Перейти к списку публикаций
Криобанк – это комплекс оборудования для обеспечения криоконсервации и длительного хранения биологических объектов в условиях ультранизких температур и включает в себя как специализированное оборудование для замораживания/размораживания, так и оборудование для хранения биоматериала. Криобанки представляют собой биобанки с наличием условий хранения от -196°C до -150°C, что позволяют обеспечить лучшую жизнеспособность клеток и наибольшую сохранность биологических молекул.
В свою очередь, биобанки начали развиваться как ответ на потребности биофармацевтических компаний при разработке лекарственных препаратов, средств диагностики и вакцин, однако не менее важную роль хранилища биологических материалов играют в медицинских и экологических исследованиях. Коллекции биобанков используются для исследования болезней, создания диагностических и прогностических тестов, для разработки новых лекарств, для сохранения биоразнообразия Земли.
Криобанк – это комплекс оборудования для обеспечения криоконсервации и длительного хранения биологических объектов в условиях ультранизких температур и включает в себя как специализированное оборудование для замораживания/размораживания, так и оборудование для хранения биоматериала. Криобанки представляют собой биобанки с наличием условий хранения от -196°C до -150°C, что позволяют обеспечить лучшую жизнеспособность клеток и наибольшую сохранность биологических молекул.
В свою очередь, биобанки начали развиваться как ответ на потребности биофармацевтических компаний при разработке лекарственных препаратов, средств диагностики и вакцин, однако не менее важную роль хранилища биологических материалов играют в медицинских и экологических исследованиях. Коллекции биобанков используются для исследования болезней, создания диагностических и прогностических тестов, для разработки новых лекарств, для сохранения биоразнообразия Земли.
В криобанке все необходимые модули интегрируются в единую систему, состоящую из внешней криогенной емкости для жидкого азота; вакуумного криогенного трубопровода со всей необходимой арматурой; криохранилищ различного объема и программного замораживателя; модуля автоматического заполнения криохранилищ и других потребителей жидкого азота; сосудов Дьюара для транспортировки криоконсервированного материала; компьютерного центра управления и мониторинга для полного отслеживания образцов во всех криохранилищах и контроля параметров работы всего криобанка (уровень азота в криохранилищах, температура, сигнализация).
Криозамораживатель программируемый
Большое значение при криосохранении имеет правильно подобранный режим замораживания. Так, при криосохранении клеток, тканей растений и микроорганизмов целесообразно применять программное замораживание с инициацией кристаллизации и скоростью охлаждения на первом этапе замораживания 0,25-1,0°С/мин (до -40 °С), на втором этапе — увеличивать скорость до 9-10°С /мин и при достижении около -60°С быстро погружать их в жидкий азот. Оптимальным режимом в отношении клеток млекопитающих является охлаждение на 1°C в минуту. Эту работу проводят на специальном оборудовании, обеспечивающем программное замораживание.
Программируемый замораживатель Haier Biomedical CJ-L37 (Рис. 1) позволяет проводить полный контроль процесса замораживания образца в парах жидкого азота. Криозамораживатель CJ-L37 обеспечивает программируемое, контролируемое, протоколируемое и серийно воспроизводимое охлаждение образца в парах жидкого азота до заданной температуры.
Рис. 1. Криозамораживатель программируемый Haier CJ-L37 (37 литров, -180…+50 °C).
После приведения криоконсервируемого материала к температуре хранения (обычно от -196°C до -190°C, т.е. при температуре жидкого азота и его паров) объект помещается в криохранилище на более или менее длительный срок. В общем случае, криохранилище представляет собой сосуд Дьюара большого объема (от 100 до 1000 л) с широкой горловиной для удобного доступа внутрь и размещения материала, оснащенный системой контроля за уровнем жидкого азота (LN2) и состоянием образцов.
Контейнеры для длительного хранения биоматериалов в жидком азоте (LN2)
Контейнеры с жидким азотом играют важную роль в биомедицинских и других областях. В области медицины и здравоохранения контейнеры с жидким азотом используются исключительно для криоконсервации органов, кожи, крови, клеток и костного мозга при подготовке к будущим медицинским исследованиям. В области биофармацевтики вакцины, бактерии и вирусы могут длительное время храниться в контейнерах с жидким азотом, сохраняя активность, что может ускорить трансформацию достижений научных исследований.
В настоящее время предлагаемые компанией Haier Biomedical продукты ориентированы, в первую очередь, на биомедицинскую область – в основном на хранение биологических образцов, предоставляя пользователям комплексные решения для управления образцами в биобанках. Системы с жидким азотом (Liquid Nitrogen Container) в основном включают три категории: контейнеры для жидкого азота из нержавеющей стали серии YDD, контейнеры для жидкого азота из алюминиевого сплава серии YDSи контейнеры самонапорной подачи жидкого азота серии YDZ(из алюминиевого сплава или нержавеющей стали), которые охватывают весь диапазон необходимых требований к организации биобанков, хранению и транспортировке образцов.
Системы для хранения в жидком азоте (криохранилища и биобанки)
Криохранилища серии Biobank (сосуды Дьюара для долгого хранения) предназначены для хранения биоматериалов в жидком азоте и его парах. Решения реализованные Haier Biomedical для контейнеров с жидким азотом серии Biobank обеспечивают хранение различных биологических образцов при максимальной емкости хранилища и минимальном потреблении жидкого азота для снижения общей стоимости эксплуатации. Например, в криохранилище YDD-1800-635 (Рис. 2) при максимальной загрузке помещается 94 500 образцов, обеспечивая сверхнизкие потери жидкого азота, связанные с испарением хладагента. При этом, каждая модель серии может использоваться как для хранения жидкой, так и паровой фазы.
Рис. 2. Системы для хранения в жидком азоте (криохранилища) Haier Biomedical серии YDD.
Контейнер с жидким азотом, оснащенный баком из нержавеющей стали со сверхвысоковакуумной термоизоляцией, обеспечивает высокую внутреннюю температурную однородность и, соответственно, сохранность образцов за счёт гарантированных теплоизоляционных характеристик. Инновационная конструкция крышки и небольшого отверстия горловины значительно снижает испарение жидкого азота и поддерживает беспрецедентную стабильность температуры, сохраняя внутреннюю температуру не выше -150 ℃ даже после 48 часов непрерывного открытия. Система байпаса горячего газа позволяет удалять газообразный азот температуры окружающей среды из трубопровода перед впрыскиванием жидкого азота, так что в контейнер впрыскивается только жидкий азот сверхнизкой температуры, что предотвращает колебания температуры контейнера с жидким азотом во время заполнения, обеспечивая тем самым такой рабочий процесс, который не влияет на безопасность образцов и снижает дополнительный расход жидкого азота.
Рис. 3. Криохранение в среде LN2 и парах LN2.
При криоконсервации образцов можно использовать как газовую, так и жидкую фазы (Рис. 3), при этом самая низкая температура в верхней части камеры для хранения образцов будет достигать -190°C, когда речь идет о хранении в газовой/паровой фазе. Хранение в паровой фазе предотвращает перекрестное загрязнение, обеспечивая эффективность и безопасность биообразцов. Превосходная однородность температуры криохранилищ Haier Biomedical создаёт стабильную среду хранения при температуре от -196°C до -190°C (максимум). А функция защиты от брызг обеспечивает более надежное протекание рабочего процесса, тем самым полностью гарантируя безопасность и эффективность коллекций тех или иных биоматериалов. Кроме того, функция защиты от брызг жидкого азота также обеспечивает лучшую гарантию безопасности рабочего персонала во время работы.
Рис. 4. Устройство криохранилища (-196°С) серии Biobank.
Криохранилища Haier Biomedical (Рис. 4) оснащаются интеллектуальной системой управления Cryosmart с 10-дюймовым ЖК дисплеем. Данная система гарантирует надежную защиту образцов и использует усовершенствованную систему управления процессом, которая обеспечивает бесперебойную работу криохранилища и может точно контролировать внутреннюю среду в режиме реального времени, поддерживать автоматически процесс доливки жидкого азота, осуществлять мониторинг и наблюдение за образцами, за счет чего значительно улучшается стабильность состояния сохраняемых образцов и их безопасность.
Сосуды Дьюара для хранения биоматериалов и препаратов в среде жидкого азота
Контейнеры (сосуды Дьюара) серии YDS (под цилиндрические криоканистры, либо криобоксы) предназначены для длительного статического хранения и транспортировки биологических образцов в жидком азоте и его парах.
Линейка хранилищ среднего размера (до 175 л) характеризуется низким потреблением жидкого азота и относительно небольшой занимаемой площадью для хранения образцов средней емкости, часто используется в медицинских и исследовательских лабораториях. Подходит, в том числе, для хранения пакетов с кровью.
Линейка малогабаритных хранилищ (от 2 до 50 литров), широко используемая во многих лабораториях, отличается низким потреблением LN2 и конструкцией с двумя рукоятками. Можно хранить от 600 до 1100 криопробирок в квадратных стеллажах и криобоксах.
Рис. 4. Сосуды Дьюара серии YDS.
Разработанные компанией Haier Biomedical контейнеры серии YDS (Рис. 4) позволяют хранить биоматериалы как в среде жидкого азота, так и в его парах. В последнем случае, хранение биоматериала осуществляется в современных сосудах Дьюара «сухого типа» (жидкий азот полностью изолирован от биологического материала), а температура -190 — -196 градусов гарантированно поддерживается даже в открытом сосуде Дьюара. Технология «сухого хранения» исключает риск кросс-контаминации хранящихся образцов, так как контакт с жидкой фазой азота исключен.
Транспортные сосуды Дьюара для надежной транспортировки биологических образцов при криогенных температурах
Серия Dryshipper (Рис. 5) для транспортировки (круглые канистры объемом 3, 6, 10, 15 и 25л) предназначена для безопасной перевозки проб в криогенных условиях (хранение в паровой фазе при температуре до -190℃). Поскольку конструкция таких сосудов Дьюара полностью исключает риск выброса (разлива) LN2, то они могут использоваться для авиатранспортировки образцов.
Рис. 5. Контейнер серия Dryshipper для авиаперевозок.
Транспортная низкотемпературная тележка (Рис. 6), представляющая собой передвижной контейнер с жидким азотом, может быть использована для сохранения плазмы и биоматериалов при транспортировке внутри помещения. Она подходит для работы в условиях глубокой гипотермии и транспортировки образцов в больницах, различных биобанках и лабораториях. Высококачественная нержавеющая сталь в сочетании с теплоизоляционным слоем обеспечивает эффективность и долговечность низкотемпературной транспортной тележки.
Рис. 6. Транспортная тележка с LN2.
Контейнеры с жидким азотом (сосуды Дьюара) под давлением для раздачи LN2 потребителю
В общем случае, для большей надежности и удобства эксплуатации криохранилища и биобанки могут быть оборудованы системой автоматического долива жидкого азота из резервуара, который можно разместить вне стен криобанка и заправлять привозным азотом или производить собственный жидкий азот из атмосферного воздуха, используя азотные установки различной мощности. Однако в современном криобанке присутствует большое количество разнообразных контейнеров с жидким азотом для различных целей, в том числе мобильных контейнеров, которые нецелесообразно, а часто и невозможно заправлять из системы магистрального трубопровода с жидким азотом, в котором из-за значительной протяженности происходят большие потери хладагента.
Очевидно, что жидкий азот испаряется также по мере использования, поэтому необходимо своевременно пополнять жидкий азот в контейнерах для обеспечения безопасного хранения образцов. Как безопасно и эффективно заливать жидкий азот в контейнеры с минимальными потерями? Использование контейнеров с жидким азотом под давлением Cryostor (Рис. 7) от Haier Biomedical позволяет решить эту проблему.
Рис. 7. Самонапорные контейнеры Cryostor для автоматического долива жидкого азота.
Объем контейнеров с жидким азотом под давлением серии YDZ варьируется от 5 до 500 литров. Конструкция YDZ включает кожух из нержавеющей стали, встроенный предохранительный механизм и предохранительный клапан для обеспечения безопасности и удобства эксплуатации. Такой контейнер с жидким азотом под давлением в общем случае состоит из технологически усовершенствованной оболочки, внутреннего бака, транспортной тележки, дренажной трубки, различных клапанов, манометра, вакуумного уплотняющего соединения и т. д.
Когда нагнетательный клапан открыт, испаряемый внутри азот проходит через клапан и сразу же попадает в пространство над поверхностью жидкости внутри внутреннего бака. Поскольку объем испаряемого азота более чем в 600 раз превышает объем жидкого азота, небольшое количество жидкого азота при испарении будет производить большое количество газообразного азота, который непрерывно поступает через открытый клапан во внутренний резервуар. По мере увеличения количества жидкого азота, поступающего в бак, азот, скопившийся в пространстве над поверхностью жидкости, начинает оказывать давление на стенки и поверхность внутреннего бака. Когда показания манометра достигают 0,02 МПа, дренажный клапан открывается, а жидкий азот поступает через дренажную трубку в заполняемый криоконтейнер. Следует отметить, что криоконтейнеры Cryostor серии YDZ – наиболее инновационная и эффективная разработка в области криохранения жидкого азота.
Рис. 8. Система автозаполнения криоконтейнеров серии Biobank жидким азотом из самонапорного контейнера Cryostor.
Система автозаполнения (Рис. 8), состоящая из криоконтейнера Cryostor серии YDZ, криохранилища и монитора уровня, подходит как для хранения образцов в парах LN2, так и для хранения в среде LN2. При этом, монитор уровня LN2 реализует постоянный и надежный контроль температуры внутри криохранилища и обеспечивает визуальное и звуковое предупреждение о повышении температуры, низком уровне LN2 и отказе датчиков.
Комплексное решение для идентификации и отслеживания материалов QR-кодом
В библиотеках биологических образцов широко используются бар-коды для идентификации и последующего отслеживания образцов. Предварительно отпечатанные QR-коды приклеиваются ко дну пробирок с образцами, чтобы в дальнейшем обеспечить автоматическое считывание информации специальным оборудованием. Система с QR-кодом значительно увеличивает эффективность и точность работы. Такая система позволяет автоматизировать сбор информации и обеспечивает к ней лёгкий доступ.
QR-коды очень удобны в применении. Для сканирования небольшого количества образцов используется ручной режим. Когда образцов много, используется уже автоматическое оборудование в связке с оборудованием для хранения в жидком азоте.
Рис. 9. Идентификации образцов для криоконсервации с использованием системы с QR-кодом.
Системы для хранения в жидком азоте (криохранилища) Haier Biomedical используют QR-коды для идентификации каждого образца. Каждая пробирка с образцом имеет уникальный код. На специальных наклейках, рассчитанных на низкие температуры, печатается идентификационная информация, после чего эти наклейки наклеиваются на пробирки. Haier Biomedical использует специальные полиэтиленовые бирки, рассчитанные на хранение в жидком азоте при температуре -196 °С.
Криогенное хранение и технология Интернета вещей (IoT)
В условиях стремительного развития Интернета вещей (Internet of Things, IoT) клиенты предъявляют все более высокие требования к организации биобанков, в которых системы для хранения в жидком азоте должны обладать собственной инфраструктурой, использовать современные биотехнологии и информационные системы.
Создание платформы для обмена информацией об условиях хранения и перемещения биологических образцов стало новой тенденцией развития систем криогенного хранения. С помощью технологии Интернета вещей (IoT) компания Haier Biomedical предлагает эффективно управлять биологическими образцами и соответствующей информацией в создаваемых биобанках и регулировать хранение образцов в соответствии с едиными стандартами.
Рис. 10. Крышка SmartCap для резервуаров с жидким азотом Smart Series.
Уже сейчас резервуары с жидким азотом Smart Series оснащаются интеллектуальной крышкой IoT (Рис. 10) и независимой высокоточной системой измерения уровня и температуры жидкого азота, благодаря которой потребитель/оператор может узнать, находятся ли температура и уровень жидкости в безопасном диапазоне, просто двигая пальцем по сенсорному экрану своего смарт устройства.
Облако IoT обеспечивает более эффективное цифровое управление системами хранения и контроля условий содержания образцов в биобанке. Традиционно состояние резервуаров с жидким азотом и условия хранения образцов проверяются, измеряются и регистрируются вручную. Этот процесс включает в себя частое открывание и закрывание крышки, что не только отнимает больше времени у пользователей, но и приводит к колебаниям внутренней температуры. В результате потери жидкого азота растут, а точность измерения температуры хранения не может быть обеспечена на достаточном уровне. Благодаря технологии IoT резервуар с жидким азотом Haier Biomedical обеспечивает взаимосвязь между оператором, оборудованием и образцами. Статус операции и образцов автоматически и точно отслеживается и передается в облако, где все данные постоянно хранятся и отслеживаются оператором для обеспечения более эффективного управления.
Заключение
Таким образом, используя полностью совместимое между собой оборудование от компании Haier Biomedical, можно оснастить полнофункциональный надежный и эффективный криобанк, включающий программный замораживатель со всей обвязкой (помпы, баллоны, фиттинги, криошланги); набор транспортных и экспериментальных сосудов Дьюара; криохранилища с системой сигнализации, протоколирования и автоматической дозаправкой; резервуары для жидкого азота; интеллектуальную систему управления с использованием Интернета вещей и облачных вычислений и снабженную соответствующим программным обеспечением.
Криозамораживатель программируемый
Большое значение при криосохранении имеет правильно подобранный режим замораживания. Так, при криосохранении клеток, тканей растений и микроорганизмов целесообразно применять программное замораживание с инициацией кристаллизации и скоростью охлаждения на первом этапе замораживания 0,25-1,0°С/мин (до -40 °С), на втором этапе — увеличивать скорость до 9-10°С /мин и при достижении около -60°С быстро погружать их в жидкий азот. Оптимальным режимом в отношении клеток млекопитающих является охлаждение на 1°C в минуту. Эту работу проводят на специальном оборудовании, обеспечивающем программное замораживание.
Программируемый замораживатель Haier Biomedical CJ-L37 (Рис. 1) позволяет проводить полный контроль процесса замораживания образца в парах жидкого азота. Криозамораживатель CJ-L37 обеспечивает программируемое, контролируемое, протоколируемое и серийно воспроизводимое охлаждение образца в парах жидкого азота до заданной температуры.
Рис. 1. Криозамораживатель программируемый Haier CJ-L37 (37 литров, -180…+50 °C).
После приведения криоконсервируемого материала к температуре хранения (обычно от -196°C до -190°C, т.е. при температуре жидкого азота и его паров) объект помещается в криохранилище на более или менее длительный срок. В общем случае, криохранилище представляет собой сосуд Дьюара большого объема (от 100 до 1000 л) с широкой горловиной для удобного доступа внутрь и размещения материала, оснащенный системой контроля за уровнем жидкого азота (LN2) и состоянием образцов.
Контейнеры для длительного хранения биоматериалов в жидком азоте (LN2)
Контейнеры с жидким азотом играют важную роль в биомедицинских и других областях. В области медицины и здравоохранения контейнеры с жидким азотом используются исключительно для криоконсервации органов, кожи, крови, клеток и костного мозга при подготовке к будущим медицинским исследованиям. В области биофармацевтики вакцины, бактерии и вирусы могут длительное время храниться в контейнерах с жидким азотом, сохраняя активность, что может ускорить трансформацию достижений научных исследований.
В настоящее время предлагаемые компанией Haier Biomedical продукты ориентированы, в первую очередь, на биомедицинскую область – в основном на хранение биологических образцов, предоставляя пользователям комплексные решения для управления образцами в биобанках. Системы с жидким азотом (Liquid Nitrogen Container) в основном включают три категории: контейнеры для жидкого азота из нержавеющей стали серии YDD, контейнеры для жидкого азота из алюминиевого сплава серии YDSи контейнеры самонапорной подачи жидкого азота серии YDZ(из алюминиевого сплава или нержавеющей стали), которые охватывают весь диапазон необходимых требований к организации биобанков, хранению и транспортировке образцов.
Системы для хранения в жидком азоте (криохранилища и биобанки)
Криохранилища серии Biobank (сосуды Дьюара для долгого хранения) предназначены для хранения биоматериалов в жидком азоте и его парах. Решения реализованные Haier Biomedical для контейнеров с жидким азотом серии Biobank обеспечивают хранение различных биологических образцов при максимальной емкости хранилища и минимальном потреблении жидкого азота для снижения общей стоимости эксплуатации. Например, в криохранилище YDD-1800-635 (Рис. 2) при максимальной загрузке помещается 94 500 образцов, обеспечивая сверхнизкие потери жидкого азота, связанные с испарением хладагента. При этом, каждая модель серии может использоваться как для хранения жидкой, так и паровой фазы.
Рис. 2. Системы для хранения в жидком азоте (криохранилища) Haier Biomedical серии YDD.
Контейнер с жидким азотом, оснащенный баком из нержавеющей стали со сверхвысоковакуумной термоизоляцией, обеспечивает высокую внутреннюю температурную однородность и, соответственно, сохранность образцов за счёт гарантированных теплоизоляционных характеристик. Инновационная конструкция крышки и небольшого отверстия горловины значительно снижает испарение жидкого азота и поддерживает беспрецедентную стабильность температуры, сохраняя внутреннюю температуру не выше -150 ℃ даже после 48 часов непрерывного открытия. Система байпаса горячего газа позволяет удалять газообразный азот температуры окружающей среды из трубопровода перед впрыскиванием жидкого азота, так что в контейнер впрыскивается только жидкий азот сверхнизкой температуры, что предотвращает колебания температуры контейнера с жидким азотом во время заполнения, обеспечивая тем самым такой рабочий процесс, который не влияет на безопасность образцов и снижает дополнительный расход жидкого азота.
Рис. 3. Криохранение в среде LN2 и парах LN2.
При криоконсервации образцов можно использовать как газовую, так и жидкую фазы (Рис. 3), при этом самая низкая температура в верхней части камеры для хранения образцов будет достигать -190°C, когда речь идет о хранении в газовой/паровой фазе. Хранение в паровой фазе предотвращает перекрестное загрязнение, обеспечивая эффективность и безопасность биообразцов. Превосходная однородность температуры криохранилищ Haier Biomedical создаёт стабильную среду хранения при температуре от -196°C до -190°C (максимум). А функция защиты от брызг обеспечивает более надежное протекание рабочего процесса, тем самым полностью гарантируя безопасность и эффективность коллекций тех или иных биоматериалов. Кроме того, функция защиты от брызг жидкого азота также обеспечивает лучшую гарантию безопасности рабочего персонала во время работы.
Рис. 4. Устройство криохранилища (-196°С) серии Biobank.
Криохранилища Haier Biomedical (Рис. 4) оснащаются интеллектуальной системой управления Cryosmart с 10-дюймовым ЖК дисплеем. Данная система гарантирует надежную защиту образцов и использует усовершенствованную систему управления процессом, которая обеспечивает бесперебойную работу криохранилища и может точно контролировать внутреннюю среду в режиме реального времени, поддерживать автоматически процесс доливки жидкого азота, осуществлять мониторинг и наблюдение за образцами, за счет чего значительно улучшается стабильность состояния сохраняемых образцов и их безопасность.
Сосуды Дьюара для хранения биоматериалов и препаратов в среде жидкого азота
Контейнеры (сосуды Дьюара) серии YDS (под цилиндрические криоканистры, либо криобоксы) предназначены для длительного статического хранения и транспортировки биологических образцов в жидком азоте и его парах.
Линейка хранилищ среднего размера (до 175 л) характеризуется низким потреблением жидкого азота и относительно небольшой занимаемой площадью для хранения образцов средней емкости, часто используется в медицинских и исследовательских лабораториях. Подходит, в том числе, для хранения пакетов с кровью.
Линейка малогабаритных хранилищ (от 2 до 50 литров), широко используемая во многих лабораториях, отличается низким потреблением LN2 и конструкцией с двумя рукоятками. Можно хранить от 600 до 1100 криопробирок в квадратных стеллажах и криобоксах.
Рис. 4. Сосуды Дьюара серии YDS.
Разработанные компанией Haier Biomedical контейнеры серии YDS (Рис. 4) позволяют хранить биоматериалы как в среде жидкого азота, так и в его парах. В последнем случае, хранение биоматериала осуществляется в современных сосудах Дьюара «сухого типа» (жидкий азот полностью изолирован от биологического материала), а температура -190 — -196 градусов гарантированно поддерживается даже в открытом сосуде Дьюара. Технология «сухого хранения» исключает риск кросс-контаминации хранящихся образцов, так как контакт с жидкой фазой азота исключен.
Транспортные сосуды Дьюара для надежной транспортировки биологических образцов при криогенных температурах
Серия Dryshipper (Рис. 5) для транспортировки (круглые канистры объемом 3, 6, 10, 15 и 25л) предназначена для безопасной перевозки проб в криогенных условиях (хранение в паровой фазе при температуре до -190℃). Поскольку конструкция таких сосудов Дьюара полностью исключает риск выброса (разлива) LN2, то они могут использоваться для авиатранспортировки образцов.
Рис. 5. Контейнер серия Dryshipper для авиаперевозок.
Транспортная низкотемпературная тележка (Рис. 6), представляющая собой передвижной контейнер с жидким азотом, может быть использована для сохранения плазмы и биоматериалов при транспортировке внутри помещения. Она подходит для работы в условиях глубокой гипотермии и транспортировки образцов в больницах, различных биобанках и лабораториях. Высококачественная нержавеющая сталь в сочетании с теплоизоляционным слоем обеспечивает эффективность и долговечность низкотемпературной транспортной тележки.
Рис. 6. Транспортная тележка с LN2.
Контейнеры с жидким азотом (сосуды Дьюара) под давлением для раздачи LN2 потребителю
В общем случае, для большей надежности и удобства эксплуатации криохранилища и биобанки могут быть оборудованы системой автоматического долива жидкого азота из резервуара, который можно разместить вне стен криобанка и заправлять привозным азотом или производить собственный жидкий азот из атмосферного воздуха, используя азотные установки различной мощности. Однако в современном криобанке присутствует большое количество разнообразных контейнеров с жидким азотом для различных целей, в том числе мобильных контейнеров, которые нецелесообразно, а часто и невозможно заправлять из системы магистрального трубопровода с жидким азотом, в котором из-за значительной протяженности происходят большие потери хладагента.
Очевидно, что жидкий азот испаряется также по мере использования, поэтому необходимо своевременно пополнять жидкий азот в контейнерах для обеспечения безопасного хранения образцов. Как безопасно и эффективно заливать жидкий азот в контейнеры с минимальными потерями? Использование контейнеров с жидким азотом под давлением Cryostor (Рис. 7) от Haier Biomedical позволяет решить эту проблему.
Рис. 7. Самонапорные контейнеры Cryostor для автоматического долива жидкого азота.
Объем контейнеров с жидким азотом под давлением серии YDZ варьируется от 5 до 500 литров. Конструкция YDZ включает кожух из нержавеющей стали, встроенный предохранительный механизм и предохранительный клапан для обеспечения безопасности и удобства эксплуатации. Такой контейнер с жидким азотом под давлением в общем случае состоит из технологически усовершенствованной оболочки, внутреннего бака, транспортной тележки, дренажной трубки, различных клапанов, манометра, вакуумного уплотняющего соединения и т. д.
Когда нагнетательный клапан открыт, испаряемый внутри азот проходит через клапан и сразу же попадает в пространство над поверхностью жидкости внутри внутреннего бака. Поскольку объем испаряемого азота более чем в 600 раз превышает объем жидкого азота, небольшое количество жидкого азота при испарении будет производить большое количество газообразного азота, который непрерывно поступает через открытый клапан во внутренний резервуар. По мере увеличения количества жидкого азота, поступающего в бак, азот, скопившийся в пространстве над поверхностью жидкости, начинает оказывать давление на стенки и поверхность внутреннего бака. Когда показания манометра достигают 0,02 МПа, дренажный клапан открывается, а жидкий азот поступает через дренажную трубку в заполняемый криоконтейнер. Следует отметить, что криоконтейнеры Cryostor серии YDZ – наиболее инновационная и эффективная разработка в области криохранения жидкого азота.
Рис. 8. Система автозаполнения криоконтейнеров серии Biobank жидким азотом из самонапорного контейнера Cryostor.
Система автозаполнения (Рис. 8), состоящая из криоконтейнера Cryostor серии YDZ, криохранилища и монитора уровня, подходит как для хранения образцов в парах LN2, так и для хранения в среде LN2. При этом, монитор уровня LN2 реализует постоянный и надежный контроль температуры внутри криохранилища и обеспечивает визуальное и звуковое предупреждение о повышении температуры, низком уровне LN2 и отказе датчиков.
Комплексное решение для идентификации и отслеживания материалов QR-кодом
В библиотеках биологических образцов широко используются бар-коды для идентификации и последующего отслеживания образцов. Предварительно отпечатанные QR-коды приклеиваются ко дну пробирок с образцами, чтобы в дальнейшем обеспечить автоматическое считывание информации специальным оборудованием. Система с QR-кодом значительно увеличивает эффективность и точность работы. Такая система позволяет автоматизировать сбор информации и обеспечивает к ней лёгкий доступ.
QR-коды очень удобны в применении. Для сканирования небольшого количества образцов используется ручной режим. Когда образцов много, используется уже автоматическое оборудование в связке с оборудованием для хранения в жидком азоте.
Рис. 9. Идентификации образцов для криоконсервации с использованием системы с QR-кодом.
Системы для хранения в жидком азоте (криохранилища) Haier Biomedical используют QR-коды для идентификации каждого образца. Каждая пробирка с образцом имеет уникальный код. На специальных наклейках, рассчитанных на низкие температуры, печатается идентификационная информация, после чего эти наклейки наклеиваются на пробирки. Haier Biomedical использует специальные полиэтиленовые бирки, рассчитанные на хранение в жидком азоте при температуре -196 °С.
Криогенное хранение и технология Интернета вещей (IoT)
В условиях стремительного развития Интернета вещей (Internet of Things, IoT) клиенты предъявляют все более высокие требования к организации биобанков, в которых системы для хранения в жидком азоте должны обладать собственной инфраструктурой, использовать современные биотехнологии и информационные системы.
Создание платформы для обмена информацией об условиях хранения и перемещения биологических образцов стало новой тенденцией развития систем криогенного хранения. С помощью технологии Интернета вещей (IoT) компания Haier Biomedical предлагает эффективно управлять биологическими образцами и соответствующей информацией в создаваемых биобанках и регулировать хранение образцов в соответствии с едиными стандартами.
Рис. 10. Крышка SmartCap для резервуаров с жидким азотом Smart Series.
Уже сейчас резервуары с жидким азотом Smart Series оснащаются интеллектуальной крышкой IoT (Рис. 10) и независимой высокоточной системой измерения уровня и температуры жидкого азота, благодаря которой потребитель/оператор может узнать, находятся ли температура и уровень жидкости в безопасном диапазоне, просто двигая пальцем по сенсорному экрану своего смарт устройства.
Облако IoT обеспечивает более эффективное цифровое управление системами хранения и контроля условий содержания образцов в биобанке. Традиционно состояние резервуаров с жидким азотом и условия хранения образцов проверяются, измеряются и регистрируются вручную. Этот процесс включает в себя частое открывание и закрывание крышки, что не только отнимает больше времени у пользователей, но и приводит к колебаниям внутренней температуры. В результате потери жидкого азота растут, а точность измерения температуры хранения не может быть обеспечена на достаточном уровне. Благодаря технологии IoT резервуар с жидким азотом Haier Biomedical обеспечивает взаимосвязь между оператором, оборудованием и образцами. Статус операции и образцов автоматически и точно отслеживается и передается в облако, где все данные постоянно хранятся и отслеживаются оператором для обеспечения более эффективного управления.
Заключение
Таким образом, используя полностью совместимое между собой оборудование от компании Haier Biomedical, можно оснастить полнофункциональный надежный и эффективный криобанк, включающий программный замораживатель со всей обвязкой (помпы, баллоны, фиттинги, криошланги); набор транспортных и экспериментальных сосудов Дьюара; криохранилища с системой сигнализации, протоколирования и автоматической дозаправкой; резервуары для жидкого азота; интеллектуальную систему управления с использованием Интернета вещей и облачных вычислений и снабженную соответствующим программным обеспечением.
Перейти к списку публикаций