УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ОЗОНИРУЕМЫХ ЖИДКОСТЕЙ В КОНТЕЙНЕРАХ

Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к устройствам для приготовления к внутривенному введению, в частности, физиологического раствора или крови, насыщаемых озоном определенной концентрации при озонотерапевтическом лечении больных в амбулаторно-поликлинической и клинической практике хирургических, терапевтических и косметологических отделений, а также в экспериментальных исследованиях.
Известен аппарат универсальный для встряхивания жидкости в колбах и пробирках АВУ - 6С (Аппарат универсальный для встряхивания жидкости в колбах и пробирках АВУ-6с. Паспорт АВУ-6с 000 ПС, с. 18.), предназначенный для обеспечения механического перемешивания жидкости (в том числе крови) в работах лабораторий, клиник, научно-исследовательских организаций и других медицинских учреждений. Его конструкция состоит из основания с размещенными на нем соленоидами, подшипниками, регулятором частоты и кареткой, совершающей возвратно-поступательные движения, на плите которой установлены штативы для колб и пробирок, связанные с плитой пружинами.
Устройство подобной конструкции обеспечивает более интенсивное перемешивание жидкостей из-за того, что штативы, установленные на плите каретки, связаны с ней пружинами и получают дополнительные колебания в
различных направлениях плоскости плиты, поэтому характер результирующих колебаний жидкости получается сложным.
Однако функциональные возможности описанного устройства имеют малую повторяемость, поскольку зависят от массы установленной на плиту нагрузки. Амплитуда колебаний максимальна на частоте электромеханического резонанса, причем, чем больше нагрузка, тем ниже частота резонанса (при максимальной нагрузке резонансная частота, а, следовательно, и максимальная амплитуда колебаний, лежит в пределах 100, а при минимальной - 150 колебаний в минуту). Любое промежуточное значение нагрузки имеет резонансную частоту, лежащую в границах рабочего диапазона частот.
К основному недостатку аналога следует отнести малое количество степеней свободы штативов с пробирками или колбами, пространственно ограниченной плоскостью плиты каретки, при относительно высокой минимальной частоте колебаний (более 2-х колебаний за сек), способной повлиять на целостность состава перемешиваемой в пробирках крови (гемолиза). Поскольку конструкция каретки обеспечивает максимальную амплитуду колебаний жидкости в плоскости, перпендикулярной оси колбы, а для пробирок - по оси, или под углом 5-10° к ней, в перемешиваемой среде, имеющей значительную вязкость (кровь, и др.), невозможно достичь однородности состава среды одновременно по всему объему. Поэтому в случае насыщения обрабатываемой среды озоном с концентрацией, необходимой для обеспечения лечебного процесса, растворимость его будет максимальна только в верхних
слоях жидкости и минимальна в нижних. Поскольку колбы и пробирки находятся в штативах в свободном (незакрепленном) состоянии, полностью исключена возможность одновременной подачи газа-реагента (озона) и проведения внутривенной инъекции физраствора или крови, насыщенных озоном. Ограничен выбор конфигурации посуды со встряхиваемой жидкостью - только колбы и пробирки определенных размеров. Значительно также энергопотребление устройства - 200 Вт независимо от массы перемешиваемых растворов.
В качестве прототипа выбрано устройство (Артоболевский И.И. Механизмы в современной технике. Справочник. М. "Наука". 1973 г. Т.3. С.424) червячно-рычажного механизма, предназначенное для преобразования вращения вала двигателя в поворотно-реверсивное движение корпуса двигателя вокруг оси, перпендикулярной вращающемуся валу последнего, содержащее червяк, жестко связанный с валом двигателя, входящий в зацепление с червячным колесом, вращающимся вокруг оси коробки, жестко связанной с корпусом двигателя, шатуна, жестко связанного с червячным колесом и коромысла, вращающегося вокруг неподвижной оси. При вращении вала двигателя вокруг своей оси, корпус последнего совершает поворотно-реверсивное движение вокруг оси, перпендикулярной валу двигателя, при этом столик с контейнерами и озонированными растворами совершает вращательное движение вокруг своей оси с постоянной скоростью и осуществляет реверсивный поворот относительно некоторого положения равновесия.
К недостаткам приведенной конструкции при использовании ее в качестве привода устройства для перемешивания озонируемых жидкостей, помимо рассмотренных на примере аналога, следует отнести невозможность варьирования величины угла реверсивного поворота корпуса двигателя вокруг оси, перпендикулярной валу двигателя, определенного постоянством соотношения линейных размеров шатуна и коромысла, а также необходимость дополнительного управления скоростью вращения вала двигателя для изменения угловой скорости реверсивного поворота корпуса, при этом полностью исключено присоединение контейнеров гибкими шлангами к источнику подачи озона в процессе перемешивания растворов из-за их перекручивания при повороте корпуса на угол в 360°.
Нами впервые предложено устройство для перемешивания озонируемой жидкости в контейнерах, содержащее корпус с электродвигателем реверсивного типа, позволяющим регулировать число оборотов вращения оси двигателя, вариатор, состоящий из подобных друг другу подвижной части - диска, закрепленного на оси двигателя и имеющего вид усеченного конуса и неподвижной верхней части, между которым вращается в подшипнике скольжения, имеющем две степени свободы и укрепленным в верхней части корпуса, обрезиненный по внешней поверхности ролик, надетый на ось столика с размещенными на нем контейнерами с жидкостью. Максимальный диаметр ролика равен половине разности внутреннего и внешнего диаметров неподвижной и подвижной частей вариатора соответственно.
Угол наклона по отношению к горизонтальной плоскости боковой поверхности конуса диска вариатора определяет угол наклона столика в вертикальной плоскости; высота положения ролика вала столика с контейнерами на образующей поверхности усеченного конуса диска определяет амплитуду качания столика в вертикальной плоскости. Величина угла поворота столика вокруг своей оси в горизонтальной плоскости относительно центрального (нулевого) положения задана ограничителями поворота (концевыми переключателями) ролика по боковой поверхности конуса диска вариатора. Скорость поворота столика вокруг своей оси в горизонтальной плоскости и, соответственно, угловая скорость "качания" его в вертикальной плоскости определены скоростью вращения реверсивного электродвигателя.
На Фиг.1 представлена конструкция предлагаемого устройства, где:
1 - корпус устройства для перемешивания озонированных жидкостей;
2 - реверсивный электродвигатель с регулируемой скоростью вращения оси;
3 - подвижная часть вариатора - диск, закрепленный на оси двигателя;
4 - неподвижная часть вариатора;
5 - ось столика;
6 - обрезиненный ролик;
7 - шарикоподшипник, имеющий две степени свободы;
8 - столик для крепления контейнеров (шприцов или флаконов);
9 - устройство для управления скоростью вращения реверсивного двигателя;
10 - коммутатор концевых переключателей.
Устройство работает следующим образом: электродвигатель (2), изменяющий число оборотов оси с помощью устройства управления (9), приводит в реверсивное движение подвижную часть вариатора - диск (3), имеющий вид усеченного конуса, закрепленного на оси двигателя. Обрезиненный ролик (6), одетый на ось (5) столика (8) вращаясь вместе с осью при плотном контакте с внутренней поверхностью неподвижной верхней части вариатора (4) и внешней боковой поверхностью диска (3), подобных друг другу, перемещается по окружности на конусной поверхности диска. Величина диаметра окружности, описанной роликом (6), определяет амплитуду качания столика (8) для крепления контейнеров в вертикальной плоскости, проходящей через ось электродвигателя привода. Ось (5) вращает столик (8) в реверсивном режиме через подшипник скольжения (7), закрепленный в верхней части корпуса (1), конструктивно объединяющего все элементы устройства для перемешивания жидкостей. Благодаря двум степеням свободы подшипника (7) столик (8), закрепленный на валу (5), описывает в пространстве траекторию, напоминающую по форме знак "∞" (реверсивный поворот с ограничением по углу и одновременным раскачиванием). Угол реверсивного поворота столика (8) в горизонтальной плоскости относительно центрального (нулевого) положения, определяемый натяжением шлангов, соединяющих контейнеры с источником насыщающего газа, задан расположением ограничителей поворота (концевых переключателей) ролика (6) по боковой поверхности конуса диска (3) вариатора, управляемых коммутатором (10).
Применение устройства для перемешивания озонируемых жидкостей в контейнерах (шприцах и флаконах) позволило сократить время дооперационной подготовки и поддержать в любой момент операционного времени постоянную концентрацию озона, поступающего по шлангам (без захлестывания последних) в перемешиваемую жидкость (кровь или физраствор). За счет одновременной подачи озона в контейнер и растворения его в жидкости за счет перемешивания, реализована возможность одновременной подготовки растворов определенной концентрации и проведение внутривенной инъекции физраствора или крови, насыщаемых озоном в ходе процесса операции. Перемешивание жидкостей, осуществляемое при реверсивном перемещении столика с контейнерами одновременно в двух плоскостях с возможностью изменения параметров движения (угла поворота, скорости вращения, амплитуды наклона), позволило добиться равномерного растворения газа в объеме жидкости в каждом конкретном случае без нарушения целостности ее состава, физико-химических свойств и гемолиза.