УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АДГЕЗИОННЫХ СВОЙСТВ ЖИДКИХ СРЕД

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для определения адгезионных свойств биологических секретов и других жидких сред.
Наиболее близким техническим решением является устройство для определения адгезионных свойств жидких сред, содержащее корпус из диэлектрического материала с верхним и нижним блоками, соединенных стойками, в верхнем блоке размещен постоянный кольцевой магнит с сердечником в центре, закрепленный к верхней панели корпуса винтом, толкатель в виде стакана с обмоткой, свободно перемещающийся в вертикальном направлении, расположен на сердечнике, ко дну толкателя жестко закреплен отрывной элемент в виде толстого покровного стекла, рычаг концевого переключателя расположен на одной из стоек, на верхней панели нижнего блока корпуса расположена подложка в виде предметного стекла, вдвигаемого в пазы держателя, в нижней части корпуса расположены трансформатор и формирователь напряжения пилообразной формы с регуляцией времени нарастания его амплитуды. Потенциометр обеспечивает установку скорости нарастания напряжения в обмотке толкателя. В устройстве установлены три переключателя: первый обеспечивает смену полярности обмотки, второй запускает формирователь напряжения, третий останавливает нарастание напряжения в обмотке толкателя. Регистрирующее устройство установлено с выходом на верхнюю панель нижнего блока корпуса (Патент РФ №2006830, М.кл. G01N 19/04, 1990).
Известное устройство не обеспечивает стабильных по силе и времени режимов давления на исследуемый материал и достаточную возможность регулирования времени разрушения адгезионного контакта, что снижает точность полученных результатов из-за гистерезиса сердечника магнита.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение быстродействия в серийном порядке и точности определения адгезионных свойств образцов жидких сред путем обеспечения стабильности режимов давления через отрывной элемент на исследуемый материал и регулирования времени разрушения адгезионного контакта с возможностью печатного воспроизведения результатов измерений.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для определения адгезионных свойств жидких сред, содержащее толкатель, отрывной элемент, подложку в виде предметного стекла для размещения образца жидких сред, вдвигаемого в пазы держателя, формирователь напряжения с запускающим переключателем, потенциометром установки скорости, измерительное устройство, рычаг с концевым переключателем новым является то, что устройство снабжено электрическим двигателем, соединенным при помощи хомута, штанги и втулки с винтом с вертикальной стойкой, жестко установленной на основании, толкатель, соединенный при помощи муфты с электрическим двигателем, выполненный в виде шпильки, установлен внутри гайки, жестко соединенной с верхней частью в виде пластины с отверстием в центре подставки, установленной на 4-х стойках, которые по бокам закреплены фиксирующими с прорезями пластинами и с отверстиями, в которые установлены болты с гайками, жестко соединенные с основанием, отрывной элемент в виде предметного стекла, установленного в пазах рамы, жестко закрепленной к стойкам, держатель жестко закреплен на основании, при этом продольные оси симметрии отрывного элемента и подложки взаимно перпендикулярны, вход электрического двигателя соединен с выходом формирователя напряжения в виде частотного преобразователя, у которого выходные терминалы контроля работы электрического двигателя и порт управления частотным преобразователем соединены с входами компьютерного системного блока, используемого в качестве измерительного устройства, выходы компьютерного системного блока соединены с входами монитора и принтера, выход клавиатуры соединен с входом компьютерного системного блока.
Устройство для определения адгезионных свойств жидких сред снабжено электрическим двигателем для обеспечения плавного с малой скоростью отрыва отрывного элемента от образца, что дает возможность определить адгезионные свойства жидкой среды по затратам мощности электрического двигателя на отрыв. Кроме того, у электрического двигателя отсутствует явление гистерезиса, приводящее к неточности определения адгезионных свойств.
Электрический двигатель, соединенный при помощи хомута, штанги и втулки винтом с вертикальной стойкой, жестко установленной на основании, обеспечивает надежность, устойчивость и консольность его над образцом.
Для вертикального перемещения подставки толкатель, соединенный при помощи муфты с электрическим двигателем, выполненный в виде шпильки, установлен внутри гайки, жестко соединенной с верхней частью в виде пластины с отверстием в центре.
Выполнение отрывного элемента в виде предметного стекла, установленного в пазах рамы, исключает разрушение его при работе устройства.
Продольные оси отрывного элемента и подложки взаимно перпендикулярны для осуществления обеспечения склеивания и отрыва отрывного элемента от подложки с образцом с последующим определением адгезионных свойств.
Вход электрического двигателя, соединенный с выходом формирователя напряжения в виде частотного преобразователя для электропитания электродвигателя напряжением с регулируемой в широком диапазоне частотой, обеспечивает плавную, регулируемую и контролируемую скорость вращения электродвигателя, потребляемые ток и мощность при отрыве отрывного элемента от подложки с образцом.
В частотном преобразователе выходные терминалы контроля работы электрического двигателя и порт управления им соединены с входами компьютерного системного блока, выходы которого соединены с входами монитора и принтера, выход клавиатуры соединен с входом компьютерного системного блока для контроля работы электродвигателя, его скорости вращения, потребляемых тока и мощности. По потребляемой электрическим двигателем мощности определяют адгезионные свойства жидкой среды по программе контроля работы электрического двигателя в компьютерном системном блоке. Для управления работой электрического двигателя с клавиатуры используют специальную программу управления в компьютерном системном блоке, входящую в виде установочного диска в комплект частотного преобразователя, с возможностью распечатки на принтере результатов определения адгезионных свойств жидких сред.
Порт управления соединен с входом компьютерного системного блока, а выход клавиатуры с входом компьютерного системного блока для управления работой электрического двигателя с клавиатуры по специальной программе в компьютерном системном блоке.
Предлагаемое устройство поясняется чертежами:
на фиг.1 изображена блок-схема устройства;
на фиг.2 - общий вид устройства.
Устройство для определения адгезионных свойств жидких сред, содержит электрический двигатель 1, соединенный при помощи хомута 2, штанги 3 и втулки 4 с винтом 5 с вертикальной стойкой 6, жестко установленной на основании 7, толкатель 8, перемещающийся в вертикальном направлении, соединенный при помощи муфты 9 с электрическим двигателем 1, выполненный в виде шпильки, установлен внутри гайки 10, жестко соединенной с верхней частью в виде пластины 11 с отверстием в центре подставки 12, установленной на 4-х стойках 13, которые по бокам закреплены фиксирующими с прорезями пластинами 14 и с отверстиями, в которые установлены болты 15 с гайками 16, жестко соединенные с основанием 7, отрывной элемент 17 в виде предметного стекла, установленного в пазах рамы 18, жестко закрепленной к стойкам 13, на одной из стоек 13 жестко закреплен рычаг 19, а под рычагом 19 на основании 7 жестко закреплен концевой переключатель 20, подложку 21 в виде предметного стекла, вдвигаемого в пазы держателя 22, жестко закрепленного на основании 7 под подставкой 12, причем, продольные оси симметрии отрывного элемента 17 и подложки 21 взаимно перпендикулярны, вход электрического двигателя 1 соединен с выходом формирователя напряжения в виде частотного преобразователя 23, с установленными на его лицевой панели 24 потенциометром 25 установки скорости вращения электродвигателя 1, дисплея 26 состояния электродвигателя 1 с индикацией частоты, тока, напряжения электрического двигателя 1 (первый режим работы дисплея 26) и индикацией установочных параметров и кодов (второй режим работы дисплея 26), запускающий переключатель в виде кнопки 27 пуска электродвигателя 1, кнопки 28 выбора параметра и изменения его значения, кнопки 29 переключения режима работы дисплея 26, кнопки 30 останова электродвигателя 1, кнопки 30 ввода установочных параметров работы электродвигателя 1, кнопки 32 реверса вращения электродвигателя 1, индикатора 33 останова электродвигателя 1, индикатора 34 пуска электродвигателя 1, индикатора 35 прямого вращения электродвигателя 1, индикатора 36 реверса, у частотного преобразователя 23 выходные терминалы 37, 38, 39 соответственно контроля скорости вращения, потребляемых тока, электрической мощности электродвигателем 1 соединены с соответствующими входами, а порт 40 управления работой электродвигателя 1 соединен с выходом компьютерного системного блока 41, выходы компьютерного системного блока 41 соединены с входами монитора 42 и принтера 43, выход клавиатуры 44 соединен с входом компьютерного системного блока 41.
Устройство работает следующим образом.
Перед определением адгезионных свойств образца 45 жидких сред предварительно проводят настройку серийно выпускаемого частотного преобразователя 23 (например производства компании «Simens», Delta electronics и др.) посредством потенциометра 25, дисплея 26 состояния электродвигателя 1, кнопок 27, 28, 29, 30, 31, 32 и индикаторов 33, 34, 35, 36, размещенных на лицевой панели 24 частотного преобразователя 23 в соответствии с инструкцией по эксплуатации частотного преобразователя 23.
На основание 7 в пазы держателя 22 вдвигают подложку 21 и наносят образец 45 жидкой среды объемом не менее 15 мкл. В рамку 18 подставки 12 кладут отрывной элемент 17, включают кнопку 27 пуска электродвигателя 1, после чего напряжение питания с заданной частотой с частотного преобразователя 23 подается на обмотки электродвигателя 1, и вал электродвигателя 1 начинает вращаться с заданной потенциометром 25 скоростью прямого вращения вместе с муфтой 9, шпилькой 8, которая выкручивается из гайки 10, вследствие чего подставка 12 опускается вниз, отрывной элемент 17 приклеивается к образцу 45 жидких сред на подложке 21, рычаг 19 нажимает на концевой переключатель 20 и электрический двигатель 1 останавливается в нижнем положении. Затем включают кнопку 32 реверса - обратного вращения вала электродвигателя 1  и кнопку 27 пуска, после чего вал электрического двигателя 1 начинает вращаться с заданной потенциометром 25 скоростью обратного вращения вместе с муфтой 9, шпилькой 8, которая накручивается на гайку 10, вследствие чего подставка 12 поднимается вверх, отрывной элемент 17 отрывается от образца 45 жидкой среды на подложке 21, включают кнопку 30 останова электродвигателя 1. Одновременно с вышеприведенной работой устройства проводится компьютерный контроль работы электродвигателя 1 через выходные терминалы 37, 38, 39 соответственно скорости вращения электрического двигателя 1, потребляемых тока и мощности, которые соединены с входами компьютерного системного блока 41, на который предварительно установлена программа контроля работы электродвигателя 1, входящая в виде установочного диска в комплект поставки частотного преобразователя 23. С компьютерного системного блока 41 результаты контроля выводятся на монитор 42 в виде графических кривых изменения во времени скорости вращения электродвигателя 1, потребляемых тока и мощности, либо в виде соответствующих цифровых табличных значений. При соединении порта 40 управления работой электродвигателя 1 с соответствующим входом компьютерного системного блока 41, на который предварительно установлена программа компьютерного управления работы электродвигателя 1, входящая в виде установочного диска в комплект поставки частотного преобразователя 23, можно, в случае необходимости, например, при работе с опасными жидкими средами, управлять работой частотного преобразователя 23 и соответственно электродвигателя 1 с клавиатуры 44. При необходимости данные измерения посредством клавиатуры 44 выводятся на печать принтера 43. Адгезионные свойства жидких сред определяют с помощью данного устройства по максимальной мощности в ваттах, которую затрачивает электродвигатель 1 для отрыва отрывного элемента 17 от образца 45 жидких сред на подложке 21. Результаты определения адгезионных свойств жидких сред в виде затрачиваемой на отрыв мощности в ваттах при необходимости пересчитываются в силу, затрачиваемую на отрыв в ньютонах.
Технический результат устройства для определения адгезионных свойств жидких сред заключается в возможности исследования физических свойств биологического материала путем обеспечения стабильности режимов давления через отрывной элемент на исследуемый материал и регулирования времени разрушения адгезионного контакта.
Предлагаемое устройство исключает явление магнитного гистерезиса, что предотвращает запаздывание изменений адгезионных свойств, как физических величин, характеризующих состояние вещества, от изменения другой физической величины, определяющей внешние условия, что исключает искажение результатов и обеспечивает их сопоставление при разных величинах времени давления на исследуемый материал.
Измерение скорости вращения, потребляемого тока и затрат мощности электрического двигателя на отрыв с представлением результатов в виде графических кривых и соответствующих количественных параметров в компьютерном блоке способствует увеличению точности и наглядности, что необходимо для качественного и количественного анализа адгезионных свойств жидких сред.
Консольность и устойчивость предлагаемого устройства, компьютерный контроль работы электродвигателя обеспечивают эргономичность проведения серийных измерений. Автоматизация определения адгезионных свойств жидких сред и компьютерная обработка результатов обуславливают повышение быстродействия и точность результатов. Причем, указанное устройство позволяет работать с жидкими средами, содержащими патогенные микроорганизмы (гноеродные стрептококки, туберкулезную палочку и другие), и/или раздражающие взвеси, путем ограждения исследователя от возможного контакта с инфицированной и/или опасной пробой.
В предлагаемом устройстве возможность печатного воспроизведения результатов измерений на принтере способствует их тиражированию, что значимо при проведении массовых исследований пациентов в условиях амбулаторного обследования.
Предлагаемое устройство может быть использовано в качестве скрининг-диагностики, например, при определении адгезионных свойств биологических секретов при воспалительных заболеваний полости носа и носоглотки.