[1]Изобретение относится к области холодильной техники, конкретно к устройствам для быстрого замораживания различных жидких продуктов, например медицинских субстанций, компонентов донорской крови, в частности плазмы, помещенных в пластиковые контейнеры.
[2]Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному устройству является быстрозамораживатель контейнеров с плазмой крови (см. Каталог фирмы «»Astra». Раздел Б «Быстрозамораживатели шоковые» www.astra-bio.ru и Приложение с фотографиями №1, №2), содержащий корпус в виде термоларя (фото 1, фото 2), в нижней части которого установлен холодильный агрегат, в верхней части корпуса установлены внутри замкнутого воздуховода, окруженного теплоизоляцией, рабочая камера, вход в которую оснащен дверью с горизонтальной осью вращения, испаритель, вентилятор с возможностью создания в воздуховоде циркуляционного потока воздуха, проходящего через испаритель в рабочую камеру, ложементы для размещения замораживаемых контейнеров с плазмой.
[3]В известном устройстве ложементы выполнены в виде двух полых не содержащих каких-либо отверстий створок короба (фото 2), изготовленных из листовой нержавеющей стали и установленных на оси, внутри которых размещают при замораживании контейнер с плазмой. Пространственное положение в рабочей камере ложементов и соответственно размещаемых в них контейнеров при замораживании - вертикальное.
[4]Недостаток известного устройства, принятого за прототип, состоит в низких значениях критериальных биологических показателей плазмы, которую перед этапом длительного хранения в стационарных морозильниках подвергают процедуре высокоскоростного замораживания посредством известного устройства.
[5]Необходимость обеспечения высокоскоростного замораживания вытекает из следующих соображений.
[6]При замораживании плазмы внутри контейнера, в первую очередь, замерзает чистая вода, что приводит к росту в объеме контейнера с плазмой концентрации активных солевых компонентов, обуславливающих разрушение длинных молекул фактора VIII и других факторов, определяющих биологическую полноценность свежезамороженной плазмы (СЗП). Чем меньше длительность акта замораживания, тем выше полноценность СЗП.
[7]Поэтому конструкторские параметры устройства, предназначенного для высокоскоростного замораживания плазмы, должны обеспечивать максимально высокую интенсивность отвода низкопотенциального тепла от объема контейнера с плазмой.
[8]В известном устройстве при акте замораживания поверхность контейнера с плазмой ограждена от непосредственного высокоинтенсивного охлаждающего воздействия потока холодного воздуха перегородками в виде стенок створок короба, что приводит к уменьшению интенсивности отвода тепла от объема плазмы, возрастанию длительности акта замораживания, снижению биологической полноценности СЗП.
[9]Кроме того, в известном устройстве замораживание краевых областей объема контейнера, не примыкающих непосредственно к внутренней плоскости створок, происходит с большим опозданием. При замерзании воды в центральных областях контейнера концентрация солевых компонентов, выдавливаемых в краевые области, резко возрастает и соответственно возрастает интенсивность инактивации молекул фактора VIII. Таким образом, в известном устройстве вещество СЗП оказывается обедненным в краевых областях контейнера по содержанию биологически активных компонентов.
[10]Наконец, вертикальное пространственное размещение при замораживании контейнеров с плазмой, как это выполняется в известном устройстве, также приводит к снижению интегральной биологической полноценности СЗП. Это обусловлено тем, что при первоочередном замерзании воды в верхних областях контейнера солевые компоненты, имеющие более высокую удельную плотность, под действием силы тяжести перетекают в нижние слои, что приводит к локальному возрастанию их концентрации и в совокупности с ухудшением условий теплоотвода от контейнера в нижних областях обуславливает локальное обеднение содержания в этих областях биологически активных компонентов, в итоге интегральное снижение биологической полноценности СЗП в среднем по контейнеру.
[11]Технический результат изобретения - повышение значений критериальных биологических показателей замораживаемой плазмы.
[12]Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для замораживания контейнеров с плазмой крови, содержащем корпус, в нижней части которого установлен холодильный агрегат, в верхней части установлены внутри замкнутого воздуховода, окруженного теплоизоляцией, рабочая камера, вход в которую оснащен дверью, испаритель, вентиляторы с возможностью создания в воздуховоде циркуляционного потока воздуха, проходящего через испаритель в рабочую камеру, ложементы для размещения замораживаемых контейнеров с плазмой, согласно изобретению корпус выполнен в виде термошкафа, дверь в рабочую камеру выполнена с вертикально ориентированной осью вращения, ложементы выполнены в виде лотков с двумя вертикальными, параллельными одна другой боковыми стенками, рабочая камера выполнена в виде стойки с горизонтальными ярусами с возможностью размещения на ярусах через вход с открытой дверью лотков с ориентацией боковых стенок вдоль направления потока воздуха, вентиляторы установлены с возможностью создания потока воздуха в объем воздуховода через ярусы с лотками.
[13]Кроме того, величина зазора между ярусами выполнена не меньшей толщины контейнера с плазмой, размер лотка вдоль потока воздуха выполнен не меньшим размера длины контейнера с патрубками, расстояние между боковыми стенками лотка выполнено не меньшим размера, кратного размеру ширины лотка.
[14]Сущность изобретения поясняется графическим материалом.
[15]На фиг. 1 представлен вид спереди предложенного устройства для замораживания, на фиг. 2 - разрез верхней части аппарата по вертикальной плоскости, на фиг. 3 - лоток для размещения двух контейнеров с плазмой (не показаны).
[16]Предложенное устройство для замораживания контейнеров с плазмой (фиг. 1 и фиг. 2) содержит корпус 1, выполненный в виде термошкафа, в нижней части которого установлен холодильный агрегат, в свою очередь включающий в себя компрессор 2 и конденсатор 3.
[17]В верхней части корпуса 1 (фиг. 1, фиг. 2), оснащенного дверью 4 с вертикально ориентированной осью вращения 5, установлены окруженные теплоизолирующим ограждением 6 и размещенные в замкнутом воздуховоде 7 последовательно друг за другом испаритель 8, вентиляторы 9, рабочая камера, выполненная в виде стойки 10 с ярусами 11. В комплектацию предложенного устройства для замораживания входят ложементы (фиг. 3) для размещения контейнеров 12 (фиг. 2), выполненные в виде лотков 13 с двумя вертикальными, параллельными одна другой боковыми стенками 14.
[18]В качестве конкретного исполнения выбрана модификация быстрозамораживателя, обеспечивающего замораживание в одном акте 12-ти контейнеров 12 с плазмой. При этом рабочая камера выполнена в виде двух отсеков - верхнего и нижнего, в каждом из которых установлена 3-ярусная стойка 10 для размещения трех лотков 13 по 2 контейнера 12.
[19]В каждом отсеке установлены по 2 вентилятора 9, размер по ширине которых близок к соответствующему размеру контейнера 12, создающих потоки воздуха, проходящие через испарители 8 и далее обдувающие 6 контейнеров 12 с плазмой, размещаемых на 3-х лотках 13.
[20]В верхнем отсеке потоки воздуха, откачиваемые вентиляторами 9 из испарителей 8, после прохождения через 3 лотка 13 с 6-тью замораживаемыми контейнерами 12 с плазмой проходят через каналы воздуховода 7, размещенные над рабочей камерой и испарителем 8, и далее вновь поступают на входы в испаритель 8.
[21]В нижнем отсеке потоки воздуха, выходящие из испарителя 8, после прохождения через 3 лотка 13 с 6 замораживаемыми контейнерами 12 проходят через канал воздуховода 7, размещенный под рабочей камерой и испарителем 8, и далее вновь поступают на вход в испаритель 8.
[22]Возможен вариант конструктивного исполнения предложенного устройства для замораживания с рабочей камерой, выполненной только в виде одного отсека, а каналы воздуховода 7 установлены либо над стойкой 10 и испарителем 8, либо под ними.
[23]Входящие в комплектацию аппарата лотки 13 для размещения замораживаемых контейнеров 12 с плазмой выполнены с открытыми для прохода воздуха входом и выходом, а боковые стенки 14 установлены вдоль потока воздуха параллельно одна другой. При этом размеры лотка 13 по ширине выполнены кратными размеру по ширине контейнера 12, а длина лотка 13 позволяет размещать на нем контейнеры 12 с патрубками.
[24]Высота лотков 13 выполнена не превышающей высоты между ярусами стойки 10.
[25]Предложенный быстрозамораживатель работает следующим образом.
[26]Предварительно посредством блока управления (не показан) производят уставку режимных параметров - температурного режима, при котором производится замораживание, длительности акта замораживания и т.д.
[27]Подключают аппарат к сети электропитания. При этом в соответствии с заданным в блоке управления алгоритмом включаются компрессоры 2, вентиляторы 9 в рабочей камере. Хладагент, выходящий из компрессора 2 в парообразном состоянии, поступает в конденсатор 3 при высоком давлении, где конденсируется. Далее жидкий хладагент проходит через дроссельное устройство (не показано) и поступает в испаритель 8, где кипит при низких значениях давления и температуры. Температура испарителя 8 и, соответственно, температура воздуха, прокачиваемого вентиляторами 9 через испаритель 8, и температура в рабочей камере начинают снижаться.
[28]При достижении в рабочей камере уставленного значения температуры, например, минус 50°С с блока управления поступают визуальный и световой сигналы, свидетельствующие о возможности проведения акта замораживания контейнеров 12 с плазмой.
[29]Размещают контейнеры 12 с плазмой в отделениях лотков 13 таким образом, чтобы патрубки размещались в дальней по потоку воздуха части лотков 13.
[30]Открывают дверь 4 аппарата. При этом останавливаются вентиляторы 9 в отсеках рабочей камеры.
[31]Размещают лотки 13 с контейнерами 12 на ярусах 11 стоек 10. Закрывают дверь 4 аппарата. При этом включатся вентиляторы 9 в рабочей камере, и потоки воздуха, охлажденные в испарителе 8, проходя сквозь ярусы 11 стойки 10, начинают обдувать наружную поверхность контейнера 12, обеспечивая охлаждение находящейся внутри плазмы.
[32]Вначале происходит охлаждение жидкой плазмы до температуры фазового перехода в твердое состояние (~0°С), далее при этой температуре реализуется наиболее длительный энергозатратный этап - замерзание и затем охлаждение твердой плазмы до t ~ минус 30°С.
[33]В предложенном аппарате длительность описанного процесса соответствует предварительно уставленному значению.
[34]По истечении уставленной длительности (например, 40 мин) блок управления выдает световой и звуковой сигналы, свидетельствующие о завершении акта замораживания.
[35]Оператор, обслуживающий аппарат, одевает теплоизолирующие перчатки, открывает дверь 4 (при этом вентиляторы 9 в отсеках рабочей камеры останавливаются), вынимает лотки 13 с замороженными контейнерами 12 из отсеков рабочей камеры, закрывает дверь 4 (вентиляторы 9 в рабочей камере вновь включаются).
[36]Новый акт замораживания можно начинать после повторного достижения в рабочей камере уставленного значения температуры.
[37]В предложенном быстрозамораживателе замораживаемые контейнеры 12 с плазмой находятся как бы в аэродинамической трубе. Уменьшение сечения для протекания потока воздуха через ярусы 11 стойки 10, определяемое зазорами между контейнерами 12 и стенками яруса 11, приводит к возрастанию скорости потока после вентилятора 9 более чем на порядок; над поверхностью контейнера 12 скорость потока достигает до 40-50 м/с. В свою очередь это обуславливает возрастание локального коэффициента теплоотдачи с наружной поверхности полимерного контейнера 12 с плазмой и в совокупности с обеспечением низкой температуры воздушного потока (~ минус 50°С) реализацию таких значений скоростей замораживания плазмы, которые регламентированы нормативными документами.
[38]В предложенном устройстве замораживающему воздействию подвергается непосредственно вся наружная поверхность контейнера, исключены какие-либо перегородки между потоком охлажденного воздуха и контейнером 12, способствующие снижению интенсивности теплоотвода.
[39]В предложенном устройстве обеспечивается равномерный теплоотвод всей наружной поверхности контейнера 12.
[40]В свою очередь это обеспечивает высокую степень однородности состава по объему контейнера 12, исключает при замерзании появление внутри контейнера зон с повышенной солевой концентрацией, способствует в итоге достижению высоких значений критериальных биологических показателей свежезамороженной плазмы.
[41]Горизонтальное пространственное расположение контейнеров 12 с плазмой при замораживании также резко снижает отрицательное влияние сил тяжести на распределение солевых компонентов по объему плазмы в контейнере и, как следствие, их инактивирующее воздействие на длинные молекулы фактора VIII, ответственного за свертываемость крови, и других факторов.
[42]В итоге при реализации такой же скорости замораживания плазмы, как у известного устройства, предложенный быстрозамораживатель позволяет получить биологически более полноценную свежезамороженную плазму.
