Установка для сублимационной сушки биоматериалов

 

Использование: в устройствах для сушки материала, для сублимации биоматериалов в космосе в замороженном состоянии. Сущность изобретения: установка для сублимационной сушки биоматериалов содержит корпус с размещенными в нем кассетами с флаконами биопродуктов, две герметичные крышки и нагреватель, при этом корпус установлен в шлюзовой камере космического аппарата с возможностью выдвижения в открытый космос и имеет радиальный канал, сообщающий внутреннюю его полость с окружающей космический аппарат средой и перекрытый электропневмоклапаном, причем снаружи канала установлена заглушка-рассекатель, а в каждой крышке установлены подпружиненная диафрагма, закрепленная на сильфоне, образуя герметичные полости, фиксирующий элемент, взаимодействующий с диафрагмой, и вентиль, перекрывающий канал, выполненный в каждой крышке и сообщающий соответствующую полость с окружающей космический аппарат средой, при этом нагреватель размещен между кассетами, а каждый флакон снабжен обратным клапаном, взаимодействующим с соответствующей диафрагмой. 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для сушки материала в замороженном состоянии и может быть использовано для сублимации биоматериалов в космосе.

Известна установка для сублимационной сушки биоматериалов, включающая корпус с расположенными внутри него гнездами для размещения ампул и вертикальным коллектором, подключенным верхним концом к линии вакуума (см. авт. св. СССР N 883626, кл. F 26 B 5/06, 1981).

Недостатком известной установки является невозможность получения чистого биопродукта в наземных условиях.

Известна также установка для сублимационной сушки биоматериалов, включающая корпус с размещенными в нем кассетами с флаконами биопродукта, две герметичные крышки и нагреватель (см. Д.П. Лебедев и др. "Тепло- и массообмен в процессах сублимации в вакууме", М. "Энергия", 1973, с. 65 75).

Недостатком данной установки является большое потребление энергии, наличие опасных хладагентов и невозможность получения биопродуктов требуемой чистоты.

Сущность изобретения заключается в том, что в установке для сублимационной сушки биоматериалов, включающей корпус с размещенными в нем кассетами с флаконами биопродуктов, две герметичные крышки и нагреватель, корпус установлен в шлюзовой камере космического аппарата с возможностью выдвижения в открытый космос и имеет радиальный канал, сообщающий внутреннюю его полость с окружающей космический аппарат средой и перекрытый электропневмоклапаном, причем снаружи канала установлена заглушка-рассекатель, а в каждой крышке установлены подпружиненная диафрагма, закрепленная на сильфоне, образуя герметичные полости, фиксирующий элемент, взаимодействующий с диафрагмой, и вентиль, перекрывающий канал, выполненный в каждой крышке и сообщающий соответствующую полость с окружающий космический аппарат средой, при этом нагреватель размещен между кассетами, а каждый флакон снабжен обратным клапаном, взаимодействующим с соответствующей диафрагмой.

Техническим результатом предложенного решения является получение в космосе в условиях микрогравитации высокооднородных в физическом и биологическом отношении макромолекул и клеток. При этом обеспечивается существенное повышение производительности установки (в сотни раз) и высокая чистота выделяемых биологических компонентов, выращивание кристаллических биопрепаратов с более совершенной внутренней структурой.

На фиг. 1 изображена установка для сублимационной сушки биоматериалов; на фиг. 2 схема размещения установки в шлюзовой камере космического аппарата; на фиг. 3 схема установки в рабочем положении.

Установка для сублимационной сушки биоматериалов состоит из корпуса 1, установленного в шлюзовой камере А космического аппарата и выполненного в виде полого цилиндра с фланцами на торцах, закрытого верхней 2 и нижней 3 крышками с возможностью выдвижения в открытый космос от привода В. Внутри корпуса 1 установлены две кассеты 4 и 5 с флаконами 6, содержащими биопродукт. Одна из кассет 4 выполнена в виде диска с глухими отверстиями под флаконы 6. Другая кассета 5 выполнена в виде 2-х параллельно расположенных листов 7, сквозные отверстия в которых соединены тонкостенными трубками 8 под флаконы 6. Флаконы 6 крепятся в гнездах стопорным устройством 9, например ремешком из петельной ткани. Между кассетами 4 и 5 установлен нагреватель 10, содержащий несколько параллельных спиралей. Корпус 1 внутри имеет выступ 11 с радиальным каналом 12, сообщающим внутреннюю полость корпуса 5 через крышку с окружающей средой. Внутри корпуса 1 на выступе 11 установлен электропневмоклапан 13, перекрывающий канал 12. Снаружи корпуса 1 канал 12 закрыт рассекателем-заглушкой с радиально расположенными относительно оси ее выходными отверстиями 14, обеспечивающими безмоментное истечение газа. В кассетах 4 и 5 кроме флаконов 6 установлены датчики хода 15 и 16 и датчики температуры 17 и 18. Крышки 2 и 3 выполнены каждая в виде полусферы, внутри которой на сильфонах 19 и 20 подвешены диафрагмы 21 и 22 с образованием внутренних герметичных полостей 23. Внутренние полости 23 и 24 крышек 2 и 3 сообщаются с окружающей средой через вентили 25 и 26. Диафрагмы 21 и 22 отжимаются в сторону от корпуса 1 через сферическую опору пружинами 27 и 28. Крышки 2 и 3, кроме того, снабжены фиксирующим элементом в виде упорных винтов 29 и 30, обеспечивающих фиксацию положения диафрагм. Между крышками 2 и 3 и корпусом 1 установлены герметизирующие прокладки 31 и 32. Для обеспечения герметичности крышки 2 и 3 поджимаются к корпусу 1 с помощью ряда винтовых стяжек 33. Стяжки крепятся на корпусе 1 с возможностью продольного перемещения. На конце стяжки выполнен Г-образный выступ 34, заходящий в паз 35, выполненный в крышке. Снаружи корпуса 1 выполнено углубление 36, в котором размещена вилка 38 штепсельного разъема для подстыковки кабеля системы управления выносного стыковочного модуля. На нижней крышке 3 выполнен цилиндрический ригель 38, предназначенный для крепления выносного стыковочного модуля. Флаконы 5 состоят из колбы 39, закрытой герметичной крышкой 40. В крышке установлен обратный клапан 41, взаимодействующий с соответствующей диафрагмой.

Установка работает следующим образом. В кассеты 2 и 3 в корпусе 1 устанавливают флаконы 6, наполненные жидким биопродуктом, и закрепляют их ремешками 9 из петельной ткани. Корпус 1 закрывают крышкой 2 и 3, затем в пазы 35 вводят Г-образные выступы 34 стяжек 33. При вращении стяжки 33 поджимают фланцы крышек 2 и 3 к фланцам корпуса 1, сжимая прокладки 31 и 32. Вращением вентилей 25 и 26 против часовой стрелки сообщают внутренние полости 23 и 24 с окружающей атмосферой, т.е. выравнивают давление, затем вращением по часовой стрелке закрывают вентили 25 и 26. После механической и электрической подстыковок перемещают выносной стыковочный модуль через шлюзовую камеру в окружающую космический аппарат среду, характеризующуюся низким давлением и температурой. После захолаживания биопродукта до заданной температуры, например -60^oC, подается напряжение на электропневмоклапан 13 и он открывается. Происходит выпуск воздуха из внутренней полости выносного стыковочного модуля в окружающее пространство. Диафрагмы 21 и 22 под действием перепада давления перемещаются в сторону корпуса 1 и нажимают на штоки обратных клапанов 41 флаконов 5, при этом внутренние полости флаконов сообщаются через открытые обратные клапаны и ЭПК с окружающим космический аппарат пространством, т.е. вакуумируются. Контроль вакуумирования ведется по датчикам хода 15 и 16. При вакуумировании замороженный биопродукт испаряет жидкую фазу (происходит сублимация). Во флаконе остается сухой осадок - порошок биопродукта. Для ускорения процесса сублимации включается нагреватель. Регулировка температурного режима производится последовательным отключением его спиралей. Кроме того, из-за разной теплоемкости и теплопроводности кассет 4 и 5 происходит различное изменение температурного режима флаконов, что необходимо для разных биопродуктов. После окончания процесса сублимации подается напряжение на закрытие электропневмоклапана. В таком положении выносной стыковочный модуль возвращается в лабораторное помещение, где перед извлечением флаконов с биопродуктом производится фиксация диафрагм 21 и 22 с помощью винтов 29 и 30 в том положении, в каком они находятся, т.е. в положении, обеспечивающем открытие флаконов. Затем производится наддув внутренней полости корпуса 5 через рассекатель инертным газом, например азотом, до давления, несколько превышающего верхний предел давления окружающей атмосферы, предварительно (после герметичного подсоединения блока наддува азотом) открывают электропневмоклапан 13. После окончания наддува ЭПК 13 закрывается, а винты 29 и 30 вывинчиваются до упора, при этом мембраны возвращаются в исходное положение, обратные клапаны флаконов (надутых инертным газом) закрываются. После отстыковки блока наддува снова на короткое время открывается электропневмоклапан 13, при этом происходит выравнивание давления внутри и снаружи выносного стыковочного модуля. После выравнивания давления производится снятие стяжек 33, затем крышек 2 и 3. Доступ к флаконам с биопродуктом, надутым избыточным давлением инертного газа, открыт.

Формула изобретения

Установка для сублимационной сушки биоматериалов, включающая корпус с размещенными в нем кассетами с флаконами биопродуктов, две герметичные крышки и нагреватель, отличающаяся тем, что корпус установлен в шлюзовой камере космического аппарата с возможностью выдвижения в открытый космос и имеет радиальный канал, сообщающий внутреннюю его полость с окружающей космический аппарат средой и перекрытый электропневмоклапаном, причем снаружи канала установлена заглушка-рассекатель, а в каждой крышке установлена подпружиненная диафрагма, закрепленная на сильфоне, образуя герметичные полости, фиксирующий элемент, взаимодействующий с диафрагмой, и вентиль, перекрывающий канал, выполненный в каждой крышке и сообщающий соответствующую полость с окружающей космический аппарат средой, при этом нагреватель размещен между кассетами, а каждый флакон снабжен обратным клапаном, взаимодействующим с соответствующей диафрагмой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3