Прибор для замораживания биологических суспензий

 

Использование: биология, медицина, животноводство, при необходимости криоконсервации биологических веществ и суспензий для их длительного хранения. Сущность изобретения: прибор для замораживания биологических суспензий содержит корпус, размещенный внутри него вращающийся охлаждаемый барабан, механизм загрузки суспензии, механизм выгрузки замороженной суспензии и устройство для отделения замороженной суспензии. Вращающийся барабан выполнен тонкостенным, а загрузочное устройство представляет собой один или несколько сосудов, соединенных герметично с одной или несколькими микропипетками, средняя часть которых помещена в охладитель. Механизм выгрузки состоит из одной или нескольких капсул-пробирок, установленных в теплоизолированном кожухе с возможностью фиксации на корпусе, а охладитель, охлаждаемый барабан и теплоизолированный кожух гидравлически соединены с сосудом Дьюара, содержащим криогенную жидкость. 1 ил.

Изобретение относится к криоконсервации биологических веществ, а именно к замораживанию суспензий биологических веществ с последующим длительным хранением их в виде гранул в криобанке, и может быть использовано в биологии, медицине и животноводстве.

В известном устройстве, непосредственно выполняющем задачу замораживания биологических веществ [1] производят замораживание объемов 0,2 мл на охлажденных тефлоновых пластинах, причем для гранулирования суспензий используют температуру порядка минус 70 минус 80^оС, что дает возможность без отрицательных для клеток последствий погружать гранулы непосредственно в жидкий азот.

Недостатком этого устройства является то, что почти все операции приходится производить вручную, что предопределяет низкую производительность.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для быстрого замораживания пищевых продуктов [2] содержащее охлаждаемый вращающийся барабан с кожухом, нижняя часть объема, заключенного между барабаном и кожухом, заполнена криогенной жидкостью. В состав устройства также входят пластина для съема замороженных продуктов и механизм выгрузки.

Однако это устройство в силу своего функционального предназначения не может обеспечить выполнение ряда операций, необходимых для обеспечения полного цикла замораживания биологических суспензий.

Цель изобретения обеспечить образование капель малого объема, возможность выгрузки и хранения замороженных гранул в постоянном температурном режиме и высокую степень автоматизации.

Для этого в устройстве для замораживания суспензий, содержащем корпус, размещенный внутри него с возможностью вращения охлаждаемый барабан, механизм загрузки суспензии, механизм выгрузки замороженной суспензии и устройство для отделения замороженной суспензии, вращающийся барабан выполнен тонкостенным, а загрузочное устройство представляет собой один или несколько сосудов, соединенных герметично с одной или несколькими микропипетками, средняя часть которых помещена в охладитель, причем механизм выгрузки состоит из одной или нескольких капсул-пробирок, установленных в теплоизолированном кожухе с возможностью фиксации на корпусе, а охладитель, охлаждаемый барабан и теплоизолированный кожух гидравлически соединены с сосудом Дьюара, содержащим криогенную жидкость.

На чертеже представлена конструкция прибора для замораживания биологических суспензий.

Прибор состоит из корпуса-основания 1, на котором смонтированы сосуды 2 для суспензии биологических веществ, кранов 3, микропипеток 4, помещенных в охладитель 5, охлаждаемого барабана 6, ножа 7, приемных воронок 8 и пробирок-капсул 9 для сбора замороженных гранул.

Сосуды 2 являются загрузочными устройствами, в них заливается суспензия. Они установлены на штанге 10 с возможностью перемещения по вертикали на длину штанги.

Краны 3 являются винтовыми пережимами мягких трубок, посредством которых соединены сосуды 1 и микропипетки 4, и предназначены для регулировки подачи суспензий. Микропипетки 4 представляют собой трубки с калиброванным на выходе отверстием и предназначены для образования капель суспензий определенного размера. Микропипетки установлены в охладитель 5 и фиксируются в определенном положении относительно барабана 6 с помощью винтов 11.

Охлаждаемый барабан предназначен для замораживания капель суспензий и представляет собой вращающийся в двух опорах 12 и 13 пустотелый тонкостенный цилиндр, внутрь которого подается парожидкостная смесь азота для его охлаждения. Привод барабана осуществляется через муфту 14 от электродвигателя 15. Для снижения расхода азота опора 13 выполнена в виде торцового уплотнения. Подвижная в осевом направлении втулка 16 поджимается пружиной 17 к торцовой поверхности цилиндра, чем и обеспечивается герметичность внутренней полости тонкостенного цилиндра.

Охладитель 5 предназначен для предварительного охлаждения суспензий, проходящих через микропипетки, и представляет собой полый цилиндр с впаянными трубками 18, в которые вставляются микропипетки. В полость охладителя 5 подается азот, выходящий из барабана 6.

Нож 7 предназначен для снятия с наружной поверхности барабана замороженных капель суспензий, представляет собой качающийся на двух шарнирах держатель 19, на котором с помощью пластины 20 крепится лезвие 21. К поверхности барабана 5 лезвие ножа поджимается с помощью винтов 22.

Воронка 8 предназначена для приема замороженных гранул суспензий и направляет их в пробирки-капсулы 9 механизм выгрузки.

Пробирки-капсулы 9 предназначены для сбора, хранения и транспортировки замороженных гранул суспензии. Пробирка-капсула выполнена в виде пробирки с резьбой и закрывается крышкой с эластичной прокладкой. Пробирки-капсулы устанавливаются в термоизолированный кожух 23, в который поступает парожидкостная смесь азота. Термоизолированный кожух 23 устанавливается в направляющих 24 и фиксируется винтами 25. На корпусе-основании смонтированы также устройства, обеспечивающие подачу парожидкостной смеси азота из сосуда Дьюара. На чертеже они показаны схематично. К ним относятся задатчик давления 26 для регулировки давления азота, вентиль 27 для регулировки подачи азота, вентиль 28 для подачи азота в охлаждаемый барабан 6, вентиль 29 для подачи азота в термоизолированный кожух 23, вентиль 30 для поддержания температуры в охладителе 5 и манометр 31 для контроля давления парожидкостной смеси азота.

Прибор для замораживания биологических суспензий работает следующим образом.

Замораживаемая суспензия подается из сосуда 2 через микропипетку 4 и охладитель 5 на барабан 6. Скорость вращения барабана и образования капель синхронна. Вращение барабана осуществляется от электродвигателя 15 через муфту 14. Из сосуда Дьюара через вентиль 28 подается азот в охлаждаемый барабан 6, а через вентиль 29 в термоизолированный кожух 23, в охладитель 5 криогенная жидкость поступает из барабана 6.

Низкая температура барабана обеспечивает мгновенное примораживание капли суспензии к его поверхности.

Ножом 7, расположенным над приемной воронкой 8, замороженные капли отделяются с поверхности барабана и в виде гранул падают в воронку 8 и далее в пробирки-капсулы 9. По мере заполнения пробирок замороженными гранулами они заменяются на новые, для чего освобождаются винты 25 и термоизолированный кожух 23 удаляется по направляющим 24. На его место крепится следующий.

Формула изобретения

ПРИБОР ДЛЯ ЗАМОРАЖИВАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ СУСПЕНЗИЙ, содержащий корпус, размещенный в нем с возможностью вращения охлаждаемый барабан, загрузочное устройство для суспензии, механизм выгрузки замороженной суспензии и устройство для отделения замороженной суспензии, отличающийся тем, что вращающийся барабан выполнен тонкостенным, а загрузочное устройство представляет собой один или несколько сосудов, соединенных герметично с одной или несколькими микропипетками, средняя часть которых помещена в охладитель, при этом механизм выгрузки состоит из одной или нескольких капсул-пробирок, установленных в теплоизолированном кожухе с возможностью фиксации на корпусе, а охладитель, охлаждаемый барабан и теплоизолированный кожух гидравлически соединены с сосудом Дьюара, содержащим криогенную жидкость.

РИСУНКИ

Рисунок 1