UA31236U - Пристрій для автоматизованого вимірювання в'язкості біологічних рідин - Google Patents

Abstract

Пристрій для автоматизованого вимірювання в'язкості біологічних рідин складається із резервуара для рідини та капіляра. Резервуар представлений двома кюветами, які знаходяться на підставках. Кінці капіляра занурені в кювети, туди ж вміщені електроди. До електричного ланцюга приєднаний вольтметр та амперметр, які через перехідники приєднані до персонального комп'ютера.

Description

Опис винаходу

Корисна модель відноситься до медицини і може бути використана у наукових дослідженнях, клінічній лабораторній діагностиці, клінічній медицині для визначення в'язкості біологічних рідин, крові.

Аналогом корисної моделі є комірка вимірювання електропровідності СІ 5 50 |Измерительная ячейка проводимости. Сі 50. РЕр:/Лимли.Кірвегмів.гшей а) сів 50.йпіт. - 2007). При індуктивному вимірюванні провідності змінний струм соленоїду генерує змінне магнітне поле, індукуючи електричну напругу в рідині. Рух іонів рідини (струм) збільшується в залежності від концентрації. Струм в рідині генерує змінне магнітне поле 70 у приймальному (другому) соленоїді. Такий струм перераховується в концентрацію іонів через електропровідність. Тобто, аналог оперує параметрами електропровідності розчину з метою визначення його концентрації і є електрофізичним способом аналізу, що не спрямований на вимірювання в'язкості рідини за її протікання.

Недоліком аналогу є те, що грунтований на вимірюванні електропровідності є великий об'єм досліджуваної 12 рідини, принципова неможливість вимірювання в'язкості досліджуваної рідини.

Найближчим аналогом корисної моделі є пристрій для вимірювання в'язкості рідини, що складається із резервуара для рідини та капіляра, в якому рухається рідина (Гершензон Е.М., Малов Н.Н., Мансуров А.Н.

Молекулярная физика: учебное пособие. - М.: Академия, 2000. - 272 с.Ї1. Прототип представляє собою капілярний віскозиметр Пуазейля, що є О-подібною скляною трубкою, широке коліно якої розширюється до низу. Друге коліно вміщує впаяний всередині капіляр, що закінчується зверху кулькою, яка розширюється до верху. Під кулькою і над нею позначені дві мітки, які обмежують певний об'єм. Вимірювання здійснюється наступним чином.

Віскозиметр опускають в ємність із досліджуваною рідиною так, щоб її рівень був вище верхньої мітки віскозиметра. При заповненні віскозиметра (кульки) реєструється час, що пропорційний в'язкості рідини.

Недоліком найближчого аналога є великий об'єм досліджуваної рідини, малий діапазон вимірювань тощо.

Нами пропонується рішення, що усуває вказані недоліки. 2

В основу корисної моделі поставлене завдання удосконалити пристрій для вимірювання в'язкості біологічних рідини шляхом введення до Мо капіляра нового функціонального вузла для вимірювання електропровідності та комп'ютера, в якому проводять оцінку швидкості протікання реакції для забезпечення об'єктивного вимірювання невеликого об'єму рідини. со

Поставлене завдання вирішується тим, що в пристрої для автоматизованого вимірювання в'язкості с біологічних рідин, що складається із резервуара для рідини та капіляра, згідно до корисної моделі, резервуар представлений двома кюветами, які знаходяться на підставках, кінці капіляра занурені в кювети, туди ж вміщені с електроди, до електричного ланцюга приєднаний вольтметр та амперметр, які через перехідники приєднані до с пи персонального комп'ютера. 325 На Фіг.1 представлена загальна схема пристрою, що заявляється, де позначено: 1, 2 - кювети з со досліджуваними пробами рідини; З - вольтметр (87-21); 4 - амперметр (87-21); 5 - капіляр в якому рухається досліджувана рідина: б - підставки для регулювання положення кювет; 7, 8 - перехідники до персонального комп'ютера (9). «

Спільними ознаками найближчого аналога та пристрою, що заявляється, є наявність резервуара із водою та капіляра. т с Корисна модель відрізняється від найближчого аналога наявністю блока для вимірювання з» електропровідності із комп'ютерним аналізом.

Порівняння способу, що заявляється та способу-прототипу, подано у таблиці. 4 й аналог електроліту) (спосіб, що заявляється) щ з 50 протіканні через капіляр о » потоку рідини

Опис пристрою в динамічному стані У запропонованому контактному пристрої для вимірювання 59 електрофізичних параметрів невеликих об'ємів водних розчинів електролітів, досліджувану рідину пропускають с через полімерну трубку (капіляр) діаметром й хз 0,1-1,0мм довжиною І: 700мм. Кінці трубки занурені в об'єми рідин з перерізом О » 4, куди вміщені електроди для вимірювання пропускання електричного струму порядка 1о0мкКА - О,ТНА (Фіг.1). За таких умов практично все електричне поле зосереджується вздовж капіляра, тому градієнт потенціалу в біля-електродній зоні є мізерним і вимірювання проводять за дії постійного струму. бо Теоретичне та експериментальне обгрунтування дії пристрою, що заявляється.

Зазначені умови дозволяють визначити питому електропровідність а розчину електроліту з виразу закона

Ома у диференційній формі: 152 се, (1) де. !/. 4. (23 б5 І- С да" -Д-

З в-М

Їк

Тоді с - Кк (4) 95 ла а питомий опір 1 ді (5) тя

Кінці капіляра занурювались в об'єми дистиляту і досліджуваного електроліту, із заданим тиском др, що 70 зумовлювало рух розподілу їх вздовж капіляра зі швидкістю о, яка залежить від в'язкості рідин. Якщо при цьому знехтувати змішуванням рідин в капілярі (мізерний діаметр тощо), тоді омічний опір рідин в ньому в певний момент часу Ю дорівнює:

Із (6)

Б-в-ї в

Р г) Р: в 15 де ру і ро - питомі електропровідності дистиляту і розчину І. і І» їх шляхи, пройдені у капілярі складатимуть: кт (7)

Підставивши і» із (7) в (6) одержимо: і-й 1-3 вою (8)

Б-ви ва. кн Віта ра рі в ра в в г 20 . й й

При русі рідин в капілярі: (ФО 2 норі (9)

Для зручності вважаємо, що в початковий момент відліку часу І. - 0, тоді (8) з урахуванням (9) прийме вигляд: в-Ві-розолі Раю (10) 25 5 З

Вимірюючи попередньо р. і ро згідно формули (5) та визначивши величини |, і 5 із залежності о,

КУА. У я В, (11) де д ВІ - РІ) 5 дО Бак

Е со можна знайти швидкість рідин в капілярі. со

Під час експерименту проводилось вимірювання залежності (МОЮ при ШО-сопві за допомогою цифрових вольтамперметрів 87-21, які через інтерфейсні перехідники були підключені до РТ порта комп'ютера, а Ге складена програма дозволяла спостерігати на дисплеї комп'ютера графічні часові залежності експериментальної

І-5(9 та обчислюслювальної 1 функцій при О-сопві (Фіг.1 та 2). -- т- 50

Ї со

Оскільки ваше Шо, то на дисплеї комп'ютера можна спостерігати пряму залежність К(О-А.ДВ, звідки

Іа програмою визначалась ефективна швидкість рідини в капілярі за формулою: « 1 11 "Мк ків Що 2 с де о, - кут нахилу дотичної для залежності К(О) до вісі часу ї. :з» Для круглої циліндричної трубки рівняння Навьє-Стокса має вигляд |З): 14,05, Ар - - | - -В--

Кок ак тік бе де ,- 2 ту? 7 Відстань до вісі трубки, а розподіл швидкостей рідин по перерізу трубки має вигляд: чв- Ав ва) як ко Ак з 20 Тоді секундна витрата об'єму рідини визначається за формулою Пуазейля: тв

Мов т А 4) сек Вик р де 0 Мрек-| ВЧ - еф З- сопе (15) т с Вимірявши зміну маси рідини в одному з об'ємів рідини за час ї:

Тесек- Ї ща 5- СОп

І

6о0 можна обчислити в'язкість рідини: п-вйлю (6) по

ВікСрі

Ефективна швидкість рідини в капілярі згідно (13) запишемо у вигляді: б5 вр-с Ав, (7) ті

Знайшовши у, із (11), п із (16) та вимірявши др, знайдемо із (17) константу С для даного капіляра.

Далі ефективну в'язкість рідин в даному капілярі будемо визначати для фіксованих др із (17):

Ап (18 п- СсеВ 118) це

Таким чином на різних рідинах показано, що даним способом можна досліджувати зміну питомої 70 електропровідності с, ефективну швидкість руху рідин у капілярі та ефективну в'язкість рідин при ОО - сопві.

Як зазначалось для вимірювання в'язкості створена програма, яка будує залежності (0 та 10/(О - Фіг.2.

Приклад практичного використання способу.

Дослідження проводились при (1-202С. Спочатку використовували еталонні рідини: 1 - дистильована вода Н - 1,005мПа.с, р - 0,9982; 2 - фізрозчин Н - 1,022мПа.с - 0,996 розчин Масі. Для них програма розрахувала 75 ефективну швидкість потоку рідин в капілярі м - 3.89мм/с. Знаючи різницю висот рівнів дистильованої води та фізрозчину п - 2,00см і враховуючи, що р - рой (19) при 9 - 9,8м/с?, розрахували постійну установки С - 2,014.106МН.с2, Після цього можна досліджувати в'язкість довільної біологічної рідини, попередньо замірявши її густину за допомогою прецензійного зважування досліджуваного об'єму рідини.

У процесі дослідження програма розрахувала швидкість руху плазми в капілярі м - З3,554мм/с. Попередньо вимірявши значення питомої густини плазми р - 1,027г/см3 відповідно до формул (18, 19) одержуємо значення динамічної в'язкості досліджуваної плазми крові (4 - 1,141мпПа.с).

Технічний результат: використання пристрою, що заявляється дозволяє виміряти в'язкість невеликих об'ємів рідини та отримати об'єктивний результат. що з

Claims (1)

1. Формула винаходу Пристрій для автоматизованого вимірювання в'язкості біологічних рідин, що складається із резервуара для рідини та капіляра, який відрізняється тим, що резервуар представлений двома кюветами, які знаходяться на шо підставках, кінці капіляра занурені в кювети, туди ж вміщені електроди, до електричного ланцюга приєднаний (су вольтметр та амперметр, які через перехідники приєднані до персонального комп'ютера. сч «-- Зо «о -

   с . и? о - ко о (42) с 60 б5