RU2259869C1 - Устройство для перемешивания и термостатирования жидкостей - Google Patents
Устройство для перемешивания и термостатирования жидкостей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2259869C1 RU2259869C1 RU2004111530/15A RU2004111530A RU2259869C1 RU 2259869 C1 RU2259869 C1 RU 2259869C1 RU 2004111530/15 A RU2004111530/15 A RU 2004111530/15A RU 2004111530 A RU2004111530 A RU 2004111530A RU 2259869 C1 RU2259869 C1 RU 2259869C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- platform
- peltier
- microprocessor
- inputs
- control unit
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims description 17
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000012472 biological sample Substances 0.000 description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 7
- 239000003634 thrombocyte concentrate Substances 0.000 description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 239000010836 blood and blood product Substances 0.000 description 1
- 239000012503 blood component Substances 0.000 description 1
- 229940125691 blood product Drugs 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000000306 component Substances 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000000093 cytochemical effect Effects 0.000 description 1
- 230000002380 cytological effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000002439 hemostatic effect Effects 0.000 description 1
- 210000000265 leukocyte Anatomy 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 1
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000005375 photometry Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000000275 quality assurance Methods 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000003612 virological effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Изобретение относится к аппаратам для перемешивания и термостатирования биологических проб при проведении исследований и анализов в биохимии, иммунологии, медицинской диагностики и т.д. Устройство содержит корпус, подвижную платформу, связанную через узел передачи движения с электродвигателем, соединенным с блоком управления электродвигателем, вход которого через цифроаналоговый преобразователь соединен с первым выходом микропроцессора, связанного с клавиатурой и дисплеем. Устройство содержит крышку корпуса, один или несколько датчиков температуры и соответствующее количество термоэлементов Пельтье, электронных ключей и узлов изменения полярности напряжения. Датчики температуры и термоэлементы Пельтье размещены на платформе, датчики температуры подключены к входам микропроцессорного блока управления, дополнительные управляющие выходы которого подсоединены к управляющим входам электронных ключей и узлов изменения полярности напряжения. Ключи включены между источником электрического питания и входами узлов изменения полярности напряжения, выходы которых подключены к элементам Пельтье. Изобретение обеспечивает возможность перемешивания и термостатирования жидкостей в контейнерах при повышенной или пониженной температуре окружающей среды. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к аппаратам для перемешивания и термостатирования жидкостей в контейнерах, в частности биологических проб или продуктов крови при проведении исследований и анализов в биохимии, иммунологии, медицинской диагностики и т.д.
Известно устройство для точной расфасовки небольших жидких объемов для приготовления проб и смесей реагентов (см. US 4058370, кл. В 01 L 3/02, 15.11.1977), которое включает элемент с пипетками, расположенный в терморегулируемом месте устройства. Приготовленные реакционные смеси при необходимости встряхиваются на подвижной платформе. Известны устройства для перемешивания проб (шейкеры), применяемые в лабораториях (см. US 2003/0081499, кл. В 01 F 11/00, 01.05. 2003, US 6579002, кл. В 01 F 11/00, 17.06.2003). Указанные устройства имеют электромагнитный или кулачковый привод и блок управления приводом.
Недостатком этих устройств является узкая область применения, что ограничивает их использование для решения только одной конкретной задачи.
Наиболее близким к данному техническому решению является устройство для перемешивания жидкостей (см. US 5375927, кл. В 01 F 11/00, 27.12.1994), содержащее платформу, связанную через узел передачи движения с электродвигателем, соединенным с блоком управления электродвигателем, вход которого через цифроаналоговый преобразователь соединен с выходом микропроцессорного блока управления, и источник электрического питания, связанный с блоками управления.
Недостатками указанного устройства являются узкая область применения и отсутствие термостатирования жидкости в контейнерах.
Температура многих жидкостей (биологических проб) должна поддерживаться постоянной с достаточно высокой точностью, в частности температура концентрата тромбоцитов - компонента, полученного из дозы свежезаготовленной крови, который содержит большую часть тромбоцитов в терапевтически активной форме, должна поддерживаться на уровне 22±1°С.
В соответствии с Руководством по приготовлению, использованию и обеспечению качества компонентов крови, М., Фертрибстез. м.б.х, 1996, с.98, тромбоциты надо хранить в таких условиях, при которых будут сохранены жизнеспособность и гемостатическая активность клеток. Если тромбоциты предстоит хранить более 24 часов, для приготовления используют замкнутую систему полимерных контейнеров. Полимерные контейнеры должны обладать хорошей газопроницаемостью, чтобы обеспечить к тромбоцитам приток кислорода. Потребность в кислороде зависит от содержания в концентрате тромбоцитов и лейкоцитов. Объем плазмы должен быть достаточно большой, чтобы обеспечить в течение всего времени хранения рН между 6.0 и 7.4. Необходимым условием сохранения жизнеспособности тромбоцитов является их постоянное перемешивание. Оно должно быть достаточно эффективным, чтобы обеспечить доступ кислорода в течение всего времени хранения, которое при оптимальных условиях может составить 7 дней.
В ряде микробиологических, вирусологических, цитологических, биохимических исследований при проведении цветных био- и цитохимических реакций, подготовке объектов к микроскопированию, фотометрии и другим видам анализа требуется одновременное или раздельное перемешивание и термостатирование образцов, помещенных в планшеты в широком диапазоне частот и температур.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в создании устройства широкой области применения для сохранения жизнеспособности биологических проб в контейнерах при проведении исследований и анализов, обеспечивающего одновременное или раздельное перемешивание и термостатирование при повышенной или пониженной температуре окружающей среды, а также доступ кислорода к поверхности полимерных контейнеров в случае работы с концентратом тромбоцитов.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для перемешивания жидкостей в контейнерах, содержащее корпус и подвижную платформу, связанную через узел передачи движения с электродвигателем, соединенным с блоком управления электродвигателем, вход которого через цифроаналоговый преобразователь соединен с выходом микропроцессорного блока управления и источник электрического питания, связанный с блоками управления, содержит крышку, установленную на корпус, один или несколько датчиков температуры и соответствующее количество термоэлементов Пельтье, электронных ключей и узлов изменения полярности напряжения, причем датчики температуры и термоэлементы Пельтье размещены на платформе, датчики температуры подключены к входам микропроцессорного блока управления, дополнительные управляющие выходы которого подсоединены к управляющим входам электронных ключей и узлов изменения полярности напряжения, электронные ключи включены между источником электрического питания и входами узлов изменения полярности напряжения, выходы которых подключены к элементам Пельтье.
Указанный технический результат достигается также тем, что количество элементов Пельтье и их размещение на платформе, выбрано из условий равномерности нагрева и охлаждения платформы.
Указанный технический результат достигается тем, что верхняя часть платформы выполнена ребристой.
На фигуре 1 представлена структурная схема устройства для перемешивания и термостатирования жидкостей.
На фигуре 2 представлен пример размещения элементов Пельтье на платформе.
На фигурах приняты следующие обозначения:
1 - платформа;
2 - узел передачи движения;
3 - электродвигатель;
4 - блок управления электродвигателем;
5 - цифроаналоговый преобразователь;
6 - микропроцессор;
7 - источник электрического питания;
8 - датчик температуры;
9 - электронный ключ;
10 - узел изменения полярности напряжения;
11 - термоэлемент Пельтье;
12 - контейнер с жидкостью;
13 - клавиатура;
14 - дисплей.
15 - корпус;
16 - крышка.
Устройство для перемешивания и термостатирования жидкостей в контейнерах содержит платформу 1, связанную через узел передачи движения 2 с электродвигателем 3, соединенным с блоком управления электродвигателем 4, вход которого через цифроаналоговый преобразователь 5 соединен с выходом микропроцессора 6, и источник электрического питания 7. Устройство содержит также один или несколько датчиков температуры 8, соответствующее количество электронных ключей 9, узлов изменения полярности напряжения 10 и термоэлементов Пельтье 11. Датчики температуры и термоэлементы Пельтье размещены на платформе. На платформе расположены контейнеры 12 с жидкостью. Контейнеры могут быть выполнены в виде полимерных мешков, в которых содержится концентрат тромбоцитов, либо в виде планшетов с биологическими пробами. Устройство содержит также клавиатуру 13 для управления работой и дисплей 14 для индикации, соединенные с микропроцессором. На корпус 15 установлена крышка 16.
Практически элементы Пельтье [1] выпускаются в виде квадратных пластин размером 3×3 см или круглых плоских пластин диаметром около 3 см. Количество термоэлементов Пельтье и их расположение на платформе выбирается из условий равномерности нагрева и охлаждения контейнеров, расположенных на платформе. Размеры платформы при работе с планшетами составляет около 10×20 см, при работе с полимерными мешками около 20×40 см. На фигуре 2 приведен пример расположения на платформе шести термоэлементов Пельтье 11. При этом термоэлементы Пельтье 11 расположены на платформе равномерно с одинаковым расстоянием В между ними. В связи с тем, что на краю платформы отдача тепла (холода) при нагреве (охлаждении) повышена, опытным путем установлено, что расстояние А между краем платформы и краем термоэлемента Пельтье должно быть выбрано из отношения А/В=0,35.
Для случая работы с концентратом тромбоцитов верхняя часть платформы, на которой располагают газопроницаемые полимерные мешки с концентратом тромбоцитов, выполнена ребристой, при этом опытным путем установлено: в связи с тем, что устройство снабжено крышкой 16, указанная ребристость верхней части платформы не уменьшает теплопередачу от платформы и в случае работы с планшетами.
Устройство для перемешивания и термостатирования жидкостей в контейнерах работает следующим образом.
С помощью клавиатуры 13 через микропроцессор 6 пользователь включает источник питания 7, устанавливает условия работы блока управления электродвигателем, в частности устанавливает время работы и необходимую частоту вибрации в диапазоне (5-30) Гц, а также задает температуру жидкости в контейнерах от 20 до 60°С. В случае работы с концентратом тромбоцитов температуру задают на уровне 22±1°С. В случае работы с планшетами с биологическими пробами температуру задают в диапазоне от 30 до 60°С.
Крышка 16, установленная на корпус 15, закрывается, чем обеспечивается ограничение объема устройства, где установлены контейнеры, от окружающего пространства.
Микропроцессор 6 через цифроаналоговый преобразователь 5 и блок управления электродвигателем 4 обеспечивает подачу силового питания от источника электропитания 7 на электродвигатель 3. Электродвигатель 3 через узел передачи движения 2 обеспечивает движение платформы 1 с установленными на ней контейнерами 12 в ранее установленном режиме.
В случае изменения температуры окружающей среды и соответственно температуры жидкости в контейнерах сигналы датчиков температуры 8 поступают на вход микропроцессора 6, который вырабатывает соответствующие сигналы управления, поступающие на управляющие входы электронных ключей 9 и узлов изменения полярности напряжения 10. Электронные ключи обеспечивают поступление напряжения на узлы изменения полярности напряжения 10. Последние осуществляют изменение полярности напряжения в случае необходимости изменения процесса нагрева на процесс охлаждения. Элементы Пельтье 11 преобразуют электрическую энергию соответственно в тепло или холод [1].
Регулирование температуры может быть осуществлено микропроцессором по отдельным каналам, для этого на платформе устанавливают столько датчиков температуры 8, сколько установлено элементов Пельтье 11 (на фиг.1 приведен пример с двумя каналами управления). Возможна установка одного датчика температуры, обеспечивающего усредненный сигнал температуры, поступающего на микропроцессор.
Значения температуры, частоты вибрации и времени работы отображаются на дисплее 14.
Все элементы вибротермостата выполнены на основе известных и широко применяемых в промышленности элементов. В качестве микропроцессора может быть применена микросхема серии AT 89 S 8952 фирмы Atmel, в качестве клавиатуры - набор кнопок типа В 170 Н, в качестве дисплея - набор цифровых семисегментных индикаторов типа DA 56-11EWA, блок управления электродвигателем может быть выполнен на микросхемах И-НЕ серии 561, в качестве узла изменения полярности напряжения может быть применена микросхема BTS 780 GP фирмы INFINEON TECHNOLOGIES.
Промышленная применимость подтверждена созданием и опробыванием опытного образца устройства.
Наличие механизма встряхивания с подвижной платформой обеспечивает постоянное перемешивание проб.
Снабжение устройства крышкой обеспечивает равномерность поддержания температуры во всем объеме устройства, где расположены контейнеры с жидкостью.
Наличие соответствующего количества элементов Пельтье обеспечивает возможность равномерного термостатирования биологических проб при повышении или понижении температуры окружающей среды.
Выполнение верхней части платформы ребристой обеспечивает приток кислорода к тромбоцитам через газопроницаемые полимерные мешки.
Таким образом, вышеуказанная совокупность признаков позволяет создать устройство широкой области применения для сохранения жизнеспособности биологических проб при проведении исследований и анализов, обеспечивающего одновременное или раздельное перемешивание и термостатирование при повышенной или пониженной температуре окружающей среды, а также доступ кислорода в случае работы с концентратом тромбоцитов.
Устройство может быть использовано и в других отраслях науки и техники, где необходимо перемешивание и термостатирование жидкостей в контейнерах.
ЛИТЕРАТУРА
1. Коленко Е.А. Термоэлектрические охлаждающие приборы. Л, «Наука», 1967, с.5-16, с.52-65.
Claims (3)
1. Устройство для перемешивания жидкостей в контейнерах, содержащее корпус, подвижную платформу, связанную через узел передачи движения с электродвигателем, соединенным с блоком управления электродвигателем, вход которого через цифроаналоговый преобразователь соединен с первым выходом микропроцессора, связанного с клавиатурой и дисплеем, источник электрического питания, связанный с блоком управления электродвигателем и микропроцессором, отличающееся тем, что содержит крышку, установленную на корпус, один или несколько датчиков температуры и соответствующее количество термоэлементов Пельтье, электронных ключей и узлов изменения полярности напряжения, причем датчики температуры и термоэлементы Пельтье размещены на платформе, датчики температуры подключены к входам микропроцессорного блока управления, дополнительные управляющие выходы которого подсоединены к управляющим входам электронных ключей и узлов изменения полярности напряжения, электронные ключи включены между источником электрического питания и входами узлов изменения полярности напряжения, выходы которых подключены к элементам Пельтье.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что количество элементов Пельтье и их размещение на платформе выбрано из условий равномерности нагрева и охлаждения платформы.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что верхняя часть платформы выполнена ребристой.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004111530/15A RU2259869C1 (ru) | 2004-04-15 | 2004-04-15 | Устройство для перемешивания и термостатирования жидкостей |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004111530/15A RU2259869C1 (ru) | 2004-04-15 | 2004-04-15 | Устройство для перемешивания и термостатирования жидкостей |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2259869C1 true RU2259869C1 (ru) | 2005-09-10 |
Family
ID=35847791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004111530/15A RU2259869C1 (ru) | 2004-04-15 | 2004-04-15 | Устройство для перемешивания и термостатирования жидкостей |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2259869C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2639827C1 (ru) * | 2016-11-29 | 2017-12-22 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Устройство для перемешивания концентрата тромбоцитов или тромбоцитосодержащих трансфузионных сред |
| RU2795334C1 (ru) * | 2022-01-19 | 2023-05-02 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Устройство управления аппаратами для перемешивания жидкости в резервуарах |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4907893A (en) * | 1988-10-31 | 1990-03-13 | Graciela Niemeck | Thermo-roto mixer apparatus |
| GB2243089A (en) * | 1990-04-19 | 1991-10-23 | Sanyo Gallenkamp Plc | Orbital platform |
| US5375927A (en) * | 1993-06-01 | 1994-12-27 | Barnstead/Thermolyne Corporation | Reversing orbital platform mixer |
-
2004
- 2004-04-15 RU RU2004111530/15A patent/RU2259869C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4907893A (en) * | 1988-10-31 | 1990-03-13 | Graciela Niemeck | Thermo-roto mixer apparatus |
| GB2243089A (en) * | 1990-04-19 | 1991-10-23 | Sanyo Gallenkamp Plc | Orbital platform |
| US5375927A (en) * | 1993-06-01 | 1994-12-27 | Barnstead/Thermolyne Corporation | Reversing orbital platform mixer |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2639827C1 (ru) * | 2016-11-29 | 2017-12-22 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Устройство для перемешивания концентрата тромбоцитов или тромбоцитосодержащих трансфузионных сред |
| RU2795334C1 (ru) * | 2022-01-19 | 2023-05-02 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Устройство управления аппаратами для перемешивания жидкости в резервуарах |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6586233B2 (en) | Convectively driven PCR thermal-cycling | |
| Erickson et al. | Integrated microfluidic devices | |
| US5795547A (en) | Thermal cycler | |
| EP2275810B1 (en) | Sample processing system | |
| US8277763B2 (en) | Incubator apparatus and method | |
| JP3867889B2 (ja) | 急速加熱ブロックヒートサイクラー | |
| US5939312A (en) | Miniaturized multi-chamber thermocycler | |
| CN110205242A (zh) | 一种快速实现数字pcr反应的微流控芯片组件及其应用 | |
| US20070140926A1 (en) | Device for the carrying out of chemical or biological reactions | |
| US20150190812A1 (en) | Device for analysing a chemical or biological sample | |
| JP2004535200A (ja) | 熱サイクルシステム及びその使用方法 | |
| CN106457250A (zh) | 具有用户输入功能的实验室设备和用于实验室设备中的用户输入的方法 | |
| Ke et al. | Single step cell lysis/PCR detection of Escherichia coli in an independently controllable silicon microreactor | |
| Kuru et al. | Lab-on-a-chip sensors: recent trends and future applications | |
| JP2012242118A (ja) | 流体デバイスを用いる熱処理装置、および流体の処理方法 | |
| RU2259869C1 (ru) | Устройство для перемешивания и термостатирования жидкостей | |
| US20220105483A1 (en) | Method and device for controlling the temperature of reaction mixtures in an agitation operation | |
| Elvira et al. | Ultrasonic measurement device for the characterization of microbiological and biochemical processes in liquid media | |
| WO2008139415A1 (en) | Microfluidic device and method of operating a microfluidic device | |
| US20040106201A1 (en) | Method and device for evaluation of chemical reactions | |
| Mohini | Microcontroller based orbital motion shaker | |
| DE602005008165D1 (de) | Heizung von Mehrkammerbehältern | |
| EP1637228A1 (en) | Method an apparatus for performing rapid thermo cycling as well as a micro fabricated system | |
| Arata et al. | Miniaturized thermocontrol devices enable analysis of biomolecular behavior on their timescales, second to millisecond | |
| US20230053551A1 (en) | Gas flow and heat transfer apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20120510 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140416 |