АНАЛИЗАТОР МЕТАБОЛИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ БИОКАТАЛИЗАТОРОВ

Полезная модель относится к приборам, предназначенным для определения метаболической активности биокатализаторов, а именно, микроорганизмов, ферментов и т.д. и может быть использована в физико-химической биологии, биотехнологии, пищевой промышленности, медицине, а также может найти применение в энзимологии.
Известна установка для определения уровня метаболизма бактерий [Б.А.Кузнецов, М.Е.Хлупова, С.В.Шлеев, А.С.Карапельянц, А.И.Ярополов // Прикл. Биохимия и микробиология. 2006. Т. 42. №5 с.599-608], включающая термостатируемую электрохимическую ячейку, в нижней части которой размещен микробиологический фильтр, и оснащенную вспомогательным платиновым электродом, хлоридсеребряным электродом сравнения и рабочим торцевым стеклоуглеродным электродом. Электроды подключены к вольтамперометрическому анализатору, который в свою очередь соединен с ЭВМ.
К недостаткам можно отнести длительность проведения анализа, громоздкость установки, а также неудобство эксплуатации, связанное с трудоемкостью предварительной подготовки электрохимической ячейки.
Известна установка для определения метаболической активности бактерий, выбранная в качестве прототипа [Т. Ribeiro, G. Romestant, J. Depoortere, A. Pauss //Apply Microbiology biotechnology. 2003. V/ 63. P. 35-41.]. Установка для определения метаболической активности бактерий содержит ячейку для культивирования микроорганизмов, электрохимическую ячейку заполненную гидроксидом калия и оснащенную кондуктометрическим датчиком, который подключен к электрической схеме управления, в свою очередь подключенной к ЭВМ. Углекислый газ, образующийся в процессе метаболизма исследуемых микроорганизмов, поступает из ячейки культивирования в электрохимическую ячейку и поглощается гидроксидом калия. Кондуктометрический датчик фиксирует изменения проводимости среды электрохимической ячейки, а полученные данные поступают на ЭВМ.
К недостаткам данного прибора можно отнести длительность проведения анализа, обусловленную необходимостью проведения стадии инкубации, громоздкость установки.
Кроме того, прибор позволяет исследовать только микроорганизмы, выделяющие углекислый газ.
Задача полезной модели - создание компактного измерительного устройства, обладающего высокой экспрессностью анализа, позволяющего исследовать широкий диапазон видов микроорганизмов, а также параллельно исследовать несколько объектов.
Поставленная задача достигается за счет того, что предлагаемый анализатор метаболической активности биокатализаторов содержит, так же как и в прототипе, электрохимическую ячейку, оснащенную кондуктометрическим датчиком, электрическую схему управления, подключенную к ЭВМ.
В отличие от прототипа, анализатор метаболической активности биокатализаторов дополнительно содержит две электрохимические ячейки, оснащенные каждая своим кондуктометрическим датчиком, причем все три электрохимические ячейки размещены на верхней плоскости корпуса, и каждая из них дополнительно снабжена термодатчиком и газоподводной трубкой, механически связанной с электромагнитным виброприводом. При этом кондуктометрические датчики, термодатчики, газоподводные трубки и электромагнитный вибропривод размещены в верхней крышке, которая закреплена на верхней плоскости корпуса с возможностью ее подъема электромеханическим подъемником, который, размещен внутри корпуса; кроме этого, внутри корпуса размещены электрическая схема управления, соединенная с пневмоэлектроклапаном, электромеханическим подъемником, разъемом питания, кондуктометрическим и датчиками, термодатчиками, электромагнитным виброприводом, а газоподводные трубки шлангами соединены с пневмоэлектроклапаном, который шлангом подключен к входному штуцеру, расположенному на задней стенке корпуса.
2
Предлагаемый анализатор метаболической активности биокатализаторов занимает менее 6 дм поверхности стола и позволяет проводить исследования непосредственно на рабочем месте. Время проведения анализа составляет 10-15 минут в отличие от 30-45 минут в прототипе, кроме того, возможно одновременное выполнение трех анализов, что существенно экономит рабочее время. Анализатор метаболической активности биокатализаторов позволяет исследовать микроорганизмы, выделяющие не только углекислый газ, но любые другие продукты своей жизнедеятельности в культуральную жидкость.
На фиг.1 представлена блок-схема анализатора метаболической активности биокатализаторов.
Анализатор метаболической активности биокатализаторов содержит корпус 1 на верхней плоскости которого размещены три электрохимические ячейки 2, 3, 4 и верхняя
крышка 5, оборудованная электромеханическим подъемником 6 (ЭП). Внутри корпуса 1 размещены электрическая схема управления 7 (ЭСУ), оснащенная вынесенной на переднюю панель кнопкой управления 8 и соединенная с пневмоэлектроклапаном 9 (ПК), электромеханическим подъемником 6 (ЭП), разъемом питания 10, интерфейсным разъемом 11, через который осуществляется соединение с ЭВМ. Каждая электрохимическая ячейка 2, 3, 4 оборудована кондуктометрическим датчиком 12, 13, 14, термодатчиком 15, 16, 17 и газоподводной трубкой 18, 19, 20, которые размещены в верхней крышке 5. Кондуктометрические датчики 12, 13, 14 и термодатчики 15, 16, 17 подключены к электрической схеме управления 7 (ЭСУ). Газоподводные трубки 18, 19, 20 шлангами соединены с пневмоэлектроклапаном 9 (ПК), который в свою очередь шлангом подключен к входному штуцеру 21, расположенному на задней стенке. Кроме того, газоподводные трубки 18, 19, 20 механически связаны с электромагнитным виброприводом 22 (ЭВ), который подключен к электрической схеме управления 7 (ЭСУ).
В качестве электромеханического подъемника 6 (ЭП) может быть использован моторедуктор МЗУ-1.
В качестве пневмоэлектроклапана 9 (ПК) может быть использован пневмоэлектроклапан типа 1902.3741.
В качестве электрической схемы управления может быть выбрана схема учебно-лабораторного измерительного комплекса по патенту РФ на полезную модель №52335.
На месте работы производят подключение прибора к источнику газа, источнику постоянного тока (12 В, 2 А) и подключение к ЭВМ. Нажатием на кнопку управления 8 поднимают верхнюю крышку 5. В электрохимические ячейки 2, 3, 4 помещают исследуемые образцы. Нажатием на кнопку управления 8 опускают верхнюю крышку 5. При этом Кондуктометрические датчики 12, 13, 14, термодатчики 15, 16, 17 и газоподводные трубки 18, 19, 20 погружаются в исследуемые образцы. Согласно специально разработанной программе для ЭВМ включают электромагнитный вибропривод 22 (ЭВ), который передает колебания газоподводным трубкам 18, 19, 20 за счет чего происходит перемешивание исследуемых образцов, открывают пневмоэлектроклапан 9 (ЭК), при этом газ поступает через газоподводные трубки 18, 19, 20 в электрохимические ячейки 2, 3, 4 барботируя их и производя дополнительное перемешивание исследуемых образцов а также создает необходимую газовую среду над поверхностью исследуемых образцов. Одновременно с этим непрерывно фиксируют поступающие электрические сигналы с кондуктометрических датчиков 12, 13, 14 и термодатчиков 15, 16, 17. Электрические сигналы интерпретируются программой в данные, по которым судят о метаболической активности исследуемых образцов.
Таким образом, с помощью предложенной полезной модели можно проводить исследования метаболической активности биокатализаторов.