Установка вакуумной сепарации

Авторы патента:

G01N33/553 - металлом или металлом с покрытием

Полезная модель относится к установкам пробоподготовки и может использоваться в медицине, сельском хозяйстве, судебно-медицинской экспертизе, санитарно-эпидемиологической службе, микробиологии, вирусологии, биохимии преимущественно при проведении лабораторных работ, требующих получения растворов высокомолекулярных структур, таких как ДНК и РНК с минимальным количеством примесей белков, ингибирующих полимеразную цепную реакцию. Установка вакуумной сепарации содержит блок вакуумной сепарации, вакуумный насос, колбу-сборник в держателе, плату управления двигателем, блок питания, сетевой фильтр, которые закреплены в нижней части корпуса, ручку управления скоростью откачки. Датчик давления соединен с блоком вакуумной сепарации через штуцер, закрепленный на передней панели верхней части корпуса. Также с помощью штуцеров колба-сборник соединена с вакуумным насосом и блоком вакуумной сепарации. Внутри блока вакуумной сепарации может быть расположено съемное основание с различным количеством приемных микропробирок. На задней панели верхней части корпуса располагается реле включения/выключения установки. Соединение вакуумного насоса, блока вакуумной сепарации и колбы-сборника осуществляется с помощью вакуумных трубок. Блок вакуумной сепарации представляет собой соединение верхней и нижней части корпуса. Верхняя часть корпуса блока вакуумной сепарации и нижняя часть корпуса центрируются с помощью общего болтового соединения и соединяются вместе, образуя герметичную камеру благодаря уплотнению. В верхней части корпуса имеются магниты. В нижней части корпуса закреплена планка с винтами, которые вместе с магнитами обеспечивают предварительное поджатие уплотнения. Достигается снижение времени подготовки пробы без потери качества получаемых очищенных растворов, мобильность установки, возможность использования в полевых условиях, применение различных типов планшетов очистки, снижение неравномерности работы ячеек специальных планшетов очистки.

Из предшествующего уровня техники известны установки вакуумной сепарации, позволяющие выделять ДНК с помощью осаждения их на пористой подложке путем пропускания раствора через ячейки с использованием вакуумной откачки полости блока сепарации. Например, ABI Prism 6100 Nucleic Acid PrepStation (6100-01 в каталоге компании Applied Biosystems на сайте products.appliedbiosystems.com). Конструкция данной установки содержит блок вакуумной сепарации, предназначенный для работы с 96-луночными планшетами отмывки и двухпозиционную систему переноса и прижатия планшетов, а также вакуумную систему, состоящую из вакуумного насоса, колбы-сборника, фильтра и вакуумных шлангов.

Недостатками установки является отсутствие возможности использования планшетов очистки с разным количеством ячеек и применение множества ручных операций в работе с установкой.

Известны отдельные блоки вакуумной сепарации, которые можно использовать с планшетами очистки различных форматов по количеству ячеек. Среди таких блоков сепарации можно выделить Arraylt High-Capacity Vacuum Manifold компании Arrayit Corporation www.arrayit.com (SKU или Catalog ID товара: AVM). Недостатком отдельных блоков сепарации является то, что они не имеют встроенных систем откачки и представляют собой вакуумную камеру с элементами соединения с внешним вакуумным насосом. Общим недостатком существующих установок, предназначенных для вакуумной сепарации, является неравномерность промывки через планшеты очистки.

Из предшествующего уровня техники известен аналог установки вакуумной сепарации (блока сепарации) - Multifunctional vacuum manifold (US 7588728 B2, US 8007743 B2). Конструкция данной установки представляет собой несколько вертикально соединенных элементов корпуса с вакуумируемой областью, между которыми находятся уплотнения. Внутри корпуса размещаются элементы с 96 рабочими ячейками, предназначенными для проведения процесса сепарации и сбора очищенных растворов с пробами. Также в конструкции имеется несколько сменных элементов различного назначения.

Основным недостатком рассмотренной установки вакуумной сепарации является то, что ее конструкция содержит множество элементов, которые необходимо вручную перемещать (собирать и разбирать) для создания работоспособности изделия. Это приводит к потере времени на вспомогательные действия лаборанта. Другим недостатком указанной установки следует отметить необходимость в применении вакуумной системы откачки для создания перепада давления между верхней и нижней поверхностями рабочих ячеек, условий работоспособности установки.

Из предшествующего уровня техники известен также аналог установки вакуумной сепарации (блока сепарации) - Cell harvester (US 4787988). Конструкция данной установки состоит из нескольких функциональных блоков, расположенных один над другим и герметично соединенных. Однако данный вид установки не может быть использован для очистки различных проб, т.к. в верхней части установки имеется лишь одна рабочая область, в которую заносится исходный раствор.

Еще один аналог установки - блок вакуумной сепарации Multiwell filter plate vacuum manifold assembly (US 4927604) имеет главный недостаток в том, что для прокачивания жидкости через некоторые рабочие ячейки используется специальная герметизирующая пленка, с помощью которой закрываются пустые ячейки.

Также известна установка вакуумной сепарации с автоматическим раскапывателем - Automated sample treatment system: apparatus and method (US 6133045). Установка имеет два основания с 96-ю ячейками, которые промываются с помощью вакуумной откачки параллельно. Более сложная конструкция блока сепарации, позволяющая уменьшить риск перекрестного загрязнения проб, предложена в автоматизированной установке вакуумной сепарации - Multi-well microfiltration apparatus (US 6159368).

Основным недостатком рассмотренных установок является вероятность потери исходного биологического материала вследствие застревания в ячейках инородных тел, прекращения рабочего процесса сепарации в ячейках. Также следует отметить снижение при этом эффективности очистки, т.к. в рассмотренных установках сорбент неравномерно вымывается из ячеек. Качество очистки в ячейках также становится различным.

Основными задачами, на решение которых направлена заявленная полезная модель, являются повышение эффективности очистки биологических проб за счет снижения неравномерности качества очистки, унификация блока сепарации - введение возможности использования ряда стандартных и уникальных планшетов очистки, обеспечение защиты от перекрестного загрязнения проб при использовании уникальных планшетов очистки, а также осуществление процесса сепарации без использования дополнительного оборудования и средств ручного применения. Дополнительной задачей является снижение массогабаритных свойств установки, получение возможности ее использования в полевых условиях, мобильности.

Техническим результатом полезной модели является снижение времени подготовки пробы без потери качества получаемых очищенных растворов, мобильность установки, возможность использования в полевых условиях, применение различных типов планшетов очистки, снижение неравномерности работы ячеек специальных планшетов очистки.

Полезная модель представляет собой установку вакуумной сепарации, которая содержит блок вакуумной сепарации, вакуумный насос, колбу, датчик давления, блок питания, блок управления двигателем и корпус установки. В корпусе закрепляются электротехнические элементы: реле включения/выключения, сетевой фильтр и резистор переменного сопротивления. К основанию корпуса крепится дно блока вакуумной сепарации. Входной патрубок вакуумного насоса соединен с колбой с помощью вакуумного шланга. Аналогично колба соединена с основным штуцером блока вакуумной сепарации, датчик давления с дополнительным штуцером блока вакуумной сепарации. Колба закреплена на передней панели корпуса в специальном держателе. Блок вакуумной сепарации состоит из двух основных элементов камеры: нижней и верхней частей. В верхней части имеются магниты, которые обеспечивают первичное поджатие уплотнения между обеими частями камеры. Верхняя часть имеет специальные захваты, с помощью которых обеспечивается удобная работа с установкой.

На фиг. 1 представлен общий вид установки вакуумной сепарации.

На фиг. 2 представлено расположение внутренних элементов установки вакуумной сепарации.

На фиг. 3 представлен вид с тыльной стороны установки вакуумной сепарации.

На фиг. 4 представлено конструктивное исполнение блока вакуумной сепарации

Установка вакуумной сепарации (см. фиг. 1, фиг. 2) содержит блок вакуумной сепарации 1, вакуумный насос 2, колбу-сборник 3 в держателе 12, плату управления двигателем 4, блок питания 5, сетевой фильтр 6, которые закреплены в нижней части корпуса 7, ручку управления скоростью откачки 8. Датчик давления 9 соединен с блоком вакуумной сепарации через штуцер 10, закрепленный на передней панели верхней части корпуса 11. Также с помощью штуцеров 10 колба-сборник 3 соединена с вакуумным насосом 2 и блоком вакуумной сепарации 1. Внутри блока вакуумной сепарации 1 может быть расположено съемное основание с различным количеством приемных микропробирок. Соединение вакуумного насоса 2, блока вакуумной сепарации и колбы-сборника 3 осуществляется с помощью вакуумных трубок 14.

Блок вакуумной сепарации (см. фиг. 4) представляет собой соединение верхней 1 и нижней части корпуса 2. Верхняя часть корпуса 1 блока вакуумной сепарации и нижняя часть корпуса 2 центрируются с помощью общего болтового соединения 3 и соединяются вместе, образуя герметичную камеру благодаря уплотнению 4. В верхней части корпуса 1 имеются магниты 5. В нижней части корпуса закреплена планка 6 с винтами 7, которые вместе с магнитами 5 обеспечивают предварительное поджатие уплотнения 4. Уплотнение 8 необходимо для герметизации планшета очистки, устанавливаемого на верхнюю часть корпуса 1.

Предполагаемая установка вакуумной сепарации работает следующим образом.

В исходном состоянии на верхнюю часть блока вакуумной сепарации устанавливается устройство сепарации, например планшет очистки 13, показанный на фиг. 3. В ячейки данного устройства помещаются определенные объемы растворов, которые необходимо очистить от примесей (исходные растворы), и специальные растворы для выделения. Верхняя часть блока вакуумной сепарации закрывается, плотно прилегая к его нижней части. Включается установка вакуумной сепарации с помощью нажатия выключателя, расположенного на задней панели корпуса установки. Вакуумный насос начинает производить откачку камеры блока вакуумной сепарации. Регулировку скорости откачки следует проводить с помощью ручки регулятора. Исходные растворы под действием перепада давления между камерой и внешней средой проходят через устройство сепарации и попадают в колбу-сборник. Выделяемые молекулярные соединения осаждаются в устройстве сепарации. С помощью ручки регулятора вакуумный насос отключается. Далее проводится несколько промывок. В ячейки устройства сепарации добавляются специальные промывочные растворы. Вакуумный насос откачивает камеру, растворы проходят через устройство сепарации - совершается промывка ячеек. Завершающей стадией процесса сепарации является выделение требуемых молекулярных соединений из устройства сепарации. Для этого в блок сепарации помещается основание с приемными микропробирками. В ячейки устройства сепарации вносятся десорбирующие растворы. С помощью откачки вакуумным насосом данные растворы проходят через ячейки, и в них попадают выделяемые молекулярные соединения. Полученные растворы собираются в приемных микропробирках.

Установка вакуумной сепарации может быть использована не только для сепарации высокомолекулярных соединений, таких как ДНК или РНК, но и для фильтрации малых объемов растворов. Для этого необходимо на верхнюю часть блока вакуумной сепарации установить устройство фильтрации. При работе необходимый фильтрат будет собираться в колбе-сборнике или в приемнике, расположенном внутри вакуумной камеры.

1. Установка вакуумной сепарации, содержащая блок вакуумной сепарации, вакуумный насос, колбу-сборник, нижний и верхний части корпуса, вакуумметр, отличающаяся тем, что в нижней части корпуса закрепляется блок вакуумной сепарации, выполненный в виде двух деталей, соединенных с помощью болтовых соединений, образующих цилиндрический шарнир, обеспечивающий быстрый доступ к рабочей полости, и герметично закрывающихся с помощью кольцевого уплотнения.

2. Установка вакуумной сепарации по п. 1, отличающаяся тем, что отверстия для индикации давления и откачки в нижнем корпусе блока вакуумной сепарации располагаются с одной стороны, в которую имеется уклон дна нижнего корпуса.

3. Установка вакуумной сепарации по п. 1, отличающаяся тем, что отверстие для индикации давления внутри рабочей камеры расположено таким образом, чтобы раствор не попадал в него.

4. Установка вакуумной сепарации по п. 1, отличающаяся тем, что верхний корпус блока вакуумной сепарации имеет встроенные магниты, обеспечивающие предварительное прижатие верхнего корпуса к нижнему через уплотнение.

5. Установка вакуумной сепарации по п. 1, отличающаяся тем, что в верхней части корпуса имеется специальный держатель для колбы-сборника, обеспечивающий возможность быстрого и удобного съема и установки колбы-сборника.

6. Установка вакуумной сепарации по п. 1, отличающаяся тем, что на передней панели верхней части корпуса расположена ручка управления скоростью откачки блока сепарации, позволяющая регулировать скорость прокачивания растворов через различные ячейки устройства сорбции или фильтрации, устанавливаемого на блок вакуумной сепарации.

7. Установка вакуумной сепарации по п. 1, отличающаяся тем, что блок вакуумной сепарации имеет единую рабочую область, в которой могут быть обеспечены все этапы процесса пробоподготовки.

8. Установка вакуумной сепарации по п. 1, отличающаяся тем, что блок вакуумной сепарации универсален для использования устройств сорбции, подсоединяемых к нему, имеющих различное количество рабочих ячеек.