ПОРТАТИВНЫЙ ТЕРМОСТАТ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

Полезная модель относится к устройствам термостатирования биологических образцов во время проведения радиобиологических исследований в условиях строго заданных тепловых режимов и может быть использована для проведения комбинированных экспериментов одновременного воздействия на клетки разного вида ионизирующего излучения и гипертермии. Также возможно ее использование для транспортировки и хранения биологических объектов, требующих поддержания тепловых режимов в строго заданных пределах.
Для повышения эффективности лучевой терапии часто используют комбинированное действие ионизирующего излучения и различных ингибиторов восстановления клеток от радиационных повреждений. Синергический эффект, наилучшим образом достижимый при одновременном действии агентов, наиболее эффективен для подавления восстановления опухолевых клеток. Исследования в области синергических воздействий актуальны и перспективны. Предлагаемое устройство должно помочь в осуществлении необходимых экспериментов по одновременному воздействию на клетки излучений и повышенных температур.
Из существующего уровня техники известен термостат для медико-биологических исследований (RU 142802 U1, 10.07.2014 г.), содержащий закрывающуюся термостатируемую камеру с теплоизоляционными стенками, средство для размещения исследуемых биологических образцов, оснащенное плоскими электронагревателями, регулятором температуры, датчиками температуры, причем средство для размещения исследуемых биологических образцов выполнено в виде обоймы, изготовленной из теплопроводящего материала, состоящей из двух половин, внутренняя поверхность которых имеет выемки под форму пробирок, предназначенных для размещения в них биологических образцов, причем сама обойма снабжена подпружиненными направляющими для соединения своих половин и пьезоэлементами, при этом датчики температуры, плоские электронагреватели и пьезоэлементы размещены на наружной поверхности обоймы и снабжены средством подключения к блоку управления и регистрации, исполняющему функции регулятора температуры исследуемых биологических образцов и управляющего устройства для пьезоэлементов, обеспечивающих встряхивание обоймы с пробирками.
Недостатком данного устройства для конкретных задач является его сложность и дополнительные элементы конструкции, необходимые в условиях невесомости, что в нашем случае необязательно. Также к недостаткам можно отнести повышенное энергопотребление из-за дополнительных устройств. Материал, из которого предполагается делать данное устройство, возможно исказит результаты используемых нами комбинированных (радиационных) воздействий.
Также известен термоконтейнер (RU 197942 U1, 20.03.2020 г.), включающий корпус и крышку с ручкой, выполненные из теплоизолирующего и теплоотражающего слоев. Термоконтейнер снабжен защелками, причем корпус, выполнен из полипропилена в виде параллелепипеда или усеченной пирамиды, является ударопрочным и содержит откидную крышку, закрепленную на корпусе с помощью петель, корпус представляет собой многослойную конструкцию, состоящую из несущей оболочки корпуса из полипропилена, теплоизолирующих слоев с замкнутым контуром в виде пенополиуретана и вакуумных теплоизоляционных панелей. Время работы с сохранением требуемого терморежима составляет до 170 ч.
К недостатку данной модели можно отнести малое количество времени удержания заданной температуры. Время, требуемое для экспериментов с излучением, иногда превышает неделю и более.
Наиболее близкой к предлагаемому устройству является переносной термостат для транспортировки и хранения биологических субстанций (RU 130377 U1, 20.07.2013 г.), содержащий термоизолированный корпус с рабочей камерой и крышкой, изготовленные из вспененного пенополиуретана, термоблок, включающий термоэлектрический модуль, радиатор и вентилятор, систему автоматического управления, при этом система автоматического управления включает плату управления и силовую плату. Перепад температур предложен от -30 до + 40°С.
Недостатком данного термостата является недостаточный нагрев, запланированный в экспериментах, который необходим для достижения наилучшего результата действия на биологические субстанции, а также отсутствие необходимости поддержания отрицательных температур в рабочей камере.
Техническим результатом является создание компактного термостата, обеспечивающего формирование равномерного температурного поля в зоне размещения образцов исследуемых биологических материалов с поддержанием точно заданной контролируемой повышенной температуры в условиях беспрепятственного воздействия дополнительных физических параметров, таких как облучение от источников ионизирующего излучения.
Технический результат достигается тем, что термостат выполнен из проницаемых для ионизирующего излучения материалов и содержит коммутатор, управляющий изменением режимов работы нагревательного элемента, расположенный отдельно от корпуса блок питания, снабженный трансформатором преобразования напряжения 220°В в 24 В и встроенным аккумулятором для поддержания бесперебойной работы во время проведения экспериментов, причем боковая крышка камеры прижимается с помощью заглушки, а в крышке имеется дополнительное отверстие для контролирующего термометра.
При решении технического результата, за счет расширения возможностей контактного термометра, увеличения мощности блока питания и повышения емкости аккумулятора, будут увеличены нагревательные возможности и поддержание требуемых повышенных температур длительные промежутки времени.
Полезная модель поясняется подробным описанием и иллюстрациями, на которых изображено:
Фиг. 1 - Схема портативного термостатирующего устройства для проведения комбинированных медико-биологических исследований; вид спереди: 1- корпус; 2- транспортировочная ручка; 3- теплоизоляция; 4- рабочая камера; 8- рабочая полка; 9- полка для контактного термометра; 10- крепеж термоблока; 11- выход для кабеля питания; 13- контактный термометр; 14- нагревательный элемент; 15- вентиляционный модуль; 16- коммутатор.
Фиг. 2 - Схема портативного термостатирующего устройства; вид сбоку: 1- корпус; 2-транспортировочные ручки; 3- теплоизоляция; 4- рабочая камера; 5- крышка; 6- заглушка; 7- отверстие для контролирующего термометра; 8 - рабочая полка; 9- полка для контактного термометра; 10- крепеж термоблока; 11- выход для кабеля питания; 12 - кабель питания; 13- контактный термометр; 17- термоблок; 18- блок питания; 19- понижающий трансформатор; 20- аккумулятор; 21- кнопка включения/выключения.
Описание полезной модели.
Термостат (Фиг. 1, 2) для проведения комбинированных медико-биологических экспериментов на биологических объектах полностью выполнен из проницаемых для ионизирующего излучения материалов - полиметилметакрилата. Термостат содержит ударопрочный корпус 1 в виде параллелепипеда и снабжен транспортировочными ручками 2. Между корпусом 1 и камерой 4 имеется многослойная термоизоляция  3 (пенопласт). Камера 4 снабжена боковой крышкой 5, которая  прижата с помощью заглушки 6. По центру крышки 5 имеется отверстие 7 для контролирующего термометра. Внутри  камеры 4 имеется рабочая полка 8 (для установки ёмкости с исследуемыми биологическими объектами). Около задней стенки камеры 4 c помощью крепежа 10 жестко вмонтирован термоблок 17, нагревательный элемент 14, вентиляционный модуль 15 и коммутатор 16, управляющий изменением режимов работы нагревательного элемента. На полке 9 установлен контактный термометр 13. Камера 4  в задней стенке снабжена выходом 11 для кабеля  питания 12, соединенный с блоком питания 18. Блок питания 18 снабжен трансформатором 19, для обеспечения преобразования напряжения 220В в 24В, встроенным аккумулятором 20, для поддержания бесперебойной работы устройства во время проведения экспериментов и кнопкой включения/выключения 21.
Устройство используют следующим образом.
Термостат (Фиг. 1, 2) для проведения комбинированных радиобиологических экспериментов, с корпусом 1, выполненным из полиметилметакрилата берут за транспортировочные ручки 2 и переносят в соответствующее место рядом с источником ионизирующего излучения, участвующего в работе. Блок питания 18 включают с помощью кнопки вкл/выкл 21. Контактный термометр 13 настраивают на запланированную для эксперимента температуру. Крышку 5 с заглушкой 6 закрывают. Через некоторое время при достижении необходимой температуры заглушку 6 снимают и через технологическое отверстие 7 в крышке 5 вставляют контролирующий термометр. Если температура достигла значений, запланированных для проведения работы, и совпадает с контролем, то начинают эксперимент. Доступ в камеру 4 осуществляют через крышку 5, отодвинув заглушку 6 и на рабочую полку 8 устанавливают режимный объект с клеточной суспензией. Крышку 5 ставят на место и плотно придавливают заглушкой 6. После этого начинают воздействие ионизирующего излучения, засекая время эксперимента. Для обеспечения бесперебойной работы используют аккумулятор 20.
Устройство предназначено для проведения комбинированных экспериментов одновременного воздействия на объекты разного типа ионизирующего излучения и гипертермии. Термостат компактен, легок, мобилен и прост в эксплуатации, что  позволяет во время экспериментов одновременно воздействовать на клетки двумя контролируемыми физическими факторами. Преимущество модели заключается ещё и в том, что происходит полный контроль и длительное поддержание заданной температуры.
Полезная модель предназначена для многоразового использования, позволяет повысить теплозащитные свойства контейнера, время термостатирования, увеличить гипертермию, защититься от внезапного отключения электроэнергии и проводить комбинированные эксперименты с несколькими воздействующими факторами.