Диссертация (Разработка метода расчета рабочих процессов и создание пневмовакуумной установки сепарации ДНК), страница 20

При этомбелковые загрязнители удаляются в специальную колбу с помощью созданияперепада давлений между полостью колбы, полостью блока сепарации иатмосферой. Перепад давлений обеспечивается благодаря встроенному в ПВУСвакуумному насосу.На Рисунке 5.4. изображена изготовленная ПВУС растворов ДНК. Даннаяустановка используется в качестве экспериментального стенда при проведениилабораторных работ на кафедре “Вакуумная и компрессорная техника” МГТУим. Н.Э. Баумана.Рисунок 5.4.

Пневмовакуумная установка сепарации ДНК.Пневмовакуумная установка сепарации ДНК и результаты данной работывнедрены на предприятии Закрытое Акционерное Общество “Синтол” (г.Москва)впроцессепроведениянаучно-исследовательскойиопытно-конструкторской работы по разработке роботизированного комплекса длямолекулярно-генетических исследований и внедрены в учебный процессФГБОУ ВПО МГТУ им. Н.Э. Баумана (г. Москва), что подтверждено актами овнедрении.137ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ1.Впервые применительно к УВС, разработаны метод расчета иматематическаямодельрабочихпроцессов,позволяющаяописыватьдинамическое изменение распределений давлений, скоростей и фаз рабочейсреды внутри полости блока вакуумной сепарации.2.Созданы методика проведения эксперимента, экспериментальныйстенд и проведены экспериментальные исследования рабочих процессов вУВС, которые позволили определить: коэффициент пористости пористых телячеек типового планшета очистки: m  0,27  0,03 и краевой угол смачиванияматериалатиповогопланшетаочистки:  68,7 5,4 ; распределениеначальных коэффициентов проницаемости ячеек планшета очистки со среднимзначением k ave  5,19 1012 м 2 .

Максимальный и минимальный начальныекоэффициенты проницаемости пористого тела рабочих ячеек соответственно:kmax  7,95 10 12 м 2 , k min  2, 43 10 12 м 2 . Среднее значение перепада давления,при котором происходит переход между капельным и струйным режимамитечения для ячейки с коэффициентом проницаемостиk  7,42 1012 м2 ,составило Δpпер=9,2 кПа.

Размер капли при отделении ее от ячейки,определенный экспериментальным методом: dк=3,1±0,05 мм.3.На основе разработанного метода расчета рабочих процессов в УВСвпервые проведены расчетно-теоретические исследования, подтвержденаадекватность математической модели, лежащей в основе метода.Численное исследование течения рабочей среды в ячейках УВС сиспользованиемрасчетныечастнойрасходныематематическоймоделихарактеристики ячеек УВСпозволилополучитьи провести оценкуадекватности разработанной математической модели.

Абсолютная погрешностьопределения расходов рабочей среды составила 0,01 мл/с, максимальнаяотносительная погрешность определения расхода в рабочем диапазоне – неболее 15%.138Численное исследование капельно-струйного течения в нижней частирабочих ячеек УВС позволило определить перепад давлений на ячейке, прикотором происходит переход между капельным и струйным течением:Δpпер.р=12,25±0,25 кПа. Погрешность численного определения этой величинысоставила 25%.Численное исследование течения рабочей среды в локальной области,содержащейчетырерабочиеячейки,позволилопроанализироватьодновременное течение рабочей среды через несколько ячеек планшета очисткис различными коэффициентами проницаемости пористых тел.

Значениярасходов рабочей среды,полученных спомощью общей модели,спогрешностью менее 0,5% совпадают с результатами, полученными с помощьючастной модели. Этот факт подтверждает адекватность разработаннойматематическоймодели.Данноечисленноеисследованиепозволилоопределить расчетным методом диаметр образуемой капли: dк.расч=3,2 мм.Погрешностьрасчетногоопределениядиаметракапли(фазовогораспределения) составила 3,1%.Численное исследование распределения давлений в блоке вакуумной сепарации УВС позволило оценить распределение давлений в рабочей полостиУВС. Анализ результатов расчета показал, что при течении жидкой фазы черезвсеячейкидавлениевней распределяетсяпрактически равномерно.Максимальная разница давлений в различных точках полости блока вакуумнойсепарации составляет не более 1 Па.

Этот факт свидетельствует о том, чтонеравномерность распределения давлений в УВС не является причинойнеравномерности течения рабочей среды в ячейках планшета очистки.4.Проведенырасчетно-теоретическиеисследованиярабочихпроцессов в УВС на основе разработанной математической модели. Врезультате численных исследований определены: конструктивные параметрывысоты рабочей области блока вакуумной сепарации и расположениясоединения с системой откачки, удовлетворяющие требованиям обеспеченияусловий работоспособности установки; максимальный поток, откачиваемый139вакуумным насосом для обеспечения требуемого скоростного режима течениярабочей среды в ячейках: Qнас  4,2 1055.м3.сРазработана пневмовакуумная установка сепарации растворов ДНК.Получен патент Российской Федерации на полезную модель установки.6.МоскваРезультаты работы внедрены на предприятии ЗАО «Синтол», г.впроцессепроведениянаучно-исследовательскойиопытно-конструкторской работы по разработке роботизированного комплекса длямолекулярно-генетических исследований и внедрены в учебный процессФГБОУ ВПО МГТУ им.

Н.Э. Баумана, г. Москва.140СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1.Бородин Е.А. ИФА и ПЦР – современные методы клиническойлабораторной диагностики // Лабораторная диагностика. 2012. №2. С. 16-22.2.Безруков В.М., Волкова Р.А., Эльберт Е.В. Оценка диагностическойценности ПЦР тест-систем по результатам государственных испытаний //Микробиология. 2005.

№2. С.53-55.3.Зорина В. В. Основы полимеразной цепной реакции. М., 2012. 78 с.4.Zimmermann J. DNA-Probevorbereitung: Automatisierte Extraktion undReinigung von Nukleinsäuren // Laborwelt. 2000. №3. P. 21-26.5.Остерман, Л.А. Методы исследования белков и нуклеиновых кислот. М.:МЦНМО, 2002. 248 с.6.Научно-методические рекомендации по выделению высокоочищенныхпрепаратов ДНК из объектов окружающей среды: метод. пособие / Е.Е.Андронов [и др.]. СПб., 2011.7.Преаналитический этап пробоподготовка / Коллектив авторов «Westmedica».

76 с.8.Эффективные методы выделения нуклеиновых кислот для проведенияанализов в молекулярной биологии / О.С. Антонова [и др.] // Научноеприборостроение. 2010. Т. 20, №1. С. 3-9.9.Rapid and simple method for purification of nucleic acids / R. Boom et al. //Journal of Clinical Microbiology. 1990. Vol. 28, № 3. P.495-503.10. Rosenfeld, J.M. Sample preparation for hyphenated analytical techniques.Hamilton: Blackwell publishing, 2004. 226 p.11.

Comprehensive Analytical Chemistry XXXVII / ed. by J. Pawliszyn. ElsevierScience B.V., 2002. 1131 p.12. Wells D.A. High throughput bioanalytical sample preparation. Methods andautomation strategies. Elsevier, 2003. 640 p.14113. Сомма М. Выделение и очистка ДНК // Анализ образцов пищевыхпродуктов на присутствие генетически модифицированных организмов. Сессия4. 20 с.14. Winefordner J.D. Sample preparation techniques in analytical chemistry / ed.

bySomenath Mitra. New Jersey: Wiley Interscience, 2003. 458 p.15. Подготовка биологического материала для молекулярно-генетическихидентификационных исследований при массовом поступлении неопознанныхтел / И.В. Корниенко [и др.] М.: Ростиздат, 2001. 256 с.16. Мямин В.Е. Биохимия и физиология микроорганизмов. Минск: БГУ, 2009.56 с.17. ABI Prism 6100 Nucleic Acid PrepStation. User guide / «Applied Biosystems»,2002. 152 p.18.

Phillip Clark, Kurt E. Greenizen, John Doyle. Multifunctional vacuum manifold:пат. US 7588728 США. 2009.19. Phillip Clark, Kurt E. Greenizen, John Doyle. Multifunctional vacuum manifold:пат. US 8007743B2 США. 2011.20. Barlow K. Buyers’ guide: Automated nucleic acid extraction systems. Centrefor Evidence-based Purchasing, 2009. 60 p.21.

Васильева В.А. Разработка метода расчета и исследование рабочихпроцессов регуляторов давления с учетом аэродинамической составляющейнагрузки на регулирующий элемент: дис. … канд. техн. наук. М. 2015. 124 с.22. Шейдеггер А.Э. Физика течения жидкостей через пористые среды: пер. сангл / под. ред. И.М. Муравьева. М: Гостоптехиздат, 1960.

254 с.23. Ентов В.М. Теория фильтрации // Соросовский образовательный журнал.1998. №2. С.121-128.24. Гиматудинов Ш.К. Физика нефтяного и газового пласта. М.: Недра, 1971.312 с.25. Подземная гидравлика / К.С. Басниев, А.М. Власов, И.Н. Кочина, В.М.Максимов. М.: Недра, 1986.

303 с.14226. Маскет М. Течение однородных жидкостей в пористой среде: пер. с англ.М.: Институт компьютерных исследований, 2004. 628 с.27. Баренблатт Г.И. Движение жидкостей и газов в природных пластах. М.:Недра, 1984. 211 с.28. Коновалов А.М. Задачи фильтрации многофазной несжимаемой жидкости.Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1988. 166 с.29. Азиз Х. Математическое моделирование пластовых систем: пер. с англ /под ред.