АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ТЕРМОСТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ КОНТЕЙНЕР (ВАРИАНТЫ)

Заявляемая полезная модель относится к области ветеринарии, в частности, к устройствам, предназначенным для транспортировки биоматериала, преимущественно, инструментам со спермоматериалом, используемым для искусственного осеменения крупного рогатого скота (КРС).
В соответствии с ГОСТ 26030-83 «Сперма быков замороженная» температура биоматериала после размораживания не должна отличаться от заданной более чем на ±0,5°С. Несоответствие данному требованию приводит к уменьшению процента успешных осеменений, что, в свою очередь, ведет к значительным финансовым потерям.
Из уровня техники известен термоконтейнер, включающий в себя теплоизолированный корпус с крышкой и, по крайней мере, один термоаккумулирующий элемент, при этом корпус выполнен из термостойкого хорошо или плохо проводящего тепло материала, теплоизоляция выполнена из материала непроводящего или плохо проводящего тепло, крышка выполнена съемной, или откидывающейся, или закрывающейся. Внутренняя емкость термоконтейнера разделена продольными и/или поперечными сплошными и/или перфорированными перегородками, а термоаккумулирующие элементы выполненные из шамота, фарфора, керамики, равномерно распределены по внутренней поверхности термоконтейнера (см. заявка на изобретение №99106765 «Термоконтейнер», дата подачи 25.03.1999 г., дата публикации 20.01.2001 г.).
Известен термоконтейнер, содержащий разъемный составной корпус, крышку и дно, выполненные из эластичного (вспененного) термоизоляционного материала и охваченные снаружи единым чехлом из ткани, а также неполно кольцевые застежки-молнии, расположенные на боковой поверхности чехла, при этом составными частями корпуса образованы полость для емкости с продуктом и, по меньшей мере, одна полость для тепло-хладоэлементов, разделенные, по меньшей мере, одной вшитой по периметру в чехол сетчатой перегородкой, причем одна застежка-молния расположена на стенке полости для емкости с продуктом дном которой является сетчатая перегородка, а другая у края этой полости с возможностью откидывания части чехла с полостью для тепло-хладоэлементов (см. патент РФ на полезную модель №108025 «Термоконтейнер», дата подачи 22.04.2011 г., опубликовано 10.09.2011 г.).
Известно устройство «Термостат - оттаиватель биологический», выпускаемое НПО «ТиСа», содержащее подключаемый к источнику питания корпус с размещенным внутри него алюминиевым цилиндром, связанным с внешним нагревателем, при этом в цилиндре, отделенном от корпуса каналом с водой, размещена соломинка с биоматериалом (см. http://npo-tisa.ru/products.html).
Принцип действия данного устройства основан на стабилизации температуры внутри корпуса-цилиндра с помощью локального нагревателя, управляемого по сигналам датчика температуры, размещаемого на корпусе. Для уменьшения градиентов теплового поля, возникающих в такой конструкции, используют высокотеплопроводный корпус.
Известен термостат биологический универсальный - оттаиватель соломинок, открытых и облицовочных гранул, содержащий корпус, снабженный средствами работы устройства - светодиодами зеленого и красного цвета, а также термостабилизирующей камерой, отделенной от корпуса водной средой, в которой и происходит равномерное оттаивание всей спермодозы (см. http://www.gameta.ru/product/?eid=277).
Кроме того, известен КвикЛок подогреватель, в котором инструменты осеменения транспортируются при стабильной температуре, включающий корпус в виде чехла из легко очищаемого текстильного материала, снабженный зарядным устройством и ремнем, при этом питание зарядного устройства осуществляется от прикуривателя автомобиля (12 V DC) или от розетки (220 V АС), настроенная температура составляет 35°С, мощность аккумулятора около 8 часов. Внутри корпуса смонтированы две рабочие камеры, выполненные из алюминиевого сплава, к которым подведены датчики температуры, при этом равномерность температурного поля обеспечивается за счет высокой теплопроводности стенок рабочих камер. Для поддержания заданной температуры используют высокоточные датчики температуры (см. http://www.minitube.de/DE rus/Produkty-Servis/KRS).
Наиболее близким техническим решением к заявляемому устройству является термоконтейнер, содержащий корпус с термоизоляцией, внутренней камерой и крышкой с уплотнением, термоэлектрическую установку и блок электропитания, причем корпус снабжен ручкой и скобой, соединенными между собой посредством двух тяг, крышка выполнена полой и заполнена термоизоляционным материалом, внутренняя камера снабжена съемной герметичной кассетой для теплопередающей среды, содержащей, по меньшей мере, одну ячейку для размещения емкостей для термостатируемого материала, термоэлектрическая установка содержит два термоэлемента, установленные на скобе, и снабжена блоком термостатирования с датчиком температуры (см. заявку на изобретение №2002119744 «Термоконтейнер», дата подачи 26.07.2002 г., дата публикации заявки 27.03.2004 г.).
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель является упрощение конструкции, повышение надежности и точности определения температуры.
Указанный технический результат по первому варианту достигается тем, что автоматический термостабилизированный контейнер, включающий термоизолированный корпус с внутренней камерой и крышкой с уплотнением, термоэлектрическую установку, блок электропитания, блок термостатирования с датчиком температуры, согласно полезной модели в корпусе размещен связанный со средством включения-выключения, средством индикации, блоком электропитания, внутренней камерой блок управления, включающий присоединенный посредством средства коммутации блок управления нагревом, связанное напрямую средство измерения температуры, а также соединенные между собой внутренний источник питания и подключаемый к блоку электропитания блок управления зарядом, при этом термоэлектрическая установка, выполненная в виде обмотки из токопроводящего материала, одновременно представляет собой датчик температуры.
Указанный технический результат по второму варианту достигается тем, что автоматический термостабилизированный контейнер, включающий термоизолированный корпус с внутренней камерой, крышкой с уплотнением, термоэлектрической установкой, блоком электропитания, блок термостатирования с датчиком температуры согласно полезной модели в корпусе с, по меньшей мере, двумя внутренними камерами размещен связанный со средством включения-выключения, средством индикации, блоком электропитания, внутренними камерами блок управления, включающий присоединенные к нему посредством средств коммутации блоки управления нагревом и связанные напрямую средства измерения температуры, а также соединенные между собой внутренний источник питания и подключаемый к блоку электропитания блок управления зарядом, при этом каждая внутренняя камера оснащена собственным блоком управления нагревом и средством измерения температуры, а термоэлектрическая установка, выполненная в виде обмотки из токопроводящего материала, одновременно представляет собой датчик температуры.
Для измерения температуры используют центральную часть обмотки.
Термоэлектрическая установка представляет собой нагревающий провод, выполненный, например, из медного одножильного обмоточного провода, обладающего высоким и стабильным температурным коэффициентом удельного электрического сопротивления.
Крышка с уплотнением может быть выполнена съемной или откидывающейся.
Корпус и внутренние камеры имеют цилиндрическую форму.
Корпус и крышка изготовлены из полимерного материала, например, полипропилена.
Корпус дополнительно может быть снабжен приспособлением для переноски, например, ремнем.
Внутренние камеры изготовлены из теплопроводного материала, например, тонкостенной нержавеющей трубы, например, марки 12Х18Н10Т, при этом диаметр трубки соразмерен параметрам инструмента - шприца с биоматериалом.
Контейнер снабжен приспособлением для дезинфекции, выполненным, например, в виде ершика.
Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков заявляемой полезной модели, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели такому условию патентоспособности, как «новизна».
Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного осуществления заявляемого устройства.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где
Фиг.1 - общая схема автоматизированного термостабилизированного контейнера по первому варианту;
Фиг.2 - функциональная схема автоматизированного термостабилизированного контейнера по первому варианту;
Фиг.3 - общая схема автоматизированного термостабилизированного контейнера по второму варианту;
Фиг.4 - функциональная схема автоматизированного термостабилизированного контейнера по второму варианту.
Осуществление полезной модели подтверждается примерами конкретного выполнения.
Пример №1.
Заявляемое устройство по первому варианту содержит термоизолированные корпус 1 со съемными или откидывающимися крышками 2.1, 2.2, при этом в качестве термоизоляции 3 используют, например, пенопласт, синтепон. Внутри корпуса 1 размещена внутренняя рабочая камера 4, изготовленная из неподверженного коррозии и легко обрабатываемого дезинфицирующими средствами материала, например, тонкостенной нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т или стекла. Корпус 1 и рабочая камера 4 имеют, как правило, цилиндрическую форму, причем внутренние размеры камеры 4, диаметр и длина, соразмерны параметрам стандартного инструмента, используемого для искусственного осеменения КРС
На наружной поверхности внутренней рабочей камеры 4 размещена термоэлектрическая установка 5, представляющая собой сплошную обмотку из токопроводящего материала, например, медного одножильного обмоточного провода.
В корпусе размещен блок управления 6 в виде электрической платы, связанный со средством включения-выключения 7, выполненным в виде кнопки, средством индикации 8 работы устройства, представляющим собой светодиод, и внешним блоком электропитания 9. Индикация светодиода выводится на поверхность корпуса по световоду, изготовленному из светопрозрачного материала, например, оргстекла (на чертеже не показан).
Кроме того, блок управления 6 посредством средства коммутации 10 соединен с блоком управления нагревом 11 и напрямую со средством измерения температуры 12, которые присоединены к рабочей камере 4. Блок управления 6 снабжен внутренним источником питания 13, представляющим собой, по меньшей мере, одну аккумуляторную батарею, связанную с блоком управления зарядом 14, который, в свою очередь, соединен с платой 4 и внешним блоком электропитания 9. Как правило, используют источник питания 13, который состоит из сборки, включающей 3 аккумулятора.
Для удобства транспортировки корпус 1 оснащен приспособлением для переноски, например, ремнем, а также комплектуется приспособлением для дезинфекции, например, ершиком (на чертеже не показаны).
На внутренних торцевых поверхностях крышек 2.1, 2.2 выполнены углубления (пазы) в которых фиксируют рабочие камеры, внутри которых размещают инструмент с биоматериалом.
На корпусе размещен разъем для подключения внешнего источника питания (на чертеже не показан).
Пример №2.
Устройство по второму варианту отличается тем, что корпус содержит, по меньшей мере, две рабочие камеры 4.1, 4.2, каждая из которых снабжена средством измерения температуры 12.1, 12.2 и блоком управления нагревом 11.1, 11.2, подключаемого к блоку управления 4 посредством средств коммутации 10.1, 10.2.
Анализ градиентов температурного поля цилиндрических камер указанного функционального назначения с большим соотношением длины и диаметра показал, что основная утечка тепла происходит через их торцевые входы. Такие потери тепла через торцы неизбежны и обусловлены функциональным назначением устройства.
Снижая продольную теплопроводность вдоль оси рабочей камеры за счет малого сечения стенок внутренней рабочей камеры (камер) и малой теплопроводности используемого материала, уменьшают влияние утечек тепла через торцевые входы на температурное поле в центральной зоне рабочей камеры. Осевое перераспределение тепла по воздуху, заключенному внутри камеры также очень мало, так как в рабочем состоянии пространство заполнено инструментом с биоматериалом, при этом воздушные зазоры составляют менее 0,5 мм, сопротивление движению воздуха в таком зазоре исключает интенсивный теплообмен. Кроме того, в рабочем состоянии одно торцевое отверстие корпуса закрыто крышкой, а другое - инструментом. При этом температура с торцов внутренней камеры (камер) ниже заданной, но на расстоянии 30-40 мм от входа камеры изотермичность обеспечена.
Измерение температуры внутри камеры, как правило, выполняет датчик температуры, входящий в состав блока термостатирования. Благодаря заявляемой конструкции измерение температуры происходит с помощью термоэлектрической установки в виде обмотки, изготовленной из нагревающего провода, например, медного одножильного обмоточного провода, обладающего высоким и стабильным температурным коэффициентом удельного электрического сопротивления. Провод обмотки имеет плотный тепловой контакт с поверхностью внутренней рабочей камеры. Для определения температуры в течение короткого промежутка времени через провод пропускают ток заданной величины. По падению напряжения определяют величину сопротивления, температурная зависимость которого достоверна известна. Для повышения точности определения температуры ток заданной величины пропускают только через тот участок обмотки, который размещен на боковой поверхности камеры, исключая, тем самым, влияние градиентов теплового поля торцевых зон на результат измерения температуры. Устройство работает следующим образом.
Включение устройства осуществляют путем его подключения к блоку электропитания 9, при этом блок управления зарядом 14 аккумуляторной батареи 13 анализирует ее состояние и управляет током заряда до тех пор, пока батарея не будет полностью заряжена, причем информация о степени заряда подается в блок управления 6, который на основе полученной информации формирует и подает сигнал средству индикации 8, которое, в свою очередь, информирует пользователя о степени заряда аккумуляторной батареи свечением красного цвета.
Одновременно с этим блок управления нагревом 11 с помощью средства коммутации 10 формирует импульсы нагрева термоэлектрической установки 5. В промежутках между импульсами нагрева по команде блока управления 6 подается ток калиброванной величины. Напряжение, возникающее на рабочей части термоэлектрической установки, регистрируется средством измерения температуры. В зависимости от полученного результата измерения, поступающего в блок управления 6, и в соответствии с заданным алгоритмом, блок управления формирует длительность очередного импульса нагрева. При достижении заданного температурного диапазона блок управления 6 подает сигнал о готовности работы средству индикации 8 в виде свечения индикатора зеленого цвета. В таком состоянии, когда внутренний источник питания 13 полностью заряжен и внутренняя камера прогрета до заданной температуры, контейнер может находиться неограниченное время.
После того, как инструменты для искусственного осеменения КРС со спермоматериалом будут помещены в контейнер, пользователь отключает устройство от внешнего блока электропитания, при этом блок управления зарядом автоматически регистрирует отсутствие внешнего питания и с этого момента питание устройства осуществляет внутренний источник питания 13 - блок из аккумуляторных батарей, позволяя сохранять термостабильность внутренней рабочей камеры, а также работу средства индикации.
После завершения рабочего цикла пользователь отключает контейнер с помощью кнопки во избежание полного разряда аккумуляторных батарей. В том случае, если заряд аккумуляторных заканчивается в ходе рабочего цикла, блок управления за 3-5 минут до отключения сигнализирует пользователю об этом с помощью средства индикации в виде непрерывного свечения красного цвета. При достижении критического заряда аккумуляторных батарей устройство автоматически отключается во избежание полного разряда, выводящего аккумуляторные батареи из строя.
В случае выхода температуры за пределы заданного диапазона средство для индикации также сигнализирует пользователю об этом.
Необходимо отметить, что загрузка инструментов с биоматериалом для искусственного осеменения КРС происходит с одного торцевого выхода корпуса, а проведение дезинфекции внутренних камер - с другого.
Заявляемая полезная модель имеет преимущества перед известными устройствами, в частности, позволяет надежно и точно поддерживать и определять заданный температурный режим.
Кроме того, конструкция проста и удобна в пользовании.