Validierung des Log & Guard Tieftemperatursensors als binärer Levelsensor

Die Sicherheit kryokonservierter Gameten und Embryos ist nach wie vor ein hochaktuelles Thema und die automatische Überwachung der Lagerbehälter – meist Flüssigstickstofftanks – wird sich als Standard etablieren.

Vitrolife bietet mit Log & Guard ein Monitoring- und Warnsystem an, das sich in der Reproduktionsmedizin gut etabliert hat. Die Überwachung von Flüssigstickstofftanks erfolgt über Tieftemperatursensoren. Sie werden so in die Stopfen der Lagertanks integriert, dass der Messfühler etwa auf Höhe der oberen Öffnung der Lagerkanister liegt (Abb. 1). Ein Transmitter auf dem Tankdeckel sendet die Temperaturwerte drahtlos an die Log & Guard-Zentrale, wo sie dauerhaft gespeichert und über die Software graphisch angezeigt werden. Bei Überschreiten einer einstellbaren Alarmschwelle (empfohlen –195 °C) sendet Log & Guard eine SMS-Warnung auf bis zu 6 Mobiltelefone gleichzeitig.

Neben der Lagertemperatur (essentiell zum Nachweis der unterbrechungsfreien Lagerung unter Optimalbedingungen) ist der LN2-Füllstand eines Lagertanks ein wichtiger Parameter. Vitrolife hat daher die Eignung des Log & Guard Tieftemperatursensors als „binärer“ Levelsensor getestet und validiert.

Material und Methoden

Die Validierung wurde an einem XC34/18-Lagertank (Chart MVE; 42,2 l Innenvolumen) durchgeführt. Der Log & Guard Tieftemperatursensor war nach dem normalen Standard in den Stopfen integriert (Abb. 1), in der Höhe allerdings nicht wie üblich fixiert, sondern entlang einer Höhenskala in 5-mm-Schritten verschiebbar. Ausgehend von einer Eintauchtiefe in Flüssigstickstoff von 5 mm wurde der Messfühler in 5 1-h-Intervallen jeweils um 5 mm nach oben bewegt. Temperaturmesswerte wurden (wie im Realbetrieb) alle 15 min. aufgezeichnet. Die Warnschwelle von Log & Guard lag bei –195 °C. Das-5-mm-Intervall, in dem bei zunehmender Entfernung des Messfühlers vom Flüssigkeitsspiegel die Temperaturwarnung auslöste, wurde jeweils notiert. Der Versuch wurde 8× wiederholt, um im 80-%-Konfidenzintervall zu liegen.

Ergebnisse

Abbildung 2 zeigt exemplarisch den Temperaturverlauf eines Durchgangs. Die Temperaturwerte waren bei eingetauchtem Messfühler (–5 mm) bis 5 mm über dem Flüssigkeitsspiegel sehr homogen. Im Abstandsbereich zwischen 5 und 10 mm zwischen Sensorspitze und LN2-Niveau zeigte sich eine moderate Temperaturerhöhung von ca. 0,7 °C. Danach kam es bei einem Abstand zwischen 10 und 15 mm jeweils zu einem deutlichen Temperaturanstieg von mehr als 4 °C. Bei der weiteren Anhebung des Messfühlers bis auf 25 mm über den Flüssigkeitsspiegel wurden die Temperatursprünge wieder geringer (0,7–0,8 °C).

Bei 10–15 mm Abstand zwischen LN2-Level und Sensorspitze wurde reproduzierbar eine Temperaturwarnung ausgelöst. Abbildung 3 zeigt die Messtemperatur bei Ausgabe der Warnung und den Abstand der Fühlerspitze vom Flüssigkeitsspiegel für alle 8 Durchläufe.

Diskussion und Ausblick

Die Validierung zeigt, dass der Log & Guard Tieftemperatursensor im XC34/18 Flüssigstickstoff-Lagertank zuverlässig als binärer Levelsensor funktioniert, d. h. der Status „Flüssigkeitsstand über Fühlerspitze“ wird mit guter räumlicher Auflösung (10–15 mm) vom Status „Flüssigkeitsstand unter Fühlerspitze“ unterschieden.

Wir sind uns bewusst, dass die Temperaturprofile je nach Marke und Typ eines Lagertanks variieren können. Im Verhältnis zur Gesamtfüllhöhe eines Tanks (im XC34/18 z. B. 54 cm) ist die Auflösung der „binären Levelerfassung“ allerdings beachtlich. Vitrolife wird weiter daran arbeiten, eine möglichst sichere Kryolagerung zu gewährleisten.

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