DE19716913A1 - Modulare Lagervorrichtung zur tiefkalten Aufbewahrung von mit tiefgefrorener Zellsuspension befüllten, flächigen Kunststoffbeuteln - Google Patents
Modulare Lagervorrichtung zur tiefkalten Aufbewahrung von mit tiefgefrorener Zellsuspension befüllten, flächigen KunststoffbeutelnInfo
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Description
Das Tiefgefrieren ermöglicht das Haltbarmachen biologischer Sub
stanzen wie z. B. Blutplasma oder lebender Zellen für praktisch
unbegrenzte Zeit. So wird beispielsweise vor zeitlich planbaren,
blutverlustreichen chirurgischen Eingriffen dem Patienten Blut
entnommen, aufbereitet und anschließend tiefgefroren und gela
gert. Auf diese Weise wird es möglich, ein ausreichendes Depot
mit Eigenblut des Patienten anzulegen, so daß dieser während der
Operation und danach mit Eigenblut versorgt werden kann. Dadurch
wird eine Infektion des Patienten mit im Blut von fremden Spen
dern möglicherweise enthaltenen und aufgrund des "diagnostischen
Fensters" nicht nachweisbaren Hepatitiden und HI-Viren zuverläs
sig verhindert. Desweiteren ermöglicht das allgemein als Kryo
konservierung bezeichnete Verfahren die Herstellung von soge
nannten "Quarantänepräparaten" aus Fremdblutspenden, die Über
brückung temporärer Versorgungsengpässe und die Bevorratung sei
tener Blutgruppen.
Blut und andere Zellpräparate werden für diesen Zweck in beson
derer Weise aufbereitet und anschließend in flächigen Kunst
stoffbeuteln schockgefroren. Hiernach erfolgt die Lagerung der
Beutel bei Temperaturen unterhalb der Glasübergangstemperatur
von Wasser (ca. -130°C), da bei derartigen Temperaturen weder
physikalische noch physiologische Veränderungen der so genannten
"Kryokonserve" beobachtet werden.
Bislang erfolgt die Lagerung von jeweils in der Größenordnung
von ca. 100 Blutbeuteln in großvolumigen, runden, vakuumisolier
ten Vorratsbehältern, in der Gasphase über flüssigem Stickstoff.
Eine sinnvolle Automatisierung der Einlagerung und Entnahme ist
jedoch unter diesen Umständen nicht möglich, da die Beutel in
komplizierter geometrischer Anordnung im Behälter angeordnet
sind. Beschickung der Behälter und Entnahme der Beutel erfolgen
manuell. Durch die natürliche Verdampfung des Stickstoff entwei
chen laufend größere Gasmengen aus den Behältern, die zu einer
Stickstoffanreicherung der Lagerraumluft führen und entsprechen
de Überwachungs- und Klimatisierungsmaßnahmen zum Schutz des Be
dienpersonals notwendig machen. Darüber hinaus ist aufgrund der
ungünstigen Geometrie der Lagerbehälter ein sehr großes Lager
raumvolumen erforderlich, um größere Beutelstückzahlen - etwa
für eine Blutbank - einzulagern. Der gleichzeitige Transport ei
ner größeren Anzahl an Blutbeuteln in Ihrem Lagerbehälter - wie
beispielsweise im Katastrophenfall wünschenswert - ist aufgrund
der Behälterkonstruktion nicht möglich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein modular er
weiterbares, automatisierbares Lagerungskonzept zu bereitzustel
len, das wenig Bauraum benötigt und im Bedarfsfall bei uneinge
schränkter Funktionsfähigkeit transportabel ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch Integration eines in Einzelge
binde, Depots und Cluster gegliederten Lagersystems für die La
gerung von gefrorenen Zellpräparaten in flächigen Kunststoffbeu
teln bei tiefkalten Temperaturen in einen hoch isolierten Trans
portcontainer, der ein vorübergehend autarkes Kälte- und Ener
gieversorgungssystem sowie eine automatische Ein- und Auslage
rungsvorrichtung beinhaltet, die eine manuelle Handhabung des
Gefrierguts überflüssig macht.
Das nachfolgend beschriebene Lagersystem zeichnet sich durch ei
nen modularen Aufbau aus, der eine bedarfsabhängige Erweiteung
der Lagerkapazität erlaubt. Da es sich um eine automatisch be
triebene Lagervorrichtung handelt, deren tiefkalter Lagerbereich
zur normalen Bedienung nicht begangen wird, ist eine Gefährdung
von Bedienpersonal durch Stickstoffanreicherung in der Atemluft
ausgeschlossen. Der modulare Aufbau gewährt zusätzlich die Mög
lichkeit des Transportes autark gekühlter und mit Strom versorg
ter Lagereinheiten, etwa zur Blutversorgung im Katastrophen-
oder Verteidigungsfall, ohne daß ein Auftauen der Konserven er
forderlich wäre.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Fig. 1 und 2 wei
ter erläutert.
Fig. 1 Schematische räumliche Übersichtsdarstellung des Lager
systems im Teilschnitt,
Fig. 2 Detaildarstellung von Haltevorrichtung und Depotboxen
mit automatischer mechanischer Einlagerungsvorrichtung.
Wesentlicher Bestandteil und äußere Hülle der Lagervorrichtung
ist ein Raumcontainer (1), dessen Abmessungen vorteilhafterweise
für den Straßentransport geeignet sind. Geeignete Ladevorrich
tungen (2) ermöglichen eine Verladung auf straßen- oder schie
nengebundene Fahrzeuge, Schiff oder ggf. Flugzeug. Im Inneren
des Containers ist ein durch eine Türe (3) von außen zugängli
cher Versorgungsraum (4) abgeteilt, der die erforderliche Ver
sorgungstechnik mit Kälteerzeugung (5), Energieträgerlagerung
mit Kältemittel-Speicherbehälter (6) und Kraftstoffversorgung
(7), Stromversorgung (8) (Akkumulator oder Generator) sowie Meß
und Regeltechnik und Nebenaggregate (9) aufnimmt.
Eine gasdicht verschließbare, thermisch isolierte Servicetüre
(10) trennt den Versorgungsraum vom eigentlichen Lagerraum, des
sen gasdichte Außenwände (11) thermisch hoch isoliert und derart
gasdicht miteinander verbunden sind, daß der gesamte Lagerraum
hermetisch abgeschlossen ist.
In den Lagerraum fest eingebaut sind Befestigungsvorrichtungen
(12), die zur Fixierung von Halterahmen dienen. Die Halterahmen
fassen mehrere separate Lager- oder Depotboxen (14) zu einem La
gercluster (15) zusammen. Die Depotboxen nehmen jeweils einen
oder mehrere Kryokonservenbeutel (13) auf. Die regelmäßige An
ordnung der Halterahmen wird derart gestaltet, daß jede Depotbox
zur Einlagerung und Entnahme von Kryokonservenbeuteln (13) frei
zugänglich ist. Vorteilhafter Weise können die Depotboxen (14)
hierfür als Schubladen ausgebildet werden, die im geschlossenen
Zustand eine oder mehrere regelmäßige Wandflächen im Lagerraum
bilden. Die Gestaltung der Depotboxen (14) erlaubt eine Automa
tisierung des Einlagerungs- und Entnahmevorgangs durch eine ge
eignete mechanische Handlingvorrichtung (16), die von außen ge
steuert werden kann. Alle Depotboxen und Lagerbeutel sind durch
ein maschinenlesbares Kennzeichnungssystem individuell markiert.
Die Übergabe der Beutel an die automatische Einlagerungsvorrich
tung, bzw. die Entnahme der Beutel aus dem Lagerraum erfolgt
durch eine gasdicht verschließbare Schleuse (17).
Die Schleuse ist so gestaltet, daß sowohl Einzelbeutel als auch -
wie hier dargestellt - Depotboxen (14) übergeben werden kön
nen. Für Wartungszwecke ist darüber hinaus eine hier nicht dar
gestellte weitere gasdicht verschließbare, thermisch isolierte
Öffnung vorgesehen, die die Umlagerung von Depotboxenclustern
mit der zugehörigen Haltevorrichtung in ein geeignetes
Stand-by-Lager erlaubt.
Die automatische mechanische Entnahmevorrichtung verfügt über
eine hier ebenfalls nicht dargestellte Lesevorrichtung zur Iden
tifizierung der Kennzeichnung von Depotboxen und erforderlichen
falls Einzelbeuteln, so daß eine Kopplung der Entnahmevorrich
tung an ein ebenfalls in die Lagervorrichtung integriertes elek
tronisches Datenverarbeitungssystem eine vollautomatische Lager
verwaltung ermöglicht.
Die Temperaturregelung bzw. Kühlung des Lagerraums erfolgt ent
weder durch ein offenes Kühlsystem, das dem Baum direkt ein
tiefkaltes flüssiges Medium zur Kühlung zuführt, oder aber - wie
hier dargestellt - durch eine indirekte Kühlung durch Wärmetau
scher (19), die von einem geeigneten Kältemittel - i.allg. flüs
siger Stickstoff - durchströmt werden. Zur Verbesserung der Tem
peraturgleichmäßigkeit innerhalb des Lagerraumes kann zusätzlich
ein nicht dargestelltes internes Luftumwälzsystem - vorteilhaf
ter Weise durch tieftemperaturtaugliche Umwälzventilatoren -
vorgesehen werden.
Die Zufuhr des Kühlmediums sowie die Versorgung mit elektrischer
Energie für Lagervorrichtung und Hilfsaggregate erfolgt durch
entsprechende Versorgungsleitungen (19, 20) aus dem Versorgungs
raum.
Während des ortsfesten Betriebs der Containereinheit werden die
lokalen Energie- und Datenverarbeitungssysteme des Versorgungs
raums über Schnittstellen (21, 22, 23) mit einem zentralen Da
tenverarbeitungssystem, einem stationären Leitungssystem aus ge
eigneten ortsfest installierten Energie(träger)lager- oder
-erzeugungseinheiten und einer zentralen Stromversorgung verbun
den, welche ihrerseits zur Versorgung mehrerer gleichzeitig an
geschlossener Lagercontainer geeignet sind.
Bei transportablen Lagereinheiten sind die Speichereinrichtungen
des Versorgungsraumes jedoch so bemessen, daß während eines
Transportes über einen festgelegten Zeitraum die Kühlung und
Temperaturregelung aufrecht erhalten werden und die vor Ort zu
speichernden Lagergutdaten erhalten bleiben.
Eine vorteilhafte Variante des Lagersystems sieht vor, daß die
Container auf einander gestapelt werden können. Bei geeigneter
Ausführung von Schnittstellen der Versorgungssysteme könne in
diesem Fall zwei oder mehr Container mit einem gemeinsamen Kühl-
bzw. Energieversorgungssystem arbeiten.
Claims (8)
1. Lagervorrichtung (1) für die Aufbewahrung tiefgefrorener Zel
len oder Gewebsteile insbesondere in flachen elastischen
Kunststoffbeuteln (13), dadurch gekennzeichnet, daß eine große
Anzahl von Einzelgebinden - i.allg. einige Tausend Stück - ge
meinsam in einem thermisch hoch isolierten Lagerraum bei kryo
genen Temperaturen unter -80°C gelagert werden.
2. Lagervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
in der Lagervorrichtung Speichereinrichtungen (6, 7) für die
Energieträgerbevorratung installiert sind, die über einen be
grenzten Zeitraum eine autarke Energie- und Kälteversorgung
zur Aufrechterhaltung der Kühl- und Lagerfunktion ermöglichen.
3. Lagervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Lagervorrichtung ohne Einschränkung der Kühl- und
Lagerfunktion transportiert werden kann.
4. Lagervorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß das Gefriergut unter Zusammenfassung
mehrerer Einzelgebinde in entnehmbaren Depotbehältern (34) und
mehrerer Depotbehälter in entnehmbaren Depotclustern (15) in
einem modular strukturierten Aufbewahrungssystem gelagert
wird.
5. Lagervorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Ein- und Auslagerung des Ge
frierguts in Einzelgebinden (13), Depotbehältern (14) oder De
potclustern (15) durch ein in die Lagervorrichtung integrier
tes, bei der tiefen Betriebstemperatur im Inneren des Lagers
arbeitendes, automatisches Handlingsystem (16) erfolgt.
6. Lagervorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Erfassung und Verwaltung der das
gelagerte Gefriergut betreffenden Daten durch ein in die La
gervorrichtung integriertes lokales Datenverarbeitungssystem
erfolgt.
7. Lagervorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr im Betrieb befindli
che Lagereinrichtungen aufeinander gestapelt werden können.
8. Lagervorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Lagervorrichtung Schnittstellen
(21, 22, 23) besitzt, über die eine beliebige Anzahl von Lage
reinrichtungen durch ein gemeinsames Energie- und Datenversor
gungsnetz zu einem Großlager verbunden werden kann.
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