ПРОБИРКА ДЛЯ КЛЕТОК ЖИДКОЙ ТКАНИ

Пробирка для клеток жидкой ткани
Область техники, к которой относится полезная модель. Областями применения полезной модели являются медицина, химическая промышленность, в частности, производства по изготовлению медицинской посуды, а именно, пробирок различных форм из термопластичных полимеров.
Уровень техники. Заявителю известен аналог полезной модели - пробирка, описанная в патенте РФ на изобретение №2037456 «Запорное устройство для торцевой стороны цилиндрического контейнера, опубликованном 1995.06.19. Пробирка содержит корпус, выполненный в форме цилиндрического контейнера, содержащего открытую торцевую сторону и закрытый глухой конец. Внутренняя полость пробирки цилиндрическая. Продольная ось пробирки - прямая линия. В поперечном сечении корпус пробирки имеет внешнюю и внутреннюю границу сечения, выполненные в форме окружностей. Толщина стенок неизменна на всей длине корпуса пробирки.
С существенными признаками заявленной полезной модели совпадают следующие признаки аналога: пробирка содержит корпус, и в одном из поперечных сечений пробирка содержит внешнюю границу сечения и внутренней границу сечения.
Пробирка - аналог по всей поверхности своего корпуса обеспечивает одинаковый во всех направлениях по величине процесс переноса теплоты от источника лучистой энергии, находящегося с внешней стороны пробирки, к веществу, находящемуся в пробирке через стенку пробирки.
Пробирка - аналог имеет низкую надежность удержания механическими приспособлениями или пальцами руки во время работы за счет малой поверхности контакта (соприкосновения) пробирки и приспособлений, а также пальцев руки.
Наиболее близким к полезной модели аналогом является пробирка для клеток жидкой ткани, описанная в патенте РФ на изобретение №2068253 «Контейнер для оплодотворения яйцеклеток, опубликованном 1996.10.27. Пробирка содержит корпус, причем корпус выполнен в виде цилиндрического контейнера для размещения в нём культурной среды. Пробирка снабжена мембраной, установленной над входным отверстием в пробирку. Воздушный объем пробирки составf
2004T01091
iiiiiiiiiiiiiiiii ;
г 0  4 1 «  , ° , , A61H1/00
ляет2см. Пробирка имеет длину 4см, наружный диаметр 1,5см. По меньшей мере, в одном поперечном сечении пробирка содержит одну линию внешней границы сечения и одну линию внутренней границы сечения. Границы сечения имеют форму окружностей. Внутренняя и внешняя стенки пробирки гладкие, не допускающие травм. Глухой конец трубки скруглен. Толщина стенки неизменна на всей длине корпуса пробирки.
С существенными признаками заявленной полезной модели совпадают следующие признаки прототипа: пробирка для клеток жидкой ткани, содержащая корпус, и,... по меньшей мере, в одном из поперечных сечений пробирка содержит одну линию внешней границы сечения и одну линию внутренней границы сечения.
Форма выполнения пробирки - аналога не обеспечивает стойкость к разрушению при повышении внутреннего давления в закрытой пробкой пробирке, например, при увеличении объема замерзающего (переходящей в кристаллическое состояние) жидкого вещества. С повышением внутреннего давления возникают напряжения в корпусе пробирки, причем напряжения (окружные напряжения), способствующие увеличению внутреннего диаметра пробирки, в два раза больше напряжений (осевых напряжений), способствующих увеличению длины корпуса пробирки. Внутренний объем пробирки будет увеличиваться до тех пор, пока окружные напряжения не превысят предел прочности материала пробирки, после чего произойдет разрушение пробирки.
Данный аналог по всей поверхности своего корпуса обеспечивает одинаковый во всех направлениях процесс переноса теплоты от источника лучистой энергии, находящегося с внешней стороны пробирки, к веществу, находящемуся в пробирке через стенку пробирки.
Поворот пробирки вокруг продольной оси не приведет к изменению процесса переноса теплоты, а следовательно, у такой пробирки нет направленности теплообменных свойств. Кроме того, перемещение источника лучистой энергии вокруг пробирки также не приведет к изменению процесса переноса теплоты.
Данный аналог имеет низкую надежность удержания пробирки механическими приспособлениями или пальцами руки во время работы, так как она имеет малую поверхность контакта (соприкосновения) пробирки и приспособлений, а также с пальцами руки.
ния различных веществ, в частности, жидких и твердых тканей (или клеток жидких и твердых тканей) человека, животного или растения.
Заявленная полезная модель (в соответствии и п.3.2.4.3 (1.2) Правил составления, подачи и рассмотрения заявки на выдачу патента на полезную модель) направлена на решение следующей задачи: расширение арсенала технических средств - пробирок. Технический результат заключается в реализации этого назначения.
Изготовленная по полезной модели пробирка будет обладать повышенной надежностью и эффективностью использования.
Полезная модель обеспечивает получение нескольких дополнительных положительных свойств, отличающих её от аналогов, а именно:
различный по поверхности пробирки процесс переноса теплоты от источника лучистой энергии, находящегося с внешней стороны пробирки, к веществу, находящемуся в пробирке через стенку пробирки;
повышенная стойкость к разрушению при повышении внутреннего давления в закрытой пробирке, например, при увеличении объема замерзающего (переходящей в кристаллическое состояние) жидкого вещества;
повышенная надежность удержания пробирки механическими приспособлениями или пальцами руки во время работы.
Указанный технический результат достигается тем, что пробирка для клеток жидкой ткани содержит корпус, и, по меньшей мере, в одном из поперечных сечений пробирка содержит одну линию внешней границы сечения и одну линию внутренней границы сечения, и линия внешней границы сечения из всевозможных пар точек содержит две точки, наиболее удаленные друг от друга, и линия внутренней границы сечения из всевозможных пар точек содержит две точки, наиболее удаленные друг от друга; и, по меньшей мере, часть пробирки или вся пробирка выполнена из термопластичного полимера.
От наиболее близкого аналога полезная модель отличается следующей совокупностью признаков: линия внешней границы сечения из всевозможных пар точек содержит две точки, наиболее удаленные друг от друга, и линия внутренней границы сечения из всевозможных пар точек содержит две точки, наиболее удаленные друг от друга; и, по меньшей мере, часть пробирки или вся пробирка выполнена из термопластичного полимера.
Выполнение пробирки из термопластичного полимера позволит с успехом применять её как при положительных, так и при криогенных температурах для хранения клеток крови.
Теплообменом называется необратимый процесс переноса теплоты в пространстве, обусловленный неоднородным полем температуры. Различают три вида теплообмена: теплопроводность, конвекция и лучистый теплообмен. Источником лучистой энергии может быть солнечный свет, пламя горелки, луч света, сфокусированный в определенной точке или на определенной площади на поверхности пробирки.
Величина теплообмена характеризуется величинами коэффициента теплообмена, площадью поверхности теплообмена (площадью облучения) и градиентом температуры. В данном случае площадь поверхности теплообмена - это площадь поверхности пробирки, подвергающаяся облучению.
Поворот заявленной пробирки вокруг продольной оси при неподвижном источнике лучистой энергии приведет к изменению процесса переноса теплоты (за счет изменения площади облучения), а следовательно, такая пробирка имеет направленность теплообменных свойств.
Если в поперечном сечении толщина пробирки вдоль внешней границы сечения неизменна, то перенос теплоты в продольной плоскости нормальной к продольной плоскости пробирки, проходящей через две точки наружной границы поперечного сечения, наиболее удаленные друг от друга, будет больше, чем перенос теплоты в продольной плоскости пробирки, проходящей через две точки наружной границы поперечного сечения, наиболее удаленные друг от друга (за счет меньшей площади облучения).
В общем случае в поперечном сечении толщина пробирки вдоль внешней границы сечения переменна. Тогда различный по поверхности пробирки процесс переноса теплоты от источника лучистой энергии, находящегося с внешней стороны пробирки, к веществу, находящемуся в пробирке, через стенку пробирки будет обусловлен не только изменяющейся поверхностью облучения, но и изменяющейся по периметру поперечного сечения толщиной пробирки.
Теплообмен между веществом, находящимся в пробирке, и окружающей пробирку пространством через разделяющий их корпус пробирки называется теплопередачей.
M tflofO
пробирка изменяет форму своего поперечного сечения, например от продолговатой (сплюснутой овальной) формы стремится к круглой форме. При этом увеличивается внутренний объем, необходимый для заполнения расширяющимся веществом при замерзании, и в корпусе пробирки не возникают разрушающие напряжения.
Повышенная надежность удержания пробирки механическими приспособлениями или пальцами руки во время работы также обусловлена сплюснутой формой корпуса пробирки.
Удержание пробирки в плоскости, нормальной к продольной плоскости пробирки, проходящей через две точки наружной границы поперечного сечения, наиболее удаленные друг от друга, будет более надежным, чем в продольной плоскости пробирки, проходящей через две точки наружной границы поперечного сечения, наиболее удаленные друг от друга.
Ниже приводятся признаки, характеризующие полезную модель лишь в частных случаях её исполнения. Эти признаки в совокупности с существенными признаками полезной модели обеспечат расширение технических средств, а также получение всех дополнительных результатов.
Пробирка может быть выполнена таким образом, что по меньшей мере, часть корпуса пробирки выполнена в форме трубки.
Пробирка может быть выполнена таким образом, что корпус содержит горловину, и на внешней или внутренней поверхности корпуса, в частности у горловины, выполнена резьба для завинчивания (ввинчивания) пробки.
Пробирка может быть выполнена таким образом, что резьба выполнена на участке поверхности протяженностью 0.1:0.5 длины пробирки (длины корпуса пробирки). Кроме корпуса пробирка может содержать пробку, различные этикетки, наклеяные на корпус или пробку. Для пробирки без пробки, длины пробирки и корпуса пробирки одинаковы. Длина пробирки с пробкой может быть больше длины корпуса пробирки.
Пробирка может быть выполнена таким образом, что, по меньшей мере, часть корпуса пробирки, в частности, 0.5:0.9 длины корпуса пробирки, выполнена с переменным по длине корпуса внешним диаметром, причем отношение максимального диаметра к минимальному диаметру принимает значение из диапазона от 1.1 до 10. Под внешним диаметром понимается верхняя грань расстояний между всевозможными парами точек на внешней границе поперечного сечения.
Пробирка может быть выполнена таким образом, что, по меньшей мере, часть корпуса пробирки, в частности, 0.5:0.9 длины корпуса пробирки, выполнена с переменным по длине корпуса внутренним диаметром, причем отношение максимального диаметра к минимальному диаметру принимает значение из диапазона от 1.1 до 10. Под внутренним диаметром понимается верхняя грань расстояний между всевозможными парами точек на внутренней границе поперечного сечения.
Пробирка может быть выполнена таким образом, что, по меньшей мере, один из участков линии внешней границы сечения в прямоугольной системе координат на плоскости описывается уравнением
(Х/А)2 - (У/B) ,
где X и У - координата;
А и В - рациональные числа, отличные от нуля.
При этом А  В.
Пробирка может быть выполнена таким образом, что, по меньшей мере, один из участков линии внутренней границы сечения в прямоугольной системе координат на плоскости описывается уравнением
(Х/С)2 - (У/0)2 ,
где X и У - координата;
С и D - рациональные числа, отличные от нуля.
При этом ( Ф D. И, кроме того, А  С, а также В Ф D.
Пробирка, в общем случае, в поперечном сечении может иметь более двух линий границ сечения. Так, если пробирка имеет дополнительный внешний корпус, то линий границ сечения будет четыре.
Пробирка может быть выполнена плотностью (при 20°С) из диапазона значений от 0.92 г/см до 2.00 г/см. В настоящее время наиболее отработаны технологии литья лод давлением пластических масс (пластика) с плотностями из указанного диапазона.
Пробирка может быть выполнена из пластмассы (пластика) с разрушающим напряжением при поперечном сжатии пробирки из диапазона значений от 0.015 Мн/м до 1400 Мн/м. Данные прочностные характеристики обеспечивают надежность работы пробирок как при положительных, так и при отрицательных (криогенных) температурах.
дополнительный слой материала, обладающий высокой способностью к отражению лучистой энергии, позволит существенно влиять (уменьшать) на перенос теплоты от источника лучистой энергии к корпусу пробирки.
Пробирка может быть выполнена таким образом, что прямая линия, проведенная на плоскости сечения через точки, наиболее удаленные друг от друга и расположенные на линии внешний границы сечения, расположена под углом от 0.017рад до 3.123рад к прямой линии, проведенной на плоскости сечения через точки, наиболее удаленные друг от друга и расположенные на линии внутренней границы сечения.
Пробирка может быть выполнена таким образом, что, по меньшей мере, часть пробирки или вся пробирка выполнена многослойной из пластмассы (пластика).
Пробирка может быть выполнена таким образом, что в качестве пластмассы используют прозрачный термопластичный полимер.
Пробирка может быть выполнена таким образом, что в качестве термопластичного полимера используют полистирол или полипропилен.
Корпус пробирки, по крайней мере, в одном из поперечных сечений выполнен таким образом, что толщина вдоль внешней границы сечения переменна, причем отношение максимального значения толщины к минимальной толщине принимает значение из диапазона от 1.1 до 10.
Таким образом, задача полезной модели решена.
Краткое описание чертежей. Сущность полезной модели поясняется графическими материалами:
На фиг.1 изображена пробирка, у которой на внешней стороне у горловины расположена резьба для закручивания пробки. На фиг.2 изображено поперечное сечение А-А пробирки (изображенной на фиг.1). На фиг.З изображено поперечное сечение Б-Б пробирки (изображенной на фиг.1). На фиг.4 изображена развертка части поперечного сечения Б-Б (см. фиг.З) пробирки. На фиг.5 изображена пробирка с покрытием. На фиг.6 изображена пробирка с переменными по длине корпуса внешним и внутренним диаметрами. На фиг.7 изображены сечения А-А и Б-Б пробирки (изображенной на фиг.6). На фиг.8 изображена пробирка, выполненная из двух частей, соединенных (склеенных) между собой. На фиг.9 изображена литьевая форма для изготовления одной из частей пробирки (для изготовления половины корпуса пробирки). На фигурах 10-13 поясняется последовательность
изготовления пробирки по ПЭТ-технологии. На фиг. 14 изображено поперечное сечение пробирки, изготовленной по ПЭТ-технологии.
Осуществление полезной модели. Пробирка содержит корпус 1 (см. фиг.1), и в поперечном сечении пробирка содержит одну линию внешней границы 2 сечения (см. фиг.2) и одну линию внутренней границы 3 сечения (см. фиг.2).
На фигЗ представлено сечение Б-Б пробирки, у которого линия внешней границы 4 сечения, из всевозможных пар точек, содержит две точки 5 и 6, наиболее удаленные друг от друга, и линия внутренней границы 7 сечения, из всевозможных пар точек, содержит две точки 8 и 9, наиболее удаленные друг от друга.
Прямая линия 13 (см. фиг. 4), проведенная на плоскости сечения через точки 5 и 6, наиболее удаленные друг от друга и расположенные на линии внешний границы сечения 4, расположена под углом 25° (в общем случае не равным О градусов или 180°, т.е. пи-радиан) к прямой линии 14, проведенной на плоскости сечения через точки 8 и 9, наиболее удаленные друг от друга и расположенные на линии внутренней границы сечения 7.
Пробирка 1 (см. фиг.1) содержит горловину 10 и глухой конец (дно) 11. Часть корпуса пробирки выполнена в форме трубки. Внутри корпуса пробирки расположена внутренняя полость пробирки 12.
На корпусе пробирки 1 расположена резьба 15 (см. фиг.1). Резьба 15 располагается на внешней поверхности пробирки. Пробирка, изображенная на фиг.8, содержит резьбу 16, расположенную на внутренней поверхности у горловины. Данные резьбы выполнены на участках поверхности протяженностью приблизительно 0.2 от длины пробирки. При необходимости резьбы могут выполнять на участках поверхности протяженностью от 0.1 до 0.5 от длины пробирки.
На фиг.6 изображена пробирка, у которой часть корпуса пробирки выполнена с переменными внешним и внутренним диаметрами. Так, пробирка между поперечными сечениями 17 и 18 выполнена с переменным по длине корпуса внешним диаметром, причем отношение максимального диаметра к минимальному диаметру на этом участке принимает значение 1.8 (из диапазона значений от 1.1 до 10). Кроме того, данная пробирка между поперечными сечениями 19 и 20 выполнена с переменным по длине корпуса внутренним диаметром, причем отношение максимального диаметра к минимальному диаметру принимает значение 1.8 (из диапазона значений от 1.1 до 10).
Пробирка 21 (см. фиг.5) в поперечном сечении выполнена таким образом, что на участке между точками 22 и 23 линия внешней границы сечения в прямоугольной системе координат на плоскости описывается уравнением
(Х) - (У/1.2)2 .
Пробирка 21 (см. фиг.5) в поперечном сечении выполнена таким образом, что на участке между точками 24 и 25 линия внутренней границы сечения в прямоугольной системе координат на плоскости также описывается уравнением
(Х/1.5)2-(У)2-1 0.
Пробирка выполнена из полистирола с плотностью (при 20°С) 1.047 г/см, разрушающим напряжением 80 Мн/м. Такая пробирка прочна в эксплуатации, относительно легко утилизируется под прессом, а её осколки медленно осаждаются в воде, что позволяет сначала отделить тяжелые (первыми выпавшие в осадок) не пластмассовые элементы, а затем, после осаждения пластмассовых элементов, с поверхности воды убрать легкий плавающий мусор.
В общем случае пробирки могут выполняться из пластмасс (например, полипропилена, полиэтилена, полиэтилентерефталата и др.) с плотностью (при 20°С) из диапазона значений от 0.92 г/см до 2.00 г/см и разрушающим напряжением при поперечном сжатии из диапазона значений от 0.015 Мн/м до 1400 Мн/м. Данные диапазоны обеспечивают применение пробирок при криогенном замораживании жидких и твердых тканей человека и животного.
Для изменения теплопроводных свойств пробирка может быть выполнена многослойной, например, часть пластмассового корпуса пробирки 21 (см. фиг.5) выполнена с дополнительным пластмассовым поверхностным слоем 26. В качестве покрытия также может применяться лакокрасочное покрытие или металлизированное светоотражающее покрытие.
На фиг.5 представлена пробирка, выполненная таким образом, что прямая линия 28, проведенная на плоскости сечения через точки, наиболее удаленные друг от друга и расположенные на линии внешний границы сечения, расположена под углом 1.57рад к прямой линии 29, проведенной на плоскости сечения через точки, наиболее удаленные друг от друга и расположенные на линии внутренней границы сечения.
На фиг.7 представлены сечения А-А и Б-Б пробирки по резьбе. Резьба выполнена прерывистой за счет утолщений корпуса.
например, склеиванием или термическим соединением. Процесс изготовления отливок полукорпусов заключается в заполнении формы расплавленной пластмассой. Литьевые формы изготавливаются из металла на фрезерном станке. Как правило, форма выполняется разборной из двух и более частей. Подробно средства для изготовления пробирок литьем и методы изготовления описаны в источнике/1/.
На фиг.9 изображена разборная литьевая форма 30, состоящая из верхней (условно) 31 и нижней 32 частей. В верхней части выполнен заливной канал 33, к которому присоединяется, при литье, червячная литьевая машина для подачи расплавленной пластмассы в форму. Форма предназначена для получения полукорпуса пробирки, изображенной на фиг.8. Один полукорпус пробирки 34 получается путем заполнения пластмассой внутренней полости литьевой формы 35 (см. фиг.9). И далее пробирку получают путем соединения двух полукорпусов между собой по плоскости соединения 36. На фиг.8 в сечении Б-Б представлен правый (условно)полукорпус пробирки.
Пробирка может быть получена также с использованием ПЭТ-технологии, которая в настоящее время интенсивно развивается. Пробирку получают следующим образом: установливают пластмассовую (полиэтилентерефталатную) преформу в пресс-форму, нагревают пресс-форму и преформу, выдувают через горловину из преформы пробирку по форме, заданной пресс-формой 121. Таким способом получают пробирки с постоянной в поперечном сечении вдоль внешней границы сечения толщиной.
Способ получения пробирки с переменной толщиной в поперечном сечении проиллюстрирован на фиг. 10-14. На фиг. 10 изображена пресс-форма с разрезом А-А. Пресс-форма состоит из двух элементов 37 и 38. Сначала элементы 37 и 38 располагают под углом 39 к горизонтальной плоскости (см. фиг.11). В них заливают пластмассу 40 и 41. После остывания пластмассы её не отделяют от элементов пресс-формы (оставляют в пресс-формах). Элементы пресс-формы соединяют между собой (см. фиг. 12), вставляют преформу 42, нагревают преформу и пресс-форму до размягчения преформы. Подают давление во внутреннюю полость преформы. Материал преформы 43 (см. фиг. 13) облегает элементы прессформы 37 и 38 изнутри и при этом соединяется с пластмассовыми элементами 41 и 42. После остывания материала (пластмассы) пресс-форму раскрывают и получают пробирку 44 (см. фиг. 14), у которой в поперечном сечении 45 толщина пробирки ВДОЛЬ внешней границы сечения переменна. Максимальная толщина 46 в 1.8 раза больше минимальной толщины 47.
Пробирка, изображенная на фиг. 1-3, выполнена в сечении Б-Б с переменной толщиной вдоль границы сечения (например, вдоль внешней границы сечения). В сечении Б-Б (см.фиг.З) толщина 48 в 3 раза меньше толщины 50 (максимальной толщины сечения). На фиг.4 представлена развертка половины сечения Б-Б, по оси абсцисс «X откладывается внешняя граница сечения (длина внешней границы сечения), по оси ординат «б откладывается значения толщин корпуса пробирки (толщин пробирки). На графике фиг.4 и в сечении фиг 3 обозначены толщины 48, 49, 50 и 51.
Теплообмен (теплопередача) зависит от значения коэффициента теплопередачи, который, в свою очередь, зависит от толщины корпуса, направленного в сторону источника лучистой энергии. Чем больше толщина, тем меньше коэффициент теплопередачи. Теплопередача максимальна, если источник энергии по отношению к пробирке (локально в виде луча) действует в направлении 52 (для поперечного сечения, изображенного на фиг.З), или действует в направлении 54 (для фиг.5), или действует в направлении 55 (для фиг.8), или действует в направлении 56 (для фиг. 14). И наоборот, теплопередача минимальна, если источник энергии по отношению к пробирке действует в направлении 57 и 58 (для фиг.З), или действует в направлении 59 (для фиг.5), или действует в направлении 60 (для фиг.8), или действует в направлении 61 (для фиг. 14).
Для сечения (см. фиг.З) теплопередача при действии источника в направлении 53 в 2 раза меньше чем теплопередача при действии источника в направлении 52.
Если источник энергии является не локальным, а действует фронтом (облучает всю, повернутую на источник излучения поверхность пробирки), то в этом случае на величину теплообмена окажет влияние площадь поверхности теплообмена (площадь облучения). В данном случае площадь поверхности теплообмена - это площадь поверхности пробирки, подвергающаяся облучению.
Заявленная пробирка имеет уникальное свойство, которое отличает её от аналогов, это возможность управлять скоростью нагрева вещества, находящегося в пробирке путем поворота пробирки вокруг продольной оси. В настоящее время управляют нагревом путем изменения интенсивности излучения и удалением (приближением) источника излучения от (к) пробирки, что не всегда выполнимо, особенно при габаритных ограничениях.
(WJOIO
11
Повышенная стойкость к разрушению при повышении внутреннего давления в закрытой пробирке (например, см.фиг.8) обусловлена тем, что при повышении внутреннего давления пробирка изменяет форму своего поперечного сечения, например от продолговатой овальной формы будет стремиться к круглой форме, что увеличивает внутренний объем в пробирке 62, а в корпусе пробирки не возникают разрушающие напряжения.
Повышенная надежность удержания пробирки механическими приспособлениями или пальцами руки во время работы показана на фиг.8. Удобнее всего пробирку удерживать, прижимая её в направлении 63 и 64. В этом случае площадь соприкосновения пробирки и удерживающего средства максимальна.
Таким образом полезная модель обеспечивает расширение технических средств, а также получение заявленных в разделе «раскрытие полезной модели дополнительных результатов, а именно:
обеспечивается различный по поверхности пробирки процесс переноса теплоты от источника лучистой энергии, находящегося с внешней стороны пробирки, к веществу, находящемуся в пробирке через стенку пробирки;
обеспечивается повышенная стойкость к разрушению при повышении внутреннего давления в закрытой пробирке;
обеспечивается повышенная надежность удержания пробирки механическими приспособлениями или пальцами руки во время работы.
%ТО((9
12
Литература:
1.Завгородний В. К. и др. Оборудование предприятий по переработке пластмасс. -Л., 1972 г.
2.Пакет, №1, 2000 г., издательство «Курсив, гМосква.