УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАННОЙ ПОДАЧИ ВЕЩЕСТВ

Полезная модель относится к устройствам, используемым в физиологии, биохимии и экспериментальной медицине.
Известны устройства для ручной подачи химических и фармакологических веществ, содержащие микровинт с толкателем, держатель микрошприцев, планку крепления поршней микрошприцев и органы управления устройством (Swanson, Perez, Sharpe 1972; Veregge, Frost 1985).
Известны также аналогичные микроинъекторы, снабженные двигателем и механическим редуктором, позволяющие ступенчато изменять скорость движения поршней микрошприцев (Stoelting 1995: прототип устройства).
Указанные устройства имеют следующие недостатки:
1. Устройства не позволяют наряду с инъекцией веществ осуществлять забор исследуемого вещества, например биологической жидкости (диализата) из тестируемого организма.
2. Конструкция указанных устройств не позволяет исключить возможности передачи вращательного движения на поршень микрошприца, что может приводить к нагреву микрошприца и вводимого вещества и/или нарушению герметичности шприца.
3. Устройства не обеспечивают возможности плавного изменения скорости подачи веществ в процессе опыта.
4. Устройства не обеспечивают оптимальных условий для визуального контроля за объемом введенного вещества.
5. Устройства не обеспечивают автоматизированного введения заданного объема вещества в течение определенного промежутка времени.
Цель предлагаемой полезной модели заключается в повышении точности подачи веществ при расширении класса решаемых устройством задач.
Сущность заявляемого устройства для дозированной подачи веществ, содержащего двигатель, редуктор, микровинт с толкателем, держатель микрошприцев,
планку крепления поршней микрошприцев и органы управления устройством заключается в том, что устройство снабжено муфтой для жесткого сочленения микровинта и толкателя поршней микрошприцев, причем передний конец толкателя подвижно соединен с планкой крепления поршней микрошприцев посредством подшипника, а задний конец толкателя выполнен в виде конуса, при этом планка крепления поршней микрошрицев снабжена ограничительными выступами с возможностью ее перемещения по направляющим пазам, выполненных на верхней панели корпуса устройства.
Сущность устройства состоит также в том, что устройство снабжено электронной схемой управления скоростью вращения вала двигателя, выполненной на тринисторах.
Сущность устройства состоит также в том, что держатель микрошприцев выполнен из прозрачного материала и оснащен системой подсвета шкал микрошприцев.
Сущность устройства состоит также в том, что в состав электронной схемы устройства включено реле времени с органами управления для автоматизированного введения заданного объема вещества.
На Фиг.1 изображена оптико-кинематическая схема устройства, где
1 - двигатель
2 - микровинт
3 - толкатель
4 - сквозное отверстие корпуса микровинта
5 - шкив редуктора
6 - пассик
7 - микрошприц
8 - планка крепления поршней микрошприцев
9 - подшипник
10 - коническая часть толкателя
11 - проточки микровинта и задней части толкателя
12 - муфта
13 - ограничительные упоры планки крепления поршней микрошприцев
14 - держатель микрошприцев
15 - прижимная планка
16 - лампа подсвета шкалы микрошприцев
17 - кожух лампы подсвета
На фиг.2 показана принципиальная электронная схема устройства, где
18 - 5-диапазонный регулятор скорости подачи веществ (выделен пунктиром),
19 - регулятор мощности на тринисторах (выделен пунктиром). Применение регулятора мощности на тринисторах дает удобную возможность управлять скоростью вращения асинхронных двигателей с сетевым питанием, мощность которых достаточна для привода передаточной системы поршней микрошприцев и создания необходимого избыточного давления для инъекции веществ. Низкое напряжение управляющего сигнала позволило осуществить ступенчатое и плавное изменение скорости вращения вала двигателя с помощью делителя напряжения, собранного на многооборотных прецизионных потенциометрах и тем самым значительно повысить точность регулировки скорости подачи веществ. Реле времени включено в электронную схему устройства через гнезда РВ.
На фиг.3 изображен общий вид устройства в собранном виде, где
20 - направляющие пазы
21 - кожух редуктора двигателя
На передней панели устройства расположены органы управления устройством.
На фиг.1 и 3 показана конструкция устройства, содержащее двигатель 1, микровинт 2 с толкателем 3, закрепленным с возможностью передвижения в сквозном отверстии 4 корпуса микровинта и редуктором, состоящим из сменных шкивов 5, связанных пассиком 6 и сидящих на валу двигателя 1 и штоке микровинта 2, и микрошприцев 7. Передний конец толкателя 3 подвижно соединен с планкой 8 крепления поршней микрошприцев 7 посредством подшипника 9, а задний конец толкателя выполнен в виде конуса 10, при этом на штоке микровинта 2 и заднем конце толкателя сделаны посадочные проточки 11 для установки муфты
12 в виде втулки с штифтами (на схеме показана пунктиром), которая обеспечивает возможность их жесткого сочленения. Планка 7 крепления поршней микрошприцев снизу имеет ограничительные выступы 13 с возможностью ее перемещения по направляющим пазам, выполненных на верхней панели корпуса устройства. Микрошприцы 7 размещены в ложах на верхней грани держателя 14 микрошприцев, выполненном из бруска прозрачного оргстекла, и закреплены с помощью прижимных планок 15. На задней стенке держателя установлена лампа 16 для подсвета шкалы микрошприцев, закрытая светонепроницаемым кожухом 17. Верхняя грань держателя 14 микрошприцев выполнена матовой, а остальные грани - полированными для отражения от них лучей лампы 16, последующим их рассеиванием на верхней матовой грани держателя и равномерным подсветом шкалы микрошприцев.
Устройство работает следующим образом (см. фиг.1, 2, 3):
Рабочими органами управления устройством являются: тумблер включения питания S1 «вкл»; кнопка S7 «подсвет шкалы»; кнопочный переключатель S2-S6 диапазонов скоростей (5 положений); ручки потенциометров плавной регулировки скорости подачи R15-R19; кнопка включения реле времени S11 «авто»; ручка установки параметров времени инъекции «реле»; тумблер обратного хода штока микровинта S9 «реверс».
Инъекцию веществ производят в следующем порядке: заполняют канюлю, соединительный трубопровод и выбранный микрошприц (1, 10, 50 мкл) требуемым препаратом или буферным веществом; проверяют стыковку передаточных звеньев привода поршня микрошприца и отсутствие сочленяющей их муфты; выбирают необходимую скорость подачи вещества (при необходимости устанавливают на валу двигателя и оси микровинта шкивы с нужным коэффициентом редукции); вводят канюлю в исследуемый объект; включают тумблер питания S1; нажатием на выбранную клавишу переключателя S2-S6 запускают процесс подачи вещества. Экспериментатору следует помнить, что потенциометры R15-R19 позволяет также плавно регулировать скорость подачи веществ в ходе опыта.
Контроль за объемом введенного препарата осуществляется по шкале микрошприца путем включения кнопки подсвета S7. Система подсвета микрошприцев также обеспечивает визуальный контроль процесса точного (без воздушных пузырьков) заполнения микрошприпев и соединительного трубопровода при подготовке к работе с устройством. Для окончания процесса подачи вещества фиксированную клавишу переключателя S2-S6 возвращают в исходное положение. Для осуществления забора тестируемого вещества производят установку муфты, обеспечивающую жесткое сочленения микровинта и толкателя поршней микрошприцев. Направление вращения вала двигателя определяется положением тумблера S9. При необходимости подачи, или забора веществ в автоматическом режиме, а также в условиях длительного введения препарата контроль за временем подачи вещества осуществляет реле времени, подключенное к соответствующим гнездам устройства. Запуск реле производится автоматически путем нажатия кнопки S 11.
ПРЕИМУЩЕСТВА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
1. Устройство позволяет, наряду с инъекцией веществ, осуществлять забор исследуемого вещества, например биологической жидкости (диализата) тестируемого объекта. Указанное преимущество достигается за счет установки муфты, обеспечивающей режим жесткого сочленения микровинта и толкателя поршней микрошприцев.
2. Устройство позволяет блокировать возможность передачи вращательного движения на поршень микрошприца, что исключает возможность нагрева микро-шприца и вводимого вещества и/или нарушение герметичности шприца. Указанное преимущество достигается за счет того, что задний конец толкателя выполнен в виде конуса, передний конец толкателя подвижно соединен с планкой крепления поршней микрошприцев посредством подшипника, а планка крепления поршней микрошрицев снабжена ограничительными выступами с возможностью прямолинейного перемещения по направляющим пазам, выполненных на верхней панели корпуса устройства.
3. Устройство обеспечивает возможность плавного изменения скорости
подачи веществ в ходе опыта. Укачанное преимущество достигается за счет того. что устройство снабжено электронной схемой управления скоростью вращения вала двигателя, выполненной на тринисторах.
4. Устройство обеспечивает возможность автоматизированного введения заданного объема вещества в течение определенного промежутка времени. Указанное преимущество достигается за счет включения в электронную схему устройства реле времени, запускаемою автоматически с помощью кнопки, расположенной на панели управления устройством.
5. Устройство обеспечивает оптимальные условия для визуального контроля за объемом введенного вещества. Указанное преимущество достигается за счет того, что держатель микрошприцев выполнен из прозрачного материала и оснащен безартефактной системой подсвета шкалы микрошприцев.
6. Устройство экономично, несложно в изготовлении и настройке и отличается высокой надежностью в эксплуатации. Указанное преимущество достигается за счет разработки оригинальных оптико-механической и электронной схем устройства, оптимально адаптированных к применению недорогих и доступных элементов, выпускаемых отечественной промышленностью.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Swanson L.W., Perez V.J., Sharpe L.G. Accurate and reliable intracerebral delivery of minute volumes of drug solutions. J. of Appl. Physiol, 1972, 33, pp.247-249.
2. Stoelting Crp. Catalogue. Motorized microsyringe pump. 1995, p.26. (прототип)
3. Veregge S., Frost J.D. A simple, inexpensive, hydraulic microdrive for recording neo-cortical unit activity in the rats. EEC & Clin. NeurophysioL, 1985, 61, pp.94-97.