DE4023573A1 - Vorrichtung und verfahren zur konservierung von zellen - Google Patents
Vorrichtung und verfahren zur konservierung von zellenInfo
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- F25D17/02—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating liquids, e.g. brine
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und
ein Verfahren zur Konservierung einer biologischen Zellenprobe.
Die Konservierung lebendfrischer Zellproben ist ein sehr
wichtiges Gebiet der Wissenschaft. Sie ist wesentlich unter
anderem für die Langzeitkonservierung von Gewebeproben, Sperma
und befruchteter Eizellen (Zygoten). Insbesondere wird für die
Konservierung die Tiefkühlung eingesetzt, wobei die Zellenproben
auf kryogenische Temperaturen abgekühlt und auf kryogenischen
Temperaturen gehalten werden. Die Abkühlung muß sorgfältig
gesteuert bzw. geregelt werden, um die Kristallgröße möglichst
klein zu halten, damit die Kristalle nicht Größen erreichen, die
für die Zellen schädigend sind. Bei der Abkühlung ist der
Temperaturbereich von Raumtemperatur auf etwa -40 bis - 50°C
kritisch für die Kristallbildung. Die genaue Steuerung bzw.
Regelung der Abkühlung in diesem Bereich ist für die
Lebensfähigkeit der Zellproben wichtig. Der kritischste
Temperaturbereich erstreckt sich von etwa 0°C bis auf wenige
Grad unter -8°C. In diesem Bereich gibt eine Probe Schmelzwärme
ab. Somit steigt in diesem Bereich die Wärmemenge, die zur
Einhaltung eines programmierten Kühlgradienten abgeführt werden
muß, stark an. Infolgedessen ist für die
Wärmeabfuhrgeschwindigkeit eine genaue Steuerung bzw. Regelung
erforderlich, damit in diesem Bereich eine gewünschte
Kühlgeschwindigkeit eingehalten wird. Ist die Probe einmal auf
unter etwa -40 oder -50°C abgekühlt, ist die Kristallbildung
kein Problem mehr und es ist dann eine weniger genaue Steuerung
bzw. Regelung der Kühlgeschwindigkeit zulässig.
Die Kühlparameter können für verschiedene Zellenarten
unterschiedlich sein. Daher können auch die Abkühlprogramme
(Temperaturen, Geschwindigkeiten und Zeiten) für verschiedene
Zellarten ebenfalls unterschiedlich sein.
Zur Zeit werden zwei Wege zur Abkühlung der Zellen angewandt:
Kühlung mit einem verflüssigten Gas (insbesondere flüssiger
Stickstoff) und Abkühlung durch mechanische Gefrierverfahren.
Bei Einsatz flüssigen Stickstoffs ist es möglich, einen sehr
steilen Temperaturgradienten zu erreichen. Zum Beispiel ist eine
Anfangskühlgeschwindigkeit von bis zu 80°C pro Minute möglich.
Die Probe wird dazu gewöhnlich in einen Behälter mit flüssigen
Stickstoff eingetaucht. Obwohl dies eine große
Kühlgeschwindigkeit ergibt, kann die Kühlgeschwindigkeit nicht
geregelt werden. Außerdem ist die Handhabung von flüssigem
Stickstoff schwierig.
Eine bessere Regelung der Abkühlung bietet die Verwendung des
von einem flüssigen Gas (flüssiger Stickstoff) abgegebenen
Dampfes. Dazu wird die abzukühlende Probe in ein Gefäß mit
flüssigem Stickstoff gelegt, ohne jedoch in direkte körperliche
Berührung mit der Flüssigkeit zu kommen. Zur Kühlung wird der
von dem flüssigen Stickstoff abgegebene Kaltdampf herangezogen.
Ein Nachteil dieses Verfahrens ist die geringe Wärmekapazität
eines Gases. Infolgedessen ist es schwierig, gleichmäßige
Abkühlgeschwindigkeiten und Temperaturen durch eine Probe
hindurch zu erhalten.
Zur mechanischen Kühlung wird eine Kältemaschine verwendet, bei
der Kühlmittelrohrschlangen um die Wände eines Probenbehälters
herum vorgesehen sind. Ein Wärmeübertragungsmedium, wie z. B.
Äthanol, im Probenbehälter unterstützt den Wärmeübergang von der
Probe zu den Kühlmittelrohrschlangen. Bei diesem Verfahren wird
kein flüssiger Stickstoff benötigt und es ist eine Kühlung bis
herunter auf mindestens -80°C möglich. Der durch mechanische
Kühlung erreichte Temperaturgradient ist jedoch auf etwa 2 bis
3°C pro Minute begrenzt. Bei vielen biologischen Proben ist
diese Geschwindigkeit nicht groß genug, um die Bildung von
Kristallen schädlicher Größe im kritischen Temperaturbereich
über -40°C zu verhindern.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine gesteuerte bzw.
geregelte Abkühlung einer Probe und hohe Temperaturgradienten zu
ermöglichen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung besteht darin, ein
gesteuertes bzw. geregeltes Kühlsystem zu schaffen, bei dem die
Handhabung von flüssigem Gas nicht erforderlich ist.
Kurz gesagt, wird bei einem Zellenkonservierungssystem ein in
einem Kühlmittelvorratsbehälter gespeichertes vorgekühltes
Kühlmittel verwendet, das mit einer gesteuerten bzw. geregelten
Geschwindigkeit in ein, die Probe enthaltendes Gefäß gepumpt
wird. Dadurch kann eine gesteuerte bzw. geregelte
Kühlgeschwindigkeit für die Probe erreicht und die Bildung von
Kristallen in der Probe verhindert werden.
Gemäß einer Ausbildung der Erfindung besteht die zur Kühlung
einer Probe vorgesehene Vorrichtung aus: einem Kühlmittel, einem
Probengefäß, einem Kühlmittelvorratsbehälter, einem Kühlmittel
im Probengefäß und dem Kühlmittelvorratsbehälter, Mitteln zur
Umwälzung des Kühlmittels zwischen Probengefäß und dem
Kühlmittelvorratsbehälter, Mitteln zur Kühlung des Kühlmittels
im Kühlmittelvorratsbehälter und Mitteln zur Steuerung bzw.
Regelung der Mittel zur Umwälzung, um eine bestimmte
Abkühlgeschwindigkeit der Probe im Probengefäß zu erreichen.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird zum Erreichen einer
gesteuerten bzw. geregelten Abkühlung einer Probe ein Verfahren
vorgesehen, das folgende Vorgänge umfaßt: Einsetzen einer
abzukühlenden Probe in ein Probengefäß, Vorkühlung eines
Kühlmittels im Kühlmittelvorratsbehälter, Umwälzung des
Kühlmittels durch den Kühlmittelvorratsbehälter und das
Probengefäß mit einer für die Abkühlung der Probe mit einer
bestimmten Kühlgeschwindigkeit entsprechenden Pumpenleistung,
Bemessung des Kühlmittelvorratsbehälters, so daß eine genügende
Wärmekapazität vorhanden ist, um die Abkühlung mit der
bestimmten Geschwindigkeit zu erreichen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher
erläutert. Dabei zeigen
Fig. 1 ein Blockschema des
erfindungsgemäßen Systems;
Fig. 2 eine schematische Zeichnung
einer Ausführung des erfindungsgemäßen Systems.
In Fig. 1 ist Blockschema (10) einer Vorrichtung zur
Konservierung von Zellen gemäß einer Ausführung der Erfindung
gezeigt. Zwischen einem Probengefäß (12) zur Aufnahme einer
abzukühlenden Probe und einem Kühlmittelvorratsbehälter (14),
der ein vorgekühltes Kühlmittel enthält, besteht eine
Flüssigkeitsverbindung. Das Kühlmittel wird durch eine
Kälteanlage (16), die in Verbindung mit dem
Kühlmittelvorratsbehälter (14) steht, vorgekühlt. Bei dem
Kühlmittelvorratsbehälter (14) handelt es sich um einen mit
Kühlmittel gefüllten, geschlossenen Vorratsbehälter. Das
Kühlmittel wird mittels Pumpe (18) von einer Stelle nahe der
Oberkante des Probengefäßes (12) in den
Kühlmittelvorratsbehälter (14) gepumpt. Da der
Kühlmittelvorratsbehälter (14) geschlossen ist, wird durch den
Zulauf an Kühlmittel im Oberteil des Behälters vorgekühltes
Kühlmittel vom Unterteil des Kühlmittelvorratsbehälters (14) in
das Probengefäß (12) gedrückt. Zwischen dem Kühlmittel und dem
Inhalt des Probengefäßes (12) findet dann ein Wärmeaustausch
statt. Die Anfangstemperatur und die Wärmekapazität des
Kühlmittels im Kühlmittelvorratsbehälter (14) und die
Geschwindigkeit, mit der die Pumpe (18) das Kühlmittel umwälzt,
bestimmen die Kühlgeschwindigkeit einer Probe im Probengefäß
(12) . Daß heißt, wenn die Pumpe (18) abgeschaltet wird, ist die
Abkühlung einer Probe im Probengefäß (12) durch die Temperatur
und Wärmekapazität eines im Probegefäß (12) vorhandenen
Wärmetauschmediums begrenzt. Wird die Pumpe (18) mit hoher
Drehzahl gefahren, steht im wesentlichen die gesamte
Wärmekapazität des Kühlmittelvorratsbehälters (14) für die
Abkühlung der Probe zur Verfügung. Bei Zwischendrehzahlen der
Pumpe (18) werden Zwischenkühlleistungen erreicht. Die
Pumpendrehzahl der Pumpe (18) wird durch ein Steuer- bzw.
Regelgerät (20) gesteuert bzw. geregelt.
Zu beachten ist, daß die Pumpe (18) Kühlmittel von einer Stelle
nahe der Oberkante des Probengefäßes (12) ansaugt. Das
Kühlmittel wird in das Probengefäß (12) nahe dessen Unterkante
gefördert. Dadurch ergeben sich eine Reihe erwünschter Effekte.
Zunächst wird die von der Pumpe (18) erzeugte Reibungswärme in
den Vorratsbehälter (14) und nicht in das Probengefäß (12)
überführt. Außerdem wird durch das Abziehen des Kühlmittels an
der Oberkante des Probengefäßes (12) und die Einführung von
frischem, vorgekühltem Kühlmittel unten am Probengefäß (12) eine
Temperaturschichtung des Kühlmittels im Probengefäß (12), wie
nachstehend beschrieben, ermöglicht.
Nach Fig. 2 enthält die Vorrichtung zur Konservierung von Zellen
(10) im Probengefäß (12) ein Kühlmittel (24). Der
Kühlmittelvorratsbehälter (14) ist mit Kühlmittel (24) gefüllt,
der durch die Kälteanlage (16) vorgekühlt ist. Im
erfindungsgemäßen System kann jedes geeignete Kühlmittel
verwendet werden. Das Kühlmittel muß dazu so beschaffen sein,
daß es bei der niedrigsten im Gerät auftretenden Temperatur
flüssig bleibt und es muß probenfreundlich sein. Beispiele
geeigneter Kühlmittel sind Äthanol und Silikonöl. Ein
Probebehälter (26), der die zu kühlende Probe enthält, wird in
das Probengefäß (12) eingebracht. Der Probenbehälter (26) wird
vom Kühlmittel (24), das die Kühlung bewirkt, umgeben. Die
Kühlgeschwindigkeit wird durch Änderung der Drehzahl der Pumpe
(18) gesteuert bzw. geregelt, die vom Steuer- bzw. Regelgerät
(20) gesteuert bzw. geregelt wird.
Außer einer Probe kann der Probenbehälter (26) in bekannter
Weise auch eine Kryoschutzflüssigkeit enthalten. Da die
Verwendung einer Kryoschutzflüssigkeit bekannt ist, ist eine
weitere Erörterung überflüssig.
Um einen wirksamen Wärmeaustausch zwischen einer Probe im
Probenbehälter (26) und dem Kühlmittel (24) sicherzustellen,
wird ein vorgekühltes Kühlmittel (24) in das Probengefäß (12)
durch eine am Unterteil des Probengefäßes (12) angebrachte
Einlaßleitung (34) gefördert. Das durch Berührung mit dem
Probenbehälter (26) erwärmte Kühlmittel tritt aus dem
Probengefäß (12) durch eine am Oberteil des Probengefäßes (12)
angebrachte Auslaßleitung (36) aus. Um im Volumen des
Kühlmittels (24) eine gleichmäßige Temperatur zu erhalten, ist
im Probengefäß (12) ein Magnetrührgerät (30) eingesetzt. Das
Magnetrührwerk (30) ist eine ferromagnetische Masse, die im
Probengefäß (12) frei oder zur drehenden Führung in einem Lager
geführt vorgesehen ist. Ein Dauermagnet (31) außerhalb des
Gefäßes (12) wird durch einen Rührwerkmotor (32) gedreht.
Mittels einer magnetischen Kupplung zwischen dem Dauermagneten
(31) außerhalb des Probengefäßes (12) und dem ferromagnetischen
Material, das das magnetische Rührwerk (30) im Inneren des
Probengefäßes (12) darstellt, wird das Magnetrührwerk (30)
gedreht, um eine im wesentlichen gleichmäßige Temperatur des
darin befindlichen Kühlmittels (24) zu erreichen.
Das Steuer- bzw. Regelgerät (20) steuert bzw. regelt die
Geschwindigkeit, mit der vorgekühltes Kühlmittel (24) in das
Probengefäß (12) gefördert wird. Wenn deshalb die
Kühlgeschwindigkeit im Probengefäß (12) erhöht werden soll, wird
die Pumpendrehzahl der Pumpe (18) erhöht. Auf diese Weise kann
jede gewünschte Abkühlgeschwindigkeit erreicht werden. Außerdem
kann die Kühlgeschwindigkeit genau für verschiedene Proben
eingestellt oder für verschiedene Kühlgeschwindigkeiten bei
verschiedenen Abkühlstufen einer besonderen Probe genau
eingestellt werden.
Es ist zu ersehen, daß das Magnetrührwerk (30) im Kühlmittel
(24) im ganzen Innenraum des Probengefäßes (12) eine im
wesentlichen gleichmäßige Temperatur bewirkt. Es kann an
irgendeinem Punkt eines Kühlprogrammes erwünscht sein, das
Magnetrührwerk (30) abzustellen, um eine maximale Abkühlung
einer Probe zu erreichen. Dadurch wird eine Temperaturschichtung
im Probengefäß 12 ermöglicht. Das heißt, das in Bodennähe des
Probengefäßes (12) eintretende kältere Kühlmittel (24) kann
darüberliegendes wärmeres Kühlmittel verdrängen, so daß der
Probenbehälter (26) in Kühlmittel (24) getaucht ist, das im
wesentlichen die Temperatur aufweist, mit der es den
Kühlmittelvorratsbehälter (14) verläßt.
Das Gerät (20) kann als Steuergerät arbeiten. Das heißt, es kann
ohne Rückführung der in der Nähe des Probenbehälters (26)
erreichten Isttemperatur arbeiten. Bei einer Steuerausführung
enthält das Steuer- bzw. Regelgerät (20) einen Mikroprozessor,
der die Pumpenleistung der Pumpe (18) nach einem bestimmten
Zeitplan schaltet. Das Zeitprogramm kann durch Bedienungsgeräte
entsprechend der Ausführung und Größe der Probe im
Probenbehälter (26) eingestellt werden. Andernfalls kann eine
Regelung (mit Rückführung) beispielsweise unter Verwendung eines
bekannten Temperaturfühlers (38) erreicht werden.
Bei einem anderen Rückführverfahren, das anstelle oder
zusätzlich zum Temperaturfühler (38) eingesetzt werden kann, ist
ein Modellprobenbehälter (46) vorgesehen, der einen
Temperaturfühler (nicht dargestellt) enthält. Signale vom
Temperaturfühler im Modellprobenbehälter (46) werden dem
Regelgerät (20) aufgeschaltet. Der Modellprobenbehälter (46)
enthält vorzugweise Materialien mit einer Temperatur und
Wärmekapazität, die weitgehend denen des Probenbehälters (26)
entsprechen. Somit kann davon ausgegangen werden, daß die
Temperatur im Modellprobenbehälter (46) weitgehend der
Temperatur im Probenbehälter (26) folgt.
Es liegt durchaus im Erfindungsgedanken, daß ein
Temperaturfühler (nicht dargestellt) in den Probenbehälter (26)
eingesetzt werden kann, um die Temperatur darin direkt zu
messen.
Das Probengefäß (12) ist vorzugsweise mit einer Isolierschicht
(40) an seiner Außenseite zur Verminderung des Wärmeverlustes
ausgeführt. In gleicher Weise ist der Kühlmittelvorratsbehälter
(14) mit einer Isolierschicht (42) an seiner Außenseite
ausgeführt. Die Kühlmittelrohrschlangen (44) sind um die
Außenseite des Kühlmittelvorratsbehälters (14) unter der
Isolierung (42) geführt. Andernfalls können die
Kühlmittelrohrschlangen (44) im Innern des
Kühlmittelvorratsbehälters (14) , und zwar entweder auf der
Innenwandfläche angebracht oder im Kühlmittel (24) aufgehängt
werden.
Die Abmessungen des Kühlmittelvorratsbehälters (14), die
Abmessungen des Probengefäßes (12), die Kühlleistung der
Kälteanlage (16), die Leistung und Geschwindigkeit der
Wärmeabführung vom Probenbehälter (26) und die erwünschte
Durchsatzleistung eines Zellenkonservierungssystems (10) sind
gegenseitig voneinander abhängige Parameter. Die Temperatur des
Kühlmittels (24) im Kühlmittelvorratsbehälter (14) muß bis zum
Ende eines Kühlzykluses niedrig genug gehalten werden, um die
gewünschte Kühlgeschwindigkeit zu erreichen. Somit müssen die
Anfangsmenge des Kühlmittels (24) im Kühlmittelvorratsbehälter
(14) und dessen Anfangstemperatur so bemessen sein, daß das
Kühlmittel (24) im Kühlmittelvorratsbehälter (14) eine genügend
hohe Wärmekapazität hat, um die gesamte bei einer Probe im
Probenbehälter (26) anfallende Wärme aufzunehmen, um die
Temperatur der Probe auf den gewünschten Wert, und zwar mit der
gewünschten Kühlgeschwindigkeit abzusenken.
Der Durchsatz (Anzahl der pro Stunde abgekühlten Proben) wird
durch die Kühlleistung der Kälteanlage (16) begrenzt. Im
normalen Betrieb läuft die Kälteanlage (16) dauernd. Beim Kühlen
einer Probe steigt die Temperatur des Kühlmittels (24) im
Kühlmittelvorratsbehälter (14) an, da die Kälteanlage (16) die
Wärme nicht so schnell abführen kann wie es erforderlich ist, um
die gewünschte Kühlgeschwindigkeit der Probe zu erreichen. Nach
dem Abkühlen einer oder mehrerer Proben kann die Temperatur des
Kühlmittels (24) im Kühlmittelvorratsbehälter (14) auf einen
Wert ansteigen, bei dem eine wirksame Kühlung weiterer Proben
nicht mehr möglich ist. Es ist dann eine Rückkühlung
erforderlich, um die Temperatur des Kühlmittels im
Kühlmittelvorratsbehälter (14) auf einen Wert zu senken, bei dem
das Kühlen weiterer Proben möglich ist.
In der Kombination sind die Abmessungen des
Kühlmittelvorratsbehälters (14), die Abmessungen des
Probengefäßes (12), die Steuerung bzw. Regelung der
Pumpenleistung der Pumpe (18), die Kühlleistung der Kälteanlage
(16) und der Durchsatz an Proben voneinander gegenseitig
abhängige Parameter. Bei richtigem Verständnis dieser
gegenseitig abhängigen Parameter und entsprechender Auslegung
des Zellenkonservierungssystems (10) ist eine gesteuerte bzw.
geregelte Kühlung einer Probe mit jeder gewünschten
Geschwindigkeit möglich ohne daß die Nachteile eines Kühlmittels
aus flüssigem Stickstoff auftreten.
Für den Fachmann ist es offenkundig, daß der Dauermagnet (31)
lediglich stellvertretend ist für jede Vorrichtung, mit der ein
magnetisches Drehfeld erzeugt werden kann, um ein Magnetrührwerk
(30) im Probengefäß (12) in Bewegung zu versetzen. Andere
Verfahren zum magnetischen Antrieb des magnetischen Rührwerks
(30) sind als in dem Rahmen der Erfindung fallend zu betrachten.
Beispielsweise können mehrere Magnetspulen (nicht dargestellt)
für den Dauermagnet (31) und den Rührwerksmotor (32) eingesetzt
werden. Das Steuer bzw. Regelgerät (20) kann Signale zur
Beaufschlagung der Magnetspulen abgeben, um ein sich bewegendes
Magnetfeld zu erzeugen, unter dessen Einfluß das Magnetrührwerk
in Bewegung gesetzt wird. Vorzugsweise ist ein Magnetdrehfeld
vozusehen. Damit wird allerdings auch ein hin und hergehendes
Magnetfeld für einige Anwendungen nicht ausgeschlossen.
Die Genauigkeit der Steuerung bzw. Regelung bei der Kühlung kann
dadurch erhöht werden, daß in bestimmten Stufen gesteuert bzw.
geregelt Wärme zugeführt wird. Außerdem kann es zweckmäßig sein,
die Temperatur des Kühlmittels (24) im Probengefäß (12) nach
Abschluß der Kühlung einer Probe in Vorbereitung für das
Einsetzen der nächsten Probe anzuheben. Wahlweise wird eine
Elektroheizung (48) im Inneren des Probengefäßes (12) für diesen
und andere Zwecke vorgesehen. Die Elektroheizung (48) kann von
Hand eingestellt werden, wird jedoch vorzugweise vom Steuer-
bzw. Regelgerät (20) gesteuert bzw. geregelt.
Das Vorhandensein einer Elektroheizung (48) ermöglicht auch den
Einsatz der Vorrichtung für ein gesteuertes bzw. geregeltes
Erwärmen der Proben.
Nach der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung
unter Hinweis auf die anliegenden Zeichnungen wird
vorausgesetzt, daß die Erfindung nicht streng auf diese
Ausführungen beschränkt ist und daß vom Fachmann verschiedene
Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne den
in den nachstehenden Ansprüchen definierten Rahmen bzw.
Tragweite der Erfindung zu verlassen.
Bezugzeichenliste
10 Blockschema
12 Probengefäß
14 Kühlmittelvorratsbehälter
16 Kälteanlage
18 Pumpe
20 Steuer- bzw. Regelgerät
24 Kühlmittel
26 Probenbehälter
34 Einlaßleitung
30 Magnetrührgerät
31 Dauermagnet
32 Rührwerkmotor
38 Temperaturfühler
44 Kühlmittelrohrschlangen
46 Modellprobenbehälter
42 Isolierung
48 Elektroheizung
12 Probengefäß
14 Kühlmittelvorratsbehälter
16 Kälteanlage
18 Pumpe
20 Steuer- bzw. Regelgerät
24 Kühlmittel
26 Probenbehälter
34 Einlaßleitung
30 Magnetrührgerät
31 Dauermagnet
32 Rührwerkmotor
38 Temperaturfühler
44 Kühlmittelrohrschlangen
46 Modellprobenbehälter
42 Isolierung
48 Elektroheizung
Claims (20)
1. Vorrichtung zur Kühlung einer Probe,
gekennzeichnet durch
ein Probengefäß (12),
einen Kühlmittelvorratsbehälter (14),
ein Kühlmittel (24) im Probengefäß (12) und Kühlmittelvorratsbehälter (14),
Mittel zur Umwälzung des Kühlmittels zwischen dem Probengefäß (12) und dem Kühlmittelvorratsbehälter (14),
Mittel zur Kühlung des Kühlmittels (24) im Kühlmittelvorratsbehälter (14), und
Mittel zur Steuerung bzw. Regelung der Mittel zur Umwälzung, um eine bestimmte Geschwindigkeit der Abkühlung der Probe im Probengefäß (12) zu erreichen.
ein Probengefäß (12),
einen Kühlmittelvorratsbehälter (14),
ein Kühlmittel (24) im Probengefäß (12) und Kühlmittelvorratsbehälter (14),
Mittel zur Umwälzung des Kühlmittels zwischen dem Probengefäß (12) und dem Kühlmittelvorratsbehälter (14),
Mittel zur Kühlung des Kühlmittels (24) im Kühlmittelvorratsbehälter (14), und
Mittel zur Steuerung bzw. Regelung der Mittel zur Umwälzung, um eine bestimmte Geschwindigkeit der Abkühlung der Probe im Probengefäß (12) zu erreichen.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1,
gekennzeichnet weiter durch
Mittel zum Rühren des Kühlmittels (24) im Probengefäß (12),
wodurch eine im wesentlichen gleichmäßige Temperatur im ganzen
Probengefäß (12) eingehalten wird.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2,
gekennzeichnet dadurch,
daß die Mittel zum Rühren ein magnetisches Rührwerk im
Probengefäß (12) und Mittel zur Erzeugung eines sich bewegenden
Magnetfeldes im Probengefäß (12) beinhaltet, wobei das
Magnetrührwerk (30) und das sich bewegende Magnetfeld magnetisch
gekoppelt sind, wodurch das Magnetrührwerk (30) im Innern des
Probengefäßes (12) bewegt wird, um das darin enthaltene
Kühlmittel (24) durchzurühren.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1,
gekennzeichnet dadurch,
daß die Mittel zur Umwälzung eine Pumpe (18) beinhalten, daß der
Kühlmittelvorratsbehälter (14) geschlossen ist, und die Pumpe
(18) so angeschlossen ist, daß das Kühlmittel (24) vom
Probengefäß (12) zum Kühlmittelvorratsbehälter (14) gefördert
wird, und daß Mittel beinhaltet sind, die den Aufbau eines
Druckes im Kühlmittelvorratsbehälter (14) durch Einpumpen des
Kühlmittels (24) ermöglichen, um das Kühlmittel (24) vom
Kühlmittelvorratsbehälter (14) zum Probengefäß (12) zu drücken.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1,
gekennzeichnet weiter durch
ein Steuer- bzw. Regelgerät (20) zur Steuerung bzw. zur Regelung
mindestens der Mittel zum Umwälzen, um eine Umwälzung mit der
erforderlichen Geschwindigkeit zu bewirken, damit die bestimmte
Kühlgeschwindigkeit erreicht wird.
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Umwälzgeschwindigkeit auch Null betragen kann.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel zur Steuerung bzw. Regelung eine Pumpe (18),
wobei die Pumpe (18) zur Umwälzung des Kühlmittels (24) zwischen
dem Kühlmittelvorratsbehälter (14) und Probengefäß (12)
geschaltet ist,
ein Steuer- bzw. Regelgerät (20),
und Mittel zur Erfassung der Temperatur im Probengefäß (12),
wobei das Steuer- bzw. Regelgerät (20) eine Pumpendrehzahl der
Pumpe (18) in Abhängigkeit von der Temperatur steuert bzw.
regelt, beinhalten.
8. Vorrichtung gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß außerdem eine Heizung im Probengefäß (12) beinhaltet ist.
9. Vorrichtung zum gesteuerten bzw. geregelten Kühlen einer Probe,
gekennzeichnet durch,
ein Probengefäß (12),
ein Kühlmittelvorratsbehälter (14),
ein Kühlmittel (24) im Probengefäß (12) und Kühlmittelvorratsbehälter (14),
eine Kälteanlage (16),
Mittel, die es der Kälteanlage (16) ermöglichen, das Kühlmittel (24) im Kühlmittelvorratsbehälter (14) vorzukühlen,
eine Kühlmittelpumpe, wobei die Kühlmittelpumpe bewirkt, daß Kühlmittel (24) zwischen Kühlmittelvorratsbehälter (14) und Probengefäß (12) umgewälzt wird, und
Mittel zur Steuerung bzw. Regelung der Kühlmittelpumpe, um eine Temperatur im Probengefäß (12) zu steuern bzw. zu regeln.
ein Probengefäß (12),
ein Kühlmittelvorratsbehälter (14),
ein Kühlmittel (24) im Probengefäß (12) und Kühlmittelvorratsbehälter (14),
eine Kälteanlage (16),
Mittel, die es der Kälteanlage (16) ermöglichen, das Kühlmittel (24) im Kühlmittelvorratsbehälter (14) vorzukühlen,
eine Kühlmittelpumpe, wobei die Kühlmittelpumpe bewirkt, daß Kühlmittel (24) zwischen Kühlmittelvorratsbehälter (14) und Probengefäß (12) umgewälzt wird, und
Mittel zur Steuerung bzw. Regelung der Kühlmittelpumpe, um eine Temperatur im Probengefäß (12) zu steuern bzw. zu regeln.
10. Vorrichtung gemäß Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlmittelpumpe bewirkt, daß Kühlmittel (24) vom
Probengefäß (12) zum Kühlmittelvorratsbehälter (14) gefördert
wird.
11. Vorrichtung gemäß Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlmittelpumpe bewirkt, daß Kühlmittel (24) von einem
oberen Teil des Kühlmittelvorratsbehälters (14) gefördert wird.
12. Vorrichtung gemäß Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kühlmittelvorratsbehälter (14) geschlossen ist, wodurch
das Fördern des Kühlmittels (24) in den
Kühlmittelvorratsbehälter (14) einen Druck aufbaut, der bewirkt,
daß das darin enthaltene Kühlmittel (24) vom
Kühlmittelvorratsbehälter (14) in das Probengefäß (12) gefördert
wird.
13. Vorrichtung gemäß Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Kühlmittel (24) in das Probengefäß (12) in Bodennähe
eintritt.
14. Verfahren zur gesteuerten bzw. geregelten Abkühlung einer Probe,
gekennzeichnet durch
die Schritte
Einlegen der Probe in ein Probengefäß (12),
Vorkühlen eines Kühlmittels (24) im Kühlmittelvorratsbehälter (14),
Umwälzen des Kühlmittels (24) durch den Kühlmittelvorratsbehälter (14) und das Probengefäß (12) mit einer Pumpleistung, die bewirkt, daß die Probe mit einer bestimmten Kühlgeschwindigkeit abgekühlt wird und
Dimensionierung des Kühlmittelvorratsbehälters (14) derart, daß eine genügend hohe Wärmekapazität vorhanden ist, um die Abkühlung bei der bestimmten Kühlgeschwindigkeit zu erreichen.
Einlegen der Probe in ein Probengefäß (12),
Vorkühlen eines Kühlmittels (24) im Kühlmittelvorratsbehälter (14),
Umwälzen des Kühlmittels (24) durch den Kühlmittelvorratsbehälter (14) und das Probengefäß (12) mit einer Pumpleistung, die bewirkt, daß die Probe mit einer bestimmten Kühlgeschwindigkeit abgekühlt wird und
Dimensionierung des Kühlmittelvorratsbehälters (14) derart, daß eine genügend hohe Wärmekapazität vorhanden ist, um die Abkühlung bei der bestimmten Kühlgeschwindigkeit zu erreichen.
15. Verfahren gemäß Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verfahrensschritt des Umwälzens den Eintritt des
Kühlmittels (24) in einen Unterteil des Probengefäßes (12)
beinhaltet.
16. Verfahren gemäß Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß außerdem eine Verfahrensstufe zum Umrühren des Kühlmittels
(24) im Probengefäß (12) beinhaltet ist, um eine im wesentlichen
gleichmäßige Temperatur im Probengefäß (12) zu erreichen.
17. Verfahren gemäß Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei dem zum Umrühren ein magnetischer Antrieb eines
Magnetrührwerks im Probengefäß (12) eingeschlossen ist.
18. Verfahren gemäß Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verfahrensschritt des magnetischen Antriebs das Drehen
eines Magnets außerhalb des Probengefäßes (12) einschließt.
19. Verfahren gemäß Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß außerdem das Hinzufügen von Wärme zum Kühlmittel (24) im
Probenvorratsbehälter beinhaltet ist.
20. Verfahren gemäß Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Verfahrensschritt zum Hinzufügen von Wärme das Anheben
einer Temperatur des Kühlmittels (24) im Probenvorratsbehälter
auf einen Wert eingeschlossen ist, der für den Beginn der
Abkühlung einer weiteren Probe geeignet ist.
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