Установка для исследования клеток в суспензии под микроскопом Советский патент 1984 года по МПК C12M3/00 

1

Изобретение относится к микробиологической промьшшенности, а именно к технике исследований биологических объектов в суспензии под микроскопом в условиях их культивирования.

Известны устройства транспорта культуральной жидкости с постоянным зазором в проточную кювету и устройство автоматического приготовления , препарата l..

Первое устройство состоит из ферментера с клетками, проточной кюветы воздушных фильтров. Побудителем протока в данном случае является аэрлифный насос, что Является существенным недостатком этого, устройства, так ка подача газовой фазы в трубопровод с клетками приводит к дополнительному, не всегда желательному, газообмену среда - клетка и вспениванию культуральной массы в самом ферментере а это при длительном процессе работы приводит к попаданию пузырьков воздуха в попе зрения проточной кюветы. Попадание пузырьков воздуха в объем проточной кюветы нежелательно, так .как под действием сил молекулярного сцепления с корпусом кюветы они практически не уходят из ее рабочего объема, а накапливаются там в процес се работы, что приводит к большим неточностям в измерении.

Второе устройство, состоящее из ферментера, клапана, проточной кюветы и приемного сосуда, имеет крайне ограниченное применение, поскольку побудителем расхода в данном случае служит разность уровней ферментера и приемного сосуда, и не может применяться в автоматическом режиме культивирования, так как является расходным методом.

Известна установка для исследования клеток в суспензии под микроскопом, содержащая насос-дозатор для создания знакопеременного давления, культиватор клеток, связанный посредством трубопроводов, образующих замкнутый контур, с проточной кюветой переменной толщины и сборником культуральной жидкости, подключенным к культиватору клеток и к каплеуловителю, оснащенному первьпч бактерицидньш фильтром и датчиком давления, при этом сборник культуральной жидкости снабжен датчиком уровня, а на трубопроводах культуральной жидкости перед проточной

732

кюветой, сборником культуральной жидкости и культиватором клеток смонтированы соответственно первый, второй и третий пережимные клапаны 2 .

К недостаткам данной установки относится то, что она имеет три сравнительно длинных трубопровода, соединяющих культиватор клеток с элементами установки. Два трубопровода соединяют культиватор по жидкости с проточной кюветой, а третий трубопровод (газовый) соединяет приемный сосуд с газовым пространством культиватора. Наличие газового трубопровода усложняет установку, увеличивается возможность повреждения трубопровода, так как в качестве последнего применяют в основном эластичную силиконовую трубку. Кроме этого, требуется определенное оборудование для защиты эластичного трубопровода от случайных механических .повреждений. Услолсняется процесс стерилизации, одсоединения газового трубопровода. , При этом экспериментально установлеHOj что эластичньй трубопровод (силиконовая трубка) частично пропускает через свои стенки газ (например СОл), который попадая в культиватор,нарушает газовую фазу и температуру внутри культиватора. Изменение концентрации газовой фазы и температуры ухудшает эксперимент, так как нарушается процесс хсизнедеятельности выращиваемых клеточных культур, что особенно сказывается при исследовании высоко.специализированных клеток, например клеток человека и животных.

На газовом трубопроводе установ- . лен насос-дозатор перистальтического действия, который работает для создания в трубопроводах знакопеременного давления. Часть трубопровода, которая заложена в насос, все время испытывает механические нагрузки от пережимных элементов насоса, под действием которых трубка деформируется, могут появиться микротрещины, и, какследствие, разрывы трубки. В результате этого в трубку попадает нестерильный воздух и может произойти заражение культуральной жидкости в системе трубопроводов, а затем и в культиваторе.

Еще одним источником заражения системы является бактери,цидный ильтр в случае попЗДания на него 31 культуральной жидкости. Это может произойти из-за ненадежной работы пережимных клапанов, или при повреждении покровного стекла кюветы. Таким образом, известная установк имеет недостаточную надежность из-за возможности нарушения стерильности культуральной жидкости в культиваторе клеток, в различных аварийных ситу ациях. Целью изобретения является повыше ние надежности работы установки. Поставленная цель достигается тем что установка для исследования клето в суспензии под микроскопом, содержащая насос-дозатор для создания знакопеременного давления, культиватор клеток, связанный посредством трубопроводов, образующих замкнутый контур, с проточной кюветой переменной толщины и сборником культурально жидкости, подключенным к культиватору клеток и каплеуловителю, оснащенному первым бактерицидным фильтром и датчиком давления, при этом сборник культуральной лсидкости снабжен датчиком уровня, а на трубопроводах культуральной жидкости перед проточной кюветой, сборником культуральной жидкости и культиватором клеток смон тированы соответственно первый, второй и третий пережимные клапаны, оснащена биоконтейнером для размещения культиватора клеток и элементом предупреждения нарушения стерильност культуральной жидкости, установленны перед первым бактерицидным фильтром в нижней части каплеуловителя и соединеннь1м с тремя пережимными клапанами и насосом-дозатором, причем вход последнего по газовой фазе подключен между первым бактерицидным фильтромои датчиком давления, а выход выведен наружу в атмосферу, при этом выход культиватора клеток по газовой фазе посредством второго бактерицидного фильтра Еведен внутрь биоконтейнера, а элемент предупреждения нарушения стерильности культуральной жидкости представляет собой датчик уровня жидкости. На чертеже представлена блоксхема установки. - Установка содержит насос-дозатор 1 для создания знакопеременного давления, культиватор 2 клеток, связанный посредством трубопроводов 3, образующих замкнутый контур с проточ 3 4 ной кюветой 4 переменной толщины, расположенной под конденсатором 5 в , поле зрения объектива микроскопа 6, и сборником 7 культуральной жидкости, подключенным к культиватору клеток 2 и каплеуловителю 8. Каплеуловитель 8 оснащен первым бактерицидным фильтром 9 и датчиком IО давления, а сборник 7 культуральной жидкости снабжен датчиком П уровня. На трубопроводах 3 культуральной жидкости перед проточной кюветой 4, сборником 7 культуральной жидкости и культиватором 2 клеток смонтированы соответственно первый, второй и третий пережимные клапаны 12-14. Установка также оснащена биоконтейнером. 15, в котором размещается культиватор 2 клеток, и элементом 16 предупреждения нарушения стерильности культуральной жидкости установленным первым бактерицидным фильтром 9 в нижней части каплеуловителя 8 и соединенным с пережимными клапанами 12 - 14 и насосом-дозатором 1. Вход насоса-дозатора 1 по газовой фазе подключен при помощи трубопровода 17 между первым бактерицидным фильтром 9 и Датчиком 10 давления, а выход выведен наружу в атмосферу. При этом выход культиватора 2 клеток по газовой фазе посредством второго бактерицидного фильтра 18 введен внутрь биоконтейнера 15. Сборник 7 культуральной жидкости представляет собой стеклянный сосуд У-образной формы с входными штуцерами 19 и 20 и выходным штуцером 21. Элемент 1-6 предупреждения нарушения стерильности культуральной жидкости представляет собой датчик 22 уровня жидкости, установленный на каплеуловителе 8. Установка работает следующим образом. Открывают клапан 12 и включают насос-дозатор 1 в режим создания отрицательного давления (разрежения) в сборнике 7. При этом клапаны 13 и 14 закрыты. Как только разрежение в сборнике 7 достигает заранее установленной величины, срабатывает датчик 10 давления и насос-дозатор 1 останавливается, Культуральная жидкость через открытый клапан 12 заполняет проточную кювету 4. Через некоторое время клапан I2 закрывают и открывают клапан 13. $ 10 Вследствие разрежения.в сборнике 7 часть культуральной жидкости из кюветы 4 поступает в сборник 7. При этом разрежение в сборнике 7 уменьша ется, что фиксируется датчиком 10, который дает сигнал на включение насоса-дозатора 1 на разрежение. Происходит постепенное откачивание культуральной жидкости из кюветы 4 в сборник 7, Под действием внешнего атмосферного давления в кювете 4 достигается заданный зазор, что фиксирует датчик зазора (на чертеже не показан).. После этого закрывают клапан 13, Насос-дозатор 1 включают для создания давления, в сборнике 7, при этом открывается клапан 14 и часть культуральной жидкости из сборника 7 возвращается в культиватор 2. При срабатывании датчика 11 уровня клапан 14 закрывается и насос-дозатор 1 отключается. Через определенное время, достаточное для затухания механических колебаний, в системе осуществляют прижизненный морфометрический анализ клеток в поле микроскопа. Таким образом, в проточной кювете 4 образуется монослой клеток, пригодный для прижизненного анализа под микроскопом. При исследовании клапаны 12 и 13 закрыты. Это обеспечивает изолирование кюветы 4 от всех внешних коммуникаций. При работе установки насос-дозато 1 закачивает и откачивает воздух через бактерицидный фильтр 9. Культива тор 2 клеток со всей аппаратурой жиз необеспечения (датчики физико-химиче ких параметров, мешалки, сосуды с культуральными и питательными средами, перистальтические насосы для подачи питательных сред в культиватор на чертеже не показаны) смонтированы в биоконтейнере 15, а выход культива тора 2 клеток по газовой фазе выведе через второй бактерицидный фильтр 18 внутрь биоконтейнера 15. Во время .работы установки газовая Смесь из культиватора 2 через бактерицидный фильтр 18 вытесняется внутрь биоконтейнера,.15. Таким образом, вес биоконтейнер заполняется однородной Газовой смесью, имеющей такую же тем пературу и газовый состав, как и в Культиваторе 2. К тому же газовая Смесь стерильна, так как она прихоДит через бактерицидный фильтр. Таки Образом, если даже газ будет проникать через силиконовые трубки и другие элементы аппаратуры жизнеобеспечения, то он не нарупшт ни процентного содержания газовой фазы, ни температуры, ни стерильности внутри культиватора. Следовательно, повышается точность поддержания газовой фазы и температуры внутри культиватора клеток, повьш1ается надежность работы установки. При случайном повреждении трубопровода, находящегося в насосе-дозаторе, не происходит заражение культуральной жидкости, так как сам {Гасос-дозатор откачивает и закачивает воздух через бактерицидный фильтр 9. При аварийной ситуации культуральная жидкость попадает в нижнюю часть каплеуловителя 8, что вызывает срабатывание датчика 2 уровня, входящего в состав элемента 16 предупреждения нарушения стерильности культуральной жидкости. По .сигналу элемента 16 отключается насос-дозатор 1, а клапаны 12-14 приводятся в состояние аварийное пережатие трубопровода и включается сигнализация аварийного состояния установки. Таким образом, отключается транспортировка культуральной жидкости из культиватора в культиватор, что предупрезкдает нарушение старильности культуральной жидкости, находящейся в нем. Элемент 16 может быть выполнен на основе емкостного датчика, датчика электропроводности бактерицидного фильтра,датчика перемещений жидкости, однако самым простым,надежным и унифицированным элементом является датчик 22 уровня культуральной жидкости (такой же конструкции,как и датчик П) о После устранения оператором возможных неисправностей и поломок элемент .16 готов к дальнейшей эксплуатации. Наличие в установке элемента предупреждения нарушения стерильности культуральной жидкости, установленного передсбактерицидным. фильтром, позволяет сигнализировать оператору о возможном заражании культуральной жидкости, при этом автоматически отсоединяется неисправный участок. Таким образом, в культиваторе клеток может происходить безостановочный, стерильный рост культуры клеток, что особенно важно при длительных процессах выращивания клеток. Повышает 10921

ся надежность и безопасность работы с установкой.

Введение элемента предупреждения нарушения стерильности культуральной жидкости, установленного в нижней j части каплеуловителя и соединенного с пережимными клапанами и насосомдозатором, существенно повышает надежность, унификацию установки и требует всего один фотодатчик, который iq подключен к известным клапанам.

Технико-экономический эффект установки заключается в снижении на 33%

738

количества трубопроводов и повьшении надежности работы в случае возникновения аварийных ситуаций.

Таким образом, установка позволяет проводить исследование клеток в более благоприятных и надежных условиях, так как экспериментатор всегда будет пред режден о возможном нарушении стерильности транспортной системы, а элементы системы автоматически отключают неисправный участок. При этом сохраняются благоприятные условия жизнеобеспечения выращиваемых клеток.

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВА- . НИЯ КЛЕТОК В СУСПЕНЗШ1 ПОД МИКРОСКОПОМ,, содержащая насос-дозатор для создания знакопеременного давления, культиватор клеток, связанный посредством трубопроводов, образующих замкнутый контур, с проточной кюветой переменной толщины и сборником культуральной жидкости, подключенным к культиватору клеток и каплеуловителю, оснащенному первым бактерицидным фильтром и датчиком давления, при этом сборник культуральной жидкости снабжен датчиком уровня, а на трубопроводах культуральной жидкости перед проточной кюветой, сбор-. НИКОМ культуральной жидкости и культиватором клеток смонтированы соответственно первый, второй и третий пережимные клапаны, отличающаяся тем, что, с целью Ьовьшения надежности работы, она оснащена биоконтейнером для размещения культиватора клеток и элементом предуирелодения нарушения стерильности культуральной жидкости, установленным перед первым бактерициднь м фильтром в нижней части каплеуловителя и соединенным с тремя пережимными I клапанами и насосом-дозатором, причем вход последнего по газовой фазе подключен между первым бактерицидным фияътрон и датчиком давления, а выход выведен наружу в атмосферу, при этом выход культиватора клеток по газовой § фазе пос|:)едством второго бактерицидного фильтра выведен внутрь биоконтейнера. asA 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что элемент СО ЬЙ предупреждения нарушения стерильности культуральной жидкости представляет собой датчик уровня жидкости,. 00