Установка для культивирования животных, растительных или микробных клеток

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСГ 1 УВЛИК 51)5 С ОПИС ПАТЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССРНГ(71) Головное конструкторское бюро Научно-производственного обьединения "Энергия"(56) Проспект фирмы "Аасоп", Голландия описание установки ИтайЬег, 1983,Проспект фирмы "Епбо 1 гопсз", США описание установки Асоззт - г 1986, (54) УСТАНОВКА ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВА НИЯ ЖИВОТНЫХ, РАСТИТЕЛЬНЫХ ИЛИ МИКРОБНЫХ КЛЕТОК(57) Использование: биотехнология и микро биология, культивирование животных, рас тительных или микробных клеток преимущественно в условиях малой грави тации или невесомости на борту космиче ских 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 кор 1838401 АЗ установка содержит корпус, полдоолоконный 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 бактериаИьного фильтра размещены мембранный аппарат, приемник суспензии клеток, система контроля и гидравлические трубопроводы связи между указанными средствами, На торцевой стыковочной поверхности возвращаемого модуля жестко закреплена сьемная прижимная крышка перистальтического насоса, на которой размещены трубопроводы подачи питательной среды и газа в мембранный аппарат, а в невозвращаемом модуле расположены вставка гидроцилиндра поршнем и приводом, перистальтически насос, блок управления средствами термостатирования и блок управления 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 термостатирования, 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 фиксиру 1 ощих элементов и с возможностью их разьема, в корпусе размещенперистальтический насос, снабженной съемной прижимной крышкой и гидроцилиндр, включающий вставку с открытыми торцами, установленную свободно и коаксиально 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 лежду 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 электрораэъема средств термостатирования, а в невозвращаемом модуле расположены вставка гидроцилиндра с поршнем и приводом, перистальтический насос с головкой и приводом, блок управления средствами термостатирования половолоконного мембранного аппарата и блок управления приводами насоса и штока гидроцилиндра, источник питания, электрически соединенный с блоками управления, часть вставки гидроцилиндра выступает эа 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 термостатирования,Компоновка всего гидроконтура в возвращаемом модуле объясняется тем, что в случае возвращения только капсул с готовой биопродукцией и капсул с контрольной питательной средой при желании многократного использования гидроконтура в составе невоэвращаемого 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 возвращаемого модуля за счет размещения в нем всего гидравлического контура, обеспечивается биологическая чистота гидравлического контура при многократном использовании его с привлечением существующих лабораторных средств стерилизации на Земле.На фиг. 1 представлена общая компоновка установки в сборе; на фиг. 2 и фиг, 3 - 5 виды на стыковочные поверхности модулей,разрезы Б - Б у А-А на фиг. 1 соответственно.Установка содержит корпус, выполненный в виде двух разъемных модулей, воэвра щаемого 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 15 снабжен прозрачной вставкой из оргстекла,напротив которой расположены капсулы системы контроля состояния питательной среды. Стыковку модулей производят с помощью направляющих 5 и 6 и фиксирую щих элементов 7, Направляющие элементыпредставляют собой, штыри 5, равномерно наваренные на торцевой поверхности корпуса невозвращаемого модуля и соответствующие им гнезда 6, выполненные на 25 торцевой поверхности возвращаемого модуля. В корпусе возвращаемого модуля, в замкнутом чехле из бактериального фильтра 8 в пенопластовых матрицах 9 установлены; ПМА 10 со средствали 30 термостатирования 11; приемник суспензии клеток с капсулами 12, система контроля состояния средь 1 с капсулами 13, стакан гидроцилиндра 14 с приваренным к его днищу сильфоном 15. Стакан установлен в кор пусе 1 так, что его продОльная осьперпендикулярна стыковочному торцу возвращаемого модуля 3, а открытый торец стакана выполнен заподлицо с поверхностью стыковочного торца. ПМА.10, сильфон гид роцилиндра 15, приемник суспензии клеток12 и система контроля состояния питательной среды 13 соединены гидравлическими трубопроводами 16, 17, 18 и 19.;На стыковочной поверхности возвраща емого модуля 3 жестко закреплена съемнаякрышка 20 перистальтического насоса, на которой в направляющих канавках проложен трубопровод подачи питательной среды 16 и трубопровод подачи газа 21 в ПМА, 50 заподлицо с поверхностьювыполнен открытый торец стакана 22, а также расположена розетка электроразъема средств термостатирования.В корпусе невозвращаемого модуля 2 55 установлены вставка гидроцилиндра 24, выполненная в 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 стато1838401 зом,30 35 40 45 жизнедеятельности клеток в питательнуюсреду, Обедненная питательная среда воз вращается в полость сильфона 15. Нарабора 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 термостатирования 34 соединены с источНиком питания 35.На торцевую стыковочную поверхность невозвращаемого модуля 4 выведена часть вставки 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 электрорэзьема 36, соединенная с блоком управления средствами термостатирования.Установка работает следующим обраПредварительно отвакуумированная отстерилизованная в условиях лаборатории на Земле, заправленная питательной средой и инокулятом, собранная и выведенная в составе приборного отсека космического аппарата ракета-носителем на орбиту, установка готова к работеОт соединенного с источником питания 35 блока управления 29 подается команда на привод перистальтического насоса 32 и привод штока гидроцилиндра 27, ат блока управления 34 включается в работу ПМА. После чего из полости сильфана 15 гидроцилиндра 14 с помощью работы головки перистальтического насоса 33 осуществляется дозированная подача питательной среды па трубопроводу подачи 21 в ПМА, В ПМА 10 происходит рост клеток за счет диффузии компонентов питательной среды, насыщенной газом при одновременном отводе низкомолекулярных компонентов.танная биопродукция (суспензия клеток) заполняет капсулы приемника суспензии клеток 12 по трубопроводу 19 и одновременно заполняются капсулы системы кантроля состояния питательной среды 13 пробами питательной среды из сильфонной полости 15. По изменению цвета пробы, наблюдаемому оператором в очередной капсуле системы контроля, соответствующему 5 10 15 20 25 истощению питательной среды, оператор перекрывает очередной вентиль заполнения капсул 37. обесточивает блоки управления. Установка прекращает работу,Перед спуском на Землю космического аппарата производится следующая работа с установкой: оператор раскрывает замки 7, расстыковывает возвращаемый модуль 1 и невозвращаемый модуль 2 по торцеш гм поверхностям 3 и 4 с помощью направляющих элементов 5 и 6, вынимая при этом вилку 36 из розетки 23 и вставку гидрацилиндра 24 из стакана 14.Возвращаемый модуль 1 с готовым наработанным биопродуктам переносится в спускаемый аппарат и фиксируется в нем для возвращения на Землю. Невазврэщаемый модуль 2 остаетсв в приборном отсеке орбитального космического аппарата для последующей работы при повторных стыковках с вновь выводимыми эими же или другими возвращаемыми мадулягли 1 после их обработки на Земле при павтарггам ьыходе космического аппарата на орбиту. Технический эффект установки заключается не -алька в том, что она позволяет культивировать клетки в условиях орбитального полета, но и в там, чта анэ эффектив го использует потенциал питательной среды, э также позволяет уложиться в жесткий лимит массы на возвращаемые абьекты, тем самым обеспечить возможность возврата га Землю за адин полет глаксимальнай массы наработанной биапрадукции, Это достигается выполнением корпуса из двух модулей, один из которых возвращается на Земгна в составе спускаемого аппарата, а другой остается на орбитальном космическом аппарате, Размещение ПМА, системы контроля питательной среды, приемника суспензии клеток, сильфона с питэтел: най средой в части гидрацилиндрэ, обьединенных единым гидравлическим контурам на возвращаемом модуле, а всей механической части установки - на невазвращэемам модуле, выполнение гидрацилиндра разьамным, э перистальтическага насоса са сьемнай прижимной крышкой и соответствующая компоновка разъемных элементов нэ стыковочных поверхностях гладулей позволили существенна снизить общую возвращаемую массуустэнавки. Ераме того, благодаря размещению основных указанных систем, связанных единым гидравлическим контуром в возвращаемом модуле, сохраняется воэможность стерилизации контура в условиях Земли и тем са иым обеспечения биологической чистоты установки при повторном использовании.;1838401 5 Формула изобретения Установка для культивирования животных, растительных или микробных клеток, преимущественно в условиях космического полета, содержащая корпус, паловалоканный мембранный аппарат для клеток с трубопроводами подачи газа и питательной среды и со средствами термостатирования, приемник суспензии клеток и систему контроля состояния среды, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что корпус выполнен из двух модулей, возвращаемого и неваэвращаемого на Землю, соединенных один с другим по торцевым поверхностям посредством направляющих и фиксирующих элементов и с вазможностью их разьема, в корпусе размещен перистальтический насос, снабженный съемной прижимной крышкой, и гидроцилиндр, включающий вставку с открытыми торцами, установленную свободно и кааксиально в стакане, при этом в возвращаемом модуле в чехле иэ бактериальнаго фильтра размещены половалаканный меглбранный термастатируемый аппарат, приемник суспенэии клеток, система контроля состояния среды, стакан гидрацилиндра 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 тру бопроводы подачи питательной среды игаза в половолаконный мембранный аппарат, открытый выступающий торец стакана гидроцилиндра и розетка электрораэъема средств термастатирования, а в невозвра щаемом модуле располакены вставка гидроцилиндра с поршнем и приводом, перистальтический насос с головкой и приводом, блок управления средствами термостатиравания половалоконного 15 мембранного аппарата и блок управленияприводами насоса и штока гидроцилиндра, источник питания. электрически соединенный с блоками управления, часть вставки гидрацилиндра выступает за торцевую сты кавачную поверхность невазвращаемогамодуля, а на торцевой стыковочной поверхности невазвращаемага модуля установлены головка перистальтическога насоса напротив съемной прижимной крышки с 25 возможностью контакта с ней и ответнаявилка электраразъема, соединенная с блокам управления средствами термостатирования,. Просторгентал Ф орре а Тираженного комитета по изоб 13035, Москва, Ж-З 5, Рау Подписноетениям и открыткая наб., 4/5 иГ"Пат зводствен но ьский ком акаэ 2905 ВНИИПИ Госуд оставитхред 1838401 Ф-д г, Ужгород, ул,Гагарина, 10