RU2362144C1 - Device to determine characteristics of gas and fluid samples - Google Patents
Device to determine characteristics of gas and fluid samples Download PDFInfo
- Publication number
- RU2362144C1 RU2362144C1 RU2008101144/28A RU2008101144A RU2362144C1 RU 2362144 C1 RU2362144 C1 RU 2362144C1 RU 2008101144/28 A RU2008101144/28 A RU 2008101144/28A RU 2008101144 A RU2008101144 A RU 2008101144A RU 2362144 C1 RU2362144 C1 RU 2362144C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tablet
- cuvettes
- unit
- installation
- reading
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения оптической плотности жидкостных растворов, в том числе биологических материалов, а также в метеорологии для определения водности облаков и туманов.The present invention relates to instrumentation and can be used to measure the optical density of liquid solutions, including biological materials, as well as in meteorology to determine the moisture content of clouds and fogs.
Известно устройство для определения характеристик газовых и жидкостных проб [Pat. 4580895 United States, МПК4 G01N 33/48. Sample-Scanning Photometer [Text] / Shailen S. Patel.; assignee Dynatech Laboratories, Incorporated - №546451; Filed Oct. 28, 1983; Date of Patent Apr.8, 1986], содержащее корпус, установочный узел для размещения планшета с пробами, два шаговых привода для перемещения установочного узла по двум взаимно перпендикулярным осям, неподвижный считывающий узел, содержащий излучатель и фотоприемник с фильтром, размещенные по разные стороны от плоскости перемещения установочного узла с планшетом. Устройство также содержит блоки обработки, регистрации и управления.A device for determining the characteristics of gas and liquid samples [Pat. 4580895 United States, IPC 4 G01N 33/48. Sample-Scanning Photometer [Text] / Shailen S. Patel .; assignee Dynatech Laboratories, Incorporated - No. 546451; Filed oct. 28, 1983; Date of Patent Apr.8, 1986], comprising a housing, an installation unit for placing a sample tablet, two step drives for moving the installation unit along two mutually perpendicular axes, a stationary readout unit containing an emitter and a photodetector with a filter placed on opposite sides of the plane of movement of the installation site with the tablet. The device also contains processing units, registration and management.
Недостатки аналога заключаются в его значительных габаритах и сложной конфигурации, обусловленных использованием узла двухкоординатного перемещения планшета с пробами. Возможность перемещения планшета по двум осям требует в устройстве наличия свободной площадки, равной, по крайней мере, площади четырех планшетов. Подвижность второго шагового двигателя (перемещаемого вместе с планшетом при работе первого шагового привода) требует сложной системы электроподводки. Также сложной является система центрировки планшетов. К недостаткам можно отнести и сложность замены фильтра, который расположен в нижней части корпуса.The disadvantages of the analogue are its significant dimensions and complex configuration, due to the use of the node coordinate the movement of the tablet with samples. The ability to move the tablet along two axes requires the device to have a free area equal to at least the area of four tablets. The mobility of the second stepper motor (moved with the tablet during the operation of the first stepper drive) requires a complex electrical wiring system. Also complex is the tablet centering system. The disadvantages include the difficulty of replacing the filter, which is located in the lower part of the housing.
Из числа аналогов наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство [Пат. 2035716 Российская Федерация, МПК6 G01N 21/01, 21/13, 21/25, 21/59, 33/48. Устройство для определения характеристик газовых и жидкостных проб [Текст] / Машковцев А.П., Осипов Л.С., Пилипенко К.Н.; заявители и патентообладатели Машковцев А.Н., Осипов Л.С., Пилипенко К.Н. - №92001686/25; заявл. 21.10.92; опубл. 20.05.95, бюл. №14. - 5 с.: ил.], которое и выбрано в качестве прототипа. В прототипе по сравнению с аналогом уменьшены габариты, упрощена конструкция, а также повышены точность и удобство использования.Of the analogues, the closest in technical essence to the proposed device is [Pat. 2035716 Russian Federation, IPC 6 G01N 21/01, 21/13, 21/25, 21/59, 33/48. A device for determining the characteristics of gas and liquid samples [Text] / Mashkovtsev A.P., Osipov L.S., Pilipenko K.N .; Applicants and patent holders Mashkovtsev A.N., Osipov L.S., Pilipenko K.N. - No. 92001686/25; declared 10.21.92; publ. 05/20/95, bull.
Технический результат в прототипе достигается тем, что, в отличие от аналога, установочный узел перемещается с помощью лишь одного шагового привода вдоль одной координатной оси, а считывающий узел выполнен подвижным и в процессе работы перемещается вторым шаговым приводом вдоль оси, перпендикулярной оси перемещения установочного узла, причем второй шаговый привод, как и первый, жестко установлен на корпусе. За счет этого уменьшена необходимая рабочая площадь и упрощена конструкция.The technical result in the prototype is achieved by the fact that, in contrast to the analogue, the mounting unit is moved with only one step drive along one coordinate axis, and the reading unit is movable and in the process of moving is moved by the second step drive along an axis perpendicular to the axis of movement of the installation node, moreover, the second step drive, like the first, is rigidly mounted on the housing. Due to this, the required working area is reduced and the design is simplified.
Кроме того, установочный узел в прототипе снабжен подпружиненным фиксатором, который выполнен с возможностью зажима планшета при перемещении установочного узла относительно внешнего упора. Таким образом, в прототипе обеспечивается однозначность и автоматизм фиксации планшета, что повышает точность измерений и удобство эксплуатации по сравнению с аналогом.In addition, the installation node in the prototype is equipped with a spring-loaded latch, which is made with the possibility of clamping the tablet when moving the installation node relative to the external stop. Thus, the prototype provides uniqueness and automatic fixation of the tablet, which increases the accuracy of measurements and ease of use compared to the analogue.
Повышение удобства использования достигается в прототипе еще и тем, что, в отличие от аналога, излучатель и фотоприемник расположены соответственно снизу и сверху плоскости перемещения установочного узла, причем фильтр выполнен съемным.Improving the usability is achieved in the prototype also by the fact that, in contrast to the analogue, the emitter and the photodetector are located respectively below and above the plane of movement of the installation site, and the filter is removable.
На фиг.1 представлена функциональная схема устройства-прототипа в исходном состоянии, на фиг.2 - функциональная схема считывающего узла. На фиг.3 показана функциональная схема, поясняющая взаимное положение установочного и считывающего узлов прототипа в процессе сканирования планшета.Figure 1 presents the functional diagram of the device of the prototype in the initial state, figure 2 is a functional diagram of the reading node. Figure 3 shows a functional diagram explaining the relative position of the installation and reading nodes of the prototype in the process of scanning the tablet.
Прототип (фиг.1, 2) содержит корпус 1, установочный узел 2 для размещения планшета 3 с кюветами для исследуемых проб, снабженный подпружиненным фиксатором 4, который выполнен с возможностью зажима планшета 3 при перемещении установочного узла 2 относительно внешнего упора 5, считывающий узел 6, выполненный с размещенными по разные стороны от плоскости перемещения планшета 3 фотоприемником 7 и излучателем 8, расположенным со стороны дна кювет и подключенным к источнику питания 9, два шаговых привода 10 и 11, жестко установленных на корпусе 1, и съемный фильтр 12, расположенный перед фотоприемником 7, соединенным с соответствующим входом блоков обработки, регистрации и управления 13, 14, 15, а с выходом соединены приводы 10 и 11. При этом первый привод 10 выполнен с возможностью перемещения установочного узла 2 вдоль первой оси, второй привод 11 выполнен с возможностью вращения считывающего узла 2 вдоль второй оси, перпендикулярной первой, а внешний упор 5 расположен на корпусе 1 с возможностью воздействия на фиксатор 5 при перемещении установочного узла 2 относительно корпуса 1.The prototype (figure 1, 2) contains a
Считывающий узел 6 (фиг.2) представляет собой U-образную конструкцию, в верхней части которой расположен фотоприемник 7 со съемным светофильтром 12, а в нижней части расположен излучатель 8 таким образом, что установочный узел 2 с планшетом 3 имеет возможность перемещения между ними (на фиг.1 и 3 показана только верхняя часть U-образной конструкции). Размещение съемного светофильтра 12 в верхней части U-образной конструкции обеспечивает удобный доступ оператора к нему.The reading unit 6 (Fig. 2) is a U-shaped structure, in the upper part of which there is a
Прототип работает следующим образом.The prototype works as follows.
Пусть в исходном состоянии считывающий узел 6 посредством своего шагового привода 11 установлен в крайнее положение напротив ряда "1" кювет планшета 3 (см. фиг.1). Установочный узел 2 посредством своего шагового привода 10 перемещен в позицию загрузки, то есть находится вне считывающего узла 6, который не препятствует установке (или съему) планшета 3. В этой позиции установочный узел 2 расположен вплотную к корпусу 1, и упор 5, воздействуя на подпружиненное плечо фиксатора 4, отжимает его, позволяя установить (или снять) планшет 3. Таким образом, в исходном состоянии устройства планшет 3 доступен для съема и установки. В считывающий узел 6 установлен съемный светофильтр 12, соответствующий применяемому методу исследования.Let in the initial state the
Приступая к работе, оператор помещает очередной планшет 3 в установочный узел 2, выбирает одну из имеющихся в приборе программ и запускает измерение. Все остальные операции прототип осуществляет автоматически.Getting started, the operator places the
Установочный узел 2 с планшетом 3 перемещается соответствующим шаговым приводом 10 вдоль первой оси, то есть вдоль направления (А-Н) кювет планшета 3. Одновременно фиксатор 4 выходит из контакта с упором 5 и зажимает планшет 3. При совмещении оптической оси узла считывания 6 с каждой очередной кюветой первого ряда, в которой находится исследуемая проба, включается излучатель 8 и происходит измерение (по принципу вертикальной фотометрии). После сканирования первого ряда (A1-H1) кювет считывающий узел 6 перемещается соответствующим шаговым приводом 11 вдоль второй оси, перпендикулярной первой, то есть вдоль направления (1-12) кювет планшета 3, на следующий ряд. Далее снова перемещается установочный узел 2 и идет сканирование ряда "2" кювет планшета 3. Этот процесс повторяется до завершения сканирования всех кювет планшета 3, причем центры кювет совершают движение по 12-ти параллельным прямым соответственно рядам "1”-"12", а оптическая ось считывающего узла 6 совершает движение в перпендикулярном направлении, пересекающем эти прямые, соответственно рядам "А"-"Н" кювет планшета. На фиг.3 показано положение установочного и считывающего узлов при измерении кюветы В9.The
По окончании сканирования планшета 3 считывающий узел 6 посредством своего шагового привода 11 возвращается в исходное положение, то есть напротив ряда "1" кювет планшета, а установочный узел 2 посредством своего шагового привода 10, перемещаясь в сторону корпуса 1, возвращается в положение загрузки. Упор 5, воздействуя на фиксатор 4, отжимает его, планшет 3 освобождается, он может быть снят и заменен следующим. При этом блоки обработки, регистрации и управления 13, 14, 15 обеспечивают обработку и регистрацию полученной первичной измерительной информации.Upon completion of the scan of the
Реальные конструктивные параметры узлов прототипа выбраны так, что сканирование осуществляется лучом диаметром 1 мм с шагом 0,04 мм. Эта особенность прототипа дополнительно расширяет область его применения, и допускает использование его не только при сканировании планшетов, но и, в частности, при непрерывном сканировании пленочных образцов (фурограмм).The real design parameters of the prototype nodes are selected so that scanning is carried out by a beam with a diameter of 1 mm with a step of 0.04 mm. This feature of the prototype further expands the scope of its application, and allows its use not only when scanning tablets, but, in particular, with continuous scanning of film samples (furograms).
Прототип позволяет производить измерения растворов, находящихся в кюветах планшетов, в следующих режимах работы: измерение оптической плотности относительно воздуха или холостой пробы; определение концентрации анализируемых веществ по заранее известным коэффициентам; определение концентрации анализируемых веществ с использованием стандартных проб; измерение оптической плотности до и после химической реакции с последующим пересчетом в единицы концентрации по известным коэффициентам или с помощью стандартов.The prototype allows you to measure solutions in the cuvette tablets, in the following modes of operation: measurement of optical density relative to air or blank sample; determination of the concentration of the analytes according to previously known coefficients; determination of the concentration of analytes using standard samples; measurement of optical density before and after a chemical reaction, followed by conversion to concentration units according to known coefficients or using standards.
Из представленного описания видно, что прототип осуществляет все необходимые измерения планшета 3 с использованием двух однокоординатных шаговых приводов 10 и 11, неподвижных относительно корпуса, что не требует сложной электроподводки. При этом габариты устройства прототипа оцениваются величиной рабочей площади Sпр, покрываемой планшетом 3 при его перемещении в процессе сканирования. Искомая оценка определяется в прототипе размерами двойной площади планшета, а именно:From the presented description it can be seen that the prototype performs all the necessary measurements of the
Sпр=2ab,S ol = 2ab,
где а и b - соответственно длина и ширина планшета (габаритные размеры).where a and b are respectively the length and width of the tablet (overall dimensions).
То есть двухкоординатная система взаимонезависимого линейного перемещения установочного и считывающего узлов по взаимно перпендикулярным осям, параллельным плоскости планшета, реализованная в прототипе, позволяет не только упростить систему подключения шаговых приводов (за счет неподвижной установки обоих приводов), но и сократить вдвое, по сравнению с аналогом, площадь, используемую для перемещения планшета.That is, the two-coordinate system of interdependent linear movement of the installation and reading nodes along mutually perpendicular axes parallel to the plane of the tablet, implemented in the prototype, allows not only to simplify the system of connecting step drives (due to the fixed installation of both drives), but also to halve, compared to the analogue The area used to move the tablet.
В то же время необходимо отметить, что прототип не достигает предельного минимума габаритов, который, естественным образом, ограничен размерами самого планшета. Следовательно, существует потенциальная возможность дальнейшего уменьшения габаритов, которая техническим решением прототипа не реализована. Кроме того, как хорошо известно, конструкция механизмов точного линейного перемещения, используемых в прототипе, содержит несколько кинематических пар, поэтому имеет достаточно сложную практическую реализацию (см., например, [Колпаков А.П. Проектирование и расчет механических передач / А.П.Колпаков, И.Е.Карнаухов. - М.: Колос, 2000. - 328 с., ил.; С.204], [Панов В.А. Справочник конструктора оптико-механических приборов / В.А.Панов [и др.]; под общ. ред. В.А.Панова. - 3-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1980. - 742 с., ил.; С.436-442], [Эрдеди А.А. Детали машин: Учеб. для машиностр. спец. сред. проф. учеб. заведений / А.А.Эрдеди, Н.А.Эрдеди. - 2-е изд., испр. и доп.- М.: Высш. шк.; Изд. Центр «Академия», 2001. - 285 с., С.216]).At the same time, it should be noted that the prototype does not reach the maximum minimum size, which, naturally, is limited by the size of the tablet itself. Therefore, there is the potential for further reduction in size, which is not implemented by the technical solution of the prototype. In addition, as is well known, the design of the mechanisms of precise linear movement used in the prototype contains several kinematic pairs, therefore it has a rather complicated practical implementation (see, for example, [Kolpakov A.P. Design and calculation of mechanical gears / A.P. Kolpakov, I.E. Karnaukhov. - M .: Kolos, 2000. - 328 p., Ill .; S.204], [Panov V.A. Handbook of the designer of optical-mechanical devices / V.A. Panov [et al. .]; under the general editorship of V.A. Panov. - 3rd ed., revised and supplemented. - L.: Mechanical Engineering, Leningrad Department, 1980. - 742 p., ill .; S. 436-442], [Erdedi A.A. Det whether there are machines: Textbook for mechanical engineering special secondary professional educational institutions / A.A. Erdedi, N.A. Erdedi. - 2nd ed., rev. and additional.- M .: Higher school. ; Publishing Center "Academy", 2001. - 285 p., S.216]).
Недостатками прототипа являются большие габариты и сложность конструкции, определяемые выбранным способом сканирования планшета на основе линейного перемещения установочного и считывающего узлов по взаимно перпендикулярным осям.The disadvantages of the prototype are the large size and complexity of the design, determined by the selected method of scanning the tablet based on the linear movement of the installation and read nodes along mutually perpendicular axes.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание устройства, выполняющего измерение растворов в кюветах планшета при меньшей, чем в прототипе, величине рабочей площади, покрываемой планшетом при его перемещении в процессе сканирования, и более простой кинематической схеме.The problem to which the invention is directed, is to create a device that performs the measurement of solutions in the cuvettes of the tablet with less than the prototype, the size of the working area covered by the tablet during its movement during scanning, and a simpler kinematic scheme.
Техническим результатом является уменьшение габаритов устройства и упрощение его конструкции.The technical result is to reduce the size of the device and simplify its design.
Для достижения указанного технического результата в устройстве, содержащем корпус, установочный узел для размещения планшета с кюветами для исследуемых проб, снабженный подпружиненным фиксатором, который выполнен с возможностью зажима планшета при перемещении установочного узла относительно внешнего упора, считывающий узел, выполненный с размещенными по разные стороны от плоскости перемещения планшета фотоприемником и излучателем, расположенным со стороны дна кювет и подключенным к источнику питания, два шаговых привода, жестко установленных на корпусе, съемный фильтр, расположенный перед фотоприемником, соединенным с соответствующим входом блоков обработки, регистрации и управления, а с выходом соединены приводы, первый привод выполнен с возможностью вращения установочного узла вокруг собственной вертикальной оси, а второй привод выполнен с возможностью вращения считывающего узла вокруг вертикальной оси, находящейся на одном краю этого узла так, чтобы при вращении оптическая ось фотоприемника и излучателя, расположенных на другом краю считывающего узла, прошла через все кюветы вращающегося планшета, причем внешний упор расположен на считывающем узле с возможностью воздействия на фиксатор при вращении установочного и считывающего узлов.To achieve the specified technical result in a device containing a housing, an installation unit for placing a tablet with cuvettes for the test samples, equipped with a spring-loaded clamp, which is capable of clamping the tablet when moving the installation unit relative to the external stop, a reading unit made with placed on opposite sides of the plane of movement of the tablet with a photodetector and emitter located on the bottom of the cell and connected to a power source, two step drives, rigidly mounted on the housing, a removable filter located in front of the photodetector connected to the corresponding input of the processing, registration and control units, and the drives are connected to the output, the first drive is made to rotate the mounting unit around its own vertical axis, and the second drive is made to rotate the reading unit around a vertical axis located on one edge of this node so that during rotation the optical axis of the photodetector and emitter located on the other edge of the reading node and rotating through all of the cell plate, wherein the external abutment located on the reader unit to act on the latch during rotation and positioning of the reading units.
Сущность предлагаемого изобретения состоит в создании компактного и простого устройства для определения характеристик газовых и жидкостных проб за счет изменения кинематической схемы приводов установочного и считывающего узлов путем замены линейного перемещения вращательным и уменьшения, благодаря этому, необходимой площади для реализации процесса сканирования.The essence of the invention consists in creating a compact and simple device for determining the characteristics of gas and liquid samples by changing the kinematic scheme of the drives of the installation and reading units by replacing the linear movement by rotational and reducing, due to this, the required area for the implementation of the scanning process.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.4 представлена функциональная схема устройства в исходном состоянии, на фиг.5 - функциональная схема считывающего узла, на фиг.6 - функциональная схема устройства в процессе сканирования планшета, на фиг.7 показаны траектории центров кювет и траектория оптической оси считывающего узла в процессе сканирования планшета, на фиг.8 представлен упрощенный чертеж стандартного 96-луночного планшета производства ВНИИ «Медполимер», Москва (ТУ 64-05-1871).The essence of the invention is illustrated by drawings, where Fig. 4 is a functional diagram of a device in its initial state, Fig. 5 is a functional diagram of a reading unit, Fig. 6 is a functional diagram of a device during scanning of a tablet, and Fig. 7 shows the trajectories of the centers of cuvettes and the path of the optical axis of the reading unit during the scanning process of the tablet, Fig. 8 presents a simplified drawing of a standard 96-well tablet manufactured by the All-Russian Research Institute of Medpolymer, Moscow (TU 64-05-1871).
Предлагаемое устройство (фиг.4, 5) содержит корпус 1, установочный узел 2 для размещения планшета 3 с кюветами для исследуемых проб, снабженный подпружиненным фиксатором 4, который выполнен с возможностью зажима планшета 3 при перемещении установочного узла 2 относительно внешнего упора 5, считывающий узел 6, выполненный с размещенными по разные стороны от плоскости перемещения планшета фотоприемником 7 и излучателем 8, расположенным со стороны дна кювет и подключенным к источнику питания 9, два шаговых привода 10 и 11, жестко установленных на корпусе 1, съемный фильтр 12, расположенный перед фотоприемником 7, соединенным с соответствующим входом блоков обработки, регистрации и управления 13, 14, 15, а с выходом соединены приводы 10 и 11. При этом первый привод 10 выполнен с возможностью вращения установочного узла 2 вокруг собственной вертикальной оси, а второй привод 11 выполнен с возможностью вращения считывающего узла 6 вокруг вертикальной оси, находящейся на одном краю этого узла 6 так, чтобы при вращении оптическая ось фотоприемника 7 и излучателя 8, расположенных на другом краю считывающего узла 6, прошла через все кюветы вращающегося планшета 3, причем внешний упор 5 расположен на считывающем узле 6 с возможностью воздействия на фиксатор 4 при вращении установочного 2 и считывающего 6 узлов.The proposed device (Figs. 4, 5) comprises a
Считывающий узел 6 (фиг.5) представляет собой U-образную конструкцию, в верхней части которой расположен фотоприемник 7 со съемным светофильтром 12, а в нижней части расположен излучатель 8 таким образом, что установочный узел 2 с планшетом 3 имеет возможность перемещения между ними (на фиг.4 и 6 показана только верхняя часть U-образной конструкции). Размещение съемного светофильтра 12 в верхней части U-образной конструкции обеспечивает удобный доступ оператора к нему.The reading unit 6 (Fig. 5) is a U-shaped design, in the upper part of which there is a
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Пусть в исходном состоянии установочный узел 2, связанный с шаговым приводом 10, находится в позиции загрузки. Считывающий узел 6, связанный с шаговым приводом 11, находится в позиции максимального удаления от оси вращения установочного узла 2, т.е. оказывается вне установочного узла 2 и не препятствует установке (или съему) планшета 3. При таком взаимном положении установочного 2 и считывающего 6 узлов упор 5, расположенный на считывающем узле 6, воздействует на подпружиненное плечо фиксатора 4 и отжимает его, позволяя установить (или снять) планшет 3. Таким образом, в исходном состоянии устройства планшет 3 доступен для съема и установки. В считывающий узел 6 установлен съемный светофильтр 7, соответствующий применяемому методу исследования.Let in the initial state, the
Приступая к работе, оператор помещает очередной планшет 3 в установочный узел 2, выбирает одну из имеющихся в приборе программ и запускает измерение. Все остальные операции устройство осуществляет автоматически.Getting started, the operator places the
После запуска измерения шаговый привод 11 поворачивает считывающий узел 6 вокруг вертикальной оси вращения, находящейся на краю этого узла 6, в сторону установочного узла 2. Одновременно фиксатор 4 выходит из контакта с упором 5 и зажимает планшет 3. Поворот считывающего узла 6 осуществляется до установки в позицию I (фиг.7), в которой его оптическая ось совмещается с траекторией центров кювет А1, А12, H1, H12. Шаговый привод 10 вращает установочный узел 2 с планшетом 3, например, в направлении, указанном стрелками на фиг.4. При совмещении оптической оси узла считывания 6 с центром ближайшей кюветы - А12 планшета 3 (фиг.4), в которой находится исследуемая проба, включается излучатель 8 и происходит измерение (по принципу вертикальной фотометрии).After starting the measurement, the
Продолжение вращения установочного узла 2 приводит к совмещению оптической оси узла считывания 6 с центром следующей кюветы -H12, находящемся на этой же окружности I. При этом снова включается излучатель 8 и выполняется измерение.Continued rotation of the mounting
В процессе дальнейшего вращения установочного узла 6 происходит последовательное совмещение оптической оси узла считывания 6 с центрами двух других кювет окружности I - H1, A1, при этом каждый раз включается излучатель 8 и выполняется измерение.In the process of further rotation of the mounting
После сканирования всех кювет окружности I шаговый привод 11 поворачивает считывающий узел 6 в позицию II, то есть до совмещения его оптической оси с траекторией центров кювет В12, G12, G1, B1, лежащих на окружности II (фиг.7). Далее снова шаговый привод 10 вращает установочный узел 2, и теперь уже выполняется сканирование кювет окружности II, центры которых последовательно совмещаются с оптической осью считывающего узла 6, причем каждый раз включается излучатель 8 и выполняется измерение.After scanning all the cuvettes of circle I, the
По завершении сканирования всех кювет окружности II считывающий узел 6 устанавливается в позицию III (фиг.7), после чего установочный узел 2 совершает очередной - третий - оборот, в процессе которого центры кювет А11, С12, F12, Н11, Н2, F1, C1, A2 последовательно совмещаются с оптической осью считывающего узла 6, и каждый раз при совмещении включается излучатель 8 и выполняется измерение.Upon completion of the scan of all cuvettes of circle II, the
Далее процесс повторяется до завершения сканирования всех кювет планшета 3, причем считывающий 6 узел поочередно устанавливается в позиции с IV по XVI (фиг.7), то есть его оптическая ось поочередно совмещается с траекториями кювет, центры которых группами располагаются на окружностях IV - XVI, а именно:Next, the process is repeated until the scanning of all the cuvettes of the
группа IV - кюветы D1, D12, E1, E12;group IV - cuvettes D1, D12, E1, E12;
группа V - кюветы В2, В11, G2, G11;group V - cuvettes B2, B11, G2, G11;
группа VI - кюветы A3, А10, Н3, Н10;group VI - cuvettes A3, A10, H3, H10;
группа VII - кюветы С2, С11, F2, F11;group VII - cuvettes C2, C11, F2, F11;
группа VIII - кюветы D2, D11, E2, E11;group VIII - cuvettes D2, D11, E2, E11;
группа IX - кюветы А4, А9, В3, В10, G3, G10, Н4, Н9;group IX - cells A4, A9, B3, B10, G3, G10, H4, H9;
группа Х - кюветы А5, А8, С3, С10, F3, F10, Н5, Н8;group X - cuvettes A5, A8, C3, C10, F3, F10, H5, H8;
группа XI - кюветы А6, А7, В4, В9, D3, D10, Е3, Е10, G4, G9, Н6, Н7;group XI - cuvettes A6, A7, B4, B9, D3, D10, E3, E10, G4, G9, H6, H7;
группа XII - кюветы В5, В8, С4, С9, F4, F9, G5, G8;group XII - cuvettes B5, B8, C4, C9, F4, F9, G5, G8;
группа XIII - кюветы В6, В7, D4, D9, Е4, Е9, G6, G7;group XIII - cuvettes B6, B7, D4, D9, E4, E9, G6, G7;
группа XIV - кюветы С5, С8, F5, F8;group XIV - cuvettes C5, C8, F5, F8;
группа XV - кюветы С6, С7, D5, D8, Е5, Е8, F6, F7;group XV - cuvettes C6, C7, D5, D8, E5, E8, F6, F7;
группа XVI - кюветы D6, D7, Е6, Е7.group XVI - cuvettes D6, D7, E6, E7.
При этом установочный узел 2, вращаясь, обеспечивает, со своей стороны, поочередное совмещение центров кювет каждой группы с оптической осью считывающего узла 6. На фиг.6 показано положение установочного 2 и считывающего 6 узлов при измерении кюветы F5.In this case, the mounting
По окончании сканирования планшета 3 установочный узел 2 и считывающий узел 6 возвращаются в исходное состояние, показанное на фиг.4, то есть приходят в такое положение, при котором считывающий узел 6 оказывается вне установочного узла 2, а упор 5, воздействуя на подпружиненный фиксатор 4, отжимает его. Планшет 3 освобождается, он может быть снят и заменен следующим. При этом блоки обработки, регистрации и управления 13, 14, 15 обеспечивают обработку и регистрацию полученной первичной измерительной информации.At the end of the scan of the
Реальные конструктивные параметры узлов предлагаемого устройства выбраны так, что сканирование осуществляется лучом диаметром 1 мм с шагом 0,04 мм. Это дополнительно расширяет область применения устройства и допускает использование его не только при сканировании планшетов, но и, в частности, при непрерывном сканировании пленочных образцов (фурограмм).The actual structural parameters of the nodes of the proposed device are selected so that the scan is carried out by a beam with a diameter of 1 mm in increments of 0.04 mm. This further expands the scope of the device and allows its use not only when scanning tablets, but also, in particular, with continuous scanning of film samples (furograms).
Предлагаемое устройство позволяет производить измерения растворов, находящихся в кюветах планшетов, в следующих режимах работы: измерение оптической плотности относительно воздуха или холостой пробы; определение концентрации анализируемых веществ по заранее известным коэффициентам; определение концентрации анализируемых веществ с использованием стандартных проб; измерение оптической плотности до и после химической реакции с последующим пересчетом в единицы концентрации по известным коэффициентам или с помощью стандартов.The proposed device allows the measurement of solutions located in the cuvette tablets, in the following modes of operation: measurement of optical density relative to air or blank sample; determination of the concentration of the analytes according to previously known coefficients; determination of the concentration of analytes using standard samples; measurement of optical density before and after a chemical reaction, followed by conversion to concentration units according to known coefficients or using standards.
Измерения в заявляемом устройстве при определении характеристик исследуемых жидкостных проб, находящихся в кюветах планшетов, осуществляются в позициях пересечения траекторий кювет планшета 3 с траекторией оптической оси считывающего узла 6 в процессе взаимного перемещения установочного 2 и считывающего 6 узлов. При этом центры кювет планшета 3 совершают движение по концентрическим окружностям 16-ти радиусов, а оптическая ось считывающего узла совершает движение по дуге, пересекающей эти окружности (фиг.7). Определение характеристик проб, находящихся на других носителях, выполняется точно так же, с той лишь разницей, что измерение по принципу вертикальной фотометрии выполняется при совмещении оптической оси считывающего узла 6 с необходимыми точками носителя исследуемых проб соответственно конструкции каждого данного вида носителя.Measurements in the inventive device when determining the characteristics of the studied liquid samples located in the cuvette of the tablets, are carried out at the intersection of the trajectories of the cuvette of the
В основу построения устройства положен принцип перехода в другое измерение, а именно, принцип замены однокоординатного движения объектов позиционирования (кювет и считывающего узла) их двухкоординатным вращательным движением, для выполнения измерений в необходимых точках носителя исследуемых проб, в результате чего уменьшаются габариты и упрощается конструкция устройства.The device’s construction is based on the principle of transition to another dimension, namely, the principle of replacing the one-coordinate movement of positioning objects (cuvettes and reading unit) with their two-coordinate rotational movement, to perform measurements at the required points of the carrier of the samples under study, which reduces the size and simplifies the design of the device .
Оценим возможные габариты, взяв за основу оценки величину рабочей площади S, покрываемой планшетом при его вращении в процессе сканирования. Искомая оценка определяется площадью круга диаметром,Let us evaluate the possible dimensions, taking as a basis for the assessment the value of the working area S covered by the tablet during its rotation during the scanning process. The desired estimate is determined by the diameter of the circle,
равным диагонали планшета equal to the diagonal of the tablet
, ,
где а и b - соответственно длина и ширина планшета (габаритные размеры).where a and b are respectively the length and width of the tablet (overall dimensions).
Сопоставив значения оценок рабочей площади для предлагаемого устройства S и прототипа Sпp, получим коэффициент, количественно характеризующий достигнутое уменьшение габаритов в предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом в зависимости от длины и ширины планшетаComparing the values of the estimates of the working area for the proposed device S and the prototype S p , we obtain a coefficient that quantitatively characterizes the achieved reduction in size in the proposed device compared to the prototype depending on the length and width of the tablet
Разделив числитель и знаменатель выражения (1) на ab,Dividing the numerator and denominator of expression (1) by ab,
и обозначивand denoting
, ,
получим характеристику уменьшения габаритов устройства в зависимости от соотношения длины и ширины планшетаget the characteristic of reducing the dimensions of the device depending on the ratio of the length and width of the tablet
Габаритные размеры стандартного 96-луночного планшета производства ВНИИ «Медполимер» (фиг.8) составляют:The overall dimensions of a standard 96-well plate produced by the All-Russian Research Institute "Medpolymer" (Fig. 8) are:
по длине - а=127 мм;along the length - a = 127 mm;
по ширине - b=85 мм.in width - b = 85 mm.
Размеры планшетов, выпускаемых другими производителями, отечественными или зарубежными, могут отличаться лишь незначительно. С учетом этого соотношение длины и ширины планшетаThe sizes of tablets produced by other manufacturers, domestic or foreign, may differ only slightly. With this in mind, the ratio of the length and width of the tablet
Подставляя это значение в формулу (2), получаем количественную характеристику уменьшения габаритов предлагаемого устройства по сравнению с прототипом при использовании стандартных 96-луночных планшетов:Substituting this value in the formula (2), we obtain a quantitative characteristic of reducing the dimensions of the proposed device compared to the prototype using standard 96-well plates:
, ,
то есть уменьшение габаритов предлагаемого устройства, по сравнению с прототипом, для стандартных 96-луночных планшетов составляет около 20%.that is, the reduction in size of the proposed device, compared with the prototype, for standard 96-well plates is about 20%.
Поскольку область применения предлагаемого устройства, как и прототипа, не ограничивается только 96-луночными планшетами, оценим величину и условия принципиально возможного максимального выигрыша по габаритам для любых прямоугольных объектов сканирования.Since the scope of the proposed device, as well as the prototype, is not limited to only 96-well plates, we evaluate the size and conditions of the fundamentally possible maximum gain in size for any rectangular scan objects.
Первая производная функции R(x)The first derivative of the function R (x)
обращается в ноль при х=1, а вторая производная функции R(x)vanishes at x = 1, and the second derivative of the function R (x)
при х=1 имеет отрицательное значение. Следовательно, функция R(x) при х=1 имеет максимум, величина которого составляетwhen x = 1 has a negative value. Therefore, the function R (x) at x = 1 has a maximum, the value of which is
. .
Полученное значение Rmax количественно характеризует максимальное уменьшение габаритов предлагаемого устройства по сравнению с прототипом, которое соответствует квадратному объекту сканирования.The obtained value of R max quantitatively characterizes the maximum reduction in the dimensions of the proposed device compared to the prototype, which corresponds to a square object of scanning.
Все блоки и элементы заявляемого технического решения являются хорошо известными. Приемная и излучающая части считывающего узла, блоки обработки, регистрации и управления, источник питания могут быть выполнены аналогично прототипу. Шаговые двигатели для приводов установочного и считывающего узлов не имеют специальных требований и могут быть типовыми из широкой номенклатуры серийно выпускаемых отечественных или зарубежных моделей, например ДШИ-200. Элементы механизмов зацепления (зубчатые колеса, ремни и шестерни) могут быть также покупными серийно выпускаемыми, например ряды зубчатых кинематических пар, выпускаемых фирмой Optibelt. Возможно также применение шагового двигателя с редуктором, совмещенными в одном покупном серийно выпускаемом изделии из ряда, выпускаемого, например, фирмой Fulling Motor.All blocks and elements of the claimed technical solution are well known. The receiving and radiating parts of the reading unit, processing, recording and control units, a power source can be performed similarly to the prototype. Stepper motors for drives of mounting and reading units do not have special requirements and can be typical of a wide range of commercially available domestic or foreign models, for example DSHI-200. Elements of gearing mechanisms (gears, belts and gears) can also be purchased commercially available, for example rows of gear kinematic pairs manufactured by Optibelt. It is also possible to use a stepper motor with a reducer combined in one commercially available product from a series manufactured, for example, by Fulling Motor.
Таким образом, заявляемое устройство обладает всеми функциональными возможностями прототипа, но при меньших габаритах и более простой конструкции.Thus, the claimed device has all the functionality of the prototype, but with smaller dimensions and a simpler design.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008101144/28A RU2362144C1 (en) | 2008-01-09 | 2008-01-09 | Device to determine characteristics of gas and fluid samples |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008101144/28A RU2362144C1 (en) | 2008-01-09 | 2008-01-09 | Device to determine characteristics of gas and fluid samples |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2362144C1 true RU2362144C1 (en) | 2009-07-20 |
Family
ID=41047260
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008101144/28A RU2362144C1 (en) | 2008-01-09 | 2008-01-09 | Device to determine characteristics of gas and fluid samples |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2362144C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2632719C2 (en) * | 2015-06-09 | 2017-10-09 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научный центр психического здоровья" | Device for biomedical and toxicology research |
RU2666816C2 (en) * | 2013-04-19 | 2018-09-12 | Конинклейке Филипс Н.В. | Optical system and method for real time analysis of a liquid sample |
RU197750U1 (en) * | 2019-12-17 | 2020-05-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации | PORTABLE MULTI-WAVE PHOTOMETER FOR ANALYSIS OF LIQUIDS |
-
2008
- 2008-01-09 RU RU2008101144/28A patent/RU2362144C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2666816C2 (en) * | 2013-04-19 | 2018-09-12 | Конинклейке Филипс Н.В. | Optical system and method for real time analysis of a liquid sample |
RU2632719C2 (en) * | 2015-06-09 | 2017-10-09 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научный центр психического здоровья" | Device for biomedical and toxicology research |
RU197750U1 (en) * | 2019-12-17 | 2020-05-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации | PORTABLE MULTI-WAVE PHOTOMETER FOR ANALYSIS OF LIQUIDS |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7273591B2 (en) | Slide cartridge and reagent test slides for use with a chemical analyzer, and chemical analyzer for same | |
US8673650B2 (en) | Optical molecular detection | |
US7224450B2 (en) | Method and apparatus for position-dependent optical metrology calibration | |
US3819276A (en) | Digital direct reading colorimeter | |
CN101813558A (en) | Device for measuring modulation transfer function of optical system and method thereof | |
US20140118731A1 (en) | Adaptive Front Lens for Raman Spectroscopy Free Space Optics | |
JP3928656B2 (en) | Energy dispersive X-ray diffraction / spectrometer | |
RU2362144C1 (en) | Device to determine characteristics of gas and fluid samples | |
US4027979A (en) | Multiple chemistry analyzer | |
US4117338A (en) | Automatic recording fluorometer/densitometer | |
US4534647A (en) | Apparatus for photometrically scanning gels | |
KR100247171B1 (en) | Photodetector amplitude linearity | |
JPS5863854A (en) | Automatic chemical analyzing apparatus | |
JPS58143254A (en) | Substance identifying device | |
FI64464C (en) | REFERENCES FOR USE OF CHEMICAL ANALYSIS | |
RU2695889C1 (en) | Device for determining characteristics of gas and liquid samples | |
Piccard et al. | A multi‐optical‐fiber array with charge‐coupled device image detection for parallel processing of light signals and spectra | |
CN207908516U (en) | A kind of spectral analysis device | |
CN219496160U (en) | Water pollution optical detection device based on ESP32 microcontroller | |
Berikkhanova et al. | Project development of a precision installer for measuring inhomogeneous density of the solution in the process of automation of the technological software and hardware complex | |
CN110220895A (en) | A kind of image collecting device of high throughput portable colloidal gold CCD readout instrument | |
US3561878A (en) | Direct reading colorimeter | |
JPH0325354A (en) | Automatic fluorescent analyzing instrument | |
CN217786884U (en) | Light transmittance measuring system | |
JPS601412Y2 (en) | Automatic inspection device for chemical reaction test pieces |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20100810 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20130711 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20141125 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210110 |