittel nicht in den Behälterinnenraum 12
gelangen kann.
Der so sicher verschlossene Behälter kann nun am Griff 26 ergriffen und in
flüssigen Stickstoff zum Gefrieren der in dem Behälter enthaltenen
Zellsubstanz getaucht werden.
Bezugszeichenliste
12 Behälterinnenraum
14 obere Platte
16 untere Platte
18 Schraube
20 obere Rahmenhälfte
22 untere Rahmenhälfte
24 Versteifungselement
26 Griff
30 mikroporöse Schicht
32 Ausnehmung
33 Ausnehmung
34 Abdeckung
35 Abdeckung
36 Schrauben
40 Kulisse
42 untere Halteschlitze
43 obere Halteschlitze
44 Haltenasen
46 Hebel
48 Bock
50 Bolzen
52 Scharnier
54 Bolzen
60 Dichtung
62 Nut
14 obere Platte
16 untere Platte
18 Schraube
20 obere Rahmenhälfte
22 untere Rahmenhälfte
24 Versteifungselement
26 Griff
30 mikroporöse Schicht
32 Ausnehmung
33 Ausnehmung
34 Abdeckung
35 Abdeckung
36 Schrauben
40 Kulisse
42 untere Halteschlitze
43 obere Halteschlitze
44 Haltenasen
46 Hebel
48 Bock
50 Bolzen
52 Scharnier
54 Bolzen
60 Dichtung
62 Nut
Claims (9)
1. Allseits verschließbarer Behälter, der zum Tieffrieren von in elastischen
Beuteln befindlichen Suspensionen lebender Zellsubstanz geeignet ist,
gekennzeichnet durch eine an der Außenseite des Behälters mittels einer
Klebeschicht befestigte mikroporöse Schicht.
2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
mikroporöse Schicht aus textilen Materialien besteht.
3. Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Behälter zwei planparallel angeordnete dünnwandige metallische
Platten, die die Behälterwandung bilden, und einen aus zwei Hälften
bestehenden Rahmen aufweist.
4. Behälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine
Platte in einer Rahmenhälfte befestigt ist und die beiden Rahmenhälften
mittels mindestens eines Gelenkes verschwenkbar aneinander befestigt
sind.
5. Behälter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in
den Rahmenhälften befestigten Platten durch eine
Arretierungsvorrichtung in der planparallelen Stellung arretierbar sind.
6. Behälter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Behälterinnenraum durch eine in einer Rahmenhälfte
angeordnete Dichtung flüssigkeitsdicht abdichtbar ist.
7. Behälter nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eine der Platten mindestens eine Ausnehmung für an
dem elastischen Beutel angeordnete Anschlußstutzen oder Pilotröhrchen aufweist.
8. Behälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ausnehmung mit einem Verschlußmittel flüssigkeitsdicht verschließbar
ist.
9. Behälter nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Platten auf ihrer zur Behälterinnenseite gerichteten Seite eine
Oberflächenrauhigkeit von < 1 µm aufweisen.
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US08/817,264 US5935848A (en) | 1994-10-17 | 1995-10-14 | Deep-freezing container |
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ES95935937T ES2122687T3 (es) | 1994-10-17 | 1995-10-14 | Recipiente de congelacion. |
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