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Arten von kryogenen Laborkühlschränken

Kryogene Kühlschränke sind unerlässlich für die sichere Aufbewahrung von biologischen Proben wie Geweben, Blut, Stammzellen, Eizellen, Spermien, Embryonen, Fortpflanzungszellen und anderen Zellproben bei extrem niedrigen Temperaturen. Es gibt zwei Haupttypen von kryogenen Laborkühlschränken: Kühlschränke mit flüssigem Stickstoff und mechanische kryogene Kühlschränke. Jeder dieser Typen bietet seine eigenen einzigartigen Eigenschaften und Vorteile.

• Kryogener Laborkühlschrank mit flüssigem Stickstoff

  Kühlschränke mit flüssigem Stickstoff verwenden Stickstoff in flüssiger Form als primäres Kältemittel, um Proben zu kühlen und zu konservieren. Die Funktionsweise von Kühlschränken mit flüssigem Stickstoff basiert auf dem Prinzip der Verdampfung von flüssigem Stickstoff, wodurch die Wärme aus der Umgebung absorbiert wird, um niedrige Temperaturen zu erreichen. Dieser Prozess wird auch als kryogene Kühlung bezeichnet.

  Es gibt zwei Arten von kryogenen Stickstoff-Laborkühlschränken:

  • Vitro/Nunclab-Kühlschrank

    Ein Vitro/Nunclab-Kühlschrank ist ein kryogener Laborkühlschrank, der entwickelt wurde, um biologische Proben bei extrem niedrigen Temperaturen, typischerweise unter -150 Grad Celsius, mit flüssigem Stickstoff zu konservieren. Diese Kühlschränke bieten eine zuverlässige und konstante Kälteumgebung für die langfristige Konservierung von empfindlichen Materialien wie Zellen, Geweben, DNA und anderen biologischen Proben. Vitro/Nunclab-Kühlschränke werden häufig in Forschungslaboren, Biobanken, Fruchtbarkeitskliniken und medizinischen Einrichtungen eingesetzt, in denen die Erhaltung der Integrität biologischer Proben entscheidend ist. Eines der Hauptmerkmale von Vitrolab-Kühlschränken sind automatische Nachfüllsysteme. Diese Systeme verwenden Sensoren und Pumpen, um den Stickstoffpegel im Inneren des Kühlschranks zu überwachen und bei Bedarf automatisch flüssigen Stickstoff hinzuzufügen, um eine kontinuierliche und stabile Stickstoffversorgung für die Probenkonservierung zu gewährleisten.

  • Horizontale vs. vertikale Stickstoff-Kühlschränke

    Kryogene Kühlschränke mit flüssigem Stickstoff können vertikal oder horizontal positioniert werden. Der vertikale Kühlschränke mit flüssigem Stickstoff ist ein sehr beliebtes Design für die kryogene Probenkonservierung und zeichnet sich durch einen hohen und schlanken Körper aus. Er bietet eine praktische und platzsparende Lagerlösung, insbesondere für Fläschchen oder Röhrchen, die in den Racks gestapelt sind. Der horizontale Stickstoff-Kühlschrank hingegen ist mit einer flachen und länglichen Form konzipiert. Er zeichnet sich durch eine breitere Öffnung für den direkten Zugang zu den im Inneren des Kühlschranks gelagerten Proben aus.

• Mechanischer kryogener Kühlschrank

  Mechanische kryogene Kühlschränke verfolgen einen grundlegend anderen Ansatz, um extrem niedrige Temperaturen zu erreichen und aufrechtzuerhalten. Sie verwenden eine einzigartige Stirling-Maschine, die für ihre einfache Konstruktion, hohe Zuverlässigkeit, geringe Vibrationen und Effizienz bekannt ist, um den Kühlschrank zu kühlen. Der Kühlprozess wird durch Verdichten und Ausdehnen von Gas in der Maschine erzeugt. Dieser Prozess erzeugt eine kalte Region im Kühlschrank, ohne dass bewegliche Teile oder direkter Kontakt mit Kältemitteln erforderlich sind. Diese Kühlschränke bieten eine Temperaturregelung und sind mit programmierbaren Steuerungen, Alarmsystemen und Cloud-basierter Überwachung erhältlich.

  Mechanische kryogene Kühlschränke haben viele Vorteile, wie z. B. keine Umweltbelastung, geringe Lagerkapazität, geringe Lärmbelastung, Energieeffizienz und geringere Betriebskosten.

Spezifikation und Wartung von kryogenen Laborkühlschränken

Spezifikation von kryogenen Laborkühlschränken:

• Kapazität: Kryogene Laborkühlschränke haben verschiedene Kapazitätsoptionen. Die Kapazität des Kühlschranks wird normalerweise in Litern oder Kubikfuß gemessen. Sie zeigt an, wie viel Material, Probe oder Probe der Kühlschrank aufnehmen kann.
• Temperaturbereich: Kryogene Laborkühlschränke haben einen extrem niedrigen Temperaturbereich. Dieser kann zwischen -80 Grad Celsius und -196 Grad Celsius oder sogar niedriger liegen. Dies ermöglicht es Benutzern, Proben zur Konservierung bei extrem niedrigen Temperaturen zu lagern.
• Kühltechnologie: Kryogene Laborkühlschränke kühlen mit verschiedenen Technologien. Eine Option ist die mechanische Kühlung. Eine andere ist flüssiger Stickstoff oder Trockeneis. Die Kühltechnologie des Kühlschranks wirkt sich darauf aus, wie er funktioniert und wie stabil seine Temperatur ist.
• Steuerungssystem: Viele kryogene Laborkühlschränke verfügen über digitale Steuerungssysteme. Diese Steuerungssysteme ermöglichen es Benutzern, die Temperatur der Kühlschränke präzise einzustellen und zu überwachen. Einige Steuerungssysteme verfügen auch über Alarme und Datenprotokollierungsfunktionen für zusätzliche Sicherheit und Überwachung.
• Regal-/Lagerkonfigurationen: Kryogene Laborkühlschränke haben verschiedene Regal- und Lagersystemoptionen. Dazu gehören Regale, Schubladen und Lagerboxen. Diese Konfigurationen ermöglichen es Benutzern, ihre Proben im Inneren des Kühlschranks einfach zu organisieren und darauf zuzugreifen.
• Energieeffizienz: Die Energieeffizienz eines kryogenen Laborkühlschranks ist sehr wichtig. Dies stellt sicher, dass die Energie bei extrem niedrigen Temperaturen gut genutzt wird. Es trägt auch dazu bei, die Betriebskosten zu minimieren.

Bei der Verwendung eines kryogenen Laborkühlschranks sollten Benutzer einige Wartungshinweise befolgen:

• Sauber halten: Um den kryogenen Laborkühlschrank dauerhaft in gutem Zustand zu halten, sollten Benutzer die Außenfläche des Kühlschranks regelmäßig reinigen. Sie können ein feuchtes Tuch und ein mildes Reinigungsmittel verwenden, um ihn abzuwischen. Achten Sie beim Reinigen darauf, dass kein Wasser oder Flüssigkeit in den inneren Teil des Kühlschranks gelangt.
• Temperatur überprüfen: Benutzer sollten die Temperaturwerte des Kühlschranks regelmäßig überprüfen und aufzeichnen. Sie sollten sicherstellen, dass die Temperatur immer im eingestellten oder vorgeschlagenen Bereich liegt. Wenn es zu einer Temperaturabweichung kommt, sollten Benutzer dies sofort überprüfen und das Problem beheben.
• Steuerung kalibrieren: Das digitale Steuerungssystem des kryogenen Laborkühlschranks kann im Laufe der Zeit driften. Daher sollten Benutzer das Steuerungssystem und die Temperaturanzeige regelmäßig kalibrieren. Dies stellt sicher, dass sie genau sind. Benutzer können die Systemkalibrierung gemäß den Anweisungen des Herstellers durchführen oder sich an professionelle Techniker wenden.
• Luftstrom aufrechterhalten: Benutzer sollten vermeiden, Materialien zu eng zusammen zu platzieren oder sie im Kühlschrank zu überfüllen. Dies liegt daran, dass ein ordnungsgemäßer Luftstrom dazu beiträgt, eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Inneren des Kühlschranks zu gewährleisten.
• Regelmäßige Inspektion: Benutzer sollten die Komponenten des kryogenen Kühlschranks regelmäßig überprüfen. Dazu gehören unter anderem Türdichtungen, Kältemittelleitungen und Kühlgebläse. Wenn sie Anzeichen von Beschädigungen oder Verschleiß feststellen, sollten sie diese schnell reparieren oder austauschen.
• Sauberkeit aufrechterhalten: Lagerbehälter im kryogenen Laborkühlschrank, wie z. B. Fläschchen und Boxen, sollten regelmäßig gereinigt werden. Dies verhindert Kreuzkontamination und stellt die Integrität der gelagerten Proben sicher.

Anwendungen des kryogenen Laborkühlschranks

Kryogene Laborkühlschränke sind in vielen Branchen von entscheidender Bedeutung für die Konservierung von biologischen Materialien, Proben und Chemikalien. Hier sind einige Bereiche, in denen diese Maschinen typischerweise eingesetzt werden:

• Biobanken

Kryogene Laborkühlschränke sind das Rückgrat von Biobanken. Sie verwenden diese Geräte, um menschliche Proben wie Blut, Gewebe und DNA für zukünftige Forschung und Analyse zu konservieren. Biobanker bevorzugen kryogene Kühlschränke mit hoher Kapazität, damit sie mehr Proben lagern können.

• Pharmazeutika und Medizin

Pharmaunternehmen und medizinische Einrichtungen verwenden kryogene Kühlschränke, um Arzneimittelverbindungen, Impfstoffe, Antikörper und andere biomedizinische Materialien zu schützen. Die Maschinen sind für die Integrität klinischer Studien unerlässlich, bei denen es um die Lagerung von empfindlichen Substanzen bei niedrigen Temperaturen geht. Darüber hinaus unterstützt das Gerät die schnelle Reaktion der Branche auf neu auftretende Gesundheitsbedrohungen, indem es die sichere Lagerung neu entwickelter Impfstoffe und Antikörper ermöglicht.

• Genetik- und Genomforschung

Genetiker und Genomforscher arbeiten mit Proben wie Zellen, Geweben und Plasmiden, die kryogen konserviert werden müssen, um einen Abbau zu verhindern. Dies ermöglicht es Wissenschaftlern, langfristige Studien durchzuführen und die Materialien unter Beibehaltung ihrer Integrität abzurufen. Der Kühlschrank ermöglicht es Forschern auch, genetische Modifikationen und wertvolle Zelllinien zu konservieren.

• Stammzell- und Zelllinienspeicherung

Kryogene Laborkühlschränke sind entscheidend für die Konservierung von Stammzellen sowie etablierter Zelllinien. Sie ermöglichen es Wissenschaftlern, zukünftige Experimente durchzuführen und Studien durch die Lagerung dieser biologischen Materialien bei extrem niedrigen Temperaturen einfach zu replizieren. Darüber hinaus bieten die Kühlschränke eine stabile Lagerlösung für wertvolle Zelllinien, die einem Kontaminations- oder genetischen Drift ausgesetzt sind.

• Embryonen- und Fruchtbarkeitskliniken

Fruchtbarkeitskliniken verwenden kryogene Kühlschränke, um Embryonen, Spermien sowie Eierstock- und Hodengewebe für IVF-Patienten (In-vitro-Fertilisation) zu lagern. Die Kryokonservierung dieser biologischen Materialien erhöht die Erfolgschancen von Fruchtbarkeitsbehandlungen und ermöglicht die langfristige Lagerung von genetischem Material.

• Landwirtschaftliche Biotechnologie

Landwirtschaftliche Biotechnologieunternehmen konservieren mit kryogenen Kühlschränken wertvolle Samen und genetisches Material aus Nutztieren. Die Maschinen unterstützen Erhaltungsprogramme, indem sie die langfristige Lagerung von genetischer Vielfalt ermöglichen. Dies ermöglicht es Landwirten auch, einfachen Zugang zu verbesserten Pflanzensorten und Nutztierrassen zu haben.

• Luft- und Raumfahrt

Die Luft- und Raumfahrtindustrie benötigt kryogene Laborkühlschränke, um empfindliche Materialien wie Luft- und Raumfahrtlegierungen, Kohlefaser-Verbundwerkstoffe und Supraleiterkomponenten zu lagern. Diese Materialien benötigen eine Lagerung bei extrem niedrigen Temperaturen, um ihre Integrität zu gewährleisten und die Reaktivität gegenüber Feuchtigkeit zu reduzieren. Kryogene Kühlschränke werden auch in der Weltraumforschung eingesetzt, um Proben zu konservieren, die von anderen Planeten oder Himmelskörpern gesammelt werden.

• Lebensmittelindustrie

Lebensmittelwissenschaftler verwenden kryogene Kühlschränke, um mikrobielle Kulturen und Lebensmittelzusatzstoffe zu lagern. Die langfristige Konservierung dieser Materialien trägt dazu bei, die Qualität und Konsistenz von Lebensmitteln zu erhalten. Darüber hinaus ermöglicht der kryogene Kühlschrank Lebensmittelforschern den Schutz wertvoller Geschmacksstämme und Fermentationskulturen.

• Materialwissenschaften

  Der Bereich der Materialwissenschaften verlässt sich auf kryogene Kühlschränke, um Polymere, Metalle und Nanomaterialien bei niedrigen Temperaturen zu lagern. Die langfristige Lagerung dieser Materialien trägt dazu bei, ihre Eigenschaften und mechanischen Eigenschaften zu erhalten. Diese fehlenden Veränderungen ermöglichen es Wissenschaftlern auch, Studien zu den Auswirkungen von extremem Kälte auf verschiedene Materialien durchzuführen.

So wählen Sie einen kryogenen Laborkühlschrank

Ein kryogener Laborkühlschrank ist ein unverzichtbares Werkzeug für verschiedene wissenschaftliche Bereiche. Faktoren wie das verwendete Material, Sicherheitsmerkmale und die Lagerkapazität sind bei der Auswahl eines kryogenen Laborkühlschranks für den Kauf von entscheidender Bedeutung.

• Verwendete Materialien bei der Konstruktion

  Es ist wichtig sicherzustellen, dass die Baumaterialien des kryogenen Kühlschranks sowohl robust als auch langlebig sind. Hochwertiger Edelstahl mit geringer Wärmeleitfähigkeit bildet typischerweise die Außenschale und den Innenbehälter eines kryogenen Kühlschranks. Diese Materialien halten extrem niedrigen Temperaturen stand, ohne spröde zu werden oder sich zu verformen, was ihre Langlebigkeit und optimale Leistung unter rauen Bedingungen sicherstellt.

• Sicherheitsmerkmale

  Die Sicherheitsmerkmale des kryogenen Kühlschranks sind von größter Bedeutung. Die Umgebung in einem kryogenen Kühlschrank ist extrem. Benutzer können bei einem Leck einem Erstickungs- oder Erfrierungsrisiko ausgesetzt sein, wenn sie den Kühlschrank öffnen. Daher muss der kryogene Kühlschrank über ein Druckentlastungsventil verfügen. Das Druckentlastungsventil verhindert den Aufbau von Überdruck im Inneren des Kühlschranks, indem es Gas aus ihm herauslässt. Ein weiteres wichtiges Merkmal ist der Verriegelungsmechanismus. Ein Verriegelungsmechanismus ermöglicht nur autorisiertem Personal den Zugriff auf den Inhalt des kryogenen Kühlschranks. Es trägt auch dazu bei, versehentliches Öffnen im Notfall zu verhindern. Einige kryogene Kühlschränke verfügen auch über ein Alarmsystem. Das Alarmsystem alarmiert Benutzer vor potenziellen Gefahren wie Funktionsstörungen des kryogenen Kühlschranks oder Gaslecks.

• Lagerkapazität

  Die Lagerkapazität eines kryogenen Kühlschranks ist entscheidend für seine Leistung. Kühlschränke mit geringer Lagerkapazität sind platzsparend, was sie ideal für diejenigen mit begrenztem Laborplatz macht. Sie sind einfach zu bedienen und lassen sich leicht verschieben. Kühlschränke mit geringer Lagerkapazität eignen sich jedoch möglicherweise nur für die Lagerung einer geringen Anzahl von Proben oder Proben. Kryogene Kühlschränke mit großer Lagerkapazität ermöglichen hingegen die massive Lagerung von Proben. Sie sind ideal für große Forschungseinrichtungen oder Institutionen, die ein großes Probenvolumen konservieren müssen. Unabhängig von der Größe beeinflusst die Lagerkapazität eines kryogenen Kühlschranks, wie gut Proben für zukünftige Forschungs- oder Replikationszwecke gelagert werden können.

Kryogener Laborkühlschrank Q&A

F1: Was sind einige Vorteile der kryogenen Gefrierkonservierung?

A1: Der Hauptvorteil der kryogenen Gefrierkonservierung ist das Erreichen sehr niedriger Temperaturen. Wenn Materialien flüssigem Stickstoff ausgesetzt werden, können sie bis zu -196 °C kalt werden. Solche extrem niedrigen Temperaturen sind für Laborproben unerlässlich. Die kryogene Gefrierkonservierung erfolgt auch sehr schnell. Dies wird als kryogene Gefrierkonservierung oder Abschrecken bezeichnet. Aufgrund dieser schnellen Abkühlung bildet sich weniger Eiskristallbildung in der Probe. Dies schützt die Zellstruktur der Proben und bewahrt ihre Integrität. Ein weiterer Vorteil ist, dass kryogene Kühlschränke eine längere Haltbarkeit haben, da Proben jahrelang ohne Abbau gelagert werden können.

F2: Welcher Typ von kryogenem Kühlschrank erreicht die niedrigste Temperatur?

A2: Ein kryogener Kühlschrank mit einem Dewar kann niedrigere Temperaturen erreichen. Dies liegt daran, dass er flüssigen Stickstoff als Kühlmittel verwendet. Wie bereits erwähnt, beträgt die Temperatur von flüssigem Stickstoff -196 °C, wodurch der kryogene Kühlschrank mit Dewar so niedrige Temperaturen erreichen kann.

F3: Welcher Typ von kryogenem Kühlschrank ist in Laboren häufiger anzutreffen?

A3: Kryogene vertikale Kühlschränke sind häufiger als kryogene Dewar-Gefäße. Dies liegt daran, dass sie bequemere Lageroptionen bieten. Kryogene vertikale Kühlschränke mit Regalen und Schubladen ermöglichen einen einfachen Zugang und eine geordnete Lagerung von Proben. Kryogene vertikale Kühlschränke sind auch so konzipiert, dass sie Labor-Probenlagerboxen aufnehmen können.

F4: Gibt es einen Nachteil an kryogenen Kühlschränken?

A4: Eine Herausforderung ist die ständige Überwachung und Wartung des flüssigen Stickstoffpegels. Dies ist entscheidend, um eine ordnungsgemäße Gefrierkonservierung zu gewährleisten. Ein weiterer Nachteil ist, dass kryogene Kühlschränke teurer sind als andere Arten von Kühlschränken. Die Anschaffungskosten für einen kryogenen Kühlschrank können recht hoch sein.