УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ И ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ ЖИДКОСТИ В КОЛБАХ И БУТЫЛЯХ

Полезная модель относится к оборудованию для микробиологической промышленности, а именно к устройствам для культивирования микроорганизмов для проведения бактериологических и серологических исследований в клинико-диагностических и санитарно-бактериологических лабораториях клиник и больниц, научно-исследовательских институтах и в других учреждениях здравоохранения.
Существует множество установок для выращивания микроорганизмов.
Известна установка для выращивания микроорганизмов, в которой предварительно простерилизованный ферментер посредством магистрали через коллектор и трубопровод вводится стерильная питательная среда, а в нее затем подают посевной материал. При перемешивании и аэрации в ферментере образуется пена, проникновение которой в полость предотвращается посредством перфорированного отбойника с отбортовкой. В случаях, когда уровень пены оказывается выше допустимого, по трубопроводу подается пеногаситель. Для поддержания оптимальных условий культивирования в ферментер через коллектор по трубопроводу вводят необходимые добавки [Авторское свидетельство СССР, №734256, кл. С 12 М 1/02, от 22.07.87].
Недостатком указанной установки является невозможность ее использования в лабораторных условиях, сложность конструкции.
Известно устройство для выращивания микроорганизмов, в котором цилиндрическую емкость заполняют питательной средой и производят посев микроорганизмов. Затем включают мешалку и подают воздух через аэратор, а также приводят во вращение шнеки. Последние засасывают культуральную среду через каналы в кожухах и выбрасывают через каналы. При этом происходит диспергирование среды в полостях кожухов, а вся масса среды в емкости приобретает вращательное движение, в процессе которого среда перемешивается
как мешалкой, так и шнеками. Шнеки при своем вращении перекачивают жидкость из верхних слоев объема среды в емкости в нижние, к ее днищу [Авторское свидетельство №371271, кл. С 12 М 1/06, от 07.02.89].
Однако данное устройство пригодно в основном для промышленного выращивания микроорганизмов, требует квалифицированный обслуживающий персонал, громоздкая по габаритам и не пригодна для применения в лабораторных условиях.
Известна установка электрической тепловой камеры с водяной рубашкой тип - ЦВЭ-2, предназначенная для хранения образцов в постоянной температуре в пределах температуры окружающей среды до +70°С. Камера применяется в лабораторных условиях для выращивания бактерийных культур. Нужная температура устанавливается на контактном термометре, удерживается автоматически во внутренней полости камеры [Техническая документация Электрической тепловой камеры с водяной рубашкой тип ЦВЭ-2.-Лодзь, Польша, 1979. - 8с.].
Недостатком данной установки является постоянный контроль уровня воды и отсутствие встряхивателя для перемешивания и аэрации питательной среды и бактериальной культуры.
Известно устройство для встряхивания АВУ-6П, предназначенное для механического перемешивания жидкости в колбах, пробирках, бутылях при выращивании культур. Состоит из следующих основных узлов: каркаса, основания, привода, рычажного механизма и сменных столов. Привод аппарата электромеханический, число колебаний регулируется в пределах 100-300 в минуту. Амплитуда колебаний регулируется в пределах от 10 до 25 мм [Проспект по правилам эксплуатации оборудования для встряхивания. - Москва, 1973 - С.10-11].
Однако данное устройство для поддержания определенной температуры помещается в специальный бокс и содержит ограниченное количество колб при встряхивании.
Известен аппарат для выращивания микроорганизмов. Побудителем расхода из нижней части переливного стакана направляют обрабатываемую жидкость по всасывающему и нагнетательному трубопроводам в эжекторы. В эжекторах происходит смешение обрабатываемой жидкости с эжектируемым из атмосферы воздухом и ввод ее в аппарат в виде падающей струи, которая прорабатывает весь слой монолитной жидкости, находящейся в аппарате. При контакте струи с устройством для распределения газожидкостного потока ее поток делится следующим образом. Основная часть потока газожидкостной смеси проходит сквозь вертикальный цилиндр - поток III, а остальная часть, отсекаемая верхними кромками цилиндра, попадает на верхнюю поверхность диска, укрепленного коаксиально наружной поверхности цилиндра и отражается от нее. Выделяющийся при этом воздух, всплывая вверх, образует восходящий поток II. Поток газожидкостной смеси III, оказавшись под диском, равномерно распределяется по ее нижней поверхности в направлении к периферии. Достигнув зоны перфорации, газовая составляющая потока III, равномерно распределяясь в объеме аппарата, образует восходящий поток IV. Далее обрабатываемая жидкость попадает в переливной стакан и направляется на следующий цикл рециркуляции [Установки для промышленной очистки сточных вод. Обзор работы НП "Хемианлангенбаукомбинат", Лейпциг, ГДР, с.4-5].
Однако указанный аппарат представляет из себя сложную инженерную систему, требующую мощные вентилятор и компрессор и не содержит приспособлений для поддержки температуры.
Известно устройство бактериологический термостат, обеспечивающий необходимые термические условия для культивации бактерий и вирусов. Бактериологический термостат состоит из внешнего шкафа с термоизоляцией, внутренний шкаф с каналом для принудительной циркуляции воздуха и с отоплением. Электрический шкаф с механическими и электрическими устройствами управления [Паспорт бактериологического термостата LP-120/2. Эстергом, Венгерская народная республика, 1981. - 23с.].
Недостатком данного устройства является отсутствие механизмов для встряхивания питательной среды и бактериальной культуры для аэрации и предотвращения слипания.
Известно устройство - термостат электрический суховоздушный ТС-80М-2, предназначенный для получения и поддержания внутри рабочей камеры стабильной температуры, необходимой для проведения бактериологических и серологических исследований. Термостат снабжен блоком управления, который обеспечивает непрерывное изменение температуры в рабочей камере термостата и автоматическое поддержание заданной температуры [Паспорт по эксплуатации термостата электрического суховоздушного ТС-80М-2.-Одесса, 1986. - 47с.].
Однако данное устройство не позволяет производить встряхивание колб с питательной средой и бактериальной культурой.
Известна установка - лабораторная встряхивающая машина WS-2, предназначенная для проведения процессов продолжительного смешивания жидкости. Вращающий момент электрического двигателя осуществляется через шкивы на бесступенчатую фрикционную передачу. Встряхиватель содержит приспособления для крепления лабораторных сит, крепления сосуда емкостью свыше 5 литров, для крепления пробирок, колб [Инструкция по обслуживанию лабораторной встряхивающей машины.-Варшава, Польша, 1985. - 9с.].
Недостатком данной установки является отсутствие приспособлений для поддержания постоянной температуры.
Наиболее близким техническим решением к полезной модели является устройство встряхиватель с водяной баней - тип 357, завода электронной аппаратуры «Elpan», г. Любава (Польша), состоящее из электрокипятильника, теплочувствительного элемента, приводного двигателя, стола с держателями, отдельных регулировочных элементов. Все элементы встряхивателя закреплены на стальной станине. Металлический корпус является лишь ограждением. Движение стола встряхивателя осуществляется элиптически, на котором устанавливаются
колбы Эрленмейера. Диапазон терморегуляции 30-100°С [Инструкция по обслуживанию встряхивателя с водяной баней тип 357-Любава, Польша, 1987. - 8с.].
Однако недостатком данной установки является постоянный контроль уровня воды при долговременной работе и небольшой объем вмещаемости камеры для колб. Кроме того, необходимо постоянно проводить дезинфекцию прибора в перерывах между встряхиванием сред в колбах.
Таким образом, технической задачей предлагаемой полезной модели является создание такой установки, которая позволила бы проводить выращивание микроорганизмов в лабораторных условиях при перемешивании и термостатировании жидкости в сосудах.
Технический результат полезной модели заключается в продолжительности и эффективности эксплуатации установки при одновременном применении перемешивания для улучшения аэрации бактериальной культуры и питательной среды и термостатирования в лабораторных условиях, с возможностью дезинфекции тепловой камеры установки в период перерыва между выращиванием микроорганизмов.
Указанный технический результат достигается тем, что установка для перемешивания и термостатирования жидкости в колбах и бутылях, содержащая тепловую камеру, столик с держателями для колб, электронагревательный элемент, электродвигатель, блок управления, согласно полезной модели, тепловая камера, подвешена на тросу к потолку или лабораторному шкафу и соединена с блоком управления, при этом тепловая камера состоит из наружной и внутренней камер, между которыми помещен теплоизолятор, а емкость рабочей полости внутренней камеры увеличена за счет расположения держателей для колб, бутылей на сменных столиках и вентиляционных отверстий с заслонками в крышке и на дне тепловой камеры, внутри рабочей полости внутренней камеры установлены с боковой стороны дезинфицирующий элемент, в верхней ее части датчик температуры, в нижней части закреплен под столиком с держателями электронагревательный элемент, причем электродвигатель расположен в нижней части снаружи тепловой камеры с возможностью его включения только
после закрытия крышки тепловой камеры, а амплитуда и частота колебаний тепловой камеры возможна регулированием эксцентрика на валу электродвигателя, кроме того на блоке управления установлены регулятор температуры и автотрансформатор.
Новыми отличительными признаками предлагаемой полезной модели-установки для перемешивания и термостатирования жидкости в колбах и бутылях являются:
- подвешивание тепловой камеры с помощью троса к потолку или лабораторному шкафу и соединение с выносным блоком управления обеспечивает равномерное перемешивание культуральных сред в колбах и бутылях в лабораторных условиях;
- тепловая камера состоит из наружной и внутренней камер, между которыми помещен теплоизолятор, а емкость рабочей полости внутренней камеры увеличена за счет особого расположения держателей для колб, бутылей на столике и вентиляционных отверстий с заслонками в крышке и на дне тепловой камеры, что обеспечивает постоянную температуру среды;
- применение внутри рабочей полости внутренней камеры с боковой стороны дезинфицирующего элемента, в верхней ее части датчика температуры, в нижней части электронагревательного элемента, закрепленного под столиком с держателями, обеспечивают автоматическую регулировку температуры в пределах 20-100°С и быстро, эффективно дезинфицировать внутреннюю камеру при длительном термостатировании;
- расположение электродвигателя снаружи в нижней части тепловой камеры с возможностью его включения только после закрытия крышки тепловой камеры обеспечивает механические колебания тепловой камере для встряхивания образцов жидкости в колбах, бутылях при постоянной температуре;
- регулирование эксцентрика на валу электродвигателя обеспечивает необходимую амплитуду и частоту колебаний тепловой камере;
- применение на выносном блоке управления регулятора температуры и автотрансформатора обеспечивают поддержание постоянной температуры в емкости рабочей полости тепловой камеры, питание электродвигателя и меньшую вероятность их кантования.
В известных устройствах - аналогах выращивание микроорганизмов осуществляется:
1) только за счет механического перемешивания среды с помощью шнеков [Авторское свидетельство №371271 от 07.02.89], встряхивания столика с колбами с помощью электромеханического привода [Проспект по правилам эксплуатации оборудования для встряхивания. - Москва, 1973 - С.10-11] или 2) одновременного использования перемешивания и поддержания необходимой температуры среды в сосудах [Инструкция по обслуживанию встряхивателя с водяной баней тип 357-Любава, Польша, 1987. - 8с.]. При этом в первых случаях установки для выращивания микроорганизмов для поддержания температуры помещаются в специальные боксы и используют перемешивающие приспособления, приводимые во вращение двигателем. Во втором случае, установка для выращивания микроорганизмов использует тепло водяной рубашки. Однако данные установки громоздки, технически сложны и не используют в процессе культивирования постоянную температуру для выращивания микроорганизмов. А встряхиватель с водяной баней требует постоянно контроля уровня воды при длительной эксплуатации в научных исследованиях и небольшой объем вмещаемости тепловой камеры для колб. Кроме того, необходимо постоянно проводить дезинфекцию прибора в перерывах между встряхиванием сред в колбах.
Предлагаемая установка для перемешивания и термостатирования жидкости в колбах и бутылях, выполненная в виде тепловой камеры со столиком для колб и бутылей, подвешанной на тросу, подключенной к электровигателю с эксцентриком на валу, соединенной с блоком управления для автоматического поддержания температуры от 20-100°С и для регуляции амплитуды и частоты перемешивания, позволяет выращивать культуры микроорганизмов при регулировании температуры, улучшить перемешивание и аэрацию среды, проводить дезинфекцию
тепловой камеры, использовать установку для получения экспериментальных данных в лабораторных условиях и в практическом здравоохранении.
Сравнение предлагаемого устройства с другими известными техническими решениями из уровня техники по патентной и научной документации позволило установить, что авторами не выявлены решения, включающие совокупность признаков, сходных и эквивалентных заявленным. Это позволяет сделать вывод о соответствии предложения критериям охраноспособности полезных моделей.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена установка для перемешивания и термостатирования жидкости в колбах и бутылях, на фиг.2 - вид сменного столика с держателями сверху внутри тепловой камеры на фиг.3 - сменный столик с держателями, установленный в нижней части тепловой камеры.
Предлагаемая установка для перемешивания и термостатирования жидкости в колбах и бутылях содержит тепловую камеру 1, внутри которой устанавливаются сменные столики 2 с держателями 3 для колб и бутылей различного диаметра (см. фиг.1, 2, 3). Тепловая камера 1 подвешена на тросу 4 через анкерный болт 5 к потолку или к лабораторному шкафу (см. фиг.1) и соединена с выносным блоком управления 6. Тепловая камера 1 состоит из наружной 7 и внутренней 8 камер, между которыми помещен теплоизолятор 9, представляющий из себя прокладки из гофрированного картона. Ёмкость рабочей полости внутренней камеры 8 увеличена за счет особого расположения держателей 3 для колб, бутылей на сменных столиках 2 (см. фиг.2): четыре держателя 3 по углам расположены перпендикулярно к стенкам внутренней камеры 8, а остальные - под острым углом и вентиляционных отверстий 10 с заслонками, соответственно, в крышке 12 и на дне тепловой камеры 1. Внутри рабочей полости внутренней камеры 8 установлен с боковой стороны дезинфицирующий элемент 13, в качестве которого применена дуговая ртутная лампа ДРК 120 для быстрой и эффективной дезинфекции при длительном термостатировании. В верхней части внутренней камеры 8 установлен датчик температуры 14, а в нижней части электронагревательный элемент 15, который
закреплен под столиком 2 с держателями 3 с помощью монтажных болтов 16. Электродвигатель 17 расположен и прикреплен в нижней части снаружи тепловой камеры 1 с возможностью его включения только после закрытия крышки 12 тепловой камеры 1 при срабатывании конечного выключателя 18, смонтированного внутри крышки 12. Амплитуду и частоту колебаний тепловой камеры 1 возможно регулировать эксцентриком: регулировочного противовеса 19 на маховике 20 вала электродвигателя 17 и автотрансформатора 21, установленного на блоке управления 6. Автотрансформатор 21, питающий электродвигатель 17, обеспечивает плавную регуляцию частоты его оборотов - частоты вибрации встряхивателя, практически независимой от величины нагрузки. На выносном блоке управления б установлен регулятор температуры 22 для автоматического регулирования в пределах 20 - 100°С внутри емкости рабочей полости внутренней камеры 8. Установка включается с помощью главного выключателя 23 на блоке управления 6.
Предлагаемая установка для перемешивания и термостатирования жидкости в колбах и бутылях работает следующим образом.
Установку для перемешивания и термостатирования жидкости в колбах и бутылях прикрепляют с помощью троса 4 через анкерный болт 5 к потолку или к лабораторному шкафу (Фиг.1). Тросом 4 регулируется необходимая высота подвешивания установки. Части установки, соприкасающиеся в процессе работы с исследуемыми объектами: внутреннюю поверхность камеры 8 тепловой камеры 1, наружную поверхность 7 протирают тампоном, смоченным в 35% растворе перекиси водорода с добавлением 0,5% моющего средства (типа «Лотос») или тампоном, смоченным в 1% растворе хлорамина. После того как высохнут детали и поверхности 7, 8 установки после обеззараживающих работ включают дезинфицирующий элемент лампу дуговую ртутную 13 ДРК 120 на 3-5 мин. Культуральную среду помещают в колбы или бутыли, которые затем закрепляют в держателях 3 сменного столика 2 (Фиг.1, 2, 3). Закрывают крышку 12 тепловой камеры 1 до срабатывания конечного выключателя 18 (слышен щелчок). Регулятором температуры 22 на выносном блоке управления 6
подбирается необходимая постоянная температура культивирования в пределах 20-100°С.
Рукояткой автотрансформатора 21 на выносном блоке управления 6, а также эксцентриком -регулировочным противовесом 19 на маховике 20 вала электродвигателя 17 устанавливается амплитуда и частота колебаний тепловой камеры 1. Установка включается с помощью главного выключателя 23, расположенного на выносном блоке управления б (Фиг.1).
После встряхивания и термостатирования колбы или бутыли вынимают из тепловой камеры 1 при отключении от сети и открытии крышки 12 тепловой камеры 1. Включают дезинфицирующий элемент лампу дуговую ртутную 13 (ДРК 120) на 3-5 мин. Затем вновь закрепляют культуральные среды в новых колбах или бутылях в держателях 3 столика 2 и закрывают крышку 12 тепловой камеры 1 до срабатывания конечного выключателя 18.
Предлагаемая установка для перемешивания и термостатирования жидкости в колбах позволяет по сравнению с известными устройствами в данной области проводить культивирование сред с микроорганизмами при одновременном применении перемешивания и постоянной аэрации их при требуемом температурном режиме в тепловой камере 1. Одновременное использование системы вентиляции и дезинфекции тепловой камеры позволяет сократить количество коммуникаций и повысить эффективность сохранения температурного режима сред. Все это приводит к продолжительности и эффективности эксплуатации установки.