МИКРОВИСКОЗИМЕТР

Полезная модель предназначена для измерения вязкости веществ в минимальных объемах. Может быть использована в медицине, например в офтальмологии при определении вязкости слезной жидкости.
В настоящее время известен достаточно широкий спектр вискозиметров, например ротационных, механических и т.д. Актуальным является вопрос исследования вязкости жидкости, забор которой осуществляется в малых объемах. Это, например, слеза, слюна, стекловидное тело и другие биожидкости.
Известен ротационный вискозиметр (патент №2196318, класс МПК G01N 11/14, заявка №2000133072, дата приоритета 29.12.2000, дата публикации 10.01.2003). Ротационный вискозиметр имеет центральную втулку, наружный измерительный цилиндр, закрепленный на ней, и внутренний измерительный цилиндр, установленный на измерительном валике, помещенном на подшипниках в центральной втулке, подвижный диск с подшипником, силоизмеритель, состоящий из двух цилиндрических пружин различной жесткости, датчик угла поворота, электропривод, электронную схему индикации момента сопротивления на внутреннем цилиндре, на центральной втулке на двух шарикоподшипниках установлена шестерня.
Недостатком известного технического решения является возможность измерения вязкости веществ в больших объемах, сложность конструкции.
Известен ротационный вискозиметр (патент №164550, заявка №2016106880, класс МПК G01N 11/14, дата приоритета 25.02.2016, дата публикации 10.09.2016). Вискозиметр содержит коаксиально установленные цилиндры с возможностью вращения от привода, связанные со средствами измерения, и емкость для испытуемой жидкости, корпус установлен на стойке с плитой в основании с возможностью вертикального перемещения и фиксации, в корпусе на его основании установлен электродвигатель с цифровым управлением скорости вращения, а с нижней стороны к основанию корпуса присоединен посредством замкового захвата неподвижный наружный цилиндр, внутри которого расположен измерительный цилиндр с вертикальными насечками и валом, соединенным через муфту с валом электродвигателя, при этом емкость для испытуемой жидкости, в которую помещены цилиндры, установлена на основании стойки, измерительная система дополнительно содержит ваттметр, включенный в электрическую цепь питания электродвигателя для регистрации потребляемой мощности на преодоление сопротивления жидкости вращению измерительного цилиндра, датчик температуры испытуемой жидкости, причем выход ваттметра и датчик температуры электрически связаны с установленной в корпусе платой управления с программным обеспечением, осуществляющей управление оборотами электродвигателя, сбор данных с ваттметра, датчика температуры и встроенного в электродвигатель датчика оборотов, преобразование этих данных с помощью программного обеспечения в крутящий момент, скорость сдвига, вязкость, динамическое и статическое напряжение сдвига и вывод результатов измерений на дисплей, установленный на корпусе и связанный с платой управления, при этом на корпусе также расположен связанный с платой управления кнопочный блок управления, включающий кнопку для включения / выключения электродвигателя, кнопку выбора скорости вращения измерительного цилиндра, кнопку вывода результатов измерений на принтер, для подключения которого в нижней части корпуса расположен двойной порт, с возможностью подключения через него персонального компьютера для внешнего управления вискозиметром.
Недостатком известного технического решения является то, что нет возможности измерения веществ в малых объемах.
Техническим результатом является возможность исследования жидкостей различной степени вязкости в малых объемах от 1 мл до 3 мл.
Предлагается микровискозиметр, включающий корпус, имеющий днище и герметичную крышку, элемент питания, встроенный в крышку, цилиндр, закрепленный с возможностью вращения от элемента питания, электронный блок управления, датчик оборотов, порт для соединения с компьютером и измерительными приборами.
Отличием является то, что дополнительно установлены кнопки выбора скрости вращения, днище корпуса имеет в центре выемку диаметром 10 мм для исследуемого материала, совмещенную по оси с цилиндром, между стенкой цилиндра и внутренней стенкой выемки имеется зазор менее 1 мм, а герметичная крышка снабжена резиновой прокладкой по периметру и замковыми механизмами.
Сущность микровискозиметра показана на чертеже, где представлена схема прибора.
Корпус прибора показан 1, днище корпуса с выемкой показано 2, при этом диаметр выемки обозначен D. Цилиндр, закрепленный с возможностью вращения 3, закреплен на валу 4 и работает от элемента питания 6, встроенного в крышку корпуса 5. Крышка 5 корпуса 1 загерметизирована резиновой прокладкой (не показано). Порт для соединения с компьютером и измерительными приборами обозначен 7. Электронный блок управления показан 8, кнопки выбора скорости вращения показаны 9.
Микровискозиметр работает следующим образом. В условиях лаборатории производится забор биоматериала, например забор пипеткой слезы человека. Биоматериал помещают в выемку днища прибора 2 диаметром 10 мм, затем опускают крышку 5, плотно прижимая биоматериал цилиндром, закрепленным с возможностью вращения 3. Резиновая прокладка плотно герметизирует крышку 5, замковые механизмы на крышке (не показаны) защелкивают. В качестве замковых механизмов возможно использование любых защелок, фиксирующих положение крышки. Признаки «резиновая прокладка» и «замковый механизм» позволяют обеспечить надежность выполнения измерений прибором, исключить сбои, что очень важно при измерении биоматериалов в малых объемах.
Электронный блок управления 8 представляет собой электронную плату, содержащую команды управления работой прибора. Электронный блок управления 8 связан с элементом питания 6, кнопками выбора скорости вращения 9, валом вращения 4 и через порт 7 с компьютером либо с измерительной аппаратурой.
в
При подключении прибора приводится в движение вал вращения 4 с закрепленным на нем цилиндром 3. Электронным блоком управления 8 фиксируются показания датчика оборотов (не показан) с преобразованием этих данных в величину крутящего момента, возникающего при вращении цилиндра с радиусом R:
где θ - напряжение сдвига, Па.
Данные передаются на компьютер для дальнейшего расчета показателей скорости сдвига, вязкости и т.д.
Признаки предлагаемой полезной модели являются существенными. Корпус 1 с герметичной крышкой 5, наличие замковых механизмов (защелок) позволяют обеспечить герметичность и стабильность работы прибора, что является важным условияем при проведении исследований на биоматериалах в малых объемах. Наличие днища 2 с расположенной в центре выемкой диаметром 10 мм позволяет провести исследования на биоматериалах, забор которых возможен только в очень малых объемах, например 1 мл, 2 мл, 3 мл. Наличие минимального (менее 1 мм) зазора повышает эффективность использования прибора. Вещество во время работы прибора не размазывается, не разлетается. Элемент питания 6 подключает и отключает прибор. Электронный блок управления 8, кнопки 9 позволяют регулировать и задавать скрости вращения, обрабатывать полученные данные и передавать их значения на компьютер и измерительную аппаратуру для дальнейших вычислений. Признаки полезной модели находятся в причинно-следственной связи с заявленным техничесим результатом и являются существенными.