Livre blanc - Guide ultime de la surveillance et de l'alarme Dewar

Question centrale : Comment surveiller correctement les dewars remplis d'azote liquide, détecter les problèmes et envoyer des alarmes pour éviter d'endommager les échantillons stockés.

Introduction

Les pots de rosée remplis d'azote liquide sont la norme pour le stockage à long terme des tissus dans de nombreux laboratoires. Les tissus peuvent aller du sang de cordon ombilical aux œufs humains, aux embryons ou même aux cellules souches, qui représentent tous une grande valeur financière et irremplaçable. Ces échantillons doivent être conservés à très basse température afin d'arrêter les processus biologiques et de figer les tissus dans le temps. L'azote liquide s'évapore continuellement des dewars, ce qui abaisse le niveau de liquide dans le récipient. Les dewars sont donc fréquemment remplis (manuellement) pour éviter que le liquide ne s'évapore complètement. La température du dewar ne reste basse que si de l'azote liquide se trouve à l'intérieur du récipient. Après l'évaporation complète de l'azote liquide, la température commence à augmenter rapidement. Si la température du récipient de stockage dépasse une température critique, les tissus qu'il contient subiront des dommages de viabilité ou périront tout simplement.

Risques liés au stockage

Les laboratoires qui utilisent un système de gestion de la qualité travaillent selon une approche fondée sur les risques. Cela signifie que les risques liés à l'utilisation des dewars et de l'azote liquide doivent être cartographiés, de même que les conséquences de ces risques. Si les risques sont importants et les conséquences désastreuses, une mesure d'atténuation devra être mise en œuvre. Ce livre blanc se concentre sur un certain nombre de questions clés.

Figure 1 : Dewar avec formation de glace sur le bouchon.

Quels sont les inconvénients d'un dewar du point de vue de l'utilisateur ?
Comment mesurer avec précision l'azote liquide dans un dewar ?
Quels sont les problèmes techniques qui peuvent survenir avec un dewar ?
Comment surveiller tous ces risques avec une grande précision, en donnant à l'utilisateur le temps de réagir et de prévenir les dommages ?

Comment fonctionne un dewar ?

Un dewar est essentiellement une bouteille thermos très bien isolée. Le réservoir intérieur contient l'azote liquide qui, sous sa forme liquide, a une température d'environ -196°C, en fonction de la pression atmosphérique. Si l'azote liquide était versé dans un récipient non isolé, il s'évaporerait en un rien de temps. C'est pourquoi l'intérieur du dewar est enveloppé de plusieurs couches d'un matériau isolant en aluminium. Ce dewar isolé est ensuite placé à l'intérieur d'un réservoir plus grand avec des entretoises pour éviter que les deux réservoirs ne se touchent avec un matériau destiné à empêcher un nouveau transfert de chaleur.

Après avoir complètement scellé l'espace entre les réservoirs extérieur et intérieur, le réservoir extérieur est mis sous vide afin d'éliminer tout l'air de la chambre à double paroi. Cette dernière étape permet d'éliminer l'air qui peut transporter la chaleur de l'extérieur vers l'intérieur du dewar, ce qui accélérerait le processus d'évaporation (isolation sous vide).

De nombreux laboratoires partent du principe que la température à l'intérieur du dewar est exactement de -196°C dans le dewar (en haut et en bas) et que le changement de température sera le même avec ou sans liquide. Premièrement, la température à l'intérieur du vase de Dewar n'est pas exactement de -196°C à travers le vase de Dewar (ce que nous démontrerons plus tard). Deuxièmement, la température à l'intérieur du dewar reste stable pendant très longtemps, avant d'augmenter très rapidement une fois que tout le liquide s'est évaporé. Ce deuxième fait est souvent négligé lors de la recherche d'une solution de surveillance et d'alarme. Lorsque l'azote liquide a disparu, le temps de réaction de l'utilisateur est souvent si court que, si l'on tient compte du délai de déclenchement d'une alarme et du temps de déplacement jusqu'au laboratoire, il sera trop tard pour éviter des dommages de viabilité aux échantillons........

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Remerciements : Je tiens à exprimer ma gratitude à l'équipe de Cryo Solutions à Rosmalen, aux Pays-Bas. Je tiens tout d'abord à remercier David Vaessen pour son aide et ses connaissances dans la mise en place et la réalisation de ces tests. Sans vous, ce document n'aurait pas pu voir le jour. Deuxièmement, je voudrais remercier Richard van Woerden pour nous avoir permis d'utiliser sa société, sa salle de cryogénie et ses dewars pour réaliser ces tests. Enfin, dernier point, mais non des moindres, je vous remercie Christine Allen pour m'avoir aidé à discuter des idées scientifiques. L'ajout du test de ponction du cou a permis de compléter cet article.

Nous espérons que nos informations contribueront à rendre le stockage cryogénique à long terme dans des dewars un peu plus sûr et à éviter des pertes inutiles de tissus, voire de vies.

Han WeerdesteynCCO, XiltriX International