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Title:
COOLING DEVICE FOR BIOLOGICAL MATERIAL BY WAY OF INDIRECT COOLING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/038085
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a cooling device (1) for indirectly cooling biological material, in particular for cryopreserving biological material, comprising a closable cooling chamber (10) in which a heat exchange surface of a heat exchanger is arranged for indirection cooling, through which heat exchanger nitrogen can be circulated, the temperature in the cooling chamber (10) being adjustable to a value of less than -40°C.

Application Number:
EP2015/070604
Publication Date:
March 17, 2016
Filing Date:
September 09, 2015
Export Citation:
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Assignee:
NSC MEDICAL COOLING SYSTEMS GMBH (Kornweg 1, Seevetal, 21218, DE)
International Classes:
A01N1/02; F25D3/10
Domestic Patent References:
WO2010057589A12010-05-27
Foreign References:
US20130232998A12013-09-12
US20110120148A12011-05-26
EP2256446A22010-12-01
Other References:
ERIK LEHNERT ET AL: "LIQUID NITROGEN TECHNOLOGY FOR STORAGE OF FRESH-FROZEN PLASMA AND LOGISTIC FEATURES - EXPERIENCE OF THE HEINRICH HEINE UNIVERSITY MEDICAL CENTER", POSTER XXXIST INTERNATIONAL CONGESS OF THE ISBT, 26.06.-01.07.2010, BERLIN, GERMANY, 26 June 2010 (2010-06-26), XP055232933, Retrieved from the Internet [retrieved on 20151202]
ANONYMOUS: "Technical description of BOS-S-86/3000 storage system", 18 February 2013 (2013-02-18), XP055232934, Retrieved from the Internet [retrieved on 20151202]
Attorney, Agent or Firm:
GÖRG, ANDREAS (HOFFMANN EITLE PARTMBB) et al. (Arabellastraße 30, München, 81925, DE)
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Claims:
ANSPRÜCHE

1, Kühlvorrichtung (1) zum indirekten Kühlen von biologischem Material, insbesondere zur Kryokonservierung von biologischem Material, mit einem verschließbaren Kühlraum (10) , in dem für die indirekte Kühlung eine Wärmeaustauschfläche eines Wärmetauschers angeordnet ist, durch den Stickstoff zirkulierbar ist» wobei die Temperatur im Kühlräum (10) auf einen Wert von weniger als -4.0 °C einstellbar ist.

2. Kühlvorrichtung zur Kryokonservierung von biologischem Material mit einem verschließbaren Kühlräum (10) , in dem eine Wärmeaustauschflache eines Wärmetauschers, durch den ein Flüssiggas, insbesondere Stickstoff, zirkulierbar ist, für eine indirekte Kühlung des biologischen Materials angeordnet ist, wobei der Kühlraum (10) eine im Wesentlichen eckige Form aufweist .

3. Kühlvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die minimal einsteilbare Temperatur -170°C, -180°, - 190°C oder -200°C ist.

4. Kühlvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Kühltemperatur in dem Kühlraum (10) auf einen Wert von <=-80°C, bevorzugt <=-l35°C und am bevorzugtesten <=-160°C einstellbar ist.

5. Kühlvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das biologische Material in dem Kühlraum (10) der Kühlvorrichtung (1) in einer gasförmigen Umgebung kühlbar ist .

6. Kühlvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kühlvorrichtung (1) mindestens ein bewegliches Rack (20) aufweist .

7. Kühlvorrichtung nach Anspruch 6 ,

bei der das bewegliche Rack (20) über ein AntriebsSystem

(22) aus dem Kühlraum (10 ) ausfahrbar und/oder in den Kühlraum einfahrbar ist .

8. Kühlvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7,

bei der das Rack (20) in seiner Bewegungsrichtung einen eckigen Querschnitt aufweist,

9. Kühlvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher der Kühlraum (1) mindestens eine

Lukenöffnung (13) aufweist, durch die ein Rack (20) durchführbar ist.

10. Kühlvorrichtung nach Anspruch 9,

bei welcher der Kühlraum (10) einen Deckel (11) aufweist, in dem bevorzugt die mindestens eine Lukenöffnung

(13) angeordnet ist.

11. Kühlvorrichtung mit einer Lukenöffnung nach Anspruch 9 oder 10,

bei der das Rack (20) eine eingefahrene und mindestens eine ausgefahrene Position aufweist, wobei ein Abschnitt des Racks in der eingefahrenen Position die Lukenöffnung (13) verschließt .

12. Kühlvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher der Kühlräum (10) fugenfrei ist .

13. Kühlvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche , bei welcher die mindestens eine Lukenöffnung (13) eine

Zustandsanzeige (18) und/oder Bedienkonsole (19) aufweist .

Description:
KÜHLVORRICHTUNG FÜR BIOLOGISCHES MATERIAL MITTELS INDIREKTER KÜHLUNG

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung zur Aufbewahrung von biologischem Material, wie zum Beispiel Stammzellen oder Plasma, mittels indirekter Kühlung,

STAND DER TECHNIK

Kühlsysteme zum Lagern von biologischen Materialien sind ein unverzichtbarer Bestandteil in Forschung und Entwicklung » wie auch im medizinischen Alltag, So schaffen diese Systeme die Voraussetzung, um den Zeitraum zwischen der Herstellung oder Extraktion dieser Materialien oder Stoffe und ihrem Einsatz überbrücken zu können. Dabei sind insbesondere beim Einsatz der sogenannten Kryokonservierung zudem tiefkalte Lagersysteme erforderlich, die Temperaturen von weniger als - 140 °C zuverlässig bereitstellen können. Derartig tiefe Temperaturen sind notwendig, um biologische Materialien, wie zum Beispiel Stammzellen oder Plasma, aber auch Proteine wie beispielsweise Zytokine, im. Festkörperzustand aufzubewahren und so zu gewährleisten, dass ihre Vitalität und Funktion nach dem Auftauen wieder zur Verfügung steht.

Für derartige tiefkalte Kühlsysteme hat sich als Kühlmittel Stickstoff bewährt, der für die direkte Kühlung biologischer Materialien in sogenannten Kryobehältern eingesetzt wird. Dazu müssen die Materialien in Behältnissen verpackt werden, die trotz dieser extrem niedrigen Temperaturen strukturell stabil bleiben, um einem direkten Kontakt des Lagerguts mit dem flüssigen Stickstoff vorzubeugen. Zur Kühlung werden diese Behältnisse dann in sogenannten Kühlgestellen oder Racks in den Stickstoffsumpf der Kryobehälter abgesenkt. Mit anderen Worten kommen die Behältnisse zur Aufnahme der biologischen. Materialien direkt mit dem flüssigen Stickstoff in Kontakt. Dies hat zur Folge, dass in derartigen Kryobehältern lediglich eine

Temperaturstufe zur Verfügung steht.

Neben den Kühlbehältern für das Lagergut ergibt sich auch für den Kühlraum des Kryobehälters selbst beim Einfüllen des flüssigen Stickstoffs in den Behälter eine hohe Materialbelastung. Dabei kann eine starke Abkühlung des Behältermaterials, welches den Kühlraum definiert, von Raumtemperatur auf weniger als -140 °C erfolgen. Hieraus resultieren hohe innere Spannungen, weswegen Kryobehalter aus dem Stand der Technik als Druckbehälter und folglich rund ausgeführt sind, was entsprechende Nachteile hinsichtlich einer platzsparenden Anordnung der Behältnisse für das Lagergut im Kryobehalter als auch der Kryobehalter in einem Lagerraum zur Folge hat .

Weiterhin ist im Kühlraum eines Kryobehälters ein Volumen notwendig, das nicht für die Lagerung des Lagerguts zur Verfügung steht. In diesem Volumen befindet sich flüssiger Stickstoff, der als Kältepuffer dient, wenn relativ warmes zu lagerndes Material in den Kryobehalter eingeführt wird. Anders ausgedrückt sorgt dieses im Hinblick auf die Lagerfähigkeit vorhandene Totvolumen für eine verbesserte Temperaturstabilität im Kryobehälter, wenn auf diesen zugegriffen bzw. Material entnommen oder eingeführt wird .

Dadurch, dass es sich bei den Kryobehältern aus dem Stand der Technik um offene Kühlsysteme handelt , kommt es zudem beim Zugang zu diesen Behältern zu wiederholten und großen Verlusten von Kühlflüssigkeit . Folglich ist der Stickstoffsumpf einer ständigen Pegeländerung unterworfen, welche eine ungleichmäßige Kühlung im Kryobehälter verursachen kann . Weiterhin ergeben sich arbeitssicherheitsrelevante Aspekte durch die direkte Kühlung mittels Stickstoff. Einerseits kann durch Abgabe des Stickstoffs an die Umgebung der Sauerstoffgehalt der ümgebungsluft verringert werden, was unter Umständen zu einer Gefährdung des Anwenders führen kann. Weiterhin ist eine aufwändige Arbeitsschutzkleidung notwendig, und zwar nicht nur wegen der tiefen Temperaturen, sondern auch wegen der Gefahr einer direkten Berührung mit dem Flüssiggas . Die Gefahr einer direkten Berührung ist dabei insbesondere beim Ein- und Auslagerungsprozess des Lagerguts gegeben.

Aufgrund des Stickstoffsumpfes kommt es zudem durch Luftfeuchtigkeit in der Ümgebungsluft zu einer starken Nebelbildung, welche dazu führt , dass der Anwender im Regelfall blind in den Lagerraum greifen muss , um das Lagergut zu ertasten . Dies wird zusätzlich durch die notwendige Arbeitsschutzkleidung erschwert . Im Ergebnis kommt es deswegen relativ häufig dazu, dass der Anwender ein falsches Rack aus dem Kühlraum entnimmt , sodass es nicht nur zu einem unstetigen Temperaturverlauf bei dem aus dem Kühlräum zu entnehmenden Rack sondern auch bei dem falsch entnommenen Rack kommt .

Weiterhin wird die Entnahme eines Racks dadurch verzögert , dass der flüssige Stickstoff vor der Entnahme des Lagerguts aus dem Rack zunächst abtropfen muss . Infolge dieses Abtropfens kommt es zudem durch Niederschlag der Luftfeuchtigkeit zu einer Vereisung der Behältnisse und des Racks , was einerseits die Entnahme der Behältnisse erschweren und weiter hinauszögern kann kann und andererseits zu einer „Verunreinigung " des Kühlraums mit Wasser führt .

Die genannten Probleme bei Einlagerung und Entnahme der Racks aus den Kryobehältern bzw . Kryotanks erschwert zudem eine eindeutige und systematische Lagerverwaltung des in diesen Behältern aufbewahrten Lagerguts. ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es war folglich Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Kühlvorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche die oben genannten Probleme berücksichtigt. Insbesondere sollte mit der vorliegenden Erfindung die Ein- und

Auslagerungsproblematik gelöst werden und das Risiko für den Anwender bei der Bedienung verringert werden. Um die Lagerkosten möglichst gering zu halten, sollte die Erfindung zudem eine effiziente Nutzung des zur Verfügung stehenden Lagerraums für das Lagergut ermöglichen.

Als Lösung stellt die vorliegende Erfindung die Kühlvorrichtungen bereit, die in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 2 definiert sind, Weitere bevorzugte Ausführungsformen dieser Kühlvorrichtungen sind in den zugehörigen abhängigen

Ansprüchen aufgeführt.

Eine Kühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung dient zum indirekten Kühlen von biologischem Material, insbesondere zur Kryokonservierung dieses Materials, mit einem verschließbaren Kühlraum. In dem Kühlräum ist für die indirekte Kühlung eine Wärmeaustauschfläche eines Wärmetauschers angeordnet, durch den Stickstoff zirkulierbar ist. Die Temperatur im Kühlraum ist auf einen Wert von weniger als -40°C einstellbar.

Durch die indirekte Kühlung über die

Wärmeaustauschfläche und mit Stickstoff als Kühlmedium ist die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung nicht nur auf eine Temperaturstufe beschränkt, die sich aufgrund der physikalisch vorgegebenen Temperatur des flüssigen Stickstoffs ergibt.

Genauer gesagt lässt sich durch die Ausführung und/oder den Betrieb des Wärmetauschers eine beliebige Kühltemperatur umsetzen, indem die Wärmeaustauschfläche und/oder der

Durchfluss des Kühlmediums entsprechend, eingestellt wird.

Andererseits verhindert die indirekte Kühlung einen direkten Kontakt der Kühlbehälter, in den sich das Lagergut befindet, oder des bedienenden Personals mit dem Kühlmedium. Letzteres kann folglich eine einfachere Arbeitsschutzkleidung verwenden, mit der die Handhabbarkeit der Racks und Kühlbehälter wesentlich erleichtert wird.

Die Vorrichtung ist dementsprechend bei biologischem Material, wie zum Beispiel Stammzellen oder Plasma, genauso wie bei pharmazeutischen Produkten einsetzbar. Es ist auch möglich, die Vorrichtung im Rahmen einer Fertigung oder Produktion, einer Behandlung, eines Tests etc. von Gütern aus der Industrie zu verwenden. Beispiele hierfür sind unter anderem die Anfertigung von Passungen, die Restaustenitumwandlung sowie die Werkstoffprüfung.

Zudem kann das für die Einlagerung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehene Lagergut eine beliebige und/oder uneinheitliche. Geometrie und/oder Größe aufweisen. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die zuvor für die Kühlung speziell, zu verwendenden Lagerbehälter beispielsweise in Form von Folienwerkstoffen oder Membranen nicht nur wesentlich einfacher ausgeführt, sondern gegebenenfalls sogar weggelassen werden können.

Zudem werden durch die indirekte Kühlung die oben genannten Verluste des Kühlmediums in den Lagerraum verhindert. Auch hier ergibt sich für das bedienende Personal eine erhöhte Arbeitssicherheit, da es aufgrund des Grundprinzips der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung nicht zu einer Reduktion des Sauerstoffgehaites in der Umgebungsluft kommt . Auch muss aufgrund der indirekten Kühlung kein Totvolumen, im Kühlraum vorhanden sein, um die Kühlwirkung des Flüssiggases bei Verlusten aufrecht erhalten zu können. Stattdessen wird eine entsprechende Kühlleistung durch den oben beschriebenen Betrieb des Wärmetauschers und/oder der Wärmeaustauschfläche bereitgestellt .

Zudem ist durch das genannte Kühlprinzip ein einheitlicheres Temperaturbild im gesamten Lagerraum durch eine entsprechende Steuerung bzw. Regelung der Temperatur möglich .

Weiterhin stellt die vorliegende Erfindung eine Kühlvorrichtung zur Kryokonservierung von biologischem Material mit einem verschließbaren Kühlraum bereit, in dem eine Wärmeaustauschfläche eines Wärmetauschers, durch den ein Flüssiggas zirkulierbar ist, für eine indirekte Kühlung des biologischen Materials angeordnet ist. Dabei weist der Kühlraum eine im Wesentlichen eckige Form auf .

Neben den oben genannten Vorteilen der indirekten

Kühlung mittels der Wärmeaustauschfläche im Kühlraum der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung ergibt sich ein weiterer Vorteil dadurch, dass durch die Einstellbarkeit der Kühltemperatur die Materialbelastung des Kühlbehälters erheblich verringert wird. Als Folge dessen ist es möglich, eine Kühlverrichtung mit einer im Wesentlichen eckigen, bevorzugt rechteckigen Form zu verwenden und so den zur Verfügung stehenden Lagerraum effizient zu nutzen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt die durch die Kühlvorrichtung minimal einstellbare Temperatur -170°C, -180°, -190°C oder -200°C.

Diese im Tieftemperaturbereich einstellbare Temperaturen ermöglichen eine zuverlässige Kryokonservierung der biologischen Materialien im. Festkörperzustand. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Kühltemperatur in dem Kühlraum auf einen Wert von <=-80°C, bevorzugt <=-135°C und am bevorzugtesten <=-160°C einstellbar.

Diese Temperaturwerte können genauso wie der oben genannte Wert von -40°C Ausgangs-, Zwischen- oder Endwerte der Kühlvorrichtung zur Lagerung des biologischen Materials sein. Als Ausgangs- oder Zwischenwerte ermöglichen sie ein schonendes Absenken der Temperatur. Dieses Absenken kann ausgehend von der Umgebungstemperatur oder nach einem bereits erfolgten Vorkühlschritt erfolgen. Zudem wird dieses Absenken in ein und derselben Kühlvorrichtung ermöglicht, was den Abkühlprozess insbesondere bei der Kryokonservierung erheblich erleichtert, da ein Umlagern zum Abkühlen des Materials zwischen unterschiedlichen Kühlvorrichtungen entfällt.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das biologische Material in dem

Kühlraum der Kühlvorrichtung in einer gasförmigen Umgebung kühlbar .

Die in dieser Ausführungsform im Kühlräum vorherrschende Gasatmosphäre verringert auch ohne oder zusätzlich zu der Temperatursteuerung über den Wärmetauscher die Belastung sowohl des Lagerguts als auch des Materials des Kühlraums selbst, da durch die dämpfende Wirkung der Gasatmosphäre einem Temperaturschock vorgebeugt wird. Folglich wird auch hierdurch die Möglichkeit der oben genannten eckigen Form des Kühlraums und damit auch der Kühlvorrichtung unterstützt. Bevorzugt handelt es sich bei der Gasatmosphäre dabei um. Umgebungsluft . Aber auch andere Gasgemische sind denkbar, wenn dies hinsichtlich der Lagerungs des biologischen Materials von Vorteil ist . Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Kühlvorrichtung mindestens ein bewegliches Rack auf.

Das bewegliche Rack dieser Ausführungsform kann somit zur Entnahme des gewünschten Lagerguts dem Kühlraum entnommen werden. Durch das bei der vorliegenden Erfindung verwendete Kühlprinzip entfällt dabei die in der Einleitung beschriebene Abtropfzeit für das Kühlmedium, was neben einem Zeitgewinn auch die mit der Entnahme einhergehende Nebelbildung erheblich reduziert. Im Ergebnis wird die Entnahme des gewünschten Lagerguts beschleunigt . Damit wird auch ein stetigerer Temperaturverlauf des im Rack verbleibenden wie auch des in dem Kühlraum befindlichen Lagerguts ermöglicht. Dies kann zudem durch den dämpfenden Effekt der in der vorhergehenden Ausführungsform vorhandenen Gasatmosphäre unterstützt werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das bewegliche Rack über ein Äntriebssystem aus dem Kühlraum ausfahrbar und/oder in den Kühlräum einfahrbar.

Hierdurch wird der Zugang zum Lagergut zusätzlich erleichtert und beschleunigt. Zudem kann diese Ausführungsform in Zusammenhang mit einem elektronischen Lagersystem verwendet werden, was die Verwaltung des Lagerguts erheblich vereinfacht und zuverlässiger gestaltet. Folglich kann eine manuelle und/oder automatische Bedienung eines solchen Antriebssystems vorgesehen sein. Weiterhin können Antriebssysteme, welche für die Ein- bzw.. Auslagerung der Racks gedacht sind, im Kühlraum oder außerhalb des Kühlraums betrieben werden bzw. installiert sein.

Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Rack in seiner Bewegungsrichtung einen eckigen Querschnitt auf. Die eckige, bevorzugt rechteckige, Querschilittsform des Racks ermöglicht eine effiziente Nutzung des Kühlraums der Kühlvorrichtung ,

Bei einer weiteren Ausführungs form der vorliegenden Erfindung weist der Kühlraum mindestens eine Lukenöffnung auf, durch die ein Rack durchführbar ist.

Durch eine solche Lukenöffnung ist der Kühlraum zugänglich, aber dennoch verschließbar, um Kälteverluste möglichst gering zu halten. Mit anderen Worten wird bei dieser Ausführungsform während des Ein™ und Auslagerungsprozesses der Racks nicht das gesamte System geöffnet, sondern nur eine entsprechende Lukenöffnung bzw. Luke ,

Weiterhin ist die Lukenöffnung bevorzugt so ausgestaltet, dass nur ein einziges Rack durch sie hindurchführbar ist. Auch hierdurch wird ein negativer Emfluss auf die im Kühlraum verbleibenden Racks vermieden. Gleiches gilt bei dieser Ausführungsform für die Nebelbildung und damit den. Vereisungsgrad der Kühlvorrichtung.

Aus diesen Gründen kann die Temperatur im Bereich außerhalb des Kühlraums die Umgebungstemperatur sein. Besonders vorteilhaft ist ein Wert, der zwischen der Umgebungstemperatur und der Lagerraumtemperatur liegt, sodass der Bereich in unmittelbarer Umgebung des Kühlraums bzw. des Zugangs zu diesem als Puffer dient.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Kühlraum einen Deckel auf, in dem bevorzugt die mindestens eine Lukenöffnung angeordnet ist.

Dies hat den Vorteil, dass während des normalen Betriebs Racks gezielt über die Lukenöffnungen zugänglich gemacht werden können, jedoch bei einer Wartung oder Reparatur der Kühlvorrichtung der gesamte Lagerraum einfach erreicht werden kann. Auch kann durch den Deckel . , wenn notwendig » größeres Lagergut in dem Kühlraum eingelagert werden.

Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Rack eine eingefahrene und mindestens eine ausgefahrene Position auf, wobei ein Abschnitt des Racks in der eingefahrenen Position die Lukenöffnung verschließt.

Mit anderen Worten bildet das Rack selbst an einem seiner Enden und/oder Seitenflächen die Abdeckung aus, mit der eine Lukenöffnung zumindest teilweise verschlossen wird. Hierdurch entfällt ein zusätzlicher Öffnungsschritt für den Zugang zu einem Rack. Stattdessen erfolgt die Öffnung der Lukenöffnung allein durch eine Bewegung eines Racks aus dem Lagerraum und umgekehrt. Dies ist insbesondere bei der vorgenannten Ausführungsform von Vorteil, bei der die Bewegung des Racks über ein Antriebssystem erfolgt.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Kühlraum fugenfrei ausgeführt.

Diese fugenfreie Ausführung des Kühlraums hat den Vorteil, dass dessen Dichtigkeit auch bei starken Temperaturänderungen, wie zum Beispiel beim Einlagern von Lagergut der Fall, auf einfache Weise gewährleistet ist.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die mindestens eine Lukenöffnung eine Zustandsanzeige und/oder Bedienkonsole auf.

Hierdurch kann sich das bedienende Personal auf einfache Weise einen Überblick über den Status der Kühlvorrichtung bzw. der jeweiligen Racks verschaffen. Weiter lässt sich die Kühlvorrichtung über die Bedienkonsole steuern. Alternativ oder ergänzend kann die Steuerung oder Regelung der Kühlvorrichtung oder einer Gruppe von Kühlvorrichtungen auch zentral über eine Steuerzentrale erfolgen, die zudem mit einem Lagerverwaltungssystem kombiniert werden kann.

KÜRZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Die nachfolgenden begleitenden Figuren zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung anhand von Ausfüfarungsbeispielen sind für eine einfache Bezugnahme mit Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei werden für gleiche oder gleich wirkende Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet .

Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung .

Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Kühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung.

Figur 3 zeigt die Ausführungsform der erfindungsgemäßen

Kühlvorrichtung aus Figur 2, und zwar zusammen mit einem Antriebssystem zur Entnahme und Einlagerung eines erfindungsgemäßen Racks.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Figur 1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung 1. Wie in Figur 1 zu erkennen, weist die Kühlvorrichtung 1 eine eckige, im vorliegenden Fall eine rechteckige Form auf. Diese ermöglicht es, mehrere dieser Kühlvorrichtungen 1 platzsparend nebeneinander in einem Lagerraum anzuordnen.

Weiterhin umfasst die gezeigte Kühlvorrichtung 1 Kühlracks 20, in denen Kühlbehälter 21 untergebracht sind, die wiederum das Lagergut, d.h. das biologische Material, enthalten (vergleiche Figur 3) . Der Kühlraum 10 der Kühlvorrichtung 1 ist im normalen Kühlbetrieb verschlossen und bevorzugt hermetisch abgedichtet . Das Verschließen des Kühlraums 10 bei der Einlagerung der Racks 20 erfolgt jeweils mit Hilfe von Lukenabdeckungen 14. In Figur 1 befindet sich über jedem Rack 20 eine Lukenabdeckung 14, welche jeweils eine Lukenöffnung 13 verschließt. Prinzipiell ist es allerdings auch möglich, mehrere Racks unter einer Lukenöffnung 13 vorzusehen.

Die Lukenöffnungen 13 bzw. die Lukenabdeckungen 14 in der in Figur 1 gezeigten beispielhaften Ausführungsform weisen eine Kreisform auf. Dies hat zur Folge, dass die Racks 20 im Kühlräum 10 der Kühlvorrichtung 1 nicht so eng gelagert werden können, wie es ihr rechteckiger Querschnitt in Längsrichtung zulassen würde. Allerdings wird durch diesen, leicht größeren Abstand zwischen den. einzelnen Racks 20 die oben. bereits beschriebene dämpfende Wirkung auf den Temperaturverlauf in dem Kühlraum 10 durch das zwischen den Racks befindliche Gasvolumen erhöht. Das heißt, durch dessen isolierende Wirkung wird der Einfluss des Temperaturverlaufs bei der Einlagerung bzw. der Entnahme von Kühlbehältern 21 auf die im Kühlraum verbleibenden Racks 20 abgeschwächt.

Die Lukenöffnungen 13 der Kühlvorrichtung 1 sind zudem in einem Kühlraumdeckel 11 eingebracht . Dieser Kühlraumdeckel erleichtert die Wartung und Reinigung des Kühlraums 10. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Kühlraumdeckel 11 als feststehende Oberseite der Kühlvorrichtung 1 auszuführen oder den Kühlraumdeekel 11 als Lukenabdeckung 14 zu verwenden . AI lerdings können dann die beabsichtigten oben beschriebenen Vorteile nicht oder nicht ' in vollem Umfang erreicht werden.

Bei der Kühlvorrichtung 1 in Figur 1 weist jede

Lukenabdeckung 14 zudem eine Zustandsanzeige 18 auf , welche beispielsweise den korrekten Schließzustand einer

Lukenabdeckung 14 anzeigen kann . Auch kann diese Anzeige 18 dazu dienen, die korrekte Temperatur eines Racks 20, insbesondere während der Ein- bzw. Auslagerung von Lagergut,, zu überprüfen. So kann beispielsweise durch ein visuelles oder akustisches Signal darauf aufmerksam gemacht werden, dass das Lagergut wieder in den Kühlraum 10 zurückzuführen ist, um einem negativen Einf luss auf das biologische Material, aufgrund des Temperaturanstiegs vorzubeugen.

Die in den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 3 gezeigten Racks 20 sind alle in der zur Schwerkraft entgegengesetzten Richtung ausfahrbar. Dies wird bevorzugt, da so bei einer Entnahme eines Racks 20 durch eine Lukenöffnung 13 die Kälte, tendenziell in dem Kühlraum 10 verbleibt, da. das kalte Gasgemisch, d. h. im Regelfall kalte Umgebungsluft , in dem wannenförmigen Kühlraum 10 eine höhere Dichte aufweist und folglich schwerer ist als die Umgebungsluft der Kühlvorrichtung 1. Auch trägt dies zur Vermeidung der Nebelbildung bei und damit von Entnahmefehlem durch das Bedienungspersonal .

Allerdings kann es auch durchaus von Vorteil sein, die Öffnungen zur Entnahme eines Racks 20 bzw. Kühlbehälters 21 seitlich vorzusehen. Eine solche Ausführung der Kühlvorrichtung würde als eine Art Kühlregal dienen, was beispielsweise bei einem beschränkten Platzangebot in der Höhe, wie zum Beispiel aufgrund einer Arbeitsplatte oder der Decke, von Vorteil sein kann.

Die Bedienung der Kühlvorrichtung 1 kann durch eine Bedienkonsole 19 erfolgen, die bei den gezeigten Ausführungsbeispielen jeweils bei dem Kühlraumdeckel 11 angeordnet ist. Allerdings muss die Bedienung, wie zuvor beschrieben, nicht ausschließlich oder notwendigerweise durch die gezeigte Bedienkonsole 13 erfolgen. Auch eine zentrale Steuerung, möglicherweise kombiniert mit einer automatisierten Lagerverwaltung, kann dies alternativ oder ergänzend übernehmen. Die Wärmetauscher mit den Wärmeaustauschflächen (nicht gezeigt) können auf der Innenseite des Kühlraums 10 angeordnet sein, Bevorzugt befinden sich die Wärmeaustauschflächen an den Innenwänden des Kühlraums 10. Besonders vorteilhaft ist es dabei, die Fläche auf der Seite der Innenwände vorzusehen, wo sich die Lukenöffnungen 13 befinden. Hierdurch wird eine hohe Kühlleistung in dem Bereich bereitgestellt, wo auch die höchsten Verluste auftreten, nämlich nahe bzw. bei der Öffnung der Lukenabdeckungen 14 oder des Kühlraumdeckels 11. Für eine höhere Kühlleistung kann allerdings auch der Boden des Kühlraums 10 mit einer Wärmeaustauschfläche ausgestattet sein.

Die Wärmeaustauschflächen auf den Innenseiten des Kühlraums 10 können dabei in mehrere Abschnitte aufgeteilt sein, die durch die Steuerung bzw. Regelung der Kühlvorrichtung 1 gezielt für eine entsprechende Kühlleistung aktiviert bzw. deaktiviert werden können. Eine alternative oder ergänzende Ausführung zur Steuerung der Kühlleistung kann durch eine Anpassung des Durchflusses des Kältemittels bei dem zu der Wärmeaustauschfläche gehörenden Wärmetauscher erfolgen.

Durch den Wärmetauscher wird bei der vorliegenden Erfindung als Kühlmedium bzw. Kältemittel Stickstoff geleitet, der im Wärmetauscher verdampft und so dem Kühlraum 10 Wärme entzieht. Bevorzugt handelt es sich bei dem Wärmetauscher um einen Teil eines geschlossenen Kühlkreislaufs , da so Kältemittelverluste nahezu ausgeschlossen werden können. In jedem Fall kommt es bei diesem Kühlprinzip zu den bereits ausgeführten Vorteilen in Bezug auf den Platzbedarf, die Bedienbarkeit und die Arbeitssicherheit . Auch wenn Stickstoff bei der vorliegenden. Erfindung als Kühlmittel verwendet wird, kann prinzipiell auch auf weitere Kühlmedien oder Mischungen zurückgegriffen werden, wenn sich diese für die oben aufgeführten Temperaturbereiche als vorteilhaft oder notwendig erweisen.

Figur 2 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, Im Unterschied zu Figur 1 sind die Lukenöffnungen 13 entsprechend der Querschnitte der Racks 20 in Längsrichtung ebenfalls rechteckig ausgeführt. Wie im Vergleich zu Figur 1 deutlich zu erkennen, ergibt sich durch die damit mögliche engere Anordnung der Racks. ein sichtbarer Platzgewinn, Mit anderen Worten kann mit der in Figur 2 veranschaulichten Ausführungsform eine effizientere Nutzung des Lagerraums erreicht werden.

Weiterhin ist bei der Lukenöffnungen 13 auf der linken Seite der Figur 2 zu erkennen, wie dort vor Entnahme des entsprechenden Racks 20 der Lukendeckel bzw. die Lukenabdeckung 14 geöffnet worden ist. Die Lukenabdeckung 14 bei diesem Ausführungsbeispiel weist dabei im Wesentlichen die gleiche Querschnittsform wie die Racks 20 auf. Nur sind die Lukenöffnungen 13 leicht größer ausgeführt, sodass ein Rack 20 durch die Lukenöffnung 13 aus dem Kühlräum 10 herausgefahren und eingeführt werden kann.

Wie in Figur 3 zu erkennen, kann die Herausnahme bzw. das Herausfahren eines Racks 20 durch ein Antriebssystem 22 erfolgen. Dabei ist es von Vorteil, dass der in Ausfahrnchtung gesehene vordere Teil eines Racks 20 als Lukenabdeckung 14 ausgeführt ist, sodass dieser Teil des Racks in dessen eingefahrenem Zustand gleichzeitig zum Verschließen der Lukenöffnung 13 dient. Auch ist bei einer solchen Ausführungsform das Ausfahren mit einem Antriebssystem 22 erheblich vereinfacht, da kein zusätzlicher Mechanismus zum Öffnen der Lukenabdeckung 14 benötigt wird. Zum Vergleich ist in Figur 3 neben dem ausgefahrenen Rack 20 eine zusätzliche geöffnete Lukenabdeckung 14 angedeutet. Hierdurch wird deutlich, dass sich durch die Integration der Lukenabdeckung 14 an dem Rack 20 als weiterer Vorteil ergibt, dass insbesondere bei einer Kühlvorrichtung 1 mit einem automatischen Antriebssystem 22 auch nebeneinanderliegende Racks gleichzeitig betätigt werden können, um Kühlbehälter 21 aus diesen Racks zu entnehmen oder in diesen einzuführen.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Kühlvorrichtung

10 Kühlräum

11 Kühlraumdeckel

12 Kühlraumöf fnung

13 Lukenöffnung

14 Lukenabdeckung

18 Zustandsanzeige

19 Bedienkonsole

20 Rack

21 Kühlbehälter

22 Antriebssystem zur Einlagerung und Entnahme von Racks