УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗОСТАТИЧЕСКОГО ПРЕССОВАНИЯ

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для воздействия на обрабатываемый объект высоким изостатическим давлением, в частности на дерму с целью ее децеллюляризации (подавления жизнеспособности клеток дермы при сохранении коллагеновых структур).
Известны устройства для изостатического прессования, включающие заполняемую сжимаемой средой (жидкостью, газом) прессовочную камеру, в которой размещают обрабатываемый объект, и пресс-поршень, оказывающий давление на сжимаемую среду (см., например, Вестник ПНИПУ Механика, №2, 2013. И.М. Березин «Создание экспериментальной установки для гидростатического сжатия пористых материалов»).
Известны устройства для изостатического прессования, используемые для воздействия на биологические объекты с целью их обработки и модификации их свойств.
Так, например, известно устройство для изостатического прессования [JPH 02171172 (A)], предназначенное для обработки давлением пищевого продукта, в частности, тунца.
Рассматриваемое устройство содержит соосно расположенные прессовочную камеру, заполняемую сжимаемой средой, в частности, жидкостью, предназначенную для размещения в ней обрабатываемого объекта, и установленный в прессовочной камере с возможностью осевого перемещения пресс-поршень, оказывающий прессующее воздействие на жидкость.
В результате указанного воздействия на помещенный в прессовочной камере продукт достигается его стерилизация.
Известно устройство для изостатического прессования [RU 198359], выбранное в качестве ближайшего аналога (прототипа).
Данное устройство предназначено для воздействия на обрабатываемый объект, в частности, на дерму, высоким изостатическим давлением.
Рассматриваемое устройство содержит соосно расположенные камеру, предназначенную для заполнения ее гидравлической средой и для размещения в ней обрабатываемого объекта, а также установленный в прессовочной камере с возможностью продольного перемещения поршень, связанный со средством создания высокого гидростатического давления.
В результате обработки дермы в рассматриваемом устройстве высоким давлением достигается ее децеллюляризация.
Однако данное устройство не предусматривает наличия конструктивных средств, способствующих интенсификации процесса децеллюляризацию дермы, осуществляемого при воздействии высокого изостатического давления.
Технической проблемой, решаемой при реализации полезной модели, является интенсификация процесса децеллюляризации дермы.
Сущность полезной модели заключается в том, что в устройстве для изостатического прессования, включающем соосно расположенные прессовочную камеру, предназначенную для заполнения ее сжимаемой средой и для размещения в ней обрабатываемого объекта, а также установленный в прессовочной камере с возможностью осевого перемещения пресс-поршень, согласно полезной модели пресс-поршень с торцевой стороны, обращенной в рабочем положении к сжимаемой среде, имеет глухую выемку, площадь поперечного сечения которой соизмерима с площадью поперечного сечения обрабатываемого объекта.
Наличие в заявляемом устройстве прессовочной камеры и пресс-поршня, с помощью которого передается давление на заполняющую прессовочную камеру сжимаемую среду, обеспечивают возможность обработки объекта (образца дермы) высоким изостатическим давлением с целью ее децеллюляризации.
Как показали исследования авторов, процесс децеллюляризации дермы интенсифицируется при насыщении ее клеток сжатым газом в процессе воздействия на нее высоким давлением.
Процесс диффузии сжатого газа в клетки дермы может быть осуществлен в заявляемом устройстве при обработке дермы высоким изостатическим давлением, обусловленным прессующим воздействием пресс-поршня на заполняющую прессовочную камеру двухфазную сжимаемую среду, включающую придонный слой жидкости, в котором размещен обрабатываемый образец дермы, и находящийся над слоем жидкости газ.
При этом важным является наличие в заявляемом устройстве выемки, выполненной в пресс-поршне, которая играет существенную роль в интенсификации процесса децеллюляризации образца дермы, размещаемого в прессовочной камере в слое жидкости под указанной выемкой/
При заполнении прессующей камеры указанной двухфазной средой в процессе перемещения пресс-поршня в газовой среде газ под действием прессующего усилия сжимается и растворяется в придонном слое жидкости, насыщая ее. Достигающий образца дермы сжатый газ диффундирует в жидкость клеток дермы, что способствует интенсификации процесса ее децеллюляризации.
При достижении пресс-поршнем уровня жидкости не растворившийся в жидкости газ локализуется в выемке.
При дальнейшем движении пресс-поршня жидкость начинает заполнять выемку, давление и скорость растворения газа в находящейся в выемке жидкости увеличиваются, и в предельном случае, при полном заполнении выемки жидкостью, весь газ растворяется в жидкости. При этом концентрация сжатого газа в объеме жидкости, локализованном над образцом дермы, оказывается чрезвычайно высокой.
Поскольку площадь поперечного сечения выемки соизмерима с площадью поперечного сечения обрабатываемого образца дермы, на весь образец дермы воздействует жидкость с очень высокой концентрацией сжатого газа в ней.
Благодаря этому активно идет процесс насыщения внутриклеточной жидкости образца дермы сжатым газом, что способствует интенсификации процесса ее децеллюляризации.
Преимущественным является расположение выемки с торцевой стороны пресс-поршня в центральной его части, что является технологичным и упрощает расчет параметров физических величин, влияющих на процесс обработки дермы.
Таким образом, техническим результатом, достигаемым при реализации полезной модели, является интенсификация процесса децеллюляризации дермы.
На фиг. 1 представлен общий вид устройства при перемещении пресс-поршня в газовой среде; на фиг. 2 - то же при достижении пресс-поршнем уровня жидкости; на фиг. 3 - то же при заполнении выемки жидкостью.
Устройство содержит соосно расположенные прессовочную камеру 1 и пресс-поршень 2. Прессовочная камера 1 предназначена для заполнения ее сжимаемой средой и для размещения в ней обрабатываемого объекта 3 (образца дермы). Пресс-поршень 2 установлен с возможностью осевого продольного перемещения в прессовочной камере 1. Пресс-поршень 2 связан со средством (на чертеже не показано) создания давления. С помощью пресс-поршня 2 давление, создаваемое прикладываемой к пресс-поршню 2 нагрузкой, передается на заполняющую прессовочную камеру 1 сжимаемую среду.
Пресс-поршень 2 с торцевой стороны, обращенной в рабочем положении к сжимаемой среде, имеет центральную глухую выемку 4, площадь поперечного сечения которой соизмерима с площадью поперечного сечения обрабатываемого объекта 3.
Устройство работает следующим образом.
Заполняют прессовочную камеру 1 средой, включающей придонный слой жидкости 5 и занимающий оставшийся объем прессовочной камеры 1 газ 6.
Прикладывают к пресс-поршню 2 нагрузку, под действием которой он осуществляет осевое продольное перемещение в прессовочной камере 1 и оказывает прессующее воздействие на находящуюся в прессовочной камере 1 среду.
На протяжении хода пресс-поршня 2 от начала движения до соприкосновения с жидкостью 5 (фиг. 1) газ 6 растворяется в жидкости 5 по всей ее поверхности (процесс растворения на чертеже схематично показан стрелками.
Достигающий клеток дермы сжатый газ диффундирует в жидкость клеток дермы.
При соприкосновении пресс-поршня 2 с жидкостью 5 (фиг. 2) растворение газа 6 в жидкости 5 по всей ее поверхности прекращается, а оставшийся газ локализуется в выемке 4.
При дальнейшем движении пресс-поршня 2 (фиг. 3) газ 6 сжимается в выемке 4. Давление и скорость растворения газа 6 в жидкости 5 значительно увеличиваются. В предельном случае, когда вся выемка 4 заполняется жидкостью 5, концентрация сжатого газа 6 в объеме жидкости 5, локализованном над обрабатываемым объектом 3, оказывается чрезвычайно высокой, что обуславливает его интенсивное воздействие на образец дермы.
Благодаря описанному процессу достигается интенсификация децеллюляризации дермы.