Устройство для поддержания температуры выращиваемых клеток в суспензии

 

.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ . . ТЕМПЕРАТУРЫ , ВЫРАЩИВАЕМЫХ КЛЕТОК В СУСПЕНЗИИ, содержащее ферментер, магнитную мешалку, нагреватель и датчик температуры суспензии, подключенные к регулятору, отличающ е е с я тем, что, .с целью повышения эксплуатационной надежности устройства, в него введены термоблок с теплопроводящей насадкой, в котором размещены нагреватель, датчик температуры суспензии и дополнительный датчик температуры нагревателя , а термрблок выполнен в виде двух вертйксшьно расположенных трубок из теплопроводящего материала, укрепленных на теплоизоляционной втулке, в которой непосредственно укреплен датчик температуры суспен-зии , чувствительный элемент которого расположен в трубке, размещенной под теплоизоляционной втулкой, и закреплен в теплопроводящей насадке , прикрепленной к днищу термоблос SS ка, причем на теплоизоляционной втулке закреплены нагреватель и (Л дополнительный датчик, подключенный к регулятору, а размещенная под теплоизоляционной втулкой трубка, нахреватель и датчик температуры суспензии расположены коаксиально. О5 о о М Од

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

З(5Ю.С 12 М 1 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

« ЮФВМ14 » I

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3408023/28-13 (22) 10.03,82 (46) 15.12.83. Бюл. Р 46 (72) В A.ÐDÃoâîé - М,М,Альперт

Л. В. Куланин., В ..В. Вильдермут, И.A.Ãàëèícêèé, Ю.П.Самошин, A.È.Øåâко и В.П.Панкратов (71) Опытное производство Института проблем онкологии им. P.Е.Кавецкого (53) 663.1(088.8) (56) 1. Патент CtdA М 3445342, кл. С 12 М 1/02, 1969.

2. "Bio Flo Behch-Top Chemostat".

Проспект фирмы "NBS" США, Модель

С 30. Бюллетень Р С 309715, 1971 ° ,(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ . ТЕМПЕРАТУРЫ,ВЫРАШИВАЕМЫХ КЛЕТОК В

СУСПЕНЗИИ, содержащее ферментер, магнитную мешалку, нагреватель и датчик температуры суспензии, подключенные к регулятору., o т л и ч а ющ е е с я тем, что, .с целью повышения эксплуатационйой надежности

„„SU„„ I 060673 A устройства, в него введены термоблок с теплопроводящей насадкой, и котором размещены нагреватель, датчик температуры суспензин и дополнительный датчик температуры нагревателя, а. термоблок выполнен в виде двух вертикально расположенных трубок иэ теплопроводящего материала, укрепленных на теплоизоляционной втулке, в которой непосредственно укреплен датчик температуры суспен зия, чувствительный элемент которого расположен в трубке, раэмещенной под теплоиэоляционной втулкой, и закреплен в теплопроводящей насадке, прикрепленной к днищу терМоблока, причем на теплоиэоляционной втулке закреплены нагреватель и дополнительный датчик, подключенный к регулятору, а размещенная под теплоиэоляционной втулкой трубка, нагреватель и датчик температуры суспензии расположены коаксиально.

1060673

Изобретение отвосится к биотехни« ческой промышленности,.а именно к устройствам для поддержания температуры вырЬщиваемых клеток в суспензии, и может найти применение в биологической лабораторной технике для обеспечения температурных режимов при исследовании процессов управляемого культивирования клеток человека и животных.

Известно устройство для ферментации, содержащее ферментер, внутри которого размещены мешалка для перемешивания клеток в суспензии и устройство для поддержания постоянной температуры выращиваемых клеток Г1.). 15

Это устройство состоит иэ наружногс нагревателя, размещенного в дополнительной емкости с водой, теп.лообменника, размещенного в фермен-: тере, насоса и датчика температуры, Щ расположенного в теплообменнике (в среде теплоносителя J, В качестве теплоносителя применяется водопроводная вода.

Основные недостатки известного 25 устройства — сложность конструкции и низкая эксплуатационная надежность

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для поддержания температуры выращиваемых клеток в суспензии, содержащее ферментер, магнитную мешалку, нагреватель и датчик температуры суспензии, подключенные к регулятору (2g.

К недостаткам известного устройства можно отнести следующие. Передача тепла от нагревателя зависит от скорости перемешивания суспензии, 40 при. малых скоростях пер емешив а ни я нагреватель перегревается и может выйти из строя, при этом возможна гибель клеток от перегрева возле долго включеннсro нагревателя„ 45 случайной остановке мешалки процесс переноса тепла еще более ухудшается так как нагреватель "не омыва/ ется" суспензией, появляются локальные эоны перегрева, выращиваемые 50 клетки (особенно высокоспециализированные клетки человека и животных) могут погибнуть.

Нагреватель и датчик температуры; суспензии разнесены, при этом возникают динамические ошибки, запаздывание, включение (отключение ) нагревателя, увеличивается время переходных процессов, что отрицательно сказывается на процессе выращивания 60 клеток. Указанные недостатки сущест, венно снижают эксплуатационную наI дежность..

° Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее ферментер, магнитную мешалку, нагреватель и датчик температуры суспензии, подключенные к регулятору, введены термоблок с теплопроводящей насадкой, в котором размещены нагреватель, датчик температуры суспензии и дополнительный датчик температуры нагревателя, а термоблок выполнен в виде двух вертикально расположенных трубок из теплопроводящего материала, укрепленных на теплоизоляционной втулке, в которой непосредственно укреплен датчик температуры суспензии, чувствительный элемент которого расположен в трубке, размещенной под теплоизоляционной втулкой, и закреплен в теплопроводящей насадке, прикрепленной к днищу термоблока, причем на теплоизоляционной втулке. закреплены нагреватель и дополнительный датчик, подключенный к регулятору, а размещенная под теплоизоляционной втул". ной трубка, нагреватель и датчик температуры суспензии расположены коаксиально.

Предлагаемое устройство представлено на чертеже.

На фиг. 1 изображено устройство, общий внд; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 — термоблок, разрез. устройство содержит ферментер 1, со смонтированной магнитной мешалкой 2, привод 3 которой расположен снаружи в нижней части устройства.

В крышке 4 ферментера имеются.гнезда 5 установки датчиков 6 для определения физико-химических параметров выращиваемых клеток:. В такое же гнездо устанавливается и термоблок 7, который подключают к регулятору 8. Термоблок конструктивно выполнен аналогично конструкции стандартного рН-метра и может быть установлен в любой культиватор, где имеется место для установки датчиков ° Термоблок содержит нагреватель 9 и датчик 10 температуры суспензии. Сам термоблок выполнен в виде двух вертикально расположенных цилиндрических трубок 11 и 12. Последние навинчены на теплоизоляционную втулку 13. Чувствительный элемент 14 датчика 10 расположен в трубке 12, находящейся под теплоизоляционной втулкой 13, и смонтирован в теплопроводящей насадке 15, закрепленной в теплоиэоляционном днище 16 термоблока. На втулке смонтирован дополнительны@ датчик

17 температуры нагревателя . Электрическое подключение термоблока к,. регулятору осуществляется разъемом

18.

1060673

Устройство работает следующим образом. ферменгер 1 заполняют питательной суспензией с клетками. Предварительно устанавливают датчики 6 и термоблок 7 внутри культивацнонной камеры.

Датчики соединяются с электронными регуляторами (не показаны). Термоблок 7 подключается разъемом 18 к регулятору 8. Включают магнитную мешалку 2. Суспензия клеток "омы-, вает " термоблок 7, а именно часть трубки 12 и насадку 15. Трубка 12 и насадка 15 выполнены из теплопрово-. дящего материала, поэтому они быстро приобретают температуру суспензии. В насадке 15 установлен чувствительный элемент 14 датчика 10, который измеряет температуру суспензии. Если эта температуры ниже за» данной, то включается нагреватель

9..Последний равномерно распределен на втулке 13.. Для обеспечения тепло- вого контакта нагревателя с трубкой полость между ними заполняют теплопроводящей пастой. Таким образом

;тепло от нагревателя через нижнюю трубку отдается жидкой суспензии, пока она не приобретает заданную температуру (например, + 37оС ), не=обходимую для выращиваемых клеток..

Как только температура суспензии достигнет заданной, регулятор 8 выключает нагреватель и температура, ° суспензии начинает понижаться до определенного значения, после которого нагреватель 9 опять включается. Таким образом, происходит поддержание температуры выращиваемых клеток в суспензии при исследовапии процессов управляемого культивирования клеток человека и животных.

В процессе исследований скорость перемешивания суспензии может меняться в широких пределах, не нарушая температурного режима. При больших скоростях перемешивания суспензия "омывает" термоблок 7 и быстро . приобретает необходимую температуру.

При малых скоростях перемешивания . суспенэии или при случайной остановке мешалки 2 нагреватель 9 все время включен. Для предотвращения вы- . хода из строя нагревателя от пере-, грева и образования локальных эон перегрева нагреватель 9 отключается по сигналу дополнительного датчика

17 температуры. В этом случае врейя нагрева суспензий немного увеличи вается, однако при этом резко повышается надежность жизнедеятельности клеток в случае экстремальных температурных условий ° Так как нагреватель 9 и датчик 10 температуры суспензии установлены вместе в одном термоблоке 7, то это существенно упрощает процесс установки (мон-! тажа) нагревателя и датчика температуры суспензии, так как вместо двух отдельных узлов, входящих в известное устройство, имеется один термоблок, в котором все выполнено вместе., Такая конструкция !компактна, занимает меньший рабочий объем в ферментере. Кроме этого, на место прежнего датчика температуры можно установить дополнительный датчик для определения физико-химических препаратов выращиваемых клеток. Возможность получения дополнительной ин, формации очень важна при исследовании процессов управляемого культи15 вирования клеток человека и животных.

Выполнение термоблока 7 в виде . двух вертикально расположенных цилиндрических трубок 11 и 12 из теп20 лопроводящего материала, навинченных на теплоизоляционную втулку 13, обеспечивает концентрацию тепла только в нижней части термоблока.

Нагревается только нижняя трубка, 25 она и погружена в суспензию. Теплоизолирующая втулка предотвращает передачу тепла вверх по трубке. Таким образом, потери тепла в данной конструкции минимальны. То, что

30 датчик температуры 10 суспензии заключен во втулку 13, а его чувствительный элемент 14 расположен в, 1 трубке 12 и укреплен в теплопроводящей насадке 15, закрепленной в

З5 .днище термоблока, выполненного из термоизоляционного материала, поз воляет с высокой точностью поддерживать температуру суспензии.

Выполнение нагревателя 9 на втулке 13 позволяет -максимально прибли40 зить нагреватель к металлической трубке, которая непосредственно контактирует с суспензией. Кроме этого, в минимальный зазор между трубкой и нагревателем вводится теплопроводя45 щая паста. Такая же паста вводится между чувствительным элементом 14 датчика 10 и теплопроводящей насадкой 15.

Расположение нижней трубки, наг50 ревателя И датчика температуры суспензии коаксиально упрощает изготовление элементов термоблока, улучшает процесс подачи тепла в суспензию и процесс измерения температуры

55 суспензии, предотвращаются динамические о1аибки регулирования.

Таким образом, эффективность устройства заключается в повышении его эксплуатационной надежности. Это позволяет использовать устройство

60 в аппарат и системах управляемого культивирования клеток человека и животных, требующих надежных. температурных режимов при исследованиях процессов культивирования.

1060673

12

Put.

Составитель О.Орлов редактор М.Циткина Техред О.Неце Корректор O. Билак

Заказ 9971/28 Тираж 503 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, E-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент",.г. ужгород ул. Проектная, 4