AT398432B - Kühl- und einfriergerät für menschliches, tierisches oder pflanzliches zellmaterial - Google Patents

Description

AT 398 432 B

Die Erfindung betrifft ein Kühi- und Einfriergerät für menschliches, tierisches oder pflanzliches Zellmaterial (Kryokonservierung), wie beispielsweise Samenzellen, mit einem in eine Einfrierkammer einschiebbaren Probenhalter und mit einer Kältequelle, wie flüssigem Stickstoff, die mit der Einfrierkammer in Verbindung steht, wobei der Probenhalter in Ausnehmungen flüssigkeitsgefüllte Probengläser, z.B. Pajettenröhrchen trägt.

Kryobioiogische Verfahren der Tiefgefrierkonservierung von Zellmaterial (Lebendsubstanzen) erfordern spezielle Einfrierprogramme. In vielen Fällen muß der Temperaturgradient während des Einfriervorganges nach einem genauen Zeitplan verändert werden, damit das Zellmaterial unbeschädigt bleibt. Dies gilt in gleichem Maße für das Auftauen, das ebenfalls ein Programm erfordert.

Ein bekanntes Tiefgefriergerät arbeitet mit flüssigem Stickstoff als Kältemittel. Der flüssige Stickstoff befindet sich in einem austauschbaren Kanister, auf dem - gleichsam als Verschluß - ein Gehäuse sitzt, das sowohl eine Einfrierkammer für einschiebbare Probenhalter als auch die mikroprozessorgesteuerte Elektronik zur Steuerung des Einfrier- bzw. Auftauvorganges umfaßt. Das bekannnte Gerät ist transportabel ausgebildet. Nach der Entnahme des lebenden Zellmaterials werden die mit dem Zellmaterial und einer Flüssigkeit gefüllten Probenröhrchen in einen Probenhalter gesteckt, dieser in die Einfrierkammer eingeschoben und dem spezifisch programmierten Einfriervorgang unterworfen.

Die Erfindung zielt darauf ab, den Verlauf des Verfahrens nicht nur über die Steuerung zu kontrollieren, sondern auch unmittelbar von seiten des Zellenmaterials. In diesem Sinn ist ein Kühl- und Einfriergerät der beschriebenen Art dadurch gekennzeichnet, daß der Probenhalter mindestens eine Öffnung, vorzugsweise eine Bohrung aufweist, die in einer der Ausnehmungen für ein Probenglas einmündet und daß bei eingeschobenem Probenhalter diesseits der Öffnung insbesondere in der Achse der Bohrung eine Strahlungsquelle, vorzugsweise eine Leuchtdiode, und jenseits derselben ein Empfänger, vorzugsweise ein Fotowiderstand bzw. ein Fototransistor angeordnet sind, dem eine Auswertungsschaltung für die empfangene Strahlungsmenge oder -Intensität und eine Anzeigevorrichtung (Lämpchen) zur Anzeige des flüssigen oder kristallinen Zustandes des Inhaltes des Probenglases nachgeordnet sind. Es wird also der Zustand der Proben kontinuierlich überwacht und der Übergang von der flüssigen in die feste Phase, sowie umgekehrt, sofort signalisiert. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Anzeigevorrichtung den Vereisungsgrad proportional zum Strahlungsdurchgang als laufende Zustandsänderung anzeigt. Die Anzeige gibt in diesem Fall Auskunft über den Fortgang des Einfrier- oder Auftauprozesses. Bei einfachen Geräten genügt die Anzeige der flüssigen und der kristallinen Phase. Das Gerät ist dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertungsschaltung einen Schalttransistor umfaßt, der bei Überschreiten einer Schaltschwelle einen Stromkreis einschaltet und eine Anzeigevorrichtung, wie etwa ein Lämpchen oder eine Leuchtdiode, aktiviert. Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Empfänger außerhalb der Achse der Bohrung bzw. des direkten Strahlenganges zur Aufnahme der bei Kristallisation auftretenden Streustrahlung der Strahlenquelle angeordnet ist. Auf diese Weise wird zusätzlich oder alternativ zur Transparenzmessung die Streustrahlung als Maß für den Kristallisationsgrad herangezogen.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Querschnitt eines Kühl- und Einfriergerätes in schematischer Darstellung und Fig. 2 einen Probenhalter im Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1.

Ein Kühl- und Einfriergerät umfaßt ein Gehäuse 1 mit einer Einfrierkammer 2 (Verschluß nicht dargestellt), in die ein Probenhalter 3 einschiebbar ist. Im Probenhalter 3 sind parallel zueinander Probenröhrchen 4 vorgesehen, die das Zellmaterial in einer Flüssigkeit beinhalten. Ein Kälteleiter 5 aus einem thermisch sehr gut leitfähigem Material tritt aus dem Gehäuse 1 vor und ragt in einen Behälter für flüssigen Stickstoff, wenn das Gehäuse 1 verschlußähnlich auf dem Stickstoffbehälter aufgesetzt wird. Der Kälterleiter führt die Kältemenge über Kältebrücken dosierbar zu den Probenröhrchen 4. Um nun festzustellen, ob, wann und in welchem Ausmaß der Friervorgang - also die Kristallisation in den Probenröhrchen 4 eingesetzt hat, ist im Probenhalter 3 eine Bohrung 6 vorgesehen, deren Achse ein Probenröhrchen 4 durchsetzt. In einer mit der Bohrung 6 bei eingeschobenem Probenhalter 3 fluchtenden Position sind zunächst der Einfrierkammer 2 eine Leuchtdiode als Strahlungsquelle 7 sowie dieser gegenüberliegend ein Fotowiderstand als Empfänger 8 vorgesehen. Eine Auswertungsschaltung 9 stellt die Veränderung des vom Empfänger 8 aufgenommenen Meßwertes (Widerstandswertes des Fotowiderstandes) gegenüber dem Ausgangs-wert kurz nach dem Einschieben des Probenhalters 3 bei zunehmender Abkühlung fest und zeigt diese Veränderung, die proportial der Vereisung bzw. Kristallisation der Flüssigkeit im Probenröhrchen 4 verläuft, auf einem Anzeigefeld als Vereisungsgrad an. In Fig. 1 ist in vereinfachter Form ein Lämpchen 10 dargestellt, das bei Erreichen eines in der Auswertungsschaltung 9 eingestellten Grenzwertes aufleuchtet. Die Auswertungsschaltung kann auch einen Schalttransistor umfassen, der bei entsprechender Belichtung den Stromkreis zum Lämpchen 10 einschaltet. Über einen Mikrokontakt 11 wird das Meßsystem eingeschaltet, sobald sich ein Probenhalter 3 in der Einfrierkammer 2 befindet. 2

Claims (4)

1. AT 398 432 B Der Empfänger 8 kann auch gegenüber der Achse der Bohrung 6 seitlich etwas versetzt angeordnet sein. Er erhält dann das bei Vereisung im Probenröhrchen 4 auftretende Streulicht. Auch auf diese Weise kann die Zustandsänderung im Inneren des Probenröhrchens 4 festgesteilt werden. Meist genügt die Überwachung eines der Probenröhrchen 4 im Probenhalter 3. Die Meßanordnung kann aber auch bei mehreren oder allen Probenröhrchen des Probenhalters 3 vorgesehen sein. Patentansprüche 1. Kühl- und Einfriergerät für menschliches, tierisches oder pflanzliches Zellmaterial, wie beispielsweise Samenzellen, mit einem in eine Einfrierkammer einschiebbaren Probenhalter, und mit einer Kältequelle z.B. flüssigem Stickstoff, die mit der Einfrierkammer in Verbindung steht, wobei der Probenhalter in Ausnehmungen flüssigkeitsgefüllte Probengläser, z.B.Pajettenröhrchen trägt, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenhalter (3) mindestens eine Öffnung, vorzugsweise eine Bohrung (6), aufweist, die in eine der Ausnehmungen für ein Probenglas (4) einmündet, und daß bei eingeschobenem Probenhalter (3) diesseits der Öffnung, insbesondere in der Achse der Bohrung (6), eine Strahlungsquelle (7), vorzugsweise eine Leuchtdiode, und jenseits derselben ein Empfänger (8), vorzugsweise ein Fotowiderstand bzw. ein Fototransistor, angeordnet sind, dem eine Auswertungsschaltung (9) für die empfangene Strahlungsmenge oder -Intensität und eine Anzeigevorrichtung (10), vorzugsweise ein Lämpchen, zur Anzeige des flüssigen oder kristallinen Zustandes des Inhaltes des Probenglases (4) nachgeordnet sind.
2. 2. Kühl- und Einfriergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung (10) den Vereisungsgrad proportional zum Strahlungsdurchgang als laufende Zustandsänderung anzeigt.
3. 3. Kühl- und Einfriergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertungsschaltung (9) einen Schalttransistor umfaßt, der bei Überschreiten einer Schaltschwelle einen Stromkreis einschaltet und eine Anzeigevorrichtung (10), vorzugsweise ein Lämpchen oder eine Leuchtdiode, aktiviert.
4. 4. Kühl- und Einfriergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (8) außerhalb der Achse der Bohrung (6) bzw. des direkten Strahlenganges zur Aufnahme der bei Kristallisation auftretenden Streustrahlung der Strahlenquelle (7) angeordnet ist. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 3