RU169522U1

RU169522U1 - VISCOSIMETER FOR STUDYING SMALL VOLUMES OF SUBSTANCES

Info

Publication number: RU169522U1
Application number: RU2016146234U
Authority: RU
Inventors: Кирилл Сергеевич Шахматов; Елена Владимировна Громакина; Денис Викторович Доня; Александр Алексеевич Порохов; Сергей Михайлович Шахматов
Original assignee: Кирилл Сергеевич Шахматов; Елена Владимировна Громакина
Priority date: 2016-11-24
Filing date: 2016-11-24
Publication date: 2017-03-22

Abstract

Полезная модель предназначена для измерения вязкости веществ в минимальных объемах. Может быть использована в медицине, например в офтальмологии при определении вязкости слезной жидкости. Вискозиметр для исследования малых объемов веществ включает 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. При этом днище корпуса имеет в центре выемку диаметром 10 мм для исследуемого материала, герметичная крышка снабжена эластичной прокладкой по периметру и замковыми механизмами. Техническим результатом является возможность исследования жидкостей различной степени вязкости в малых объемах от 1 мл до 3 мл. 1 ил.The utility model is designed to measure the viscosity of substances in minimal volumes. It can be used in medicine, for example, in ophthalmology, when determining the viscosity of a tear fluid. A viscometer for studying small volumes of substances includes a housing having a bottom and an airtight cover, a battery built into the cover, a cylinder mounted rotatably from the battery, and a port for connecting to a computer and measuring instruments. In this case, the bottom of the case has a recess in the center with a diameter of 10 mm for the material under study, the sealed cover is equipped with an elastic gasket around the perimeter and locking mechanisms. The technical result is the ability to study liquids of various viscosity in small volumes from 1 ml to 3 ml. 1 ill.

Description

Полезная модель предназначена для измерения вязкости веществ в минимальных объемах. Может быть использована в медицине, например в офтальмологии при определении вязкости слезной жидкости.The utility model is designed to measure the viscosity of substances in minimal volumes. It can be used in medicine, for example, in ophthalmology, when determining the viscosity of a tear fluid.

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.Currently, a fairly wide range of viscometers is known, for example, rotational, mechanical, etc. An urgent issue is the study of the viscosity of a liquid, the sampling of which is carried out in small volumes. This is, for example, a tear, saliva, vitreous body and other biofluids.

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.A known rotational viscometer (patent No. 2196318, IPC class G01N 11/14, application No. 2000133072, priority date 12/29/2000, publication date 10/01/2003). A rotational viscometer has a central sleeve, an external measuring cylinder mounted on it, and an internal measuring cylinder mounted on a measuring roller placed on bearings in the central sleeve, a movable disk with a bearing, a force meter consisting of two coil springs of different stiffness, a rotation angle sensor, electric drive, electronic circuit for indicating the moment of resistance on the inner cylinder, a gear is installed on the central sleeve on two ball bearings.

Недостатком известного технического решения является возможность измерения вязкости веществ в больших объемах, сложность конструкции.A disadvantage of the known technical solution is the ability to measure the viscosity of substances in large volumes, the complexity of the design.

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.A known rotational viscometer (patent No. 164550, application No. 2016106880, IPC class G01N 11/14, priority date 02.25.2016, publication date 09/10/2016). The viscometer contains coaxially mounted cylinders with the possibility of rotation from the drive, connected with measuring instruments, and a container for the test liquid, the housing is mounted on a rack with a plate in the base with the possibility of vertical movement and fixing, in the housing on its base there is an electric motor with digital rotation speed control, and from the bottom side to the base of the body is attached by means of a locking grip a stationary outer cylinder, inside of which is a measuring cylinder with notches and a shaft connected through a coupling to the motor shaft, while the container for the test fluid in which the cylinders are placed is mounted on the base of the rack, the measuring system further comprises a wattmeter included in the electric motor power circuit to record the power consumption to overcome the resistance of the fluid to the measurement’s rotation cylinder, temperature sensor of the test liquid, and the output of the wattmeter and the temperature sensor are electrically connected to the board installed in the housing boards with software that controls the speed of the electric motor, collects data from a power meter, temperature sensor and a speed sensor built into the electric motor, converts this data using software into torque, shear rate, viscosity, dynamic and static shear stress and displays measurement results on a display mounted on the housing and connected to the control board, while the housing also has a button control unit associated with the control board, including yuchayuschy button to turn on / off the motor, selection button, display button measurement results of the measuring cylinder rotation speed to the printer, for connecting the bottom of which housing is located a dual port, to be connected through a PC to an external control viscometer.

Недостатком известного технического решения является то, что нет возможности измерения веществ в малых объемах.A disadvantage of the known technical solution is that it is not possible to measure substances in small volumes.

Техническим результатом является возможность исследования жидкостей различной степени вязкости в малых объемах от 1 мл до 3 мл.The technical result is the ability to study liquids of various viscosity in small volumes from 1 ml to 3 ml.

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.A viscometer is proposed for the study of small volumes of substances, including a housing having a bottom and an airtight cover, a battery built into the cover, a cylinder mounted rotatably from the battery, and a port for connecting to a computer and measuring instruments.

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.The difference is that the bottom of the body has a recess in the center with a diameter of 10 mm for the test material, aligned along the axis with the cylinder, while the gap between the cylinder wall and the inner wall of the recess is not more than 1 mm, and the sealed cover is equipped with an elastic gasket along the perimeter and locking mechanisms .

Сущность микровискозиметра показана на чертеже, где представлена схема прибора.The essence of the microviscometer is shown in the drawing, which shows a diagram of the device.

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.The housing of the device is shown 1, the bottom of the housing with a recess is shown 2, while the diameter of the groove is marked D. A cylinder rotatably mounted 3 is rigidly fixed to the shaft 4 and is powered by a battery 6 built into the cover 5. The cover 5 of the housing 1 is sealed with elastic gasket (not shown). As an elastic pad, any flexible soft material with leakproof properties can be used. The port for connecting to a computer and measuring instruments is designated 7. Cylinder 3 is fixed rigidly to shaft 4, for example, using welds.

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.Microviscometer works as follows. In the laboratory, biomaterial is taken, for example, a person’s tear is taken with a pipette. The biomaterial is placed in a recess with a diameter of 10 mm of the bottom of the device 2, then the lid 5 is lowered, pressing the biomaterial tightly with a cylinder fixed to rotate cylinder 3. The gap between the wall of the cylinder 3 and the walls of the recess in the bottom 2 cannot be more than 1 mm. The rubber gasket tightly seals the cover 5, the locking mechanisms on the cover (not shown) snap. As locking mechanisms, you can use any latches that fix the position of the cover. The signs of “elastic laying” and “locking mechanism” make it possible to ensure the reliability of measurements by the device, to eliminate failures, which is very important when measuring biomaterials in small volumes.

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.The micro viscometer operates from a battery 6, which drives the rotation shaft 4, and information on the speed of rotation is transmitted to the computer via port 7 or data is transmitted to the measuring equipment used in similar devices.

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_в:When the device is connected, the rotation shaft 4 is set in motion with a cylinder 3 fixed on it. In calculating the viscosity, the magnitude of the torque that occurs when the cylinder rotates with a radius R _{in is} determined:

, где θ - напряжение сдвига, Па.

where θ is the shear stress, Pa.

Все данные о скорости вращения и возникающем напряжении в электронном виде передаются на компьютер для дальнейшего расчета показателей скорости сдвига, вязкости и т.д.All data on the rotation speed and the resulting stress in electronic form are transmitted to a computer for further calculation of shear rate, viscosity, etc.

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.The features of the proposed utility model are significant. Housing 1 with a sealed cover 5, the presence of locking mechanisms (latches) make it possible to ensure the tightness and stability of the device, which is an important condition when conducting research on biomaterials in small volumes. The presence of a bottom 2 with a recess located in the center with a diameter of 10 mm allows research on biomaterials, the collection of which is possible only in very small volumes, for example 1 ml, 2 ml, 3 ml. The substance during operation of the device does not smear, does not fly apart. In this case, the sign that the gap between the wall of the cylinder 3 and the wall of the recess is not more than 1 mm is important, because very small volumes of matter are investigated. Battery 6 connects and disconnects the device. The features of the utility model are in a causal relationship with the claimed technical result and are significant.

Claims

A viscometer for the study of small volumes of substances, including a housing having a bottom and an airtight cover, a battery built into the cover, a cylinder rotatably mounted from the battery, a port for connecting to a computer and measuring instruments, characterized in that the housing bottom has in the center there is a recess with a diameter of 10 mm for the material under investigation, aligned along the axis with a cylinder fixed for rotation, while the gap between the wall of the cylinder and the inner wall of the recess is not more than 1 mm, and a sealed roof The ka is equipped with an elastic gasket along the perimeter and locking mechanisms.