ВИСКОЗИМЕТР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МАЛЫХ ОБЪЕМОВ ВЕЩЕСТВ

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 вискозиметр для исследования малых объемов веществ, включающий корпус, имеющий днище и герметичную крышку, элемент питания, встроенный в крышку, цилиндр, закрепленный с возможностью вращения от элемента питания, порт для соединения с компьютером и измерительными приборами.
Отличием является то, что днище корпуса имеет в центре выемку диаметром 10 мм для исследуемого материала, совмещенную по оси с цилиндром, при этом зазор между стенкой цилиндра и внутренней стенкой выемки не более 1 мм, а герметичная крышка снабжена эластичной 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 жестко на валу 4 и работает от элемента питания 6, встроенного в крышку 5. Крышка 5 корпуса 1 загерметизирована эластичной прокладкой (не показано). В качестве эластичной прокладки может быть использован любой эластичный мягкий материал, обладающий свойствами герметичности. Порт для соединения с компьютером и измерительными приборами обозначен 7. Цилиндр 3 закреплен жестко на валу 4, например, при помощи сварных швов.
Микровискозиметр работает следующим образом. В условиях лаборатории производится забор биоматериала, например забор пипеткой слезы человека. Биоматериал помещают в выемку диаметром 10 мм днища 2 прибора, затем опускают крышку 5, плотно прижимая биоматериал цилиндром, закрепленным с возможностью вращения цилиндром 3. При этом зазор между стенкой цилиндра 3 и стенками выемки в днище 2 не может быть более 1 мм. 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 «эластичная прокладка» и «замковый механизм» позволяют обеспечить надежность выполнения измерений прибором, исключить сбои, что очень важно при измерении биоматериалов в малых объемах.
Микровискозиметр работает от элемента питания 6, который приводит в движение вал вращения 4, и через порт 7 на компьютер передается информация о скорости вращения либо передаются данные на измерительную аппаратуру, используемую в аналогичных приборах.
в
При подключении прибора приводится в движение вал вращения 4 с закрепленным на нем цилиндром 3. Расчетно при определении вязкости определяют величину крутящего момента, возникающего при вращении цилиндра с радиусом R:
, где θ - напряжение сдвига, Па.
Все данные о скорости вращения и возникающем напряжении в электронном виде 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 условием 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. Вещество во время работы прибора не размазывается, не разлетается. При этом важное значение имеет признак того, что зазор между стенкой цилиндра 3 и стенкой выемки не более 1 мм, т.к. исследуются очень маленькие объемы вещества. Элемент питания 6 подключает и отключает прибор. Признаки полезной модели находятся в причинно-следственной связи с заявленным техническим результатом и являются существенными.