Kæling niður í skjaldarhitastefnu

Eftir að kælivökvagjöf er framkvæmd, er sjúklingur ekki einfaldlega settur í fljótandi nitur.

Sjúklingurinn fylgir tölvustýrðu hitastigsferli sem varir í nokkra daga. Skynjarar innan sjúklingsins sýna hvort mismunandi líffærahlutar kólni saman eða skiptist í hættulegar hitastigshalla.

Tækni vandamálið breytist á leiðinni niður. Fyrri kólnun ætti að takmarka myndun íss. Nálægt og neðan við glerflutningshitann verður nákvæmni og jafn hitastig mikilvægara en hraði.

Af hverju stýrð kólnun er nauðsynleg

Kælivökvar minnka kólnunarhraðann sem þarf til að koma í veg fyrir ís. Þeir leyfa vefjum með mikinn vatnsinnihald að fara inn í mjög seigt, glerkennt ástand fremur en að kristallast mjög.

Glerflutningshitinn, skrifaður Tg, fer eftir lausninni, styrkleika hennar og mælingaraðferðinni. Þetta er ekki einn algildur líffræðilegur þröskuldur heldur spönn.

Fyrir lausnir sem skipta máli við mannlega frystivörslu, er þessi svæði oftast nálægt -120°C til -135°C.

Ofan við þetta svæði getur of hæg kólnun leyft kjarna myndun og vöxt. Neðan við það hegðar efnið sér sífellt meira eins og stökkur fast efni.

Ef yfirborðið kólnar miklu hraðar en miðjan, dragast mismunandi svæði saman í mismunandi mæli. Þetta getur valdið sprungum vegna hitastigshalla.

Þetta skapar takmarkaða leið: kólna nógu hratt fyrir glermyndun, síðan stjórna halla og kólnunarhraða þegar sjúklingurinn verður glerkennt.

Sjámuninn á frystingu og glermyndun fyrir undirliggjandi fashegðun.

Fyrsta kynslóð kólnunarkassans

Tomorrow.bio’s fyrsta kynslóðarkerfi, kallað V1 kólnunarkassinn, setti grunninn fyrir stýrða kólnun á heilum líkama.

Sjúklingurinn er settur inn í sérstakt einangrað herbergi. Tölva stjórnar kælikerfi herbergisins á meðan hitastigsskynjarar mæla hitastig á mörgum stöðum.

Stjórnkerfið fylgir forrituðu ferli fremur en að beita hámarks kólnun samfellt. Allar skynjaragöng eru skráð sem hluti af sjúklingstermalssögu.

Þetta er þegar grundvallarólíkt beinni nersuðu. Vélin getur hægja, haldið eða breytt aðstæðum herbergisins í samræmi við það sem sjúklingurinn er í raun að upplifa.

Annað kynslóðarkerfið byggt á dewar

Tomorrow.bio’s annars kyns hönnun flytur stjórnaða kælingu inn í sérhannaðan dewar.

Sjúklingurinn er inni í dewarinu á meðan sérhæfður lokkur tengir kælingarbúnaðinn, tölvustýringu, loftpípu, tengingar fyrir skynjara og leiðslur fyrir hitastigsskynjara.

Hitastigsskynjarar eru staðsettir á nokkrum stöðum inni í sjúklingnum. Aukaskynjarar fylgjast með hitastigi inni í dewarinu.

Kerfið sér því meira en viðeigandi markgildi. Það sér hversu hratt mismunandi mæld svæði sjúklingins bregðast við.

Tölvan stillir hitastigshalla og kælingarhraða dewarins til að halda þessum mælingum innan leyfilegra marka fyrir protokollið.

Stórt líkamshluti getur ekki verið fullkomlega jafnhitað á meðan kæling fer fram. Raunverulegt markmið er að minnka dreifingu og koma í veg fyrir að hvaða mælt svæði sem er fari of hratt eða of hægt fram.

Dewarinuð lögun minnkar einnig meðhöndlun milli stjórnaðrar kælingar og geymslu við frostmark. Sama lokaða form getur veitt stöðugt, samhverft umhverfi umhverfis sjúklinginn.

Markgildishitastig er ekki hitastig sjúklings.

Stýrikerfi getur kælt umhverfið hratt. Það getur ekki fært miðju mannslíkamans til að ná því hitastigi á einu augnabliki.

Varmi þarf að berast frá dýpri vef til yfirborðs. Lögun, líkamsgerð, dreifing kælivökva og staðsetning skynjara hafa allir áhrif á þessa töf.

Þetta er ástæðan fyrir því að einn skynjari í dewarinu dugir ekki. Umhverfi með -130°C sem markgildi sannar ekki að öll mæld svæði sjúklings hafi náð -130°C.

Stýrikerfið verður að taka tillit til bæði algildis hitastigs og munar milli skynjara. Hæsta punktur, lægsti punktur og heildardreifing gefa allir upplýsingar.

Nákvæmni skynjara, staðsetning og samfelldni skipta einnig máli. Ótrúlegar mælingar eða bilun í skynjurum ættu að vera merktar frekar en að vera þögult meðaltal í ferlinu.

Tomorrow.bio’s þriggja stigja hitastigsferill

Núverandi protokoll hefur þrjú aðgreindar fasa. Gildin eru starfsmarkmið fyrir þetta tæki og kælivökvakerfi, ekki algildar fastar fyrir öll vítfræðikerfi.

1. Hraðlega niður í -130°C

Fyrsti fasinn flytur sjúklinginn frá þurrís hitastigi í um -130°C eins hratt og mögulegt er án þess að dreifing hitastigs fari út fyrir öryggi.

Hraði skiptir máli hér af því að óvernduð svæði geta enn myndað ís áður en vefurinn verður glerkennt.

Tölvan fylgist ekki bara með tíma sem líður. Hún fylgist með hitastigsskynjurum og stillir kælingarumbúðirnar umhverfis sjúklinginn.

2. Leyfa stjórnaðri endurhækkun í -120°C

Eftir að þú hefur náð um það bil -130°C, er kælingin minnkuð og sjúklingurinn er látinn hitna náttúrulega upp að um það bil -120°C.

Þetta er annaðingstímabil. Nálægt Tg heldur efnið sem er varnarað með kæliefni nógu mikilli sameindahreyfingu til að sum spenna sem hefur safnast upp geti slakað.

Þetta endurspretta gefur einnig hlutum sem eru heitari og kaldari tíma til að nálgast hvorn annan betur áður en efnið er fært dýpra inn í sitt stífu glerkennt ástand.

Annaðingur snýr ekki við fyrirfram tilverandi líffræðilegum skemmdum. Tilgangurinn er þrengri: minnka hitastigshalla og spennu sem myndast vegna ójöfnuð í samdrætti.

3. Farðu niður í -196°C á um það bil 1°C á klukkustund

Frá um það bil -120°C er markmiðsferðin um það bil 1°C á klukkustund fram að því að sjúklingurinn nær hitastigi fljótandi niturs.

Þetta síðasta 76 gráðu millibil tekur um það bil þrjá daga jafnvel áður en halar og stjórnunarstillanir eru teknar með í reikninginn.

Að halda 1°C á klukkustund í stórum, hitastigshalla líkama er stjórnunarvandamál, ekki bara stilling á klukku.

Stjórnkerfið verður að stilla umhverfi dewarins sífellt svo að innri hitamælarnir fari niður saman án þess að mynda of mikla hall.

Þegar einn hluti er á eftir, getur þvingun til að kæla umhverfið enn frekar valdið ofkælingu annars hluta. Nákvæmni þýðir að jafnvægi sé haldið á öllu skynsvæðinu, ekki að elta eitt mæligildi.

Af hverju annaðingstímabilið er vísindalega sennilegt

Rannsóknir á stórum skala vitrification (glasmyndun) benda til tveggja samkeppnandi brotavalda: ónóg kæling ofan við Tg og of mikil aflræn spenna í og neðan við Tg.

Rannsóknin2024 manna líffæra-stærðar vitrification rannsóknnotaði marga innri mæla og komst að því að annaðingur minnkar hall fyrir að efnið fari inn í glerkennt ástand.

Sama rannsóknin fann líka að hæg kæling neðan við annaðingstímabilið hjálpar til við að forðast endurbyggingar á stórum halla og spennu.

Aðskildrannsókn á aflfræðilegum eiginleikumfann að annaðingur nálægt Tg breytir verulega eftirstöðvarspennu og veikar háðni hennar á undanfarandi kælingarhraða.

Þessar rannsóknir styðja undirliggjandi stjórnunarstefnu. Þær staðfesta ekki sjálfstætt öll nákvæm gildi í Tomorrow.bio’s heildar líkamsstefnu.

Heilar mannslíkamenn eru stærri og fjölbreyttari en rannsóknarstofur eða líffæri. Beinar hitamælingar og myndatökur eftir kælingu eru ennþá nauðsynlegar.

Það sem tölvan skráir

Nytt útkominn er ekki skilaboð sem segir „kælingu lokið“. Það er heildar tímaröðin frá öllum hitagögnunum.

Skráin ætti að sýna hraða, halda, endurheimt, hallamun milli nemenda, stjórnunaraðgerðir, viðvörun og hvaða frávik sem er frá áætluðum ferli.

Þessi gögn verða hluti afmat á gæðum í frostvarðveislu.

Eftir kælingu getur staðlað CT við fljótandi nitur hitastigi leitað að dreifingu frostvarnarefnis, ís, stórra aflögunar og brota sem hitagögn ein ein geta ekki sýnt.

Af hverju ljúka við við fljótandi nitur hitastigi

Við venjulegt loftþrýsting suðar nitur nálægt 77.34 kelvinum, um það bil -195.8°C, samkvæmtNIST Chemistry WebBook.

Geymsla í fljótandi nitri er óvirk. svo framarlega sem nægilegt magn af vökva er í geymslunni, viðheldur suðujafnvægi stöðugu frosthitastigi án þess að nota vélræna kælingu.

Stjórnaða niðurstigningin lýkur ekki fyrr en sjúklingurinn er hitastigshæfur fyrir þetta stöðuga ástand. Geymsla er ekki notuð sem staðgöngu fyrir kælingu.

Hönnun og afnám næsta stigs eru fjallað um ínútímalegum frostvaradewars og geymslu við millihita.

Frekari lesning

• Líkamlegur glerun og nanahitun á stærð mannslíffæris
• Hitastigssveiflur og spenna við glerun
• Tomorrow.bio’s yfirlit yfir glervarðveisluferlið
• Hefðbundin geymsludúfar fyrir kuldageymslu