Контейнер для хранения и транспортировки проб биологических объектов
CONTAINER FOR STORAGE AND TRANSPORTATION OF SAMPLES OF BIOLOGICAL OBJECTS

Область техники
Настоящее изобретение относится к области медицинской техники, в частности, к контейнерам, предназначенным для сбора, хранения и транспортировки проб биологических объектов и может быть использовано, в частности в допинговом контроле.
Уровень техники
Известны различные виды и конструкции контейнеров для хранения и транспортировки проб биологических объектов.
Известны различные виды и конструкции контейнеров для хранения и транспортировки проб биологических объектов.
В контейнере для хранения и транспортировки проб имеется панель (display portion)? с конфигурацией, учитывающей свойства флюида. Часть контейнера для хранения и транспортировки проб выполнена из прозрачного материала. Панель установлена и покрыта поддерживающим устройством (подставкой) для контрольно-измерительного прибора таким образом, чтобы дисплей был виден через пристеночную область контейнера для хранения и транспортировки проб. Дисплей расположен вдоль периферийной стенки, вдоль участка стены контейнеров для хранения и транспортировки проб. Дисплей имеет интервалы опробования (СН707382 (А2), 2014-06-30).
Контейнер имеет крышку с пружинной защелкой, присоединенную к кромке отверстия с помощью плотного контакта и блока обеспечения уплотнения. Это блок включает стопорное кольцо, которое обхватывает контейнер понизу края отверстия, где стопорное кольцо шарнирно соединено с частью крышки. Область, расположенная поперек контейнера и напротив шарнирных соединений, включает устройство блокировки, которое сцепляет стопорное кольцо и часть крышки таким образом, что крышка оказывается в закрытом положении. Блок выполнен из пластмассы. (СН705589 (А2), 2013-04-15).
Контейнер имеет запорный колпачок (пробку), который привинчен к корпусу контейнера. Запорный колпачок (пробка) присоединяется к корпусу контейнера так, чтобы его невозможно было снять и разрушить до первоначального использования и после его наполнения в закрытом положении. Контейнер снабжен двумя видами устройств блокировки, которые предназначены для сцепления с устройствами блокировки запорного колпачка (пробки). СН702777 (Al), 2011-09-15).
СН702263 (Al), 2011-05-31 - Прошедший идентификацию контейнер имеет наливное отверстие и запорный механизм, который, в свою очередь, имеет устройство блокировки, с помощью которого запорный механизм крепится к прошедшему идентификацию контейнеру так, чтобы его можно было затем отсоединить. Электрический блок памяти считывает, выводит и передает данные с помощью механического контактного блока.
Известные контейнеры обладают рядом существенных недостатков, а именно, в конструкции контейнеров не предусмотрен контроль за состоянием контейнера, т.е. отсутствует возможность в реальном времени отслеживать и контролировать открытое и/или закрытое состояние крышки контейнера и его передвижение.
Раскрытие изобретения
Целью настоящего изобретения является создание контейнера для надежного хранения, помещенных в него проб биологических объектов, и предотвращения несанкционированного вскрытия и/или длительного контроля за состоянием крышки контейнера.
Технический результат заключается в повышении надежности контроля за состоянием крышки контейнера, рассчитанного на длительный период времени.
Указанный технический результат достигается тем, что контейнер для хранения биологических объектов, содержит корпус с внутренней полостью, крышку, соединение которой с корпусом выполнено байонетным, по меньшей мере один электронный датчик закрытия/открытия крышки контейнера, постоянные магниты активации/деактивации электронного датчика закрытия/открытия крышки контейнера, электронный модуль контроля за состоянием крышки контейнера, причем один из магнитов размещен в крышке, а другой в корпусе так, что при открытии или закрытии крышки магниты воздействуют на электронный датчик закрытия/открытия крышки контейнера, который генерирует электрический сигнал о положении крышки относительно корпуса - открыта или закрыта, данный сигнал поступает в электронный модуль для его последующей обработки и передачи на внешний модуль приема информации.
В одном из вариантов выполнения заявленного изобретения электронный модуль контроля за состоянием крышки контейнера содержит микроконтроллер с низким потреблением электроэнергии, радиомодем с GSM/GPRS каналом связи и антенной, приемник GPS/GLONASS сигналов с антенной, источник питания - аккумулятор или элемент питания.
В другом из вариантов выполнения заявленного изобретения электронный модуль контроля за состоянием крышки контейнера содержит микроконтроллер с низким потреблением электроэнергии, элемент питания, радиомодем GSM/GPRS для одного или двух сеансов связи для идентификации начала использования контейнера, а также разъем для передачи информации на компьютер.
В другом из вариантов выполнения заявленного изобретения электронный датчик закрытия/открытия крышки контейнера представляет собой геркон.
В другом из вариантов выполнения заявленного изобретения геркон помещен в магнитное поле постоянных магнитов, расположенных коаксиально, относительно геркона, по разные его стороны, причем магниты при закрытом контейнере ориентированы так, что их магнитные поля в зоне геркона взаимно компенсированы и имеют нулевую напряженность магнитного поля, а сам чувствительный элемент геркона при закрытой крышке находятся в разомкнутом состоянии.
В другом из вариантов выполнения заявленного изобретения радиомодем GSM/GPRS представляет собой высокоинтегрированный гибридный модуль для обеспечения передачи данных по каналам GPRS.
В другом из вариантов выполнения заявленного изобретения корпус контейнера и крышка имеют встроенные в стенки RFID метки.
В другом из вариантов выполнения заявленного изобретения RFID метки являются пассивными UHF диапазона.
В другом из вариантов выполнения заявленного изобретения содержит электронный замок, который обеспечивает открытие и закрытие крышки контейнера.
В другом из вариантов выполнения заявленного изобретения содержит индикатор режима контейнера, который выполнен с возможностью мигать с частотой 1 раз в 2 сек при готовности контейнера к загрузке.
В другом из вариантов выполнения заявленного изобретения при вскрытии и закрытии контейнера в течение всего срока эксплуатации в энергонезависимую память микроконтроллера электронного блока контейнера записывается информация о времени вскрытия и закрытия без передачи этой информации на сервер для экономии заряда источника питания электронного блока.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлен вид контейнера с крышкой и пузырьком, расположенным во внутренней полости контейнера.
На фиг. 2 представлен увеличенный разрез контейнера в области крышки.
На фиг. 3 представлен вид контейнера с электронной меткой.
На фиг. 4 представлен общий вид контейнера в разрезе.
На фиг. 5 представлен общий вид крышки контейнера и ее разрез.
Осуществление изобретения
Как показано на фиг. 1 и фигуре 4 (в разрезе) контейнер состоит из двух частей - корпуса (7) и крышки (2). Внутри полости корпуса контейнера (7) размещают пузырек (8) с биоматериалом. Крышка в себя включает съемную крышку (1) и крышку (6) для закрывания полостей крышки (2). Крышка (2) сочленяется с корпусом с помощью байонетного соединения, обеспечивающего точное позиционирование крышки относительно корпуса (7), необходимое для гарантированной работы электронного датчика (3) закрытия/открытия контейнера. Общий вид крышки контейнера в разрезе представлен на фигуре 5.
Электронный датчик (3) открытия закрытия представляет собой геркон (магниточувствительный элемент) помещенный в магнитное поле постоянных магнитов (4), расположенных коаксиально, относительно геркона, по разные его стороны, причем один из магнитов расположен на крышке, вместе с магнитом, а второй - на корпусе. Магниты ориентированы так (при закрытом контейнере), что их магнитные поля в зоне геркона взаимно компенсированы и имеют практически нулевую напряженность магнитного поля. В данном состоянии геркон находится в разомкнутом состоянии и указывает на закрытое состояние контейнера. При открытии контейнера внешний магнит, расположенный на стенке корпуса контейнера удаляется от геркона, чем нарушает компенсацию магнитно поля в области геркона и вызывает его срабатывание (замыкание). Такое расположение магнитов относительно геркона создает высокую степень защиты от воздействия внешних магнитных полей с целью блокировки геркона и несанкционированного доступа в контейнер. При приближении внешнего магнита с сильным магнитным полем к герконовому датчику произойдет нарушение баланса магнитных полей встроенных магнитов и срабатывание геркона. Компенсационный метод замещения внутреннего магнитного поля герконовых датчиков с помощью изменяемого внешнего магнитного поля практически не реализуем, ввиду чрезвычайно высокой сложности и отсутствия доступа в область расположения геркона для контроля уровня напряженности магнитного поля.
Сигнал с геркона (замыкание/размыкание) поступает на микроконтроллер, расположенный в электронном модуле крышки контейнера.
Электронный модуль состоит из следующих элементов:
- микроконтроллер с низким потреблением;
- радиомодем с GSM/GPRS каналом связи и антенной;
- приемник GPS/GLONASS сигналов с антенной;
- источник питания - аккумулятор или элемент питания;
Микроконтроллер обеспечивает функционирование всех элементов электронного модуля. В «спящем» режиме микроконтроллер потребляет чрезвычайно мало электроэнергии - около 3-5 мкА, что обеспечивает продолжительную работу всего модуля, т.к. все остальные элементы модуля в этом режиме - обесточены. В этом режиме функционирует только ядро контроллера, обеспечивающее ход часов реального времени и контроль нескольких входных линий «WKUP» для обеспечения его «пробуждения». Срабатывание геркона вызывает изменение сигнала на входе WKUP и выход контроллера из «спящего» состояния. Микроконтроллер подает питание на необходимые компоненты системы - радиомодем GSM/GPRG и приемник GPS/GLONASS, а также производит запись события (открытие/закрытие) в свою энергонезависимую память с указанием реального времени события. Через необходимое время для поиска и захвата спутников системы GPS или GLONASS при их доступности микроконтроллер производит считывание глобальных координат и формирует пакет передачи на сервер контроля контейнеров. Сформированный пакет передачи микроконтроллер зашифровывает требуемым методом шифрования типа RC4, AES128 или подобным и начинает передачу на сервер контроля через радиомодем GSM/GPRS. При нахождении в зоне доступности сотовых сетей произойдет активизация GPRS соединения, затем TCP/IP соединения, авторизация на сервере контроля контейнеров и передача пакета данных. После удачной передачи пакета произойдет отключение от сервера и переход всего электронного модуля в «спящий» режим с низким энергопотреблением. При неудачном сеансе связи по причине плохого сигнала базовых станция сотовой связи или сбоя в канале передачи данных GPRS и т.п.произойдет еще одна или две попытки связи с сервером для передачи пакета с данными, а затем контроллер при любом исходе соединения перейдет в «спящий» режим. Неудачная попытка связи будет зафиксирована во внутренней энергонезависимой памяти контроллера и при следующем удачном сеансе связи контроллер передаст всю имеющуюся информацию о неудачных предыдущих попытках связи. Для контроля работоспособности электронного блока контейнера может быть предусмотрен режим периодической связи с сервером контроля контейнеров и передачи телеметрической информации о состоянии модуля: состояние электронных датчиков «герконов», напряжения источника питания и т.п. Период сеансов связи должен быть определен из расчета гарантированной работы модуля в течение установленного срока эксплуатации. Сервер контроля контейнеров может располагаться в любой точке Интернета и иметь внешний «белый» статический IP адрес. Допускается передача данных от электронного блока контейнера на несколько серверов, имеющие разные IP адреса, но это приведет к некоторому увеличению расхода энергии источника питания и сокращению времени эксплуатации модуля в автономном режиме.
Радиомодем GSM/GPRS представляет собой высокоинтегрированный гибридный модуль для обеспечения передачи данных по каналам GPRS. Модуль имеет все необходимые сертификаты для работы в сотовых сетях. Связь с управляющим микроконтроллером осуществляется по интерфейсу UART методом передачи AT - команд.
Необходимость применения отдельного микроконтроллера для управления модемом вызвана несколькими причинами: повышением надежности работы всей системы за счет возможности аппаратного вывода из зависания радиомодуля GPRS и приемника GPS, а также снижением общего энергопотребления электронного модуля контейнера в «спящем» режиме за счет обесточивания радиомодема GPRS и приемника GPS/GLONASS, имеющих значительное потребление энергии в «спящем» режиме, по сравнению с микроконтроллером.
Корпус контейнера и крышка имеют встроенные в стенки специальные RFID метки (5).
Метки применены пассивные UHF диапазона, который является наиболее перспективным и обладает наибольшей дальностью и скоростью считывания, по сравнению с «низкочастотными» метками.
Достоинства RFID метки, заключаются, как известно в том, что:
- не требуется прямая видимость радиочастотной метки, чтобы считывать из нее информацию, поэтому rfid-метка может располагаться внутри упаковки (если она не металлическая), обеспечивая ее скрытность и сохранность;
- высокая скорость чтения меток, которая может достигать 1000 шт в сек.;
- возможно практически одновременное чтение большого количества меток с применением функции анти коллизии;
- возможно изменение информации в метке, если она относится к классу «чтение-запись» (Read/Write);
- возможность чтения и записи метки на расстоянии;
- долговечность (для операций «только чтение» срок жизни метки практически неограничен);
- высокая степень безопасности, которая обеспечивается применением уникального идентификатора метки, присваемого на заводе при ее изготовлении, а также шифрованием данных, записываемых в метку;
- устойчивость к воздействию окружающей среды, поскольку метку всегда можно поместить в любую защитную полимерную оболочку.
Второй вариант исполнения контейнера со сроком эксплуатации до 10 лет имеет несколько отличий от первого исполнения:
- отсутствие GPS приемника, как элемента, в котором нет большой необходимости и имеющим значительный ток потребления в активном режиме;
- наличие элемента питания значительной емкости и имеющий малый ток саморазряда;
- наличие радиомодема GSM/GPRS только для одного или двух сеансов связи для идентификации начала использования контейнера.
- наличие миниатюрного разъема для передачи информации на компьютер.
Алгоритм работы этого варианта исполнения следующий.
При первом вскрытии и закрытии контейнера происходит активизация работы модуля связи с сервером на базе GPRS и передача данных о событиях (открыто/закрыто). После этого модуль переходит в режим сверхпониженного энергопотребления «standby», в котором будут функционировать только часы реального времени и несколько линий контроля электронного датчика (датчиков) состояния контейнера (открыто/закрыто). В таком режиме при условии низкого саморазряда элемента питания модуль может находиться очень продолжительное время - до 10 лет и более.
При наступлении события (открытие или закрытие) контейнера происходит выход электронного блока из состояния «standby» и запись в энергонезависимую память процессора реального времени события в формате мирового времени (по Гринвичу), после чего модуль снова переходит в состояние «standby».
Так может продолжаться продолжительное время, ограниченное только объемом энергонезависимой памяти и состоянием элемента питания.
При необходимости считывания содержимого памяти потребуется подключить контейнер к компьютеру через специальный миниатюрный разъем, который обеспечит питанием модуль и произведет считывание информации по предварительно разработанному протоколу в зашифрованном виде.
Устройство работает следующим образом.
Биологическую пробу собирают известным способом в предлагаемый контейнер. Затем вскрывают контейнер с электронным замком. Красный (или другого цвета) индикатор на контейнере должен замигать с частотой 1 раз в 2 сек. Это означает, что контейнер готов к загрузке и полностью работоспособен. Пробу помещают в контейнер и закрывают крышкой, при этом красный индикатор должен погаснуть и начать вспыхивать зеленый индикатор. Это свидетельствует о том, что электронный блок контейнера перешел в режим установки связи с сервером для передачи информации о постановке контейнера в режим хранения биологической пробы. При удачном установлении связи с сервером индикатор засветиться постоянно на время около 10 сек. и затем погаснет. В противном случае засветиться красный индикатор на время около 10 сек. и тоже погаснет, что говорит о том сто связь не удалась и контейнер перешел в дежурный режим без передачи установленной информации на сервер. В этой ситуации контейнер еще произведет насколько попыток связи с сервером через установленное время и после этого перейдет в штатный режим сверхмалого энергопотребления. При вскрытии и закрытии контейнера в течение всего срока эксплуатации в энергонезависимую память процессора электронного блока контейнера будет записываться информация о времени вскрытия и закрытия без передачи этой информации на сервер для экономии заряда источника питания электронного блока. При необходимости считывания информации о событиях вскрытия и закрытия на контейнере предусмотрен разъем для связи с компьютером, через который возможно считать сохраненную информацию из микроконтроллера электронного блока контейнера на компьютер в зашифрованном виде.