Установка для исследования клеток в суспензии под микроскопом

(51) С 12 М 3/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ АВТОРСЙ ЕТЕЛЬСТ(22) 09, 03, 82 (46) 15.0584. Бю (72) В. А, РоговоН. А. Галинский,Л.В.Куланин, Н.А.и 10.П,Самошин (71) Опытное проипроблем онкологииго.Шевко титута авецкозводство Ин им. Р. Е.м, что элемент чающая спредупрежденияности культуралставляет собой нарушения стерилььной жидкости пред датчик уровня жидк ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 8)( ) Ю.В., Лежнев Э.М., Макарова О.П, Прижизненная морфомет-. рия клеток. М., "Наука", 1977, с.53.2. Авторское свидетельство СССР )1 802363, кл. С 12 М 3/00, 1981.(54)(57) 1. УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВА- . НИЯ КЛЕТОК В СУСПЕНЗИИ ПОД МИКРОСКОПОМ, содержащая насос-дозатор для создания знакопеременного давления, культиватор клеток, связанный посредством трубопроводов, образующих замкнутый контур, с проточной кюветойпеременной толщины и сборником культуральной жидкости, подключенным к культиватору клеток и капле- уловителю, оснащенному первым бактерицидным фильтром и датчиком давления, при этом сборник культуральной жидкости снабжен датчиком уровня, а на трубопроводах культуральной жидкости перед проточной кюветой, сборником культуральной жидкости и культиватором клеток смонтированы соответственно первый, второй и третий пережимные клапаны, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что, с целью йовьппения надежности работы, она оснащена биоконтейнером для размещения культиватора клеток и элементом предупреждения нарушения стерильности культуральной жидкости, установленным перед первым бактерицидным фильтром в нижней части каплеуловителя и соединенным с тремя пережимными клапанами и насосом-дозатором, причем вход последнего по газовой фазе подключен между первым бактерицидным фильтром и датчиком давления, а выход выведен наружу в атмосферу, при этом выход культиватора клеток по газовой фазе посредством второго бактерицидного Фильтра выведен внутрь биоконтейнера.2. Установка по п. 1, о т л и -1092 Изобретение относится к микробиологической промьппленности, а именно к технике исследований биологических объектов в суспензии под микроскопом в условиях их культивирования. 5Известны устройства транспорта культуральной жидкости с постоянным зазором в проточную кювету и устройство автоматического приготовления препарата 1,11. 10Первое устройство состоит из ферментера с клетками, проточной кюветы, воздушных фильтров. Побудителем про тока в данном случае является аэрлифтный насос, что Является существенным 15 недостатком этого. устройства, так как подача газовой фазы в трубопровод с клетками приводит к дополнительному, не всегда желательному, газообмену среда - клетка и вспениванию 20 культуральной массы в самом ферментере, а это при длительном процессе работы приводит к попаданию пузырьков воздуха в поле зрения проточной кюветы. Попадание пузырьков воздуха в. объем 25 проточной кюветы нежелательно, так .как под действием сил молекулярного сцепления с корпусом кюветы они практическине уходят из ее рабочего объема, а накапливаются там в процес- З 0 се работы, что приводит к большим неточностям в измерении. Второе устройство, состоящее из ферментера, клапана проточной кювеЭ 35 ты и приемного сосуда, имеет крайне ограниченное применение, поскольку побудителем расхода в данном случае служит разность уровней ферментера и приемного сосуда, и не может приме няться в автоматическом режиме культивирования, так как. является расходным методом.Известна установка для исследования клеток в суспензии под микрос коном, содержащая насос-дозатор для создания знакопеременного давления, культиватор клеток, связанный посредством трубопроводов, образующих замкнутый контур, с проточной50 кюветой переменной толщины и сборником культуральной жидкости, подключенным к культиватору клеток и к каплеуловителю, оснащенному первым бактерицидным фильтром и датчиком давления, при этом сборник культу 55 ральной жидкости снабжен датчиком уровня, а на трубопроводах культу- ральной жидкости перед проточной 17 З 2кюветой, сборником культуральнойжидкости и культиватором клетоксмонтированы соответственно первый,второй и третий пережимные клапаны ).21К недостаткам данной установки1 о 1относится то, что она имеет трисравнительно длинных трубопровода,соединяющих культиватор клеток сэлементами установки. Два трубопровода соединяют культиватор по жидкости с проточной кюветой, а третийтрубопровод газовый) соединяет приемный сосуд с газовым пространствомкультиватора. Наличие газового трубопровода усложняет установку, увеличивается возможность повреждения трубопровода, так как в качестве последнего применяют в.основном эластичнуюсиликоновую трубку,Кроме этого, требуется определенное оборудование длязащиты эластичного трубопровода отслучайных механических повреждений,Усложняется процесс стерилизации,подсоединения газового трубопровода.,При этом экспериментально установлено, что эластичный трубопровод (силиконовая трубка) частично пропускаетчерез свои стенки газ (например СО),который попадая в культиватор,нарушает газовую фазу и температуру внутрикультиватора, Изменение. концентрациигазовой фазы и температуры ухудшаетчэксперимент, так как нарушается процесс жизнедеятельности выращиваемьи клеточных культур, что особенносказывается при исследовании высоко.специализированных клеток, напримерклеток человека и животных.На газовом трубопроводе установлен насос-дозатор перистальтическогодействия, который работает длясоздания в трубопроводах знакопеременного давления. Часть трубопровода,которая заложена в насос, все времяиспытывает механические нагрузкиот пережимных элементов насоса, поддействием которых трубка деформируется, могут появиться микротрещины,и, какследствие, разрывы трубки. Врезультате этого в трубку попадаетнестерильный воздух и может произойти "заражение" культуральнойжидкости в системе трубопроводов, азатем и в культиваторе,Еще одним источником "заражения"системы является. бактерицидныйфильтр в случае попадания на него173 4ной 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. Капле- уловитель 8 оснащен первым бактерицидным фильтром 9 и датчиком 10 давления, а сборник 7 культуральной жидкости снабжен датчиком 11 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 перед 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 штуцера- ми 19 и 20 и выходным штуцером 21.Элемент 16 предупреждения нарушения стерильности культуральной жидкости представляет собой датчик 22 уровня жидкости, установленный на каплеуловителе 8. 1092 На чертеже представлена блоксхема установки.Установка содержит насос-дозатор 1 для создания знакопеременного 55 давления, культиватор 2 клеток, связанный посредством трубопроводов 3, образующих замкнутый контур с проточ.3культуральной жидкости. Это может произойти из-за ненадежной работы пережимных клапанов, или прн повреждении покровного стекла кюветы.Таким образом, известная установка имеет недостаточную надежность из-за возможности нарушения стерильности культуральной жидкости в культиваторе клеток в различных аварийных ситуациях. 0Целью изобретения является повышение надежности работы установки.Поставленная цель достигается тем, что 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 сборйиком 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, сборником культуральной жидкости и культиватором клеток смонтированы соответственно первый, второй и третий пережимные клапаны, оснащена биоконтейнером для размещения культиватора клеток и элементом предупреждения нарушения стерильности культуральной жидкости, установленным перед первым бактерицидным фильтром в нижней части каплеуловителя и соединенным с тремя пережимными клапанами и насосом-дозатором, причем вход последнего по газовой фазе под 40 ключен между первым бактерицидным фильтромои датчиком давления, а выход выведен наружу в атмосферу, при этом выход культиватора клеток по газовой фазе посредством второго бактерицидного фильтра ьведен внутрь биоконтейнера, а элемент предупреждения нарушения стерильности культуральной жидкости представляет собой датчик уровня жидкости.50 Установка работает следующим образом.Открыванл 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 йекоторое время клапан 12 закрывают и открывают клапан 13.Вследствие разрежения в сборнике 7 часть культуральной жидкости из кюветы 4 поступает в сборник 7. При этом разрежение в сборнике 7 уменьшается, что фиксируется датчиком 1 О, 5 который дает сигнал на включение насоса-дозатора 1 на разрежение.Происходит постепенное откачивание культуральной жидкости из кюветы 4 в сборник 7. Под действием внешнего О 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 5 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 кла пан 4 закрывается и насос-дозатор 1 отключается. Через определенное время, достаточное для затухания механических колебаний, в системе осуществляют прижизненный морфометрический анализ клеток в поле зрения .микроскопа. Таким образом, в проточной кювете 4 образуется монослой клеток, пригодный для прижизненного анализа под микроскопом. При исследовании 30 клапаны 12 и 13 закрыты, Это обеспечивает изолирование кюветы,4 от всех внешних коммуникаций.При работе установки насос-дозатор 1 закачивает и откачивает воздух через бактерицидный фильтр 9. Культиватор 2 клеток со всей аппаратурой жизнеобеспечения (датчики физико-химических параметров, мешалки, сосуды с культуральными и питательными среда ми, перистальтические насосы для подачи питательных сред в культиватор - на чертеже не показаны) смонтированы в биоконтейнере 15, а выход культиватора 2 клеток по газовой фазе выведен 45 через второй бактерицидный фильтр 18 внутрь биоконтейнера 15. Во время .работы установки газовая смесь из культиватора 2 через бактеРицидныи фильтр 18 вытесняется внутрье50 биоконтейнера 15. Таким образом, весь биоконтейнер заполняется однородной газовой смесью, имеющей такую же температуру и газовый состав, как и в культиваторе 2, К тому же газовая смесь стерильна, так как она приходит через бактерицидный фильтр. Таким Образом, если даже газ будет проникать через силиконовые трубки и другие элементы аппаратуры жизнеобеспечения, то он не нарушит ни процентного содержания газовой фазы, ни температуры, ни стерильности внутри культиватора, Следовательно, повышаетсяточность поддержания газовой фазы итемпературы внутри культиватора клеток, повышается надежность работыустановки,При случайном повреждении трубопровода, находящегося в насосе-дозаторе,не происходит "заражение" культуральной жидкости, так как сам насос-дозатор откачивает и закачивает воздухчерез бактерицидный фильтр 9,При аварийной ситуации культуральная жидкость попадает в нижнюю частькаплеуловителя 8, что вызывает срабатывание датчика 2 уровня, входящегов состав элемента 16 предупреждениянарушения стерильности культуральнойжидкости. По,сигналу элемента 16 отключается насос-дозатор 1, а клапаны12-14 приводятся в состояние "аварийное пережатие трубопровода" и включается сигнализация аварийного состояния установки. Таким образом, отключается транспортировка культуральнойжидкости из культиватора в культиватор, что предупреждает нарушениестарильности культуральной жидкости,находящейся в нем.Элемент 16 может быть выполнен на основе емкостного датчика, датчика электропроводности бактерицидного4 Р фильтра, датчика перемещений жидкости, однако самым простым, надежным и унифицированным элементом является датчик 22уровня культуральной жидкости такойже конструкции,каки датчик 11) .После устранения оператором возможных неисправностей и поломок элемент 6 готов к дальнейшей эксплуатации. Наличие в установке элемента предупреждения нарушения стерильности культуральной жидкости, установленного передобактерицидным фильтром,позволяет сигнализировать операторуо возможном заражании культуральнойжидкости, 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, ПовышаетСоставитель Н, Арцыбашеваактор Т, Колб Техред А.Вабинец Корректор С.Шекмар 3207/16 Тираж 522 ВНИИПИ Государствен по делам изобре 113035, Москва, ЖЗака Подписноеного комитета СССРений и открытийРаушская наб., д. 4/ ППП "Патент ли Ужгород роектная,1092 ся надежность и безопасность работы с установкой.Введение элемента предупреждения. нарушения стерильности культуральной жидкости, установленного в нижней части каплеуловителя и соединенного с пережимными клапанамн и насосомдоэатором, существенно повышает надежность, унификацию установки и требует всего один фотодатчик, который 1 О подключен к известным клапанам.Технико экономический эффект установки заключается в снижении на 337 173 8количества трубопроводов и повышении 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 предупрежден о возможном нарушении стерильности транспортной системы, а элементы системы автоматически отключают неисправный участок. При этом сохраняются благоприятные условия жизнеобеспечения выращиваемых клеток.