Устройство для дезинтеграции биологического материала со сменной перфорированной пластиной

Полезная модель относится к устройствам для механической дезинтеграции биологического материала. Устройство предназначено для искусственного разрушения оболочек клеточных структур с применением механизма габаритного отсеивания функционально-зрелых (жизнеспособных) клеток с сохранением матричных и субклеточных компонентов и продуктов микробиологического синтеза для использования в области биотехнологии, медицины, микробиологических научно-исследовательских работ и пр.
Известно устройство для дезинтеграции биологического материала, содержащее последовательно соединенные в единую конструкцию поворотной несъемной крышки, внутреннего прижимного цилиндра, ротора, прижимной пластины, дезинтегрирующей сетки, лопасти ротора, наружного цилиндра и приемной камеры, при этом несъемная поворотная крышка и прижимной цилиндр содержат сквозные отверстия в виде сектора, которые расположены так, что при вращении поворотной крышки вокруг ротора отверстия поворотной крышки и внутреннего прижимного цилиндра совпадают, открывая доступ к приемной камере, при этом на краю поворотной крышки расположен выступ в виде цилиндра, который ограничивает вращение поворотной крышки 180 градусами (RU 196578 U1, 13.01.2020). Данная полезная модель принадлежит заявителям по настоящей заявке.
8
10
Известен дезинтегратор для разрушения клеток биомассы, содержащий емкость для биомассы, соединенную трубами последовательно с одной стороны через трехходовой кран и насос с нижней частью корпуса для резонатора, с другой стороны через трехходовой кран с верхней частью корпуса для резонатора, в котором расположен резонатор с установленными неразъемно на его внешней поверхности магнетронами с частотой излучения от 3⋅10 до 3⋅10 Гц, соединенными проводами через одно из вентиляционных отверстий с блоком питания и управления через крышку, примыкающую к корпусу для резонатора посредством болтового соединения, при этом внутри резонатора установлена спиральная труба, выполненная из немагнитного материала, проницаемого для микроволнового излучения, с витками, равноудаленными от внутренней стенки резонатора на расстояние 0,1-0,15 его диаметра, соединенная свободными верхним и нижним концами с трубами с помощью муфт, причем отношение высоты емкости для биомассы к ее диаметру составляет не менее 4 (RU 180045 U1, 31.05.2018).
Известна установка для дезинтеграции микроорганизмов, состоящая из термостатируемой цилиндрической заполненной мелющими телами помольной камеры с входным и выходным каналами, расположенными соответственно в центре и по периферии помольной камеры, и снабженная перемешивающим устройством в виде диска, смонтированного на валу, и привода, при этом целью повышения производительности при обработке высоковязких концентрированных суспензий микроорганизмов установка снабжена дополнительными расположенными одна за другой соосно на общем валу помольными камерами с устройствами для перемешивания, имеющими конструкцию, аналогичную основной, при этом патрубок выходного канала каждой предыдущей камеры сообщен по ходу движения суспензии с патрубком входного канала последующей камеры, причем установка снабжена расположенной перед основной подготовительной камерой с турбинной мешалкой для предварительной дезагрегации микроорганизмов (SU 977487 A1, 30.11.1982).
Известно устройство для дезинтеграции биологического материала, характеризующееся тем, что состоит из последовательно соединенных в единую конструкцию съемной поворотной крышки, внутреннего прижимного цилиндра, вращающегося ротора, прижимной пластины, дезинтегрирующей сетки, лопасти ротора, наружного цилиндра и приемной камеры, которые расположены в держателе картриджа и зафиксированы соединительным цилиндром (ЕА 201731192 А1, 30.11.2017).
Основными недостатками известных устройств являются стандартизированная режущая пластина, обеспечивающая единственный вариант фракции получаемого биоматериала, что существенно снижает сферы применения и ограничивает возможности при работе с некоторыми видами тканей, а также конструктивные особенности функциональных камер, предполагающие полное открытие крышки в целях погружения и извлечения биоматериала, что приводит к контакту с окружающей средой и существенно увеличивает риск обсеменения биологического материала и самого устройства.
Данная полезная модель содержит ряд решений, направленных на возможность отсеивания жизнеспособных целостных клеток необходимого размера, с удалением крупных фракций оболочек вскрытых клеток и сохранения матричных и субклеточных компонентов с продуктами биологического синтеза и на сокращение риска обсеменения биологического материала из окружающей среды.
В целях реализации задачи по возможности габаритной дифференциации жизнеспособных клеток с сохранением матричных и субклеточных компонентов и продуктов микробиологического синтеза были созданы вариабельные сменные дезинтегрирующие пластины, устанавливаемые неподвижно на конверсионном узле в сочетании с прижимным ножом на вращающемся роторе. Прижимной нож при вращении захватывает частицу биоматериала, подлежащего дезинтеграции и сепарации, прижимает к перфорированной пластине для дальнейшего отсеивания и сепарации. Дезинтегрирующая пластина обеспечивает разрушение клеток, превышающих заданные габаритные размеры, отсеивание и сепарацию разрушенных клеточных оболочек, пропуская в функциональную камеру для сбора полученного биоматериала клетки, соответствующие установленному размеру или менее него с сохранением матричных и субклеточных компонентов и продуктов микробиологического синтеза. Пластины изготавливаются методом аддитивного производства на трехмерном принтере высокой точности из порошка титанового сплава. Установление габаритных размеров получаемого биоматериала после цикла дезинтеграции производится путем задания на пластине перфораций различного размера и формы, создания структур, создающих крупную шероховатость, перетирающие, режущие и разрушающие элементы, кроме того при финишной обработке вручную задаются дополнительные структуры поверхности.
В целях реализации задачи снижения риска обсеменения биологического материала применено техническое решение, основанное на замыкании функциональной камеры погружения материала ограничителем перемещения, причем сама функциональная камера снабжена отверстием для погружения носителя биологического материала, а именно инструмента для взятия биоптата, при этом изоляция биоматериала и внутренних функциональных камер, вращение крышки обеспечивает полное закрытие заборного канала под крышкой. Таким образом, отверстие находится внутри функциональной камеры и открывается исключительно для нужд погружения биоматериала, сокращая длительность взаимодействия с окружающей средой и минимизируя риск обсеменения биологического материала.
Краткое описание чертежей
Предложенное устройство состоит из корпуса, конверсионного узла и стопорных элементов. Корпус состоит из трех элементов, а именно поворотной крышки с отверстием в центре для сквозной установки вала, отверстием для погружения биоматериала, отверстием, по форме соответствующим контуру заборного канала, установленного в функциональной камере (7), и цилиндра для ограничения перемещения крышки устройства при сопоставлении отверстия с нужной камерой устройства при заборе/погружении материала (1), основания с резервуаром (8) и функциональной камеры (7), состоящей из заборного канала снаружи и ограничителя перемещения и конверсионного узла, состоящего из вала (3), прижимного ножа (4) и дезинтегрирующей пластины (5). С двух сторон конверсионного узла установлены упорный прижимной цилиндр (2) и стопорное кольцо (6).
Конверсионный узел обеспечивает достижение дезинтеграции и сепарации биоматериала за счет перемещений вала, переданных на прижимной нож, который при вращении захватывает частицу биоматериала, подлежащего дезинтеграции и сепарации, измельчает ее и прижимает к дезинтегрирующей пластине для дальнейшего отсеивания, которая обеспечивает разрушение клеток, превышающих необходимые габаритные размеры и отсеивание разрушенных клеточных оболочек, пропуская в камеру для сбора полученного биоматериала клетки, соответствующие установленному размеру или менее него с сохранением матричных и субклеточных компонентов и продуктов микробиологического синтеза.
Устройство для дезинтеграции биологического материала со сменными перфорированными пластинами отличается сменными пластинами, установленными неподвижно в конверсионном узле для обеспечения габаритной дифференциации жизнеспособных клеток с сохранением матричных и субклеточных компонентов и продуктов микробиологического синтеза. При неизменном наружном диаметре пластины и внутреннем диаметре для сквозной установки вала, перфорированные пластины имеют существенно влияющие на результат дезинтеграции отличия: диаметр и форма отверстий, способ создания отверстий, шероховатость поверхности перфорированной пластины.
Устройство для дезинтеграции биологического материала со сменными перфорированными пластинами отличается способами приведения в движение механизма конверсионного узла как механически при помощи рычага, устанавливаемого на вал, так и при помощи электрического привода, предназначенного для работы в стерильных помещениях.
На фиг. 1-8 представлена схема устройства.
Устройство для дезинтеграции биологического материала содержит:
1 - поворотная крышка;
2 - упорный прижимной цилиндр;
3 - вал;
4 - прижимной нож;
5 - дезинтегрирующая пластина;
6 - стопорное кольцо;
7 - функциональная камера;
8 - основание с резервуаром.