RU169577U1

RU169577U1 - ROTARY MICROVISCOSIMETER

Info

Publication number: RU169577U1
Application number: RU2016146238U
Authority: RU
Inventors: Кирилл Сергеевич Шахматов; Елена Владимировна Громакина; Денис Викторович Доня; Александр Алексеевич Порохов; Сергей Михайлович Шахматов
Original assignee: Кирилл Сергеевич Шахматов; Денис Викторович Доня; Елена Владимировна Громакина
Priority date: 2016-11-24
Filing date: 2016-11-24
Publication date: 2017-03-23

Abstract

Полезная модель предназначена для измерения вязкости веществ в минимальных объемах. Может быть использована в медицине, например в офтальмологии при определении вязкости слезной жидкости. Ротационный микровискозиметр включает корпус, имеющий днище и герметичную крышку, элемент питания, встроенный в крышку, цилиндр, закрепленный с возможностью вращения от элемента питания, электронный блок, датчик оборотов, порт для соединения с компьютером и измерительными приборами. При этом днище корпуса имеет в центре выемку диаметром 10 мм для исследуемого материала, диаметр цилиндра, закрепленного с возможностью вращения, - 9,5 мм, герметичная крышка снабжена резиновой 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 rotational micro viscometer includes a housing having a bottom and a sealed cover, a battery built into the cover, a cylinder rotatably mounted from the battery, an electronic unit, a speed sensor, a port for connecting to a computer and measuring instruments. At the same time, the bottom of the case has a recess in the center with a diameter of 10 mm for the material under study, the diameter of the cylinder fixed with the possibility of rotation is 9.5 mm, the sealed cover is equipped with a rubber 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, 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 gripper a stationary outer cylinder, inside of which there is a measuring cylinder with a vertical 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 ротационный микровискозиметр, включающий корпус, имеющий днище и герметичную крышку, элемент питания, встроенный в крышку, цилиндр, закрепленный с возможностью вращения от элемента питания, электронный блок, датчик оборотов, порт для соединения с компьютером и измерительными приборами.A rotational micro viscometer is proposed, including a housing having a bottom and a sealed cover, a battery built into the cover, a cylinder mounted rotatably from the battery, an electronic unit, a speed sensor, 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 цилиндр закреплен с возможностью вращения 9,5 мм, герметичная крышка снабжена резиновой прокладкой по периметру и замковыми механизмами.The difference is that the bottom of the case has a recess in the center with a diameter of 10 mm for the material under study, aligned along the axis with the cylinder, while the cylinder is fixed with the possibility of rotation of 9.5 mm, the sealed cover is equipped with a rubber gasket around 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 на валу 4 и работает от элемента питания 6, встроенного в крышку 5. Крышка 5 корпуса 1 загерметизирована резиновой прокладкой (не показано). Порт для соединения с компьютером и измерительными приборами обозначен 7. Блок управления показан 8.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 mounted rotatably 3 is mounted on 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 a rubber gasket (not shown). The port for connecting to a computer and measuring instruments is designated 7. The control unit is shown 8.

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 диаметром 9,5 мм, что позволяет плотно перекрыть отверстие. Таким образом, днище прибора с выемкой диаметром 10 мм закреплено стационарно, а к цилиндру 3 диаметром 9,5 мм подается крутящий момент. Показанное в формуле соотношение диаметров позволяет плотно перекрывать вещество, расположенное для исследования вязкости в выемке днища, что очень важно при исследовании биоматериала в малых объемах. 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.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 the recess of the bottom of the device 2 with a diameter of 10 mm, then the lid 5 is lowered, tightly pressing the biomaterial with a cylinder fixed with the possibility of rotation 3 with a diameter of 9.5 mm, which allows you to tightly block the hole. Thus, the bottom of the device with a recess with a diameter of 10 mm is fixed stationary, and torque is supplied to the cylinder 3 with a diameter of 9.5 mm. The ratio of diameters shown in the formula allows you to tightly overlap the substance located for studying the viscosity in the bottom recess, which is very important when studying biomaterial in small volumes. 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 “rubber gasket” and “locking mechanism” make it possible to ensure the reliability of measurements by the device, to eliminate malfunctions, which is very important when measuring biomaterials in small volumes.

Блок управления 8 представляет собой электронную плату, содержащую команды управления работой прибора. Блок управления 8 связан с элементом питания 6, валом вращения 4 и через порт 7 с компьютером либо с измерительной аппаратурой.The control unit 8 is an electronic board containing commands to control the operation of the device. The control unit 8 is connected to the battery 6, the rotation shaft 4 and through port 7 with a computer or with measuring equipment.

При подключении прибора приводится в движение вал вращения 4 с закрепленным на нем цилиндром 3. Блоком управления 8 фиксируются показания датчика оборотов (не показан) с преобразованием этих данных в величину крутящего момента, возникающего при вращении цилиндра с радиусом R_в:When the device is connected, the rotation shaft 4 with the cylinder 3 fixed on it is driven. The control unit 8 records the readings of the speed sensor (not shown) with the conversion of this data into the amount of torque that occurs when the cylinder rotates with a radius R _in :

, где θ - напряжение сдвига, Па.

where θ is the shear stress, Pa.

Данные передаются на компьютер для дальнейшего расчета показателей скорости сдвига, вязкости и т.д.Data is transferred 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. Учитывая, что зазор между стенками цилиндра 3 и выемкой минимален, вещество во время работы прибора не размазывается, не разлетается. Элемент питания 6 подключает и отключает прибор. Блок управления 8 обрабатывает полученные данные и передает их значения на компьютер и измерительную аппаратуру для дальнейших вычислений. 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. Given that the gap between the walls of the cylinder 3 and the recess is minimal, the substance does not spread during operation of the device, it does not fly apart. Battery 6 connects and disconnects the device. The control unit 8 processes the received data and transmits their values to a computer and measuring equipment for further calculations. The features of the utility model are in a causal relationship with the claimed technical result and are significant.

Claims

A rotational microviscometer including a housing having a bottom and a sealed cover, a battery integrated in the cover, a cylinder rotatably mounted from the battery, an electronic unit, a revolution sensor, a port for connecting to a computer and measuring instruments, characterized in that the housing bottom 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 diameter of the cylinder, which is rotatably fixed, is 9.5 mm, the sealed cover is equipped with a rubber gasket on the perimeter and locking mechanisms.