Установка для культивирования животных, растительных или микробных клеток Советский патент 1993 года по МПК C12M3/00 

перистальтический насос, снабженной съемной прижимной крышкой и гидроцилиндр, включающий вставку с открытыми торцами, установленную свободно и коак- сиально в стакане, при этом в возвращаемом модуле, в чехле из бактериального фильтра размещены половолоконный мембранный термостатируемый аппарат, приемник суспензии клеток, система контроля состояния среды, стакан гидроцилиндра с

сильфономи гидравлические трубопроводы связи между указанными средствами, причем на торцевой стыковочной поверхности возвращаемого модуля жестко закреплена съемная прижимная крышка п.еристальти- ческого насоса, на которой размещены трубопроводы подачи питательной среды и газа в половолоконный мембранный аппарат, открытый выступающий торец стакана гидроцилиндра и розетка злектроразъема средств термостатирования, а в невозвращаемом модуле расположены вставка гидроцилиндра с поршнем и приводом, перистальтический насос с головкой и приводом, блок управления средствами термо- статировэнияполоволоконного мембранного аппарата и блок управления приводами насоса и штока гидроцилиндра, источник питания, электрически соединенный с блоками управления, часть вставки гидроцилиндра выступает за торцевую стыковочную поверхность невозвращаемого модуля, а на торцевой стыковочной поверх1 ности невозвращаемого модуля установлены головка перистальтического насоса напротив съемной прижимной крышки с возможностью контакта с.ней и ответная вилка электроразъема, соединенная с блоком управления средствами термостатирования.

Компоновка всего гидроконтура в вЪз- вращаемом модуле объясняется тем, что в случае возвращения только капсул с готовой биопродукцией и капсул с контрольной питательной средой при желании многократ- ного использования гидроконтура в составе невозвращаемого модуля установки потребовалось бы введение, например, гидрозатворов на расстыкуемых гидравлических трубопроводах с последующей промывкой и стерилизацией контура, что при существующей технологии стерилизации невозможно сделать в условиях орбитального полета. Поэтому в предложенном техническом решении, несмотря на увеличение массы воз- вращаемого модуля за счет размещения в нем всего гидравлического контура, обеспечивается биологическая чистота гидравлического контура при многократном использовании его с привлечением сущест0

5 0 5 0 5 0

5 0 5

вующих лабораторных средств стерилизации на Земле.

На фиг. 1 представлена общая ком.по- ноака установки в сборе; на фиг. 2 и фиг. 3 - виды на стыковочные поверхности модул ей, разрезы Б-Б и А-А на фиг. 1 соответственно.

Установка содержит корпус, выполненный в виде двух разъемных модулей, возвращаемого 1 и невозвращаемого 2, стыкующихся между собой по торцевым поверхностям 3 и 4. Оба модуля выполнены,. например, в виде металлических цилиндров, причем корпус возвращаемого модуля снабжен прозрачной вставкой из оргстекла, напротив которой расположены капсулы системы контроля состояния питательной среды. Стыковку модулей производят с помощью направляющих 5 и 6 и фиксирующих элементов 7, Направляющие элементы представляют собой „штыри 5, равномерно наваренные на торцевой поверхности корпуса невозвращаемого модуля и соответствующие им гнезда-6, выполненные на торцевой поверхности возвращаемого модуля. В корпусе возвращаемого модуля, в замкнутом чехле из бактериального фильтра 8 в пенопластовых матрицах 9 установле- ны: ПМА 10 со средствами термостатирования 11; приемник суспензии клеток с капсулами 12, система контроля состояния среды с капсулами 13, стакан гидроцилиндра 14с приваренным к его днищу сильфоном 15. Стакан установлен в корпусе 1 так, что его продольная ось перпендикулярна стыковочному торцу возвращаемого модуля 3, а открытый торец стакана выполнен заподлицо с поверхностью стыковочного торца. ПМА ,10, сильфон гидроцилиндра 15, приемник суспензии клеток 12 и система контроля состояния питательной среды 13 соединены гидравлическими трубопроводами 16, 17, 18 и 19.;

На стыковочной поверхности возвращаемого модуля 3 жестко закреплена съемная крышка 20 перистальтического насоса, на. которой в направляющих канавках проложен трубопровод подачи питательной среды 16 и трубопровод подачи газа 21 в ПМА, заподлицо с поверхностью выполнен открытый торец стакана 22, а также расположена розетка электроразъема средств термоста- тированил.

В корпусе невозвращаемого модуля 2 установлены вставка гидроцилиндра 24, выполненная з виде цилиндра с открытыми торцами, в котором размещен поршень 25, связанный через шток 26 с приводом 27; привод может быть выполнен, например, в виде шагового двигателя 28, обмотка статоpa которого электрически соединена с блоком управления 29. а выходной вал - через редуктор 30 и червячную передачу 31 со Штоком 26; перистальтический насос 32 с приводом - электромотором, электрически соединенным с блоком управления 29. На выходной вал привода надеты эксцентрики, контактирующие с подвижными пластинами (головкой), установленными в направляющих корпуса, которые при движении Создают эффект бегущей волны. Блок управления 29 приводами штока гидроцилин-. Дра и насоса, блок управления средствами тЬрмостэтирования 34 соединены с источ- Ником-питания 35.

На торцевую стыковочную поверхность невозвращаемого модуля 4 выведена часть выставки гидроцилиндра 24, а на торцевой Стыковочной поверхности 4 напротив прижимной крышки 20 с контактом с ней установлена головка перистальтического насоса 33, а также ответная вилка электроразъема 36, соединенная с блоком управления средствами термостатирования.

Установка работает следующим образом.

Предварительно отвакуумированная отстерилизованная в условиях лаборатории на Земле, заправленная питательной средой и инокулятом, собранная и выведенная в составе приборного отсека космического аппарата ракето-носителем на орбиту, установка готова к работе. .

От соединенного с источником питания 35 блока управления 29 подается команда на привод перистальтического насоса 32 и привод штока гидроцилиндра 27, от блока управления 34 включается в работу ПМА. После чего из полости сильфона 15 гидроцилиндра 14 с помощью работы головки перистальтического насоса 33 осуществляется дозированная подача питатепьной среды по Трубопроводу подачи 21 в ПМА. В ПМА ТО происходит рост клеток за счет диффузии компонентов питательной среды, насыщенной газом при одновременном отводе низкомолекулярныхкомпонентовжизнедеятельности клеток в питательную среду. Обедненная питательная среда возвращается в полость сильфона 15. Наработанная биопродукция (суспензия клеток) заполняет капсулы приемника суспензии клеток 12 по трубопроводу 19 и одновременно заполняются капсулы системы контроля состояния питательной среды 13 пробами питательной среды из сильфонной полости 15. По изменению цвета пробы, наблюдаемому оператором в очередной капсуле системы контроля, соответствующему

истощению питательной среды, оператор перекрывает очередной вентиль заполнения капсул 37, обесточивает блоки управления. Установка прекращает работу.

5Перед спуском на Землю космического аппарата произгзодится следующая работа с установкой: оператор раскрывает замки 7, расстыковывает возвращаемый модуль. 1 и невозвращаемый модуль 2 по торцевым по0 верхностям 3 и 4 с помощью направляющих элементов 5 и б, вынимая при этом вилку 36 из розетки 23 и вставку гидроцплиндра 24 из стакана 14.

Возвращаемый модуль 1 с готовым на5 работанным биопродуктом переносится в спускаемый аппарат и фиксируется в нем для возвращения на Землю. Невозврзщзе- мый модуль 2 остается в приборном отсеке орбитального космического аппарата для

0 последующей работы при повторных стыковках С ВНОВЬ ВЫВОДИМЫМИ ЭШМИ Жй ИЛИ

другими возвращаемыми модулями 1 после их обработки на Земле при повторном выходе космического аппарата на орбиту.

5

Технический эффект установки заключается не только в том, что она позволяет культивировать клетки с условиях орбитального полета, но и в том, что она эффективно

0 использует потенциал питательной среды, о также позволяет уложиться в жесткий лимит . массы на возвращаемые объекты, тем самым обеспечить возможность возврата на Землю за один полет максимальной мзссы

5 наработанной биопродукции. Это достигается выполнением корпуса из двух модулей, один из которых возвращается на Землю в составе спускаемого аппарата, а другой остается на орбитальном космическом аппа0 рате. Размещение ПМА, системы контроля питательной среды, приемника суспензии клеток, сильфона с питательной средой в части гидроцилиндра, объединенных единым гидравлическим контуром на возврз5 щаемом модуле, а всей механической части установки - на невозвращаемом модуле, выполнение гидроцилиндра разъемным, а перистальтического насоса со съемной прижимной крышкой и соответствующая

0 компоновка разъемных элементов на стыковочных поверхностях модулей позволили существенно снизить общую возвращаемую массу установки. Кроме того, благодаря размещению основных указанных систем,

5 связанных единым гидравлическим контуром в возвращаемом модуле, сохраняется возможность стерилизации контура в условиях Земли и тем самым обеспечения биологической чистоты установки при повторном использовании.«

Фор мула изобретения

Установка для культивирования животных, растительных или микробных клеток, преимущественно в условиях космического полета, содержащая корпус, половолокон- ный мембранный аппарат для клеток с трубопроводами подачи газа и питательной среды и со средствами термостатирования, приемник суспензии клеток и систему контроля состояния среды, отличаю щ а я- с я тем, что корпус выполнен из двух модулей, возвращаемого и невозвращаемого на Землю, соединенных один с другим по торцевым поверхностям посредством направляющих и фиксирующих элементов и с возможностью их разъема, в корпусе размещен перистальтический насос, снабженный съемной прижимной крышкой, и гидроцилиндр, включающий вставку с открытыми торцами, установленную свободно и коак- сиально в стакане, при этом в возвращаемом модуле в чехле из бактериального фильтра размещены половолоконный мембранный термостатируемый аппарат, приемник суспензии клеток, система контроля состояния среды, стакан гидроцилиндра с сильфоном и гидравлические трубопроводы связи между указанными средствами, причем на торцевой стыковочной поверхности возвращаемого модуля жестко закреплена съемная прижимная крышка перистальтического насоса, на которой размещены трубопроводы подачи питательной среды и газа в половолоконный мембранный аппарат, открытый выступающий торец стакана гидроцилиндра и розетка электрорэзъема средств термостатирования, а в невозвращаемом модуле расположены вставка гидроцилиндра с поршнем и приводом, перистальтический насос с головкой и приводом, блок управления средствами термостатированияполоволоконного

мембранного аппарата и блок управления приводами насоса и штока гидроцилиндра, источник питания, электрически соединенный с блоками управления, часть вставки гидроцилиндра выступает за торцевую стыковочную поверхность невозвращаемого модуля, а на торцевой стыковочной поверхности невозвращаемого модуля установлены головка перистальтического насоса напротив съемной прижимной крышки с

возможностью контакта с ней и ответная вилка электроразьема, соединенная с блоком управления средствами термостатиро- вамия.

Использование: биотехнология и микробиология, культивирование животных, растительных или микробных клеток преимущественно в условиях малой гравитации или невесомости на борту космических аппаратов. Сущность изобретения: Изобретение предназначено для культивирования животных, растительных или микробных клеток преимущественно, в условиях микрогравитации на борту космического аппарата (к.а.). Сущность нового технического решения состоит в том, что в установке для культивирования животных, растительных или микробных клеток, предназначенной для использования преимущественно в условиях космического полета, содержащей корустановка содержит корпус, полбволокон- ный мембранный аппарат для клеток с технологическими трубопроводами, средства термостатирования приемник суспензии клеток и систему контроля состояния среды культивирования. Корпус выполнен из двух модулей - возвращаемого и невозвращаемого на Землю, в корпусе размещен перистальтический насос, в возвращаемом модуле, в чехле из бактериального фильтра размещены мембранный аппарат, приемник суспензии клеток, система контроля и гидравлические трубопроводы связи между указанными средствами. На торцевой стыковочной поверхности возвращаемого модуля жестко закреплена съемная прижимная крышка перистальтического насоса, на которой размещены трубопроводы подачи питательной среды и газа в мембранный аппарат, а в невозвращаемом модуле расположены вставка гидроцилиндра с поршнем и приводом, перистальтический насос, блок управления средствами термо- статирования и блокуправления приводами насоса и штока гидроцилиндра, а также источник питания. 3 ил. пус, половолоконный мембранный аппарат для клеток с трубопроводами подачи газа и питательной среды и со средствами термо- статирования, приемник суспензии клеток и систему контроля состояния среды, корпус выполнен из двух модулей, возвращаемого и невозвращаемого на Землю, соединенных один с другим по торцевым поверхностям посредством направляющих и фиксирующих элементов и с возможностью их разъема,в корпусе размещен (Л С 00 СА 00 О «ю& ы

Jtf

34б А

(pts& l

27

35

&

2f

w