Устройство для измельчения биологических проб
Изобретение относится к оборудованию для измельчения биологических проб, в частности для приготовления гомогенизированных проб для тестирования на патогены коровьей губчатой энцефалопатии. Устройство одноразового применения для измельчения биологических проб, в частности для тестирования на наличие коровьей губчатой энцефалопатии, включает чашеобразный контейнер для содержания тестируемой пробы, вал, установленный для вращения внутри указанного контейнера. Вал имеет измельчающий элемент режущего типа на конце, расположенном внутри контейнера, и захватываемое средство на конце, расположенном снаружи от контейнера, для соединения с электродвигателем. Вал удерживается в осевом направлении дном контейнера на шариковом соединительном средстве, выполненном с возможностью действия как антифрикционный подшипник устройства. Указанное шариковое соединительное средство включает шарик, удерживаемый в выемке на дальнем конце вала, и шарик, расположенный в гнезде в дне контейнера. Изобретение предусматривает аппарат для измельчения биологических проб, содержащий опорный элемент с множеством гнезд, устройство для измельчения биологических проб, в частности для тестирования на наличие коровьей губчатой энцефалопатии, и вставленное в гнездо опорного элемента, и пункт измельчения, включающий в себя электродвигатель с приводным валом для соединения с устройством для измельчения. Электродвигатель выполнен с возможностью перемещения между положением, в котором он отсоединен от вала, и положением, в котором он соединен с этим валом. Изобретение сокращает время на подготовку проб и обеспечивает высокий уровень гомогенизации получаемой для исследования пробы. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 4 ил.
Настоящее изобретение относится к оборудованию для измельчения биологических проб, в частности для приготовления гомогенизированных проб для тестирования на патогены коровьей губчатой энцефалопатии.
Изобретение также относится к устройству, предпочтительно одноразового использования, удаляемому в отходы, для использования в качестве части этого оборудования.
Тесты, которые возможны в настоящее время для диагностирования коровьей губчатой энцефалопатии, выполняют на пробах мозговой ткани забитого скота, и их целью является выявление наличия измененных прионов при помощи антител, которые связываются с характерным для коровьей губчатой энцефалопатии прионовым белком.
Правильное приготовление пробы для тестирования на связывание с антителом является решающим для успешного тестирования. Способ, который используется в настоящее время, требует измельчения или гомогенизации ткани и затем обработки ферментами для разрушения неизмененных прионов до введения антител для выявления наличия каких-либо ненормальных прионов.
Принципиальной причиной для разработки настоящего изобретения была необходимость обеспечения автоматического измельчения/гомогенизации проб для сокращения времени, затрачиваемого на подготовку этих проб, от которого сильно зависит время, затрачиваемое на выполнение тестирования.
Другой задачей, решаемой настоящим изобретением, была необходимость получения оборудования, которое обеспечивает стандартизацию гомогенизации, которая, таким образом, может воспроизводиться со всеми пробами, представленными для тестирования, с одновременным обеспечением высокого уровня гомогенизации.
В свете указанных задач объектом изобретения является устройство одноразового применения для измельчения биологических проб, в частности для тестирования на наличие коровьей губчатой энцефалопатии, которое включает чашеобразный контейнер для содержания тестируемой пробы, вал, установленный для вращения внутри указанного контейнера, причем вал имеет измельчающий элемент режущего типа на конце, расположенном внутри контейнера, и захватываемое средство на конце, расположенном снаружи от контейнера, для соединения с электродвигателем. Указанный вал удерживается в осевом направлении дном контейнера на шариковом соединительном средстве, выполненном с возможностью действия как антифрикционный подшипник устройства, причем указанное шариковое соединительное средство включает шарик, удерживаемый в выемке на дальнем конце указанного вала, и при этом указанный шарик расположен в гнезде в дне контейнера.
Устройство для измельчения включает крышку с центральным отверстием, в котором с возможностью вращения установлен вал. Указанная крышка имеет первый диск и второй диск, соединенные для формирования коробчатой структуры и имеющие соответствующие совмещенные отверстия для помещения пробы, и вращающийся диск, расположенный между указанным первым диском и указанным вторым диском, который также имеет отверстие и выполнен с возможностью поворота для совмещения этого отверстия с отверстиями указанных первого и второго дисков.
На конце, расположенном снаружи от контейнера, указанный вал имеет захватываемое средство, соединяемое с сопрягаемым средством, соединенным с электродвигателем. Устройство включает кольцевой элемент, расположенный в контакте с поверхностью контейнера на заданном расстоянии от его дна и выступающий внутрь, для создания завихрения в процессе измельчения. Указанный вращающийся диск включает прокалываемый район для введения всасывающего средства игольчатого типа.
В свете указанных задач объектом изобретения является аппарат для измельчения биологических проб, содержащий по меньшей мере один опорный элемент с множеством гнезд и по меньшей мере одно устройство для измельчения биологических проб, в частности для тестирования на наличие коровьей губчатой энцефалопатии, выполненное по любому из п.п.1-6 и вставленное в гнездо опорного элемента, и пункт измельчения, включающий в себя по меньшей мере один электродвигатель с приводным валом для соединения с захватываемым средством вала устройства для измельчения, причем указанный электродвигатель выполнен с возможностью перемещения между положением, в котором он отсоединен от указанного вала, и положением, в котором он соединен с этим валом.
Аппарат дополнительно содержит конвейерные средства для продвижения указанного опорного элемента по позициям обработки. Указанные конвейерные средства включают спиральный червячный привод с электродвигателем для его вращения, а указанный опорный элемент включает средство для вхождения в зацепление с червячным приводом.
Указанные конвейерные средства включают опорную платину для удержания указанных опорных элементов и бесконечные конвейерные ленты, установленные с возможностью скольжения на указанной опорной пластине и приводимые в движение электродвигателями, при этом указанные конвейерные средства приводятся в действие для перемещения опорного элемента в положение зацепления с указанным червячным приводом.
Указанные ленточные конвейерные средства приспособлены для продвижения по линии, по существу перпендикулярной оси червячного привода, и указанная опорная пластина шарнирно соединена одним концом с неподвижной опорной конструкцией с возможностью качения между поднятым положением и опущенным положением, при этом опорный элемент, перемещаемый конвейерной лентой, выполнен с возможностью вхождения в зацепление с червячным приводом в указанном поднятом положении и освобождается от конвейерного средства, когда пластина находится в опущенном положении.
Указанный по меньшей мере один электродвигатель установлен на суппорте, выполненном с возможностью перемещения в вертикальное направление между поднятым свободным положением и опущенным положением, в котором приводной вал входит в зацепление с валом устройства для измельчения, при этом для управления вертикальным движением указанного суппорта применяется кулачковый элемент.
Указанные конвейерные средства выполнены с возможностью включения разгрузочного средства для выведения опорного элемента из зацепления с указанным червячным приводом, когда процесс измельчения в пункте измельчения завершен.
Аппарат выполнен с возможностью включения устройства для измельчения по любому из п.п.1-6.
Устройство для измельчения выполнено с возможностью приготовления измельченных или гомогенизированных биологических проб из мягких тканей, а тканями для измельчения являются ткани, избранные из тканей головного мозга или костного мозга, причем указанная измельченная биологическая проба затем тестируется на наличие коровьей губчатой энцефалопатии.
Преимущества и отличительные признаки настоящего изобретения будут понятны при ознакомлении с нижеследующим подробным описанием со ссылками на прилагаемые чертежи, данные только в качестве не вносящего ограничений примера, на которых:
фиг.1 изображает частичный перспективный вид аппарата, соответствующего изобретению, показанного без применяемого с ним кожуха или корпуса для демонстрации конструктивных характеристик аппарата;
фиг.2а-2е схематически изображает виды в плане аппарата, показанного на фиг.1, иллюстрирующие соответствующие рабочие операции, выполняемые аппаратом;
фиг.3а и 3b схематически изображает вертикальные виды спереди детали аппарата, показанного на фиг.1, в ходе двух последовательных рабочих операций; и
фиг.4 изображает вертикальный вид спереди с частичным сечением элемента фиг.1.
На чертежах устройство для измельчения, приводимое в действие для приема и гомогенизации биологических проб, в частности мягких тканей, таких как головной и костный мозг, и производимое как недорогой элемент одноразового применения для гомогенизации одной пробы, обозначено в целом номером 2.
Это устройство включает в целом чашеобразный контейнер 4, выполненный из пластмассового материала и предпочтительно содержащий верхнюю часть 6 с цилиндрической стенкой, промежуточную часть 10 с конической стенкой, нижнюю часть 8 с цилиндрической стенкой и основание 12, предпочтительно имеющее стенку в форме усеченного конуса.
Контейнер также имеет крышку 14, составленную из трех дисков 16, 18 и 20, каждый из которых имеет центральное отверстие 22 и соответствующие периферийные прорези или окна. Промежуточный диск 20 установлен с возможностью вращения между дисками 16 и 18 и имеет язычок 24 для поворота промежуточного диска вручную таким образом, чтобы совмещать его окно с окнами дисков 16 и 18 для получения возможности помещения пробы. Один район промежуточного диска 20 сформирован тонкой мембраной, например из резины, которую можно легко проколоть для введения пипетки для извлечения гомогенизированной пробы.
Внутри контейнера установлен вал 26, который может вращаться и имеет режущий элемент 28, например с одним или двумя лезвиями, расположенный на конце вала внутри контейнера. Вал 26 удерживается в осевом направлении дном контейнера при помощи шарикового соединительного средства; в частности, это средство включает металлический шарик 30, свободно вращающийся в выемке 32 в дне 12, и сферическую или, возможно, коническую выемку 34 на конце вала 26.
На его конце, расположенном вне контейнера, вал 26 имеет захватываемый элемент 36 с рифленой поверхностью, например с выступающими ребрами, для введения в зацепление с соответствующим ему охватывающим захватывающим элементом 40, соединенным с приводным валом, как описано ниже.
Другие предпочтительные характеристики устройства 2 включают наличие ребер 42 на внутренней поверхности дна 12, предназначенных для содействия образованию завихрения, и в качестве дополнительного приспособления кольцевой элемент 44, вставленный в нижнюю часть 8 контейнера, с возможным кольцевым образованием 46, отступающим внутрь контейнера. Кольцевой элемент 44 содействует формированию завихрения, направленного в сторону режущего элемента 28, таким образом обеспечивая то, что подвергаемая гомогенизации ткань направляется к лезвиям.
Показанное устройство для измельчения, которое, как отмечалось выше, составляет предпочтительный вариант осуществления изобретения, может быть изготовлено из недорогих пластмассовых материалов. Шариковое соединение между валом и дном контейнера, полученное при помощи стального шарика, действующего как антифрикционный подшипник, позволяет вращать вал очень быстро, например, со скоростью около 20000 об/мин, таким образом достигая полного измельчения ткани с полным (99%) разрушением клеток за очень короткий период времени в пределах 30 секунд.
Крышка 14 выполняет функцию центрирующего элемента для вала 26, который может свободно вращаться в отверстии 22.
Аппарат для измельчения проб, показанный на фиг. 1-3, обычно включает пункт измельчения, в целом обозначенный номером 50, который включает электродвигатель 52 с приводным валом 55, дальний конец которого удерживает полый захватывающий элемент 40, внутренняя стенка которого сформирована так, чтобы она входила в зацепление с элементом 36 устройства для измельчения. Электродвигатель 52 и соединенный с ним вал могут перемещаться между поднятым положением разъединения (фиг. 3а) и опущенным положением (фиг. 3b) вхождения в зацепление с валом 26 устройства для измельчения.
На фиг. 1-3 показан предпочтительный вариант осуществления изобретения, который может работать с множеством устройств 2 для измельчения, подаваемых в пункт измельчения опорным элементом 54, содержащим множество устройств для измельчения.
Конечно, ясно, что описанный аппарат может работать с устройствами для измельчения, имеющими вращающийся вал другой конфигурации и которые необязательно соответствуют устройству 2 для измельчения, описанному выше.
В то же время ясно, что конструкционный принцип аппарата, описанного далее, применим к оборудованию для обработки любого количества проб.
Аппарат включает корпус 56, возможно, с крышкой (не показана), которая закрывает пункт 50 измельчения. Корпус 56 удерживает расположенные внутри него первый поддон 58 и второй поддон 60 для подачи устройств для измельчения в пункт 50 измельчения и из него соответственно.
Опорный элемент 54, который состоит из удлиненной призматической структуры, имеет множество выровненных гнезд 62 для содержания соответствующего устройства 2 для измельчения. Поддон 58 для подачи опорных элементов 54 в пункт измельчения включает пластину 64 и по меньшей мере одну конвейерную ленту или предпочтительно пару бесконечных конвейерных лент 66 и 68, установленных с возможностью скольжения на пластине 64 при помощи электродвигателя 70 для подачи лент.
Ясно, что в рамках объема изобретения может рассматриваться другое эквивалентное конвейерное средство. Предпочтительно пластина 64 шарнирно прикреплена одним концом 72 к неподвижной конструкции поддона 58, при этом применяется электродвигатель, который приводится в действие для чередующегося перемещения пластины между опущенным положением и поднятым положением. На конце, противоположном шарнирно закрепленному на неподвижной конструкции концу, пластина 64 имеет прорезь 74 вокруг неподвижного опорного элемента 76. В поднятом положении поверхность пластины 64 находится по существу заподлицо с опорным элементом 76, тогда как в ее опущенном положении опорный элемент 76 выступает сквозь прорезь 74.
Конвейерное средство для подачи опорных элементов 54 и соединенных с ними режущих устройств 2 также включает червячный привод 78 и электродвигатель для его вращения. Каждый опорный элемент 54 включает средство (не показано) для вхождения в зацепление с резьбой червячного привода таким образом, что работа последнего вызывает продвижение опорного элемента 54 в направлении, показанном стрелкой F2. В пункте 50 измельчения один или более электродвигателей 52 удерживаются подвижным в вертикальном направлении суппортом 79, приводимым в движение кулачком 80.С поддоном 60 также связаны приводимые в действие электродвигателем разгрузочные средства 82 для выведения опорного элемента 54 из зацепления с червячным приводом 78 и подачи его на поддон 60. Эти разгрузочные средства могут включать, например, толкающие рычаги или могут представлять непрерывные конвейерные ленты в конфигурации, подобной конфигурации конвейерных лент, связанных с поддоном 58.
В ходе работы, операции которой схематически показаны на фиг. 2а-2е, оператор устанавливает один или более опорных элементов 54 с их соответствующими устройствами для измельчения на поддон 58. Когда включают выключатель для начала рабочего цикла, электродвигатель поднимает пластину 64 таким образом, что ее конец, противоположный шарнирно закрепленному концу 72, оказывается заподлицо с опорным элементом 76. Конвейерные ленты 66 и 68 начинают движение, продвигая опорный элемент 54 в направлении, обозначенном стрелкой F1, пока элемент не окажется на опорном элементе 76. Когда опорный элемент 54 находится на месте, опираясь на элемент 76, выключатель приводит в действие червячную передачу 78, которая входит в зацепление со средством зацепления на опорном элементе 54, тогда как пластина 64 одновременно опускается, таким образом освобождая опорные элементы от сцепления с конвейерными лентами. Червячный привод 78 продвигает опорный элемент 54 в направлении, показанном стрелкой F2, в положение, в котором валы 26 устройств для измельчения выровнены относительно приводных валов 54 четырех электродвигателей 52 пункта измельчения (фиг. 2b). Когда валы совмещены, кулачок 80 приводится в действие таким образом, что суппорт 79 опускается, пока захватывающие средства 40 не войдут в зацепление с захватываемым элементом 36 устройства для измельчения (см. фиг. 3b).
Электродвигатели 52 рассчитаны на достижение высоких вращательных скоростей, составляющих около 20000 об/мин. Когда совмещение достигнуто, приводятся в действие электродвигатели 52, работающие в течение периода времени, который варьируется от 30 до 180 секунд, для полного измельчения проб, содержащихся в устройствах для измельчения.
В конце предварительно заданного периода времени обработки кулачок 80 поворачивается, таким образом поднимая суппорт 79 и перемещая валы электрических двигателей так, что они выходят из зацепления с валами устройств для измельчения; затем червячный привод 78 продвигает опорный элемент 54, пока следующие четыре устройства для измельчения не будут выровнены относительно четырех электрических двигателей 52 (фиг. 2с), таким образом начиная новый цикл измельчения проб, содержащихся в этих устройствах. По истечении запрограммированного периода времени (около 30-180 секунд) суппорт 79 поднимается, и червячный привод 78 продвигает опорный элемент 54 в заданное положение (фиг. 2d), при этом приводится в действие средство управления, которое включает конвейерные ленты 66 и 68, подающие второй опорный элемент 54 в пункт измельчения.
На выходе из пункта измельчения опорный элемент 54 выходит из зацепления с червячным приводом 78 и выталкивается разгрузочными средствами 82 на поддон 60 (см. фиг. 2е).
Естественно, аппарат, соответствующий изобретению, может иметь блок управления для управления работой электродвигателей, которые выполняют цикл обработки, а также датчики положения или подобные средства, которые могут подавать в блок управления сигнал приведения в действие электродвигателей в зависимости от положения опорного элемента 54. Оборудование также может включать предохранительные средства для управления рабочим циклом.
В частности, блок управления может быть запрограммирован для прерывания рабочего цикла в случае, если он выявит какие-либо проблемы в работе, например:
- прерывание цикла, если по истечении заданного периода времени после его начала электродвигатели, которые приводят в действие червячный привод 78, не работают;
- предотвращение начала рабочего цикла, если поддон 60 заполнен опорными элементами 54, которые не были удалены оператором.
Кроме того, чтобы обеспечивать то, чтобы какие-либо прерывания электроснабжения не предотвращали полное измельчение проб, блок управления может быть запрограммирован на повторный пуск рабочего цикла с его начала в случае, когда электроснабжение прерывалось, возвращая все устройства для измельчения в их исходное положение.
Естественно, оставляя неизменной сущность изобретения, можно широко изменять варианты осуществления изобретения и детали процесса обработки по сравнению с описанными и показанными только в качестве не вносящего ограничений примера.
1. Устройство одноразового применения для измельчения биологических проб, в частности, для тестирования на наличие коровьей губчатой энцефалопатии, которое включает чашеобразный контейнер (2) для содержания тестируемой пробы, вал (26), установленный для вращения внутри указанного контейнера (2), причем вал имеет измельчающий элемент (28) режущего типа на конце, расположенном внутри контейнера, и захватываемое средство (36) на конце, расположенном снаружи от контейнера, для соединения с электродвигателем, отличающееся тем, что указанный вал (26) удерживается в осевом направлении дном (12) контейнера на шариковом соединительном средстве (30, 34), выполненном с возможностью действия как антифрикционный подшипник устройства, причем указанное шариковое соединительное средство включает шарик (30), удерживаемый в выемке (34) на дальнем конце указанного вала (26), и при этом указанный шарик (30) расположен в гнезде (32) в дне (12) контейнера.
2. Устройство для измельчения по п.1, отличающееся тем, что оно включает крышку (16, 18, 20) с центральным отверстием (22), в котором с возможностью вращения установлен вал (26).
3. Устройство для измельчения по п.2, отличающееся тем, что указанная крышка (16, 18) имеет первый диск (16) и второй диск (18), соединенные для формирования коробчатой структуры и имеющие соответствующие совмещенные отверстия для помещения пробы, и вращающийся диск (20), расположенный между указанным первым диском (16) и указанным вторым диском (18), который также имеет отверстие и выполнен с возможностью поворота для совмещения этого отверстия с отверстиями указанных первого (16) и второго (18) дисков.
4. Устройство для измельчения по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что на конце, расположенном снаружи от контейнера, указанный вал (26) имеет захватываемое средство (36), соединяемое с сопрягаемым средством (40), соединенным с электродвигателем.
5. Устройство для измельчения по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что оно включает кольцевой элемент (44), расположенный в контакте с поверхностью контейнера на заданном расстоянии от его дна и выступающий внутрь, для создания завихрения в процессе измельчения.
6. Устройство для измельчения по п.3, отличающееся тем, что указанный вращающийся диск (20) включает прокалываемый район для введения всасывающего средства игольчатого типа.
7. Аппарат для измельчения биологических проб, содержащий по меньшей мере один опорный элемент (54) с множеством гнезд, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере одно устройство (2) для измельчения биологических проб, в частности, для тестирования на наличие коровьей губчатой энцефалопатии, выполненное по любому из пп.1-6, и вставленное в гнездо (62) опорного элемента, и пункт (50) измельчения, включающий в себя по меньшей мере один электродвигатель (52) с приводным валом (55) для соединения с захватываемым средством (36) вала (26) устройства для измельчения, причем указанный электродвигатель выполнен с возможностью перемещения между положением, в котором он отсоединен от указанного вала (26) и положением, в котором он соединен с этим валом.
8. Аппарат по п.7, отличающийся тем, что дополнительно содержит конвейерные средства (66, 68, 78) для продвижения указанного опорного элемента (54) по позициям обработки.
9. Аппарат по п.8, отличающийся тем, что указанные конвейерные средства включают спиральный червячный привод (78) с электродвигателем для его вращения, и тем, что указанный опорный элемент (54) включает средство для вхождения в зацепление с червячным приводом.
10. Аппарат по п.8 или 9, отличающийся тем, что указанные конвейерные средства включают опорную пластину (64) для удержания указанных опорных элементов (54) и бесконечные конвейерные ленты (66, 68), установленные с возможностью скольжения на указанной опорной пластине и приводимые в движение электродвигателями (70), при этом указанные конвейерные средства приводятся в действие для перемещения опорного элемента (54) в положение зацепления с указанным червячным приводом (78).
11. Аппарат по п.10, отличающийся тем, что указанные ленточные конвейерные средства (66, 68) приспособлены для продвижения по линии, по существу перпендикулярной оси червячного привода (78), и указанная опорная пластина (64) шарнирно соединена одним концом (72) с неподвижной опорной конструкцией с возможностью качения между поднятым положением и опущенным положением, при этом опорный элемент (54), перемещаемый конвейерной лентой, выполнен с возможностью вхождения в зацепление с червячным приводом (78) в указанном поднятом положении и освобождения от конвейерного средства, когда пластина находится в опущенном положении.
12. Аппарат по любому из пп.7-11, отличающийся тем, что указанный по меньшей мере один электродвигатель (52) установлен на суппорте (79), выполненном с возможностью перемещения в вертикальное направление между поднятым свободным положением и опущенным положением, в котором приводной вал (55) входит в зацепление с валом (26) устройства для измельчения, при этом для управления вертикальным движением указанного суппорта применяется кулачковый элемент (80).
13. Аппарат по любому из пп.8-12, отличающийся тем, что указанные конвейерные средства выполнены с возможностью включения разгрузочного средства (82) для выведения опорного элемента (54) из зацепления с указанным червячным приводом (78), когда процесс измельчения в пункте измельчения завершен.
14. Аппарат по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью включения устройства (2) для измельчения по любому из пп.1-6.
15. Устройство для измельчения по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что выполнено с возможностью приготовления измельченных или гомогенизированных биологических проб из мягких тканей.
16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что тканями для измельчения являются ткани, избранные из тканей головного мозга или костного мозга.
17. Устройство по п.15 или 16, отличающееся тем, что указанная измельченная биологическая проба затем тестируется на наличие коровьей губчатой энцефалопатии.
