FI81831C - Temperaturgradient-inkubator foer undersoekning av temperaturavhaengiga fenomen. - Google Patents

Description

1 81831 Lämpötilasta riippuvien ilmiöiden tutkimiseen käytettävä lämpögradientti-inkubaattori. - Temperaturgradient- inkubator för undersökning av temperaturavhängiga fenomen.

Keksinnön kohteena on lämpötilasta riippuvien ilmiöiden tutkimiseen käytettävä lämpögradientti-inkubaattori, johon kuuluu reak-tioalustana toimiva lämpögradienttilevy ja pitkin lämpögradient-tilevyn vastakkaisia reunoja kulkevat lämmönsiirtoelementit lämpögradientt ilevyn reunojen lämmittämiseksi tai jäähdyttämiseksi, jolloin ainakin yksi lämmönsiirtoelementti on varustettu kahdella kanavalla, lämmitys- ja/tai jäähdytysväliaineen kiertovirtausta varten.

Tutkittaessa biologisten toimintojen riippuvuutta lämpötilasta, lämpögradientti-inkubaattorit ovat monin tavoin käyttökelpoisia laitteita. Lähes kaikissa kirjallisuudessa kuvatuissa ratkaisuissa lämpötilagradientti saadaan aikaan lämmittämällä pitkänomaisen metallikappaleen toinen pää vakiolämpötilaan. Toinen pää on joko vapaasti jäähtyvä tai vakiolämpötilaan jäähdytetty. Lämmön johtumisen ansiosta mallikappaleeseen syntyy enemmän tai vähemmän lineaarinen lämpötilagradientti, jota voidaan käyttää hyväksi mikrobien kasvun ja toiminnan tutkimiseen portaattomasti muuttuvissa lämpötiloissa. On tärkeää saada aikaan samanlainen lämpötilagra-dientti ja täydellinen lämpötilagradientin lineaarisuus koko läm-pötilagradientttilevyn alueella, sillä epälineaarisuus näkyy gra-dienttilevyn pidemmän sivun suuntaisten isotermien kaartumisena •'.v ja aiheuttaa virheitä määritettäessä mikrobikasvustojen lämpöti- larajoja.

Kirjallisuudessa selostetut, mikrobiologiseen käyttöön tarkoitetut lämpögradientti-inkubaattorit ovat etupäässä kahta tyyppiä. Toiset on tarkoitettu mikrobien kasvatukseen nesteviljelmissä, toiset viljelyyn agarhyytelössä tai muussa "kiinteässä" kasvualustassa. Jälkimmäisessä tyypissä on mahdollista toteuttaa portaaton lämpötilagradientti. Olemassa olevien laitteiden geometri-alle on tyypillistä, että lämpötila muuttuu pitkin metallikappa-leen suurinta dimensiota, jolloin lämpötilan jakauma vakioituu riittävästi. Mikäli viljelykapasiteettia halutaan kasvattaa sivu- 2 81 831 suuntaan, joko lämpötilan jakauma muuttuu vaikeaksi hallita, tai laitteet tulevat suuriksi siinä tapauksessa, että pituussuunta edelleen säilytetään gradientin suuntana. Yleensä tähän mennessä kuvattujen lämpögradientti-inkubaattorien kapasiteetti on yhdestä viljelmästä muutamaan viljelmään ajoa kohti.

Julkaisussa Can. J. Microbiol., voi. 19, no 9, 1973 ss. 1161-1165 on esitetty lämpögradientti-inkubaattori, jossa kiertovirtauska-navien päät on yhdistetty massiivisen lämpögradienttilevyn toisen pään kulmien sisään tehdyillä virtauskanavilla, jotka on peitetty levyillä. Peitelevyjen ja gradienttilevyn päädyn välissä on ohut kumitiiviste. Tästä rakenteesta seuraa, että gradienttilevyn kulmien alueella tapahtuva lämmön siirtyminen väliaineen ja gradienttilevyn välillä samoin kuin gradienttilevyn ja ympäristön välillä poikkeaa lämmön siirtymisestä gradienttilevyn keskialueella. Samoin on asia myös gradienttilevyn niiden kulmien alueella, joissa väliaine syötetään gradienttilevyn kanaviin, koska syöttöputket liittyvät suoraan kanavien päihin. Lämpötilagradien-tin isotermien paremman lineaarisuuden saavuttamiseksi tällä tunnetulla gradienttilevyllä on suuri paksuus ja lämmönsiirtoelemen-tit on sijoitettu gradienttilevyn lyhyille sivuille. Isotermien ” lineaarisuus saavutetaan siis suuren energiankulutuksen ja rajoi- tetun koestuskapasiteetin kustannuksella.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan parannettu lämpögradientti-inkubaattor i , jossa mahdollisimman yksinkertaisella rakenteella saavutetaan aikaisempaa parempi isotermien lineaarisuus ilman, että tarvitsee turvautua suureen levypaksuuteen ja rajoittua pieneen koestuskapasiteettiin.

Tämä tarkoitus saavutetaan keksinnöllä oheisen patenttivaatimuk- ’·· sen 1 tunnusmerkkiosassa esitetyllä tavalla. Epäitsenäisissä vaa- timuksisssa 2-6 on esitetty keksinnön edullisia toteutustapoja.

• Seuraavassa keksinnön erästä suoritusesimerkkiä selostetaan lä- -··. hemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää keksinnön mukaista inkubaattoria perspektii- l! 3 81 831 vikuvana.

Kuvio 2 esittää keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaista inkubaattoriydintä päädystä nähtynä, ja kuvio 3 esittää inkubaattorin yksityiskohdan tarkempaa rakennetta kuviossa 1 esitetyn inkubaattorin vasemman alareunan kohdalta .

Inkubaattoriydin muodostuu esitetyssä tapauksessa yhdestä metal-liprofiilikappaleesta, jolla on kuvion 2 mukainen poikkileikkaus-muoto. On selvää, että inkubaattoriydin voidaan tehdä myös useammasta osasta. Erityisesti levy 10 voi olla erillinen osa, jonka reuna-alueiden vastakkaisia pintoja vasten kanavaosat on puristettu. Reaktiomääritysalustana toimii suorakaiteen muotoinen läm-pögradienttilevy 10, jonka pitempiin reunoihin liittyy lämmön-siirtoelementit 17 ja 18. Kumpikin lämmönsiirtoelementti on varustettu kahdella kanavalla 24, 25 ja vastaavasti 23, 26. Kanavat on erotettu toisistaan väliseinällä 28, vastaavasti 27. Kierto-virtauskanavien toiset päät on yhdistetty virtausyhteyteen keskenään päätyosalla 16, vastaavasti 9. Kiertovirtauskanavien toiset päät on varustettu putkiliitososalla 13, vastaavasti 6. Putkilii-;; · tososissa 6 ja 13 on liitospäät 4, 11 tulevalle virtaukselle ja ·-·' liitospäät 5, 12 lähtevälle virtaukselle.

: Putkiliitososan 6 ja lämmönsiirtoelementin 18 päädyn väliin on sijoitettu kumilevy 7. Samoin myös putkiliitososan 13 ja lämmönsiirtoelement in 17 päädyn väliin on sijoitettu kumilevy 14. Läm-mönsiirtoelementin 18 toisen pään ja päätyosan 9 väliin on sijoitettu kumilevy 8. Lämmönsiirtoelementin 17 toisen pään ja päätyo-san 16 väliin on sijoitettu kumilevy 15. Kuviossa 1 on esitetty -!.* viitenumerolla 1 irrallinen kumilevy, jossa on reiät 2 ja 3 kier tovirtauskanavien 23, 26 ja vastaavasti 24, 25 päiden kohdalla. Kumilevyt toimivat sekä lämpöeristeenä että tiivisteenä. Kumilevy jen 1 paksuuden sopivalla valinnalla saadaan aikaan haluttu lämpöeristysvaikutus gradienttilevyn 10 kulmiin ja siten voidaan hallita ja linearisoida gradienttilevyyn 10 syntyvät isotermit. Kumilevyjen 1 paksuus on esim. 5 mm.

4 81 831

Kuten kuvioissa 2 ja 3 on esitetty, on lämmönsiirtoelementtien 17, 18 pinnassa urat 29 kiinnitysruuvien 19-22 kierreosien tartuntaa varten. Tällöin putkiliitososat 6, 13 ja päätyosat 9, 16 voidaan kiinnittää kukin neljällä ruuvilla 19-22.

Lämmitys- tai jäähdytysväliaineen kiertovirtaus lämmönsiirtoelementtien 17 ja 18 kanavissa ylläpitää tasaisen lämpötilan lämmönsiirtoelementtien 17 ja 18 koko pituudella. Kumilevyjen 1 erityisenä tehtävänä on niiden tiivistysvaikutuksen ohella estää lämmön siirtyminen johtumalla gradienttilevyn 10 kulmien ja ympäristön välillä.

Lämpögradientti muodostetaan levyyn 10 syöttämällä erilämpöiset nesteet lämmönsiirtoelementtien 17 ja 18 kanaviin. Neste syötetään pumpulla (ei esitetty) esim. putkeen 11, josta neste menee kumilevyssä 14 (1) olevan aukon 2 läpi onteloon 24 (Fig. 2). Päätykappale 16 ohjaa nesteen kanavasta 24 kanavaan 25, josta neste poistuu paluuputken 12 kautta nestehauteeseen, jossa nesteen lämpötila pidetään tarkoin halutussa arvossa. Kanavien 24 ja 25 välissä oleva ohut metalliseinämä 28 tasaa tulevan ja poistuvan nesteen välistä lämpötilaeroa, mikä pieneltä osaltaan parantaa " laitteen lineaarisuutta.

Keksinnön mukainen järjestely mahdollistaa lämmönsiirtoelementtien 17 ja 18 sijoittamisen gradienttilevyn 10 pitkille reunoille : ilman, että lineaarisuutta menetetään. Samalla kaikki liitosput- ket 4, 5 ja 11, 12 saadaan sijoitetuksi vierekkäin laitteen yhdelle lyhyelle sivulle, mikä luonnollisesti helpottaa laitteen sijoittamista ja käsittelyä, samalla kun rakenne on yksinkertainen toteuttaa.

-· Keksintöön kuuluu myös järjestely, jossa ainoastaan gradienttile- . vyn 10 yhden reunan lämpötila on vakioitu nestekierron avulla, jolloin toisen reunan lämpötila on vakioitu esim. sähkölämmitys- : elementtien avulla.

Lämpögradientti-inkubaattoriydin sijoitetaan tunnetulla tavalla lämpöeristettyyn koteloon (ei esitetty).

Il

Claims (4)

5 81 831

1. Lämpötilasta riippuvien ilmiöiden kuten mikrobien kasvu-lämpötilarajojen tutkimiseen käytettävä lämpögradientti-inkubaattori, johon kuuluu reaktioalustana toimiva lämpögra-dienttilevy (10) ja pitkin lämpögradienttilevyn vastakkaisia reunoja kulkevat lämmönsiirtoelementit (17 ja 18) lämpögradienttilevyn reunojen lämmittämiseksi tai jäähdyttämiseksi, jolloin ainakin yksi lämmönsiirtoelementti on varustettu kahdella kanavalla (23, 26 tai 24, 25), lämmitys- ja/tai jäähdy-tysväliaineen kiertovirtausta varten, tunnettu siitä, että kiertovirtauskanavien toiset päät on yhdistetty vir-tausyhteyteen keskenään erillisen päätyosan (9 tai 16) kautta kulkevalla virtauskanavalla, että päätyosa (9 tai 16) on erotettu lämmönsiirtoelementin (18 tai 17) päädystä lämpöeristeenä ja tiivisteenä toimivalla osalla (1; 8 tai 15), että kiertovirtauskanavien toiset päät on varustettu putkiliitos-osalla (4, 5, 6 tai 11, 12, 13), joka on erotettu lämmönsiir-toelementin (18 tai 17) päädystä lämpöeristeenä ja tiivisteenä toimivalla osalla (1; 7 tai 14), ja että mainitut lämpö-eristeenä ja tiivisteenä toimivat osat ovat paksuhkoja kumi-levyjä (1), joissa on reiät (2, 3) kiertovirtauskanavien (24, 25 tai 23, 26) päiden kohdalla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen inkubaattori, tunnet- / : t u siitä, että putkiliitososassa (6; 13) on vierekkäiset liitospäät (4, 5; 11, 12) tulevalle ja lähtevälle virtaukselle .

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen inkubaattori, tunnettu siitä, että lämmönsiirtoelementit (17, 18) “I sijaitsevat pitkin suorakaiteen muotoisen lämpögradienttile- vyn (10) pitempiä reunoja.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen inkubaattori, tunnettu siitä, että lämmönsiirtoelementin (17) pinnassa on urat (29) päätyosan (9; 16) ja putkiliitososan (6; 13. kiinnitysruuvien (19 - 22) kierreosan tartuntaa varten. 6 81831