RU2843065C1 - Laboratory automatic syringe micro-injector, method of its assembly, and method of its use - Google Patents
Laboratory automatic syringe micro-injector, method of its assembly, and method of its use Download PDFInfo
- Publication number
- RU2843065C1 RU2843065C1 RU2024133628A RU2024133628A RU2843065C1 RU 2843065 C1 RU2843065 C1 RU 2843065C1 RU 2024133628 A RU2024133628 A RU 2024133628A RU 2024133628 A RU2024133628 A RU 2024133628A RU 2843065 C1 RU2843065 C1 RU 2843065C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stepper motor
- syringe
- fragment
- screws
- control unit
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Заявленное устройство относится к группе устройств под названием «лабораторные шприцевые инъекторы», представляет собой устройство для точного дозирования лекарственных препаратов при проведении биологических экспериментов и хирургических операций преимущественно на животных, обеспечивая возможность автоматического дозированного забора из емкостей и многократного введения в ткани животного лекарственных препаратов с помощью шприцев разного типа. При этом данное устройство обладает возможностью электрического заземления, что обеспечивает возможность его использования при проведении электрофизиологических экспериментов.The claimed device belongs to a group of devices called "laboratory syringe injectors", is a device for precise dosing of drugs during biological experiments and surgical operations mainly on animals, providing the possibility of automatic dosed withdrawal from containers and multiple injections into animal tissues of drugs using syringes of different types. At the same time, this device has the ability to be electrically grounded, which makes it possible to use it during electrophysiological experiments.
Далее в тексте заявителем приведены термины, которые необходимы для облегчения однозначного понимания сущности заявленных материалов и исключения противоречий и/или спорных трактовок при выполнении экспертизы по существу.Further in the text, the applicant provides terms that are necessary to facilitate a clear understanding of the essence of the declared materials and to eliminate contradictions and/or controversial interpretations when performing an examination on the merits.
Фланец шприца - плоский эллипсоидный выступ на задней части поршня шприца, служащий упором для пальцев. Syringe flange - a flat ellipsoidal protrusion on the rear of the syringe plunger that serves as a finger rest.
Дискретный интервал - в контексте настоящего описания наименьшее возможное угловое перемещение оси двигателя, которое соответствует минимальному линейному перемещению каретки. Discrete interval - in the context of this description, the smallest possible angular displacement of the motor axis that corresponds to the minimum linear displacement of the carriage.
Штыревой четырехконтактный разъем - электротехническое устройство, предназначенное для механического соединения и разъединения двух электрических цепей. A four-pin male connector is an electrical device designed for mechanical connection and disconnection of two electrical circuits.
Контакт заземления - электротехнический элемент, предназначенный для электрического заземления через него какого-либо устройства. В контексте настоящего описания реализует электрический контакт между минусом питания описываемого устройства и общей землей оборудования для проведения электрофизиологических экспериментов, в роли которого обычно выступает проводник высокой емкости, например, металлический стол. Grounding contact - an electrical element intended for electrical grounding of any device through it. In the context of this description, it implements an electrical contact between the minus of the power supply of the described device and the common ground of the equipment for conducting electrophysiological experiments, which is usually a high-capacity conductor, such as a metal table.
Полуавтоматическая калибровка - в контексте настоящего описания представляет собой расчет устройством калибровочного коэффициента для конкретного типа шприца при участии оператора (пользователя). Semi-automatic calibration - in the context of this description, is the calculation by the device of a calibration coefficient for a specific type of syringe with the participation of the operator (user).
Из исследованного уровня техники заявителем выявлено изобретение по патенту RU 2673983 C1 «Шприцевой дозатор лекарственных средств». Сущностью известного устройства является Шприцевой дозатор лекарственных средств, включающий корпус с возможностью установки и фиксации на нем шприца с поршнем, толкатель поршня, приводимый в действие мотором постоянного тока, а также блок питания и блок управления, состоящий из контроллера, панели управления и дисплея для отображения параметров инфузии, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен подвижной прижимной штангой, расположенной перпендикулярно относительно продольной оси шприца, на верхнем конце которой установлен прижим, а на нижнем конце - ползун, соединенный с подвижным штоком потенциометра, сигнал от которого через шину поступает в блок управления, толкатель поршня шприца закреплен на резьбовом валу, на котором установлен счетчик оборотов мотора, включающий вращающуюся на резьбовом валу дисковую диафрагму с радиальными щелями, расположенную между светодиодом и фототранзистором для контроля прохождения светового потока, при этом резьбовой вал установлен на корпусе с помощью защелки, расположенной в верхней его части, а также торцевой и проходной втулок, а между диафрагмой и проходной втулкой закреплена стопорная стенка для фиксации диафрагмы на валу двигателя. Устройство, отличающийся тем, что дисковая диафрагма для обеспечения возможности ее вращения соединена с мотором через переходную втулку. Устройство, отличающийся тем, что в качестве мотора используют мотор постоянного тока непрерывного вращения. Устройство, отличающийся тем, что корпус снабжен задней защитной стенкой и крепежными элементами для его фиксации на руке пациента. Устройство, отличающийся тем, что габаритные размеры дозатора составляют 167 × 92 × 32 мм и масса 0,3 кг. При этом данное устройство в основном применяется в сфере медицины, что характеризуется использованием шприцев больших диаметров и объемов: 5 мл, 10 мл, 20 мл. Управление устройством осуществляется через графический интерфейс с возможностью задания скорости инъекции.From the studied level of technology, the applicant identified an invention according to patent RU 2673983 C1 “Syringe dispenser for medicines”. The essence of the known device is a syringe dispenser of medicines, including a housing with the possibility of installing and fixing a syringe with a piston on it, a piston pusher driven by a DC motor, as well as a power supply unit and a control unit consisting of a controller, a control panel and a display for displaying the infusion parameters, characterized in that it is additionally equipped with a movable clamping rod located perpendicular to the longitudinal axis of the syringe, on the upper end of which a clamp is installed, and on the lower end - a slider connected to a movable rod of a potentiometer, the signal from which is fed to the control unit via a bus, the syringe piston pusher is fixed on a threaded shaft on which a motor revolution counter is installed, including a disk diaphragm rotating on the threaded shaft with radial slots, located between the LED and the phototransistor for monitoring the passage of the light flux, while the threaded shaft is mounted on the housing using a latch located in its upper part, as well as an end and a through bushings, and a locking wall is secured between the diaphragm and the through bushing for fixing the diaphragm on the motor shaft. A device characterized in that the disk diaphragm is connected to the motor through a transition bushing to ensure the possibility of its rotation. A device characterized in that a continuous-rotation DC motor is used as the motor. A device characterized in that the housing is equipped with a rear protective wall and fasteners for fixing it on the patient's hand. A device characterized in that the overall dimensions of the dispenser are 167 × 92 × 32 mm and weighs 0.3 kg. At the same time, this device is mainly used in the medical field, which is characterized by the use of syringes of large diameters and volumes: 5 ml, 10 ml, 20 ml. The device is controlled through a graphical interface with the ability to set the injection speed.
Кратко сущностью является шприцевой дозатор лекарственных средств, осуществляющий введения лекарственных препаратов с помощью двигателя постоянного тока с возможностью задания скорости инфузии. При этом данное устройство обладает возможностью автоматического определения диаметра используемого шприца. Данное устройство в основном используется в сфере медицины.Briefly, the essence is a syringe dispenser of drugs, which carries out the introduction of drugs using a DC motor with the ability to set the infusion rate. At the same time, this device has the ability to automatically determine the diameter of the syringe used. This device is mainly used in the field of medicine.
Недостатками известного технического решения в отношении конструкции и применения по назначению является:The disadvantages of the known technical solution in relation to the design and intended use are:
- отсутствует возможность реализации многоэтапных инъекций, поскольку данная функция отсутствует в графическом интерфейсе известного устройства;- there is no possibility of implementing multi-stage injections, since this function is absent in the graphical interface of the known device;
- отсутствует возможность автоматического и программируемого набора необходимого объема лекарственного препарата с определенной скоростью, поскольку отсутствует двусторонняя система крепления шприцев в блоке инъектора и данная функция отсутствует в графическом интерфейсе известного устройства;- there is no possibility of automatic and programmable selection of the required volume of the drug at a certain speed, since there is no two-way system for fastening syringes in the injector unit and this function is not available in the graphical interface of the known device;
- отсутствует возможность использования устройства при проведении биологических экспериментов и хирургических операций над животными, поскольку известное устройство относится к области медицины и разработано для использования применительно к человеку и реализует введение шприцами только больших объемов (5 мл, 10 мл, 20 мл);- there is no possibility of using the device when conducting biological experiments and surgical operations on animals, since the known device belongs to the field of medicine and is designed for use with humans and implements the introduction of only large volumes (5 ml, 10 ml, 20 ml) using syringes;
- отсутствует возможность использования устройства при проведении электрофизиологических экспериментов над животными, поскольку отсутствует заземления блока управления через контакт заземления.- it is not possible to use the device when conducting electrophysiological experiments on animals, since there is no grounding of the control unit via the grounding contact.
Из исследованного уровня техники заявителем выявлена полезная модель по патенту CN 213175954 U «Laboratory injection pump» «Лабораторный инъекционный насос». Сущностью известного устройства является лабораторный инъекционный насос, который содержит корпус, плату управления и источник питания расположенные в корпусе, сенсорный экран расположен снаружи корпуса, движущее устройство расположено в верхней части корпуса, зажимное устройство расположено на движущем устройстве, движущее устройство состоит из двух фиксирующих блоков, и два фиксирующих блока закреплены на двух сторонах верхней части корпуса соответственно. Линейный вал расположен между двумя фиксирующими блоками, ходовой винт расположен между двумя линейными валами, два конца ходового винта вращательно соединены с двумя фиксирующими блоками, скользящий блок проникает через ходовой винт и находится в резьбовом соединении с ходовым винтом, два конца скользящего блока находятся в скользящем соединении с двумя линейными валами соответственно, и канавки образованы на боковых поверхностях двух концов одного линейного вала в окружном направлении. Прокладка вставлена в канавку, так что линейный вал находится в упругом плавающем состоянии и может перемещаться радиально в определенном диапазоне, устраняются шум при работе и явление застоя зажима, а общий баланс скольжения скользящего блока и устойчивость после нагрузки не оказываются затронутыми. При этом перемещение движущего устройства осуществляется за счет шагового двигателя.From the studied prior art, the applicant has identified a utility model according to patent CN 213175954 U "Laboratory injection pump". The essence of the known device is a laboratory injection pump, which contains a housing, a control board and a power source located in the housing, a touch screen is located outside the housing, a driving device is located in the upper part of the housing, a clamping device is located on the driving device, the driving device consists of two locking blocks, and two locking blocks are fixed on two sides of the upper part of the housing, respectively. A linear shaft is located between the two locking blocks, a lead screw is located between the two linear shafts, two ends of the lead screw are rotationally connected to the two locking blocks, a sliding block penetrates the lead screw and is in a threaded connection with the lead screw, two ends of the sliding block are in a sliding connection with two linear shafts, respectively, and grooves are formed on the side surfaces of the two ends of one linear shaft in the circumferential direction. The gasket is inserted into the groove, so that the linear shaft is in an elastic floating state and can move radially in a certain range, the running noise and the phenomenon of clamp stagnation are eliminated, and the overall sliding balance of the sliding block and the stability after loading are not affected. At the same time, the movement of the driving device is realized by a stepping motor.
Кратко сущностью является лабораторный инъекционный насос осуществляющий введение препарата за счет движения скользящего блока по линейным валам и имеющий специальную упругую прокладку делающий вал упруго - плавающим. Само движение скользящего блока осуществляется за счет работы шагового двигателя приводящего во вращение резьбовой вал, соединенный со скользящим блоком через резьбовое соединение.Briefly, the essence is a laboratory injection pump that administers the drug by moving a sliding block along linear shafts and has a special elastic gasket that makes the shaft elastically floating. The movement of the sliding block itself is carried out by the operation of a stepper motor that rotates a threaded shaft connected to the sliding block via a threaded connection.
Недостатками известного технического решения в отношении конструкции и применения по назначению является:The disadvantages of the known technical solution in relation to the design and intended use are:
- отсутствует возможность реализации многоэтапных инъекций, поскольку данная функция не указана как функция графического интерфейса известного устройства;- there is no possibility of implementing multi-stage injections, since this function is not specified as a function of the graphical interface of the known device;
- отсутствует возможность автоматического и программируемого набора необходимого объема лекарственного препарата с определенной скоростью, поскольку отсутствует двусторонняя система крепления шприцев в блоке инъектора и данная функция не указана как функция графического интерфейса известного устройства;- there is no possibility of automatic and programmable dialing of the required volume of the drug at a certain speed, since there is no two-way system for fastening syringes in the injector unit and this function is not indicated as a function of the graphical interface of the known device;
- отсутствует возможность полуавтоматической калибровки под определенный шприц, поскольку данная функция не указана как функция графического интерфейса известного устройства;- there is no possibility of semi-automatic calibration for a specific syringe, since this function is not indicated as a function of the graphical interface of the known device;
- отсутствует возможность использования устройства при проведении электрофизиологических экспериментов над животными, поскольку отсутствует заземления блока управления через контакт заземления.- it is not possible to use the device when conducting electrophysiological experiments on animals, since there is no grounding of the control unit via the grounding contact.
Из исследованного уровня техники заявителем выявлено изобретение по патенту US 2004057855 A1 «Syringe pump» «Шприцевой насос». Сущностью известного устройства является шприцевой насос, состоящий из корпуса со шприцевым желобом для размещения в нем шприца; приводной головки для перемещения поршня шприца, при этом приводная головка выполнена с возможностью линейного перемещения относительно корпуса; панели управления, соединенной с корпусом; и поворотной крышки, закрывающей по крайней мере часть желоба шприца, причем поворотная крышка содержит увеличительное устройство для увеличенного изображения поверхности шприца, причем увеличительное устройство способно оптически увеличивать поверхность шприца разных размеров, диаметры которых отличаются по крайней мере в 2 раза. Устройство, отличающееся тем, что увеличительное устройство содержит удлиненную цилиндрическую линзу. Устройство, отличающееся тем, что крышка содержит осветительное устройство для освещения шприца в шприцевом желобе. Устройство, отличающееся тем, что шприцевой желоб содержит осветительное устройство для освещения шприца в шприцевом желобе. Устройство, отличающееся тем, что крышка включает в себя панель управления и дисплейное устройство.From the studied prior art, the applicant has identified an invention according to patent US 2004057855 A1 "Syringe pump". The essence of the known device is a syringe pump consisting of a housing with a syringe groove for placing a syringe in it; a drive head for moving the syringe piston, wherein the drive head is made with the possibility of linear movement relative to the housing; a control panel connected to the housing; and a rotating cover covering at least part of the syringe groove, wherein the rotating cover contains a magnifying device for an enlarged image of the syringe surface, wherein the magnifying device is capable of optically enlarging the surface of a syringe of different sizes, the diameters of which differ by at least 2 times. The device, characterized in that the magnifying device contains an elongated cylindrical lens. The device, characterized in that the cover contains a lighting device for illuminating the syringe in the syringe groove. The device, characterized in that the syringe groove contains a lighting device for illuminating the syringe in the syringe groove. A device characterized in that the cover includes a control panel and a display device.
Кратко сущностью является шприцевой насос, осуществляющий длительные инфузии лекарственных препаратов благодаря движению приводной головки. При этом в устройстве имеется увеличительное устройство для увеличенного изображения поверхности шприца и возможность освещения шприца в шприцевом желобе.Briefly, the essence is a syringe pump that performs long-term infusions of drugs due to the movement of the drive head. At the same time, the device has a magnifying device for an enlarged image of the syringe surface and the ability to illuminate the syringe in the syringe groove.
Недостатками известного технического решения в отношении конструкции и применения по назначению является:The disadvantages of the known technical solution in relation to the design and intended use are:
- отсутствует возможность автоматических инъекций лекарственных препаратов с большой скоростью введения, так как устройство спроектировано для медленных инъекций;- there is no possibility of automatic injections of drugs at a high rate of administration, since the device is designed for slow injections;
- отсутствует возможность реализации многоэтапных инъекций, поскольку данная функция отсутствует в графическом интерфейсе известного устройства;- there is no possibility of implementing multi-stage injections, since this function is absent in the graphical interface of the known device;
- отсутствует возможность автоматического и программируемого набора необходимого объема лекарственного препарата с определенной скоростью, поскольку данная функция отсутствует в графическом интерфейсе известного устройства;- there is no possibility of automatic and programmable dialing of the required volume of the drug at a certain speed, since this function is not available in the graphical interface of the known device;
- отсутствует возможность использования устройства при проведении биологических экспериментов и хирургических операций над животными, поскольку известное устройство относится к области медицины и разработано для использования применительно к человеку и реализует введение шприцами только больших объемов (5 мл, 10 мл, 20 мл);- there is no possibility of using the device when conducting biological experiments and surgical operations on animals, since the known device belongs to the field of medicine and is designed for use with humans and implements the introduction of only large volumes (5 ml, 10 ml, 20 ml) using syringes;
- отсутствует возможность использования устройства при проведении электрофизиологических экспериментов над животными, поскольку отсутствует заземления блока управления через контакт заземления.- it is not possible to use the device when conducting electrophysiological experiments on animals, since there is no grounding of the control unit via the grounding contact.
Из исследованного уровня техники заявителем выявлено изобретение по патенту AU 2021241336 A1 «Syringe pump» «Шприцевой насос». Сущностью известного устройства является шприцевой насос для дозирования жидкости из шприца, включающий полый корпус шприца и плунжер, подвижный в корпусе шприца. В корпусе расположены двигатель и электронный контроллер. Шприц крепится к корпусу, чтобы предотвратить относительное перемещение шприца и корпуса. Привод подвижно установлен на корпусе относительно крепления шприца и зацепляет плунжер шприца таким образом, что при движении привода плунжер шприца входит или выходит из корпуса шприца. Крепление может включать в себя экран для защиты шприца от окружающей среды. В других конфигурациях корпус держателя шприца позволяет устанавливать/собирать вместе несколько шприцевых насосов. В других конфигурациях все компоненты насоса расположены в условной оболочке, определяемой внешними границами корпуса. Частью функционала данного устройства является возможность настройки формы кривой потока инъекции от времени с помощью подключения данного устройства к компьютеру. Также данное устройство обладает возможностью запуска инъекции по Bluetooth и WiFi. При этом известное устройство разработано с целью использования шприцев малых размеров (<2,5 мл).From the studied prior art, the applicant has identified an invention according to patent AU 2021241336 A1 "Syringe pump" "Syringe pump". The essence of the known device is a syringe pump for dosing liquid from a syringe, including a hollow syringe body and a plunger movable in the syringe body. The body contains a motor and an electronic controller. The syringe is attached to the body to prevent relative movement of the syringe and the body. The drive is movably mounted on the body relative to the syringe mount and engages the syringe plunger in such a way that when the drive moves, the syringe plunger enters or exits the syringe body. The mount may include a screen to protect the syringe from the environment. In other configurations, the syringe holder body allows several syringe pumps to be installed/assembled together. In other configurations, all pump components are located in a conditional shell defined by the outer boundaries of the body. Part of the functionality of this device is the ability to adjust the shape of the injection flow curve over time by connecting this device to a computer. This device also has the ability to launch an injection via Bluetooth and WiFi. At the same time, the known device is designed for the purpose of using small-sized syringes (<2.5 ml).
Кратко сущностью является шприцевой насос, позволяющий осуществлять забор и введение лекарственных препаратов за счет движения поршня шприца толкателем поршня с помощью двигателя. Данное устройство обладает возможностью устанавливать друг на друга несколько идентичных устройств. Устройство разработано с целью использования шприцев малых размеров (<2,5 мл).Briefly, the essence is a syringe pump that allows for the collection and administration of drugs by moving the syringe piston with a piston pusher using a motor. This device has the ability to install several identical devices on top of each other. The device is designed for the use of small syringes (<2.5 ml).
Недостатками известного технического решения в отношении конструкции и применения по назначению является:The disadvantages of the known technical solution in relation to the design and intended use are:
- отсутствует возможность реализации многоэтапных инъекций, поскольку данная функция отсутствует в графическом интерфейсе известного устройства;- there is no possibility of implementing multi-stage injections, since this function is absent in the graphical interface of the known device;
- отсутствует возможность полуавтоматической калибровки под определенный шприц, поскольку данная функция не указана как функция графического интерфейса известного устройства;- there is no possibility of semi-automatic calibration for a specific syringe, since this function is not indicated as a function of the graphical interface of the known device;
- отсутствует возможность использования устройства при проведении электрофизиологических экспериментов над животными, поскольку отсутствует заземления блока управления через контакт заземления.- it is not possible to use the device when conducting electrophysiological experiments on animals, since there is no grounding of the control unit via the grounding contact.
Выявленные аналоги совпадают с заявленным техническим решением по отдельным совпадающим признакам, поэтому прототип не выявлен и формула изобретения составлена без ограничительной части.The identified analogues coincide with the declared technical solution in terms of individual matching features, therefore the prototype was not identified and the invention formula was drawn up without a limiting part.
Технической проблемой, решаемой заявленным изобретением, и его техническим результатом является разработка лабораторного автоматического шприцевого микроинъектора, устраняющего недостатки аналогов, а именно: The technical problem solved by the claimed invention and its technical result is the development of a laboratory automatic syringe microinjector that eliminates the shortcomings of analogues, namely:
1 - обеспечение возможности автоматических коротких и длительных инъекций лекарственных препаратов, как с большой, так и малой скоростью введения с низким дискретным интервалом за счет использования вращения ротора шагового двигателя в качестве движущей силы;1 - providing the possibility of automatic short and long injections of medicinal preparations, both at high and low rates of administration with a low discrete interval, by using the rotation of the rotor of a stepper motor as a driving force;
2 - обеспечение возможности реализации многоэтапных инъекций за счет программируемого блока управления и графического интерфейса;2 - ensuring the possibility of implementing multi-stage injections due to a programmable control unit and graphical interface;
3 - обеспечение возможности автоматического и программируемого набора необходимого объема лекарственного препарата с определенной скоростью, что уменьшает его расход, за счет двухсторонней системы крепления шприцев в блоке инъектора и функционала графического интерфейса;3 - providing the ability to automatically and programmably dial the required volume of the drug at a certain speed, which reduces its consumption, due to the two-way system of fastening syringes in the injector block and the functionality of the graphical interface;
4 - обеспечение возможности полуавтоматической калибровки под определенный шприц, что увеличивает точность инъекций, за счет использования шагового двигателя и функционала графического интерфейса;4 - providing the possibility of semi-automatic calibration for a specific syringe, which increases the accuracy of injections, due to the use of a stepper motor and the functionality of the graphical interface;
5 - обеспечение возможности использования устройства при проведении биологических экспериментов и хирургических операций над животными, что достигается за счет системы крепления шприцев рассчитанной на шприцы как большого (5 мл), так и малого объема (0,5 мл);5 - ensuring the possibility of using the device when conducting biological experiments and surgical operations on animals, which is achieved through a syringe attachment system designed for both large (5 ml) and small volume (0.5 ml) syringes;
6 - обеспечение возможности использования устройства при проведении электрофизиологических экспериментов над животными, что достигается за счет отсутствия электромагнитных помех, устраненных путем заземления блока управления через контакт заземления.6 - ensuring the possibility of using the device when conducting electrophysiological experiments on animals, which is achieved due to the absence of electromagnetic interference, eliminated by grounding the control unit through the ground contact.
Сущностью заявленного технического решения является лабораторный автоматический шприцевой микроинъектор, состоящий из шагового двигателя, блока инъектора, блока управления, источника питания, графического интерфейса; шаговый двигатель состоит из корпуса, ротора, отверстий для винтов и контактов обмоток; ротор шагового двигателя расположен внутри его корпуса по центру; отверстия для винтов шагового двигателя расположены на его передней грани, при фиксации шагового двигателя в блоке инъектора контакты обмоток шагового двигателя расположены на его боковой грани; блок инъектора состоит из заднего, среднего и переднего фрагментов, направляющих цилиндров, резьбовой шпильки, каретки, шприца, фиксирующих винтов и подшипника; на задней грани заднего фрагмента блока инъектора выполнено углубление для корпуса шагового двигателя, а на передней грани - позиционное углубление заднего фрагмента; в центре заднего фрагмента выполнено сквозное отверстие для ротора шагового двигателя, а по краям его передней и задней грани выполнены сквозные отверстия для винтов заднего фрагмента; в центре среднего фрагмента блока инъектора выполнен канал для каретки, открытый кверху; на внутренней стороне стенок данного канала выполнены углубления для направляющих цилиндров, а на переднем и заднем его концах - фиксаторы направляющих цилиндров, выполненные в виде вытянутых колец; на среднем фрагменте по краям его концевых расширений выполнены сквозные передние и задние отверстия для винтов среднего фрагмента; на задней грани переднего фрагмента блока инъектора выполнено позиционное углубление переднего фрагмента, а на дне данного углубления по центру выполнено углубление для подшипника; по краям задней грани переднего фрагмента выполнены углубления для винтов; на верхней грани переднего фрагмента выполнен фиксатор фланца шприца; через задние отверстия для винтов среднего фрагмента, отверстия для винтов заднего фрагмента и отверстия для винтов шагового двигателя установлены фиксирующие винты с возможностью скрепления между собой среднего фрагмента блока инъектора, заднего фрагмента блока инъектора, и корпуса шагового двигателя, при этом задний конец среднего фрагмента введен в позиционное углубление заднего фрагмента блока инъектора, а корпус шагового двигателя погружен в углубление для корпуса шагового двигателя; через передние отверстия для винтов среднего фрагмента установлены фиксирующие винты в углубления для винтов переднего фрагмента, при этом передний конец среднего фрагмента введен в позиционное углубление переднего фрагмента; направляющие цилиндры расположены в углублениях для направляющих цилиндров среднего фрагмента и закреплены там посредством фиксаторов направляющих цилиндров; резьбовая шпилька соединена с подшипником посредством цилиндрического коннектора, а с ротором шагового двигателя с помощью муфты, в последней выполнены углубления для резьбовой шпильки, углубление для ротора шагового двигателя и отверстия для установочных винтов; в центральной части каретки выполнено центральное отверстие для соединительного цилиндра с возможностью соединения соединительным цилиндром каретки с резьбовой шпилькой с образованием передачи «винт-гайка» между ними; на боковых и нижнем краях каретки выполнены направляющие полукольца с возможностью образования скользящего контакта с направляющими цилиндрами; на верхней грани каретки выполнен вырез фиксатора поршня и прижимной механизм, последний состоит из шпильки прижимного механизма, установленной в соответствующее отверстие и соединенной с прижимающий пластиной в вырезе фиксатора поршня; шприц зафиксирован в блоке инъектора своим фланцем в фиксаторе фланца шприца и поршнем в вырезе фиксатора поршня с помощью прижимного механизма; подшипник расположен в углублении для подшипника на переднем фрагменте блока инъектора; блок управления состоит из корпуса, дисплея, тактовых кнопок, штыревого четырехконтактного разъема, гнезда питания, тумблера, контакта заземления и системы управления; на нижней грани корпуса блока управления выполнены отверстия с винтами блока управления с возможностью скрепления его верхней и нижней части; дисплей, являющийся устройством вывода информации и тактовые кнопки - устройства ввода информации, вмонтированы в блок управления на его верхней грани; на задней грани блока управления выполнены ряд элементов: штыревой четырехконтактный разъем, к которому подключен провод, идущий к контактам обмоток шагового двигателя; гнездо питания, к которому подключен адаптер питания, идущий от источника питания; тумблер с возможностью включения/выключения питания устройства; контакт заземления; система управления выполнена с возможностью обеспечения вращения ротора шагового двигателя и воспроизведения инструкций, заданных пользователем через тактовые кнопки, и состоит из: платы микроконтроллера, драйвера шагового двигателя с возможностью передачи питания от источника питания на обмотки шагового двигателя в определенной последовательности выходными контактами - с помощью штыревого четырехконтактного разъема, проводов и контакта обмоток шагового двигателя; источник питания состоит из адаптера питания 12 В и стабилизатора напряжения; адаптер питания 12 В соединен с блоком управления через разъем питания с возможностью питания обмоток шагового двигателя напряжением 12 В через его драйвер, а также с возможностью питания микроконтроллера, тактовых кнопок и дисплея напряжением 5 В через стабилизатор напряжения; графический интерфейс представляет из себя последовательность программных окон, отображаемых на дисплее, с возможностью взаимодействия с ними посредством тактовых кнопок, и выполнен с возможностью выполнения следующих операций: проведение калибровки для определенного типа шприца, свободное перемещение каретки, перемещение каретки в нулевую позицию, выполнение набора жидкости в шприц с определенной скоростью и заданным объемом, выполнение инъекции содержимого шприца с определенной скоростью и заданным объемом. Способ сборки лабораторного автоматического шприцевого микроинъектора по п.1, заключающийся в том, что берут предварительно изготовленные задний, средний и передний фрагменты блока инъектора, цилиндрический коннектор, муфту, корпус блока управления, каретку; к заднему фрагменту блока инъектора крепят шаговый двигатель без фиксации винтами так, чтобы контакты обмоток шагового двигателя были справа, при этом корпус шагового двигателя погружают в углубление для корпуса шагового двигателя, при этом ротор шагового двигателя проходит сквозь отверстие для ротора шагового двигателя; в центральное отверстие каретки вставляют соединительный цилиндр, на каретке закрепляют направляющие полукольца; в соединительный цилиндр вкручивают резьбовую шпильку до половины ее длины; на передний конец данной шпильки накручивают цилиндрический коннектор; собранную конструкцию вставляют в канал для каретки так, чтобы цилиндрический коннектор был обращен к переднему концу среднего фрагмента; на ротор шагового двигателя устанавливают муфту концом, содержащим углубление для ротора шагового двигателя, при этом, ротор шагового двигателя фиксируют в данном углублении посредством установочных винтов через отверстия для установочных винтов; средний фрагмент своим задним концом устанавливают в позиционное углубление заднего фрагмента, при этом свободный конец резьбовой шпильки погружают в углубление для резьбовой шпильки в муфте и закрепляют там с помощью установочных винтов через отверстия для установочных винтов; через задние отверстия для винтов среднего фрагмента, отверстия для винтов заднего фрагмента и отверстия для винтов шагового двигателя вкручивают фиксирующие винты, скрепляющие между собой средний фрагмент блока инъектора, задний фрагмент блока инъектора и корпус шагового двигателя соответственно; через фиксаторы направляющих цилиндров в углубления для направляющих цилиндров до упора вставляют направляющие цилиндры, при этом образуется скользящий контакт между ними и направляющими полукольцами соответственно; берут подшипник, вдавливают его в углубление для подшипника переднего фрагмента; передний конец среднего фрагмента устанавливают в позиционное углубление переднего фрагмента, при этом цилиндрический коннектор своим передним краем заходит во внутреннее кольцо подшипника; через передние отверстия для винтов среднего фрагмента вкручивают фиксирующие винты в углубления для винтов переднего фрагмента; ведут сборку прижимного механизма посредством вкручивания шпильки прижимного механизма в отверстие для шпильки прижимного механизма, при этом в вырезе фиксатора поршня данную шпильку соединяют с прижимной пластиной; берут паяльное оборудование и собирают рабочую цепь из микроконтроллера, драйвера шагового двигателя, штыревого четырехконтактного разъема, гнезда питания, тумблера, контакта заземления, стабилизатора напряжения, дисплея, тактовых кнопок; берут дисплей и тактовые кнопки и монтируют их в блок управления сверху; гнездо питания, штыревой четырехконтактный разъем, тумблер и контакт заземления монтируют в корпус блока управления сзади; адаптер питания подключают с одной стороны к источнику питания, а с другой стороны к гнезду питания; электрическое соединение между блоком управления и шаговым двигателем выполнено четырехжильным проводом, при этом каждая жила идет к контакту отдельной обмотки шагового двигателя, который со стороны шагового двигателя подключен к контактам обмоток шагового двигателя, а со стороны блока управления подключен к штыревому четырехконтактному разъему. Способ использования лабораторного автоматического шприцевого микроинъектора по п.1, заключающийся в том, что для начала работы, подключают адаптер подачи питания к источнику питания и к гнезду питания, при этом блок управления размещают вне экспериментальной установки, а блок инъектора располагают в непосредственной близости к исследуемому животному; блок управления и шаговый двигатель соединяют проводом, при этом он подключается со стороны блока управления к штыревому четырехконтактному разъему, а со стороны шагового двигателя к контактам обмоток шагового двигателя; осуществляют включение устройства в целом, которое совершается переводом тумблера в состояние «ON», при этом индикатор включения устройства является появление на дисплее графического интерфейса; осуществляют калибровку лабораторного автоматического шприцевого микроинъектора под требуемый тип шприца с использованием тестового шприца, которым является шприц, идентичный шприцу, который будет в последующем использован для проведения инъекции; в тестовый шприц оператор набирает определенное количество жидкости для проведения калибровки; далее оператор, используя тактовые кнопки на дисплее, производит взаимодействие с графическим интерфейсом и выбирает подменю «Калибр», затем выбирает строку «Перемещение», затем «Ручное»; после этого, нажимая на тактовые кнопки, оператор перемещает каретку в необходимое положение для соответствия поршню тестового шприца; тестовый шприц устанавливают фланцем в фиксатор фланца шприца, а поршнем в вырез фиксатора поршня и фиксируют там прижимным механизмом, данную операцию производят путем закручивания шпильки прижимного механизма до момента плотного контакта прижимной пластины с поршнем шприца; далее оператор выбирает пункт «Начать К.» и «Старт», после чего каретка начинает медленное движение вперед, вытесняя жидкость из шприца; далее оператор нажимает на дисплее кнопку «Стоп», движение прекращается, и программа просит у оператора указать вытесненный объем жидкости; измеряют вытесненный объем жидкости на основании рисок на теле шприца или же с помощью массы вытесненной жидкости; после указания полученного объема микроконтроллер преобразует полученное значение объема жидкости в соответствии с количеством шагов, выполненных шаговым двигателем, и записывает в память калибровочный коэффициент, таким образом, процесс калибровки считается законченным; при этом в случае, если калибровка уже выполнялась ранее и планируется использовать ту же модель шприца, то оператор выбирает «Прошлая К.», при этом программой будет использован калибровочный коэффициент, рассчитанный при предыдущей калибровке; тестовый шприц извлекают и каретку переводят в начальное положение путем выбора пункта «В нуль»; на место тестового шприца устанавливают рабочий шприц по алгоритму, описанному выше, при этом для исключения ошибок предварительно вытесняют воздух из мертвого пространства шприца; осуществляют набор вещества в рабочий шприц с помощью нажатия на кнопку пункта «Набор» графического интерфейса; далее оператор указывает необходимый объем и скорость набора лекарственного препарата; производят настройку двух действий в подменю графического интерфейса «Действия», при этом оператор выставляет для каждого действия необходимый объем, время и скорость введения: первая стадия - введение части от набранного объема с максимальной скоростью для индукции в наркоз, вторая стадия - введение оставшегося объема в течение двух часов; после выполнения указанной настройки и нажатия пункта «Старт» начинается выполнение всех заданных действий в порядке их указания; при этом для исключения электромагнитных помех при регистрации электрического сигнала оборудованием для проведения электрофизиологического эксперимента, проводят подключение контакта заземления блока управления к земле данного оборудования; далее на конец шприца устанавливают носитель для доставки лекарственного препарата животному; далее оператор выбирает пункт «Старт», производя начало выполнения всех заданных действий, при этом микроконтроллер преобразует заданные действия и посылает данную информацию к драйверу шагового двигателя, который, выступая в роли «воротного механизма», преобразовывает их в последовательность импульсов, посылаемых от адаптера питания к обмоткам шагового двигателя, это приводит ротор шагового двигателя во вращение, которое через муфту передается резьбовой шпильке и далее посредством соединительного цилиндра - каретке; вращение последней ограничено сочленением, образованным направляющими полукольцами и направляющими цилиндрами, в силу этого происходит линейное перемещение каретки с заданной оператором скоростью на определенное расстояние, соответствующие выставленному объему инъекции; после завершения первого действия начинается выполнение следующего действия по тому же принципу. The essence of the claimed technical solution is a laboratory automatic syringe microinjector consisting of a stepper motor, an injector unit, a control unit, a power source, and a graphical interface; the stepper motor consists of a housing, a rotor, holes for screws, and winding contacts; the rotor of the stepper motor is located inside its housing in the center; the holes for the stepper motor screws are located on its front face, when the stepper motor is fixed in the injector unit, the contacts of the stepper motor windings are located on its side face; the injector unit consists of a rear, middle, and front fragments, guide cylinders, a threaded stud, a carriage, a syringe, fixing screws, and a bearing; on the rear face of the rear fragment of the injector unit there is a recess for the stepper motor housing, and on the front face there is a positional recess of the rear fragment; in the center of the rear fragment there is a through hole for the rotor of the stepper motor, and along the edges of its front and rear faces there are through holes for the screws of the rear fragment; in the center of the middle fragment of the injector block there is a channel for the carriage, open upwards; on the inner side of the walls of this channel there are recesses for the guide cylinders, and on its front and rear ends there are guide cylinder locks made in the form of elongated rings; on the middle fragment along the edges of its end extensions there are through front and rear holes for the screws of the middle fragment; on the rear face of the front fragment of the injector block there is a positional recess of the front fragment, and on the bottom of this recess there is a recess for the bearing in the center; recesses for screws are made along the edges of the rear face of the front fragment; a syringe flange lock is made on the upper face of the front fragment; Fixing screws are installed through the rear holes for the screws of the middle fragment, the holes for the screws of the rear fragment and the holes for the screws of the stepper motor with the possibility of fastening together the middle fragment of the injector unit, the rear fragment of the injector unit and the stepper motor housing, wherein the rear end of the middle fragment is inserted into the position recess of the rear fragment of the injector unit, and the stepper motor housing is immersed in the recess for the stepper motor housing; fixing screws are installed through the front holes for the screws of the middle fragment in the recesses for the screws of the front fragment, wherein the front end of the middle fragment is inserted into the position recess of the front fragment; guide cylinders are located in the recesses for the guide cylinders of the middle fragment and are fixed there by means of guide cylinder clamps; the threaded stud is connected to the bearing by means of a cylindrical connector, and to the rotor of the stepper motor by means of a coupling, in the latter recesses for the threaded stud, a recess for the rotor of the stepper motor and holes for the mounting screws are made; in the central part of the carriage there is a central opening for a connecting cylinder with the possibility of connecting the connecting cylinder of the carriage with a threaded stud to form a "screw-nut" transmission between them; on the side and lower edges of the carriage there are guide half rings with the possibility of forming a sliding contact with the guide cylinders; on the upper edge of the carriage there is a cutout for the piston retainer and a clamping mechanism, the latter consisting of a clamping mechanism stud installed in the corresponding opening and connected to the clamping plate in the cutout of the piston retainer; the syringe is fixed in the injector unit by its flange in the syringe flange retainer and by the piston in the cutout of the piston retainer using the clamping mechanism; the bearing is located in the recess for the bearing on the front fragment of the injector unit; the control unit consists of a housing, a display, tact buttons, a pin four-pin connector, a power socket, a toggle switch, a grounding contact and a control system; on the lower edge of the control unit housing there are holes with control unit screws with the possibility of fastening its upper and lower parts; the display, which is an information output device, and the tact buttons - information input devices, are mounted in the control unit on its upper edge; a number of elements are made on the rear edge of the control unit: a four-pin pin connector to which a wire is connected going to the contacts of the stepper motor windings; a power socket to which a power adapter coming from a power source is connected; a toggle switch with the possibility of turning the power of the device on/off; a grounding contact; the control system is designed with the possibility of ensuring rotation of the stepper motor rotor and reproducing instructions specified by the user via the tact buttons, and consists of: a microcontroller board, a stepper motor driver with the possibility of transmitting power from the power source to the stepper motor windings in a certain sequence via output contacts - using a four-pin pin connector, wires and a contact of the stepper motor windings; the power source consists of a 12 V power adapter and a voltage stabilizer; a 12 V power adapter is connected to the control unit via a power connector with the ability to supply power to the stepper motor windings with a voltage of 12 V via its driver, as well as with the ability to supply power to the microcontroller, tact buttons and display with a voltage of 5 V via a voltage stabilizer; the graphical interface is a sequence of software windows displayed on the display, with the ability to interact with them by means of tact buttons, and is configured to perform the following operations: performing calibration for a certain type of syringe, free movement of the carriage, moving the carriage to the zero position, drawing liquid into the syringe at a certain speed and a specified volume, injecting the contents of the syringe at a certain speed and a specified volume. A method for assembling a laboratory automatic syringe microinjector according to claim 1, consisting in taking pre-fabricated rear, middle and front fragments of the injector unit, a cylindrical connector, a coupling, a control unit housing, a carriage; a stepper motor is attached to the rear fragment of the injector unit without fixing with screws so that the contacts of the stepper motor windings are on the right, wherein the stepper motor housing is immersed in a recess for the stepper motor housing, wherein the stepper motor rotor passes through the opening for the stepper motor rotor; a connecting cylinder is inserted into the central opening of the carriage, guide half rings are fixed to the carriage; a threaded stud is screwed into the connecting cylinder up to half its length; a cylindrical connector is screwed onto the front end of this stud; the assembled structure is inserted into the channel for the carriage so that the cylindrical connector faces the front end of the middle fragment; a coupling is installed on the rotor of the stepper motor with the end containing a recess for the rotor of the stepper motor, wherein the rotor of the stepper motor is fixed in this recess by means of set screws through the holes for the set screws; the middle fragment is installed with its rear end into the position recess of the rear fragment, wherein the free end of the threaded stud is immersed into the recess for the threaded stud in the coupling and secured there using set screws through the holes for the set screws; through the rear holes for the screws of the middle fragment, the holes for the screws of the rear fragment and the holes for the screws of the stepper motor, the fixing screws are screwed in, fastening together the middle fragment of the injector unit, the rear fragment of the injector unit and the stepper motor housing, respectively; the guide cylinders are inserted into the recesses for the guide cylinders through the locks of the guide cylinders until they stop, wherein a sliding contact is formed between them and the guide half rings, respectively; a bearing is taken, pressed into the recess for the bearing of the front fragment; the front end of the middle fragment is installed in the position recess of the front fragment, wherein the cylindrical connector with its front edge enters the inner ring of the bearing; The fixing screws are screwed through the front screw holes of the middle fragment into the recesses for the screws of the front fragment; the clamping mechanism is assembled by screwing the clamping mechanism pin into the hole for the clamping mechanism pin, while in the cutout of the piston retainer this pin is connected to the clamping plate; soldering equipment is taken and a working circuit is assembled from a microcontroller, a stepper motor driver, a four-pin pin connector, a power jack, a toggle switch, a ground contact, a voltage stabilizer, a display, and tact buttons; the display and tact buttons are taken and mounted into the control unit from above; the power jack, four-pin pin connector, toggle switch and ground contact are mounted into the control unit housing from the rear; the power adapter is connected on one side to the power source, and on the other side to the power jack; the electrical connection between the control unit and the stepper motor is made with a four-wire cable, wherein each wire goes to the contact of a separate winding of the stepper motor, which is connected from the stepper motor side to the contacts of the stepper motor windings, and from the control unit side is connected to a four-pin connector. The method of using the laboratory automatic syringe microinjector according to claim 1, consisting in the fact that in order to start operation, the power supply adapter is connected to the power source and to the power socket, wherein the control unit is placed outside the experimental setup, and the injector unit is located in close proximity to the animal being tested; the control unit and the stepper motor are connected with a cable, wherein it is connected from the control unit side to the four-pin connector, and from the stepper motor side to the contacts of the stepper motor windings; the device as a whole is switched on, which is accomplished by moving the toggle switch to the "ON" state, wherein the device switch-on indicator is the appearance of a graphical interface on the display; The laboratory automatic syringe microinjector is calibrated for the required type of syringe using a test syringe, which is a syringe identical to the syringe that will be subsequently used to perform the injection; the operator draws a certain amount of fluid into the test syringe for calibration; the operator then interacts with the graphical interface using the tact buttons on the display and selects the "Calibre" submenu, then selects the "Movement" line, then "Manual"; after that, by pressing the tact buttons, the operator moves the carriage to the required position to match the test syringe piston; the test syringe is installed with its flange in the syringe flange retainer and with its piston in the cutout of the piston retainer and fixed there with a clamping mechanism. This operation is performed by tightening the clamping mechanism pin until the clamping plate tightly contacts the syringe piston; the operator then selects the "Start K." and "Start" items, after which the carriage begins a slow forward movement, displacing the fluid from the syringe; Then the operator presses the "Stop" button on the display, the movement stops, and the program asks the operator to specify the displaced volume of liquid; the displaced volume of liquid is measured based on the marks on the body of the syringe or using the mass of the displaced liquid; after specifying the obtained volume, the microcontroller converts the obtained value of the liquid volume in accordance with the number of steps performed by the stepper motor and writes the calibration coefficient to the memory, thus, the calibration process is considered complete; in this case, if the calibration has already been performed earlier and it is planned to use the same model of syringe, the operator selects "Previous K.", and the program will use the calibration coefficient calculated during the previous calibration; the test syringe is removed and the carriage is moved to the initial position by selecting the "To zero"item; a working syringe is installed in place of the test syringe according to the algorithm described above, while in order to exclude errors, air is preliminarily displaced from the dead space of the syringe; the substance is drawn into the working syringe by pressing the "Draw" item button on the graphical interface; then the operator specifies the required volume and speed of drawing up the drug; two actions are configured in the "Actions" submenu of the graphical interface, with the operator setting the required volume, time and rate of administration for each action: the first stage is the administration of part of the collected volume at the maximum rate for inducing anesthesia, the second stage is the administration of the remaining volume over two hours; after completing the specified setting and pressing the "Start" item, all specified actions are executed in the order they are specified; in order to eliminate electromagnetic interference when recording an electrical signal by the equipment for conducting an electrophysiological experiment, the ground contact of the control unit is connected to the ground of this equipment; then a carrier for delivering the drug to the animal is installed on the end of the syringe; then the operator selects the "Start" item, starting the execution of all specified actions, while the microcontroller converts the specified actions and sends this information to the stepper motor driver, which, acting as a "gate mechanism", converts them into a sequence of pulses sent from the power adapter to the stepper motor windings, this causes the rotor of the stepper motor to rotate, which is transmitted through the coupling to the threaded stud and then by means of the connecting cylinder - to the carriage; the rotation of the latter is limited by the joint formed by the guide half rings and guide cylinders, due to which there is a linear movement of the carriage at a speed specified by the operator for a certain distance corresponding to the set injection volume; after the completion of the first action, the execution of the next action begins according to the same principle.
Заявленное техническое решение иллюстрируется Фиг.1 - Фиг.20.The claimed technical solution is illustrated in Fig.1 - Fig.20.
На Фиг.1 представлена часть заявленного устройства - блок инъектора (изометрическая проекция). Fig. 1 shows a part of the claimed device - the injector block (isometric projection).
На Фиг.2 представлена часть заявленного устройства - шаговый двигатель (изометрическая проекция). Fig. 2 shows a part of the claimed device - a stepper motor (isometric projection).
На Фиг.3 представлена часть заявленного устройства - задний фрагмент блока инъектора (изометрическая проекция). Fig. 3 shows a part of the claimed device - the rear fragment of the injector block (isometric projection).
На Фиг.4 представлена часть заявленного устройства - задний фрагмент блока инъектора (вид сзади). Fig. 4 shows a part of the claimed device - the rear fragment of the injector unit (rear view).
На Фиг.5 представлена часть заявленного устройства - задний фрагмент блока инъектора (вид спереди). Fig. 5 shows a part of the claimed device - the rear fragment of the injector block (front view).
На Фиг.6 представлена часть заявленного устройства - средний фрагмент блока инъектора (изометрическая проекция). Fig. 6 shows a part of the claimed device - the middle fragment of the injector block (isometric projection).
На Фиг.7 представлена часть заявленного устройства - средний фрагмент блока инъектора (вид сбоку). Fig. 7 shows a part of the claimed device - the middle fragment of the injector block (side view).
На Фиг.8 представлена часть заявленного устройства - передний фрагмент блока инъектора (изометрическая проекция). Fig. 8 shows a part of the claimed device - the front fragment of the injector block (isometric projection).
На Фиг.9 представлена часть заявленного устройства - передний фрагмент блока инъектора (вид сзади). Fig. 9 shows a part of the claimed device - the front fragment of the injector block (rear view).
На Фиг.10 представлена часть заявленного устройства - передний фрагмент блока инъектора (вид спереди). Fig. 10 shows a part of the claimed device - the front fragment of the injector block (front view).
На Фиг.11 представлена часть заявленного устройства - каретка (изометрическая проекция). Fig. 11 shows a part of the claimed device - a carriage (isometric projection).
На Фиг.12 представлена часть заявленного устройства - каретка (вид спереди). Fig. 12 shows a part of the claimed device - a carriage (front view).
На Фиг.13 представлена часть заявленного устройства - муфта (изометрическая проекция). Fig. 13 shows a part of the claimed device - a coupling (isometric projection).
На Фиг.14 представлена часть заявленного устройства - муфта (вид спереди). Fig. 14 shows a part of the claimed device - a coupling (front view).
На Фиг.15 представлена часть заявленного устройства - блок инъектора без шагового двигателя (вид сбоку). Fig. 15 shows a part of the claimed device - an injector unit without a stepper motor (side view).
На Фиг.16 представлена часть заявленного устройства - блок инъектора без шагового двигателя (вид спереди). Fig. 16 shows a part of the claimed device - an injector unit without a stepper motor (front view).
На Фиг.17 представлена часть заявленного устройства - блок управления (изометрическая проекция). Fig. 17 shows a part of the claimed device - a control unit (isometric projection).
На Фиг.18 представлена часть заявленного устройства - блок управления (вид снизу). Fig. 18 shows a part of the claimed device - the control unit (bottom view).
На Фиг.19 представлена часть заявленного устройства - блок управления (вид сзади). Fig. 19 shows a part of the claimed device - the control unit (rear view).
На Фиг.20 представлена блок-схема блока управления и источника питания. Fig. 20 shows a block diagram of the control unit and power supply.
Позиции на фигурах обозначают:The positions on the figures indicate:
1 - Шаговый двигатель1 - Stepper motor
1.1 - Корпус шагового двигателя1.1 - Stepper motor housing
1.2 - Ротор шагового двигателя1.2 - Stepper motor rotor
1.3 - Отверстия для винтов шагового двигателя1.3 - Stepper Motor Screw Holes
1.4 - Контакты обмоток шагового двигателя1.4 - Stepper motor winding contacts
2 - Блок инъектора2 - Injector block
2.1 - Задний фрагмент блока инъектора2.1 - Rear fragment of the injector block
2.1.1 - Углубление для корпуса шагового двигателя2.1.1 - Recess for stepper motor housing
2.1.2 - Отверстие для ротора шагового двигателя2.1.2 - Hole for stepper motor rotor
2.1.3 - Позиционное углубление заднего фрагмента2.1.3 - Positional deepening of the posterior fragment
2.1.4 - Отверстия для винтов заднего фрагмента2.1.4 - Posterior Fragment Screw Holes
2.2 - Средний фрагмент блока инъектора2.2 - Middle fragment of the injector block
2.2.1 - Канал для каретки2.2.1 - Carriage channel
2.2.2 - Углубления для направляющих цилиндров2.2.2 - Recesses for guide cylinders
2.2.3 - Фиксаторы направляющих цилиндров2.2.3 - Guide cylinder locks
2.2.4 - Задние отверстия для винтов среднего фрагмента2.2.4 - Rear screw holes for the middle fragment
2.2.5 - Передние отверстия для винтов среднего фрагмента2.2.5 - Front holes for screws of the middle fragment
2.3 - Передний фрагмент блока инъектора2.3 - Front fragment of the injector block
2.3.1 - Позиционное углубление переднего фрагмента2.3.1 - Positional recess of the anterior fragment
2.3.2 - Углубление для подшипника2.3.2 - Bearing recess
2.3.3 - Фиксатор фланца шприца2.3.3 - Syringe flange retainer
2.3.4 - Углубления для винтов переднего фрагмента2.3.4 - Anterior fragment screw recesses
2.4 - Направляющие цилиндры2.4 - Guide cylinders
2.5 - Резьбовая шпилька2.5 - Threaded stud
2.5.1 - Цилиндрический коннектор2.5.1 - Cylindrical connector
2.5.2 - Муфта2.5.2 - Coupling
2.5.2.1 - Углубление для резьбовой шпильки2.5.2.1 - Recess for threaded stud
2.5.2.2 - Углубление для ротора шагового двигателя2.5.2.2 - Recess for stepper motor rotor
2.5.2.3 - Отверстия для установочных винтов2.5.2.3 - Holes for mounting screws
2.6 - Каретка2.6 - Carriage
2.6.1 - Центральное отверстие2.6.1 - Central hole
2.6.2 - Направляющие полукольца2.6.2 - Guide half rings
2.6.3 - Соединительный цилиндр2.6.3 - Connecting cylinder
2.6.4 - Вырез фиксатора поршня2.6.4 - Piston retainer cutout
2.6.5 - Прижимной механизм2.6.5 - Clamping mechanism
2.6.5.1 - Отверстие шпильки прижимного механизма2.6.5.1 - Clamping mechanism pin hole
2.6.5.2 - Шпилька прижимного механизма2.6.5.2 - Clamping mechanism pin
2.6.5.3 - Прижимающая пластина2.6.5.3 - Pressure plate
2.7 - Шприц2.7 - Syringe
2.7.1 - Поршень шприца2.7.1 - Syringe plunger
2.7.2 - Фланец шприца2.7.2 - Syringe flange
2.8 - Фиксирующие винты2.8 - Fixing screws
2.9 - Подшипник2.9 - Bearing
3 - Блок управления3 - Control unit
3.1 - Корпус блока управления3.1 - Control unit housing
3.1.1 - Отверстия с винтами блока управления3.1.1 - Control unit screw holes
3.2 - Дисплей3.2 - Display
3.3 - Тактовые кнопки3.3 - Tact buttons
3.4 - Штыревой четырехконтактный разъем3.4 - Four-pin male connector
3.5 - Гнездо питания3.5 - Power socket
3.6 - Тумблер3.6 - Toggle Switch
3.7 - Контакт заземления3.7 - Grounding contact
3.8 - Система управления3.8 - Control system
3.8.1 - Микроконтроллер3.8.1 - Microcontroller
3.8.2 - Драйвер шагового двигателя3.8.2 - Stepper Motor Driver
4 - Источник питания4 - Power supply
4.1 - Адаптер питания4.1 - Power adapter
4.2 - Стабилизатор напряжения.4.2 - Voltage stabilizer.
Далее заявителем приведено описание заявленного технического решения.The applicant then provides a description of the claimed technical solution.
Заявленное устройство для реализации способа функционально состоит из следующих основных конструктивных частей (Фиг.1 - Фиг.20):The claimed device for implementing the method functionally consists of the following main structural parts (Fig. 1 - Fig. 20) :
- шаговый двигатель (1),- stepper motor (1),
- блок инъектора (2),- injector block (2),
- блок управления (3),- control unit (3),
- источник питания (4),- power supply (4),
- графический интерфейс (представляет собой программное обеспечение для функционирования заявленного технического решения, оно описано кратко для общего понимания принципа работы заявленного технического решения и является его неотъемлемой частью при использовании по назначению и разработано под заявленную конструкцию персонально).- graphical interface (represents software for the operation of the declared technical solution, it is described briefly for a general understanding of the operating principle of the declared technical solution and is an integral part of it when used for its intended purpose and is developed individually for the declared design).
1. Шаговый двигатель (1) (см. Фиг.1 - Фиг.2) состоит из его корпуса (1.1), ротора (1.2), отверстий для винтов (1.3) и контактов обмоток (1.4). 1. The stepper motor (1) (see Fig.1 - Fig.2) consists of its housing (1.1), rotor (1.2), holes for screws (1.3) and winding contacts (1.4).
Ротор шагового двигателя (1.2) расположен внутри его корпуса (1.1) по центру. Отверстия для винтов шагового двигателя (1.3) расположены на его передней грани. При фиксации шагового двигателя (1) в блоке инъектора (2) контакты обмоток шагового двигателя (1.4) расположены на его боковой грани.The rotor of the stepper motor (1.2) is located inside its housing (1.1) in the center. The holes for the screws of the stepper motor (1.3) are located on its front edge. When fixing the stepper motor (1) in the injector block (2), the contacts of the windings of the stepper motor (1.4) are located on its side edge.
2. Блок инъектора (2) (Фиг.1, Фиг.3 - Фиг.16) состоит из заднего (2.1), среднего (2.2) и переднего (2.3) фрагментов, направляющих цилиндров (2.4), резьбовой шпильки (2.5), каретки (2.6), шприца (2.7), фиксирующих винтов (2.8) и подшипника (2.9). 2. The injector block (2) (Fig. 1, Fig. 3 - Fig. 16) consists of rear (2.1), middle (2.2) and front (2.3) fragments, cylinder guides (2.4), threaded stud (2.5), carriage (2.6), syringe (2.7), fixing screws (2.8) and bearing (2.9).
На задней грани заднего фрагмента блока инъектора (2.1) расположено углубление для корпуса шагового двигателя (2.1.1), а на передней грани - позиционное углубление заднего фрагмента (2.1.3). В центре заднего фрагмента (2.1) выполнено сквозное отверстие для ротора шагового двигателя (2.1.2), а по краям его передней и задней грани выполнены сквозные отверстия для винтов заднего фрагмента (2.1.4).On the rear face of the rear fragment of the injector unit (2.1) there is a recess for the stepper motor housing (2.1.1), and on the front face there is a positional recess of the rear fragment (2.1.3). In the center of the rear fragment (2.1) there is a through hole for the rotor of the stepper motor (2.1.2), and along the edges of its front and rear faces there are through holes for the screws of the rear fragment (2.1.4).
В центре среднего фрагмента блока инъектора (2.2) выполнен канал для каретки (2.2.1), открытый кверху. На внутренней стороне стенок данного канала (2.2.1) выполнены углубления для направляющих цилиндров (2.2.2), а на переднем и заднем его концах - фиксаторы направляющих цилиндров (2.2.3) выполненные в виде вытянутых колец. Также на среднем фрагменте (2.2) по краям его концевых расширений выполнены сквозные передние (2.2.5) и задние (2.2.4) отверстия для винтов среднего фрагмента.In the center of the middle fragment of the injector block (2.2) there is a channel for the carriage (2.2.1), open upwards. On the inner side of the walls of this channel (2.2.1) there are recesses for the guide cylinders (2.2.2), and on its front and rear ends there are guide cylinder locks (2.2.3) made in the form of elongated rings. Also on the middle fragment (2.2) along the edges of its end extensions there are through front (2.2.5) and rear (2.2.4) holes for the screws of the middle fragment.
На задней грани переднего фрагмента блока инъектора (2.3) выполнено позиционное углубление переднего фрагмента (2.3.1), а на дне данного углубления (2.3.1), по центру, выполнено углубление для подшипника (2.3.2). По краям задней грани переднего фрагмента (2.3) выполнены углубления для винтов (2.3.4). На верхней грани переднего фрагмента (2.3) выполнен фиксатор фланца шприца (2.3.3).On the rear face of the front fragment of the injector block (2.3) there is a positional recess of the front fragment (2.3.1), and on the bottom of this recess (2.3.1), in the center, there is a recess for the bearing (2.3.2). Along the edges of the rear face of the front fragment (2.3) there are recesses for screws (2.3.4). On the upper face of the front fragment (2.3) there is a retainer for the syringe flange (2.3.3).
Через задние отверстия для винтов среднего фрагмента (2.2.5), отверстия для винтов заднего фрагмента (2.1.4) и отверстия для винтов шагового двигателя (1.3) установлены фиксирующие винты (2.8) с возможностью скрепления между собой среднего фрагмента блока инъектора (2.2), заднего фрагмента блока инъектора (2.1), и корпуса шагового двигателя (1.1). При этом задний конец среднего фрагмента (2.2) введен в позиционное углубление заднего фрагмента блока инъектора (2.1.3), а корпус шагового двигателя (1.1) погружен в углубление для корпуса шагового двигателя (2.1.1).Fixing screws (2.8) are installed through the rear holes for the screws of the middle fragment (2.2.5), the holes for the screws of the rear fragment (2.1.4) and the holes for the screws of the stepper motor (1.3) with the possibility of fastening together the middle fragment of the injector block (2.2), the rear fragment of the injector block (2.1), and the stepper motor housing (1.1). In this case, the rear end of the middle fragment (2.2) is inserted into the positional recess of the rear fragment of the injector block (2.1.3), and the stepper motor housing (1.1) is immersed in the recess for the stepper motor housing (2.1.1).
Через передние отверстия для винтов среднего фрагмента (2.2.5) установлены фиксирующие винты (2.8) в углубления для винтов переднего фрагмента (2.3.4). При этом передний конец среднего фрагмента (2.2) введен в позиционное углубление переднего фрагмента (2.3.1)Through the front holes for the screws of the middle fragment (2.2.5), the fixing screws (2.8) are installed into the recesses for the screws of the anterior fragment (2.3.4). In this case, the front end of the middle fragment (2.2) is inserted into the positional recess of the anterior fragment (2.3.1)
Направляющие цилиндры (2.4) расположены в углублениях для направляющих цилиндров (2.2.2) среднего фрагмента (2.2) и закреплены там посредством фиксаторов направляющих цилиндров (2.2.3).The guide cylinders (2.4) are located in the recesses for the guide cylinders (2.2.2) of the middle fragment (2.2) and are secured there by means of the guide cylinder clamps (2.2.3).
Резьбовая шпилька (2.5) соединена с подшипником (2.9) посредством цилиндрического коннектора (2.5.1), а с ротором шагового двигателя (1.2) с помощью муфты (2.5.2). В последней выполнены углубления для резьбовой шпильки (2.5.2.1), углубление для ротора шагового двигателя (2.5.2.2) и отверстия для установочных винтов (2.5.2.3).The threaded stud (2.5) is connected to the bearing (2.9) by means of a cylindrical connector (2.5.1), and to the rotor of the stepper motor (1.2) by means of a coupling (2.5.2). The latter has recesses for the threaded stud (2.5.2.1), a recess for the rotor of the stepper motor (2.5.2.2) and holes for the mounting screws (2.5.2.3).
В центральной части каретки (2.6) выполнено центральное отверстие (2.6.1) для соединительного цилиндра (2.6.3) с возможностью соединения соединительным цилиндром (2.6.3) каретки (2.6) с резьбовой шпилькой (2.5) с образованием передачи «винт-гайка» между ними. На боковых и нижнем краях каретки (2.6) выполнены направляющие полукольца (2.6.2) с возможностью образования скользящего контакта с направляющими цилиндрами (2.4). На верхней грани каретки (2.5) выполнен вырез фиксатора поршня (2.6.4) и прижимной механизм (2.6.5). Последний состоит из шпильки прижимного механизма (2.6.5.2), установленной в соответствующее отверстие (2.6.5.1) и соединенной с прижимающий пластиной (2.6.5.3) в вырезе фиксатора поршня (2.6.4).In the central part of the carriage (2.6) there is a central opening (2.6.1) for the connecting cylinder (2.6.3) with the possibility of connecting the connecting cylinder (2.6.3) of the carriage (2.6) with the threaded stud (2.5) to form a "screw-nut" transmission between them. On the side and lower edges of the carriage (2.6) there are guide half rings (2.6.2) with the possibility of forming a sliding contact with the guide cylinders (2.4). On the upper edge of the carriage (2.5) there is a cutout for the piston retainer (2.6.4) and a clamping mechanism (2.6.5). The latter consists of a clamping mechanism stud (2.6.5.2) installed in the corresponding opening (2.6.5.1) and connected to the clamping plate (2.6.5.3) in the cutout of the piston retainer (2.6.4).
Шприц (2.7) зафиксирован в блоке инъектора (2) своим фланцем (2.7.1) в фиксаторе фланца шприца (2.3.3) и поршнем (2.7.2) в вырезе фиксатора поршня (2.6.4) с помощью прижимного механизма (2.6.5)The syringe (2.7) is fixed in the injector block (2) with its flange (2.7.1) in the syringe flange retainer (2.3.3) and the piston (2.7.2) in the cutout of the piston retainer (2.6.4) using the clamping mechanism (2.6.5)
Подшипник (2.9) расположен в углублении для подшипника (2.3.2) на переднем фрагменте блока инъектора (2.3).The bearing (2.9) is located in the bearing recess (2.3.2) on the front section of the injector block (2.3).
3. Блок управления (3) (Фиг.17 - Фиг.20) состоит из корпуса (3.1), дисплея (3.2), тактовых кнопок (3.3), штыревого четырехконтактного разъема (3.4), гнезда питания (3.5), тумблера (3.6), контакта заземления (3.7) и системы управления (3.8). 3. The control unit (3) (Fig. 17 - Fig. 20) consists of a housing (3.1), a display (3.2), tact buttons (3.3), a four-pin connector (3.4), a power socket (3.5), a toggle switch (3.6), a ground contact (3.7) and a control system (3.8).
На нижней грани корпуса блока управления (3.1) выполнены отверстия с винтами блока управления (3.1.1) с возможностью скрепления его верхней и нижней части.On the lower edge of the control unit housing (3.1) there are holes with screws for the control unit (3.1.1) with the possibility of fastening its upper and lower parts.
Дисплей (3.2) являющийся устройством вывода информации и тактовые кнопки (3.3) - устройства ввода информации, вмонтированы в блок управления (3) на его верхней грани.The display (3.2), which is an information output device, and the tact buttons (3.3), which are information input devices, are mounted in the control unit (3) on its upper edge.
На задней грани блока управления (3) выполнены ряд элементов:On the rear edge of the control unit (3) there are a number of elements:
- штыревой четырехконтактный разъем (3.4), к которому подключен провод, идущий к контактам обмоток шагового двигателя (1.4),- a four-pin male connector (3.4), to which the wire leading to the contacts of the stepper motor windings (1.4) is connected,
- гнездо питания (3.5), к которому подключен адаптер питания (4.1), идущий от источника питания (4),- power socket (3.5), to which the power adapter (4.1) coming from the power source (4) is connected,
- тумблер (3.6) с возможностью включения/выключения питания устройства,- toggle switch (3.6) with the ability to turn the device power on/off,
- контакт заземления (3.7).- grounding contact (3.7).
Факт отсутствия электромагнитных помех от описываемого устройства при проведении регистрации электрической активности возбудимых тканей животного осуществляется наличием заземляющего контакта (3.7) на блоке управления (3), который позволяет реализовать электрическое соединение между минусом питания описываемого устройства и общей землей оборудования для проведения электрофизиологических экспериментов.The absence of electromagnetic interference from the described device during the recording of the electrical activity of the excitable tissues of the animal is ensured by the presence of a grounding contact (3.7) on the control unit (3), which allows for the implementation of an electrical connection between the minus of the power supply of the described device and the common ground of the equipment for conducting electrophysiological experiments.
Система управления устройством (3.8) выполнена с возможностью обеспечения вращения ротора шагового двигателя (1.2) и воспроизведения инструкций, заданных пользователем через тактовые кнопки (3.3), и состоит из:The control system of the device (3.8) is designed to ensure rotation of the rotor of the stepper motor (1.2) and reproduction of instructions specified by the user via the tact buttons (3.3), and consists of:
- платы микроконтроллера (3.8.1),- microcontroller boards (3.8.1),
- драйвера шагового двигателя (3.8.2) с возможностью передачи питания от источника питания (4) на обмотки шагового двигателя (1) в определенной последовательности выходными контактами - с помощью штыревого четырехконтактного разъема (3.4), проводов и контакта обмоток шагового двигателя (1.4).- stepper motor drivers (3.8.2) with the ability to transmit power from the power source (4) to the stepper motor windings (1) in a certain sequence via output contacts - using a four-pin pin connector (3.4), wires and the contact of the stepper motor windings (1.4).
4. Источник питания (4) (Фиг.20) состоит из адаптера питания 12 В (4.1) и стабилизатора напряжения (4.2). Адаптер питания 12 В (4.1) соединен с блоком управления (3) через разъем питания (3.5), с возможностью питания обмоток шагового двигателя (1) напряжением 12 В через его драйвер (3.8.2), а также с возможностью питания микроконтроллера (3.8.1), тактовых кнопок (3.3) и дисплея (3.2) напряжением 5 В через стабилизатор напряжения (4.2) 4. The power supply (4) (Fig. 20) consists of a 12 V power adapter (4.1) and a voltage stabilizer (4.2). The 12 V power adapter (4.1) is connected to the control unit (3) via a power connector (3.5), with the ability to power the windings of the stepper motor (1) with a voltage of 12 V through its driver (3.8.2), as well as with the ability to power the microcontroller (3.8.1), tact buttons (3.3) and display (3.2) with a voltage of 5 V through the voltage stabilizer (4.2)
5. Графический интерфейс представляет из себя последовательность программных окон, отображаемых на дисплее (3.2), с возможностью взаимодействия с ними посредством тактовых кнопок (3.3). Данный интерфейс выполнен с возможностью выполнения следующих операций: 5. The graphical interface is a sequence of program windows displayed on the display (3.2), with the ability to interact with them using tact buttons (3.3). This interface is designed with the ability to perform the following operations:
- проведение калибровки для определенного типа шприца,- performing calibration for a specific type of syringe,
- свободное перемещение каретки,- free movement of the carriage,
- перемещение каретки в нулевую позицию,- moving the carriage to the zero position,
- выполнение набора жидкости в шприц с определенной скоростью и заданным объемом,- filling a syringe with liquid at a certain speed and a given volume,
- выполнение инъекции содержимого шприца с определенной скоростью и заданным объемом.- performing an injection of the contents of a syringe at a certain speed and a given volume.
Далее заявителем приведены примеры осуществления заявленного технического решения. Below, the applicant provides examples of the implementation of the declared technical solution.
Пример 1.Example 1. Процесс сборки (изготовления) заявленного устройства.The process of assembly (manufacturing) of the declared device.
Берут предварительно изготовленные перед их сборкой, например, способом печати из пластикового филамента с помощью технологии аддитивной 3D печати; задний (2.1), средний (2.2) и передний (2.3) фрагменты блока инъектора (2), цилиндрический коннектор (2.5.1), муфту (2.5.2), корпус блока управления (3.1), а также каретку (2.6), за исключением направляющих полуколец (2.6.2), соединительного цилиндра (2.6.3) и шпильки прижимного механизма (2.6.5.2).Take the following parts, pre-fabricated before their assembly, for example, by printing from plastic filament using additive 3D printing technology: the rear (2.1), middle (2.2) and front (2.3) fragments of the injector block (2), the cylindrical connector (2.5.1), the coupling (2.5.2), the control unit housing (3.1), as well as the carriage (2.6), with the exception of the guide half rings (2.6.2), the connecting cylinder (2.6.3) and the clamping mechanism pin (2.6.5.2).
К заднему фрагменту блока инъектора (2.1) крепят шаговый двигатель (1), например, 17HS4401, без фиксации винтами (2.8), так чтобы контакты обмоток шагового двигателя (1.4) были справа. При этом корпус шагового двигателя (1.1) погружают в углубление для корпуса шагового двигателя (2.1.1), при этом ротор шагового двигателя (1.2) проходит сквозь отверстие для ротора шагового двигателя (2.1.2).A stepper motor (1), for example, 17HS4401, is attached to the rear fragment of the injector block (2.1), without fixing it with screws (2.8), so that the contacts of the stepper motor windings (1.4) are on the right. In this case, the stepper motor housing (1.1) is immersed in the recess for the stepper motor housing (2.1.1), and the rotor of the stepper motor (1.2) passes through the hole for the rotor of the stepper motor (2.1.2).
В центральное отверстие (2.6.1) каретки (2.6) вставляют соединительный цилиндр (2.6.3), например, стальной цилиндр с внутренней резьбой М6. Также на каретке (2.6) закрепляют направляющие полукольца (2.6.2), например, половину стальной муфты без резьбы. Далее в соединительный цилиндр (2.6.3) вкручивают резьбовую шпильку (2.5), например, стальную резьбовую шпильку М6, до половины ее длины. Далее, на передний конец данной шпильки (2.5) накручивают цилиндрический коннектор (2.5.1). Далее, собранную конструкцию вставляют в канал для каретки (2.2.1), так чтобы цилиндрический коннектор (2.5.1) был обращен к переднему концу среднего фрагмента (2.2).A connecting cylinder (2.6.3), for example a steel cylinder with an M6 internal thread, is inserted into the central opening (2.6.1) of the carriage (2.6). Guide half rings (2.6.2), for example, half of a steel coupling without threads, are also fixed on the carriage (2.6). Next, a threaded stud (2.5), for example an M6 steel threaded stud, is screwed into the connecting cylinder (2.6.3) to half its length. Next, a cylindrical connector (2.5.1) is screwed onto the front end of this stud (2.5). Next, the assembled structure is inserted into the channel for the carriage (2.2.1) so that the cylindrical connector (2.5.1) faces the front end of the middle fragment (2.2).
На ротор шагового двигателя (1.2) устанавливают муфту (2.5.2) концом, содержащим углубление для ротора шагового двигателя (2.5.2.2). При этом, ротор (1.2) фиксируют в данном углублении посредством установочных винтов, например, стальных установочных винтов М3х3, через отверстия для установочных винтов (2.5.2.3).The coupling (2.5.2) is installed on the rotor of the stepper motor (1.2) with the end containing a recess for the rotor of the stepper motor (2.5.2.2). In this case, the rotor (1.2) is fixed in this recess by means of mounting screws, for example, steel mounting screws M3x3, through the holes for the mounting screws (2.5.2.3).
Средний фрагмент (2.2) своим задним концом устанавливают в позиционное углубление заднего фрагмента (2.1.3). При этом свободный конец резьбовой шпильки (2.5) погружают в углубление для резьбовой шпильки (2.5.2.1) в муфте (2.5.2) и закрепляют там с помощью установочных винтов, например, стальных установочных винтов М3х3, через отверстия для установочных винтов (2.5.2.3).The middle fragment (2.2) is installed with its rear end in the positioning recess of the rear fragment (2.1.3). In this case, the free end of the threaded stud (2.5) is immersed in the recess for the threaded stud (2.5.2.1) in the coupling (2.5.2) and secured there using set screws, for example, steel set screws M3x3, through the holes for the set screws (2.5.2.3).
Через задние отверстия для винтов среднего фрагмента (2.2.5), отверстия для винтов заднего фрагмента (2.1.4) и отверстия для винтов шагового двигателя (1.3) вкручивают фиксирующие винты (2.8), например, стальные винты М3, скрепляющие между собой средний фрагмент блока инъектора (2.2), задний фрагмент блока инъектора (2.1), и корпус шагового двигателя (1.1) соответственно.Through the rear holes for the screws of the middle fragment (2.2.5), the holes for the screws of the rear fragment (2.1.4) and the holes for the screws of the stepper motor (1.3), the fixing screws (2.8) are screwed in, for example, M3 steel screws, which fasten together the middle fragment of the injector block (2.2), the rear fragment of the injector block (2.1), and the housing of the stepper motor (1.1), respectively.
Через фиксаторы направляющих цилиндров (2.2.3) в углубления для направляющих цилиндров (2.2.2) до упора вставляют направляющие цилиндры (2.4), например, стальные цилиндры с диаметром 6 мм. При этом образуется скользящий контакт между ними (2.4) и направляющими полукольцами (2.6.2) соответственно.Guide cylinders (2.4), for example steel cylinders with a diameter of 6 mm, are inserted into the recesses for guide cylinders (2.2.2) through the guide cylinder clamps (2.2.3) until they stop. In this case, a sliding contact is formed between them (2.4) and the guide half rings (2.6.2), respectively.
Берут подшипник (2.9), например, подшипник 608 zz, вдавливают его в углубление для подшипника (2.3.2) переднего фрагмента (2.3).Take a bearing (2.9), for example, bearing 608 zz, and press it into the recess for the bearing (2.3.2) of the front fragment (2.3).
Передний конец среднего фрагмента (2.2) устанавливают в позиционное углубление переднего фрагмента (2.3.1), при этом цилиндрический коннектор (2.5.1) своим передним краем заходит во внутреннее кольцо подшипника (2.9).The front end of the middle fragment (2.2) is installed in the positional recess of the front fragment (2.3.1), while the cylindrical connector (2.5.1) with its front edge enters the inner ring of the bearing (2.9).
Через передние отверстия для винтов среднего фрагмента (2.2.5) вкручивают фиксирующие винты (2.8), например, стальные винты М3, в углубления для винтов переднего фрагмента (2.3.4).Through the front holes for the screws of the middle fragment (2.2.5), the fixing screws (2.8), for example, M3 steel screws, are screwed into the recesses for the screws of the anterior fragment (2.3.4).
Ведут сборку прижимного механизма (2.6.5) посредством вкручивания шпильки прижимного механизма (2.6.5.2) в отверстие для шпильки прижимного механизма (2.6.5.1). При этом в вырезе фиксатора поршня (2.6.3) данную шпильку (2.6.5.2) соединяют с прижимной пластиной (2.6.5.3) посредством резьбового соединения.The clamping mechanism (2.6.5) is assembled by screwing the clamping mechanism stud (2.6.5.2) into the hole for the clamping mechanism stud (2.6.5.1). In this case, in the cutout of the piston retainer (2.6.3), this stud (2.6.5.2) is connected to the clamping plate (2.6.5.3) by means of a threaded connection.
Берут паяльное оборудование и собирают рабочую цепь (Фиг. 20), из микроконтроллера (3.8.1), например, ESP 32 WROOM NodeMCU, драйвера шагового двигателя (3.8.2), например, tmc 2209, штыревого четырехконтактного разъема (3.4), например, авиационный разъем GX16 гнездо четырехконтактное, гнезда питания (3.5), например, гнездо DC 5.5 х 2.1 мм, тумблера (3.6), например, KCD1-103/2P, контакта заземления (3.7), например, винт М3, стабилизатора напряжения (4.2), например, LM7805, дисплея (3.2), например, I2C LCD Module 2004, тактовых кнопок (3.3), например, KAN0611-0431B. Последовательность сборки рабочей цепи показана на Фиг. 20.Take soldering equipment and assemble the working circuit (Fig. 20) from the microcontroller (3.8.1), for example, ESP 32 WROOM NodeMCU, the stepper motor driver (3.8.2), for example, tmc 2209, the four-pin male connector (3.4), for example, the GX16 aviation connector, the four-pin socket, the power sockets (3.5), for example, the DC 5.5 x 2.1 mm socket, the toggle switch (3.6), for example, KCD1-103/2P, the ground contact (3.7), for example, the M3 screw, the voltage stabilizer (4.2), for example, LM7805, the display (3.2), for example, I2C LCD Module 2004, the tact buttons (3.3), for example, KAN0611-0431B. The sequence of assembling the working circuit is shown in Fig. 20.
Берут дисплей (3.2) и тактовые кнопки (3.3) и монтируют их в блок управления (3) сверху. Гнездо питания (3.5), штыревой четырехконтактный разъем (3.4), тумблер (3.6) и контакт заземления (3.7) монтируют в корпус блока управления (3.1) сзади. Адаптер питания (4.1), например, стабилизированный блок питания 12 В 3A с круглым штекером DC 5.5 х 2.1 мм, подключают с одной стороны к источнику питания (5), например сети 220 В, а с другой стороны к гнезду питания (3.5).Take the display (3.2) and the tact buttons (3.3) and mount them in the control unit (3) from above. The power socket (3.5), the four-pin connector (3.4), the toggle switch (3.6) and the ground contact (3.7) are mounted in the control unit housing (3.1) from the rear. The power adapter (4.1), for example, a stabilized 12 V 3A power supply with a round DC 5.5 x 2.1 mm plug, is connected on one side to the power source (5), for example a 220 V network, and on the other side to the power socket (3.5).
Электрическое соединение между блоком управления (3) и шаговым двигателем (1) выполнено, например, четырехжильным проводом (каждая жила идет к контакту отдельной обмотки шагового двигателя), который со стороны шагового двигателя (1) подключен к контактам обмоток шагового двигателя (1.4), а со стороны блока управления (3) подключен к штыревому четырехконтактному разъему (3.4).The electrical connection between the control unit (3) and the stepper motor (1) is made, for example, by a four-wire cable (each wire goes to the contact of a separate winding of the stepper motor), which, on the side of the stepper motor (1), is connected to the contacts of the windings of the stepper motor (1.4), and on the side of the control unit (3), is connected to a four-pin pin connector (3.4).
Пример 2. Example 2. Обеспечение наркоза для животного при проведении электрофизиологического эксперимента.Providing anesthesia for an animal during an electrophysiological experiment.
Для начала работы, подключают адаптер подачи питания (4.1) к источнику питания (4) и к гнезду питания (3.5).To start working, connect the power adapter (4.1) to the power source (4) and to the power socket (3.5).
При этом блок управления (3) размещают вне экспериментальной установки, а блок инъектора (2) располагают в непосредственной близости к исследуемому животному.In this case, the control unit (3) is placed outside the experimental setup, and the injector unit (2) is located in close proximity to the animal being tested.
Блок управления (3) и шаговый двигатель (1) соединяют проводом. При этом он подключается со стороны блока управления (3) к штыревому четырехконтактному разъему (3.4), а со стороны шагового двигателя (1) к контактам обмоток шагового двигателя (1.4).The control unit (3) and the stepper motor (1) are connected by a wire. In this case, it is connected from the control unit (3) side to the four-pin connector (3.4), and from the stepper motor (1) side to the contacts of the stepper motor windings (1.4).
После подключения всех проводов, осуществляют включение устройства в целом, которое совершается переводом тумблера (3.6) в состояние «ON». При этом индикатор включения устройства является появление на дисплее (3.2) графического интерфейса.After connecting all the wires, the device as a whole is switched on, which is done by moving the toggle switch (3.6) to the "ON" state. In this case, the indicator of the device being switched on is the appearance of the graphic interface on the display (3.2).
Осуществляют калибровку лабораторного автоматического шприцевого микроинъектора под требуемый тип шприца. Данную процедуру выполняют с использованием «тестового шприца», которым является шприц, идентичный шприцу, который будет в последующем использован для проведения инъекции (тестовый шприц не является ЗИП. Фактически оператором берется два одинаковых шприца, например, 5 мл, при этом один условно называется «тестовый», а другой «рабочий»)Calibrate the laboratory automatic syringe microinjector for the required type of syringe. This procedure is performed using a "test syringe", which is a syringe identical to the syringe that will be subsequently used to perform the injection (the test syringe is not a spare part. In fact, the operator takes two identical syringes, for example, 5 ml, with one conventionally called "test" and the other "working")
В тестовый шприц оператор набирает определенное количество жидкости, например, дистиллированной воды, для проведения калибровки. The operator draws a certain amount of liquid, such as distilled water, into the test syringe to perform calibration.
Далее оператор, используя тактовые кнопки на дисплее (3.3), производит взаимодействие с графическим интерфейсом и выбирает подменю «Калибр».Next, the operator, using the tact buttons on the display (3.3), interacts with the graphical interface and selects the “Calibre” submenu.
Там он выбирает строку «Перемещение», а далее «Ручное».There he selects the line “Move”, and then “Manual”.
После этого, нажимая на тактовые кнопки (3.3), оператор перемещает каретку (2.6) в необходимое положение для соответствия поршню (2.7.1) тестового шприца.After this, by pressing the tact buttons (3.3), the operator moves the carriage (2.6) to the required position to match the piston (2.7.1) of the test syringe.
Тестовый шприц устанавливают фланцем (2.7.2) в фиксатор фланца шприца (2.3.3), а поршнем (2.7.1) в вырез фиксатора поршня (2.6.4) и фиксируют там прижимным механизмом (2.6.5), данную операцию производят путем закручивания шпильки прижимного механизма (2.6.5.2) до момента плотного контакта прижимной пластины (2.6.5.3) с поршнем шприца (2.7.1).The test syringe is installed with the flange (2.7.2) in the syringe flange retainer (2.3.3), and with the piston (2.7.1) in the cutout of the piston retainer (2.6.4) and fixed there with the clamping mechanism (2.6.5). This operation is performed by tightening the clamping mechanism pin (2.6.5.2) until the clamping plate (2.6.5.3) makes tight contact with the syringe piston (2.7.1).
Далее оператор выбирает пункт «Начать К.» и «Старт», после чего каретка (2.6) начинает медленное движение вперед, вытесняя жидкость из шприца.Next, the operator selects the “Start K.” and “Start” options, after which the carriage (2.6) begins to slowly move forward, displacing the liquid from the syringe.
Далее оператор нажимает на дисплее кнопку «Стоп», движение прекращается, и программа просит у оператора указать вытесненный объем жидкости.The operator then presses the “Stop” button on the display, the movement stops, and the program asks the operator to indicate the displaced volume of liquid.
Измеряют вытесненный объем жидкости на основании рисок на теле шприца или же с помощью массы вытесненной жидкости.The displaced volume of liquid is measured based on the marks on the body of the syringe or using the mass of the displaced liquid.
После указания полученного объема микроконтроллер (3.8.1) преобразует полученное значение объема жидкости в соответствии с количеством шагов, выполненных шаговым двигателем (1), и записывает в память калибровочный коэффициент, таким образом процесс калибровки считается законченным.After specifying the obtained volume, the microcontroller (3.8.1) converts the obtained value of the liquid volume in accordance with the number of steps performed by the stepper motor (1) and records the calibration coefficient in the memory, thus the calibration process is considered complete.
При этом в случае, если калибровка уже выполнялась ранее и планируется использовать ту же модель шприца, то оператор выбирает «Прошлая К.», при этом программой будет использован калибровочный коэффициент, рассчитанный при предыдущей калибровке.In this case, if calibration has already been performed earlier and it is planned to use the same model of syringe, the operator selects “Previous K.”, and the program will use the calibration coefficient calculated during the previous calibration.
Тестовый шприц извлекают и каретку (2.6) переводят в начальное положение путем выбора пункта «В нуль».The test syringe is removed and the carriage (2.6) is moved to the initial position by selecting the “To zero” item.
На место тестового шприца устанавливают «рабочий шприц» по алгоритму, описанному выше, при этом для исключения ошибок предварительно вытесняют воздух из мертвого пространства шприца.A “working syringe” is installed in place of the test syringe according to the algorithm described above, while in order to eliminate errors, air is first displaced from the dead space of the syringe.
Осуществляют набор вещества в рабочий шприц с помощью нажатия на кнопку пункта «Набор» графического интерфейса.The substance is drawn into the working syringe by pressing the “Draw” button in the graphical interface.
Далее оператор указывает необходимый объем и скорость набора лекарственного препарата, например, анестетического вещества.Next, the operator specifies the required volume and speed of the drug, for example, an anesthetic substance.
Производят настройку двух действий в подменю графического интерфейса «Действия».Configure two actions in the Actions submenu of the graphical interface.
При этом оператор выставляет для каждого действия необходимый объем, время и скорость введения: первая стадия - введение части от набранного объема, например, 1/10 части, с максимальной скоростью для индукции в наркоз, вторая стадия - введение оставшегося объема в течение двух часов.In this case, the operator sets the required volume, time and rate of administration for each action: the first stage is the administration of a part of the collected volume, for example, 1/10 of the part, at the maximum speed for induction of anesthesia, the second stage is the administration of the remaining volume over two hours.
После выполнения указанной настройки и нажатия пункта «Старт» начинается выполнение всех заданных действий в порядке их указания.After completing the specified setting and pressing the “Start” item, all specified actions are executed in the order they were specified.
При этом для исключения электромагнитных помех при регистрации электрического сигнала, например, от возбудимых тканей животного, оборудованием для проведения электрофизиологического эксперимента, проводят подключение контакта заземления (3.7) блока управления (3) к земле данного оборудования.In this case, in order to eliminate electromagnetic interference when recording an electrical signal, for example, from excitable tissues of an animal, using equipment for conducting an electrophysiological experiment, the ground contact (3.7) of the control unit (3) is connected to the ground of this equipment.
Далее на конец шприца устанавливают носитель для доставки лекарственного препарата животному, например, венозный катетер.Next, a carrier for delivering the drug to the animal, such as a venous catheter, is installed at the end of the syringe.
Далее оператор выбирает пункт «Старт», производя начало выполнения всех заданных действий.Next, the operator selects the “Start” item, starting the execution of all specified actions.
При этом микроконтроллер (3.8.1) преобразует заданные действия и посылает данную информацию к драйверу шагового двигателя (3.8.2), который, выступая в роли «воротного механизма», преобразовывает их в последовательность импульсов, посылаемых от адаптера питания (4.1) к обмоткам шагового двигателя. Это приводит ротор шагового двигателя (1.2) во вращение, которое через муфту (2.5.2) передается резьбовой шпильке (2.5) и далее посредством соединительного цилиндра (2.6.3) - каретке (2.6). Вращение последней ограничено сочленением, образованным направляющими полукольцами (2.6.2) и направляющими цилиндрами (2.4). В силу этого происходит линейное перемещение каретки (2.6) с заданной оператором скоростью на определенное расстояние, соответствующие выставленному объему инъекции.In this case, the microcontroller (3.8.1) converts the specified actions and sends this information to the stepper motor driver (3.8.2), which, acting as a "gate mechanism", converts them into a sequence of pulses sent from the power adapter (4.1) to the stepper motor windings. This causes the rotor of the stepper motor (1.2) to rotate, which is transmitted through the coupling (2.5.2) to the threaded stud (2.5) and then by means of the connecting cylinder (2.6.3) to the carriage (2.6). The rotation of the latter is limited by the joint formed by the guide half rings (2.6.2) and the guide cylinders (2.4). Due to this, the linear movement of the carriage (2.6) occurs at a speed specified by the operator for a certain distance corresponding to the set injection volume.
После завершения первого действия начинается выполнение следующего действия по тому же принципу.After the first action is completed, the next action begins to be executed according to the same principle.
Из описанного выше можно сделать логический вывод, что заявителем решена техническая проблема и достигнут заявленный технический результат - разработан высокоточный нагреватель проточной жидкости, устраняющие недостатки аналогов, а именно достигнута:From the above, one can make a logical conclusion that the applicant has solved the technical problem and achieved the stated technical result - a high-precision heater for flowing liquid has been developed, eliminating the shortcomings of analogues, namely, the following has been achieved:
1 - обеспечена возможность автоматических коротких и длительных инъекций лекарственных препаратов, как с большой, так и малой скоростью введения с низким дискретным интервалом за счет использования вращения ротора шагового двигателя в качестве движущей силы;1 - the possibility of automatic short and long injections of medicinal preparations is provided, both at high and low injection rates with a low discrete interval, due to the use of the rotation of the rotor of the stepper motor as the driving force;
2 - обеспечена возможность реализации многоэтапных инъекций за счет программируемого блока управления и графического интерфейса;2 - the possibility of implementing multi-stage injections is provided by a programmable control unit and a graphical interface;
3 - обеспечена возможность автоматического и программируемого набора необходимого объема лекарственного препарата с определенной скоростью, что уменьшает его расход, за счет двухсторонней системы крепления шприцев в блоке инъектора и функционала графического интерфейса;3 - the ability to automatically and programmatically dial the required volume of the drug at a certain speed is provided, which reduces its consumption, due to the two-sided system of fastening syringes in the injector block and the functionality of the graphical interface;
4 - обеспечена возможность полуавтоматической калибровки под определенный шприц, что увеличивает точность инъекций, за счет использования шагового двигателя и функционала графического интерфейса;4 - the possibility of semi-automatic calibration for a specific syringe is provided, which increases the accuracy of injections, due to the use of a stepper motor and the functionality of the graphical interface;
5 - обеспечена возможность использования устройства при проведении биологических5 - the possibility of using the device during biological studies is ensured
экспериментов и хирургических операций над животными, что достигается за счет системы крепления шприцев рассчитанной на шприцы как большого (5 мл), так и малого объема (0,5 мл);experiments and surgical operations on animals, which is achieved through a syringe attachment system designed for both large (5 ml) and small volume (0.5 ml) syringes;
6 - обеспечена возможность использования устройства при проведении электрофизиологических экспериментов над животными, что достигается за счет отсутствия электромагнитных помех, устраненных путем заземления блока управления через контакт заземления.6 - the possibility of using the device when conducting electrophysiological experiments on animals is ensured, which is achieved due to the absence of electromagnetic interference, eliminated by grounding the control unit through the ground contact.
Claims (8)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2843065C1 true RU2843065C1 (en) | 2025-07-07 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040057855A1 (en) * | 2002-06-20 | 2004-03-25 | B. Braun Melsungen Ag | Syringe pump |
| RU2471513C2 (en) * | 2007-02-26 | 2013-01-10 | Кэафьюжн 303, Инк. | Automatic switchable pump system |
| RU2649504C1 (en) * | 2016-10-10 | 2018-04-03 | Сергей Валентинович Таранов | Automatic injector for standard medical syringes |
| WO2021194359A1 (en) * | 2020-03-27 | 2021-09-30 | Robert Lauwrence Ward | Syringe pump |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040057855A1 (en) * | 2002-06-20 | 2004-03-25 | B. Braun Melsungen Ag | Syringe pump |
| RU2471513C2 (en) * | 2007-02-26 | 2013-01-10 | Кэафьюжн 303, Инк. | Automatic switchable pump system |
| RU2649504C1 (en) * | 2016-10-10 | 2018-04-03 | Сергей Валентинович Таранов | Automatic injector for standard medical syringes |
| WO2021194359A1 (en) * | 2020-03-27 | 2021-09-30 | Robert Lauwrence Ward | Syringe pump |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU42750U1 (en) | DEVICE FOR DOSED SUBMISSION OF SUBSTANCES | |
| CN201524307U (en) | Multifunctional injection pump with TCI learning mode | |
| US5848988A (en) | Infusion device with audible data output | |
| CN113679903B (en) | Chemical liquid transporting apparatus, chemical liquid transporting control system, and chemical liquid transporting control method | |
| CN112237655A (en) | Intelligently controlled miniature fully closed-loop artificial pancreas | |
| CN210301904U (en) | Auxiliary device capable of being controlled quantitatively and matched with injector | |
| RU2843065C1 (en) | Laboratory automatic syringe micro-injector, method of its assembly, and method of its use | |
| CN213191756U (en) | A medical clinical continuous injection system | |
| CN211434496U (en) | Infusion pump for nursing | |
| CN2566870Y (en) | Target control injection pump | |
| CN206730219U (en) | A kind of fixed-quantity injector | |
| CN204995816U (en) | Electronic device that dispenses | |
| US6610030B1 (en) | Bilateral syringe tethered remote micro-pump | |
| CN219835964U (en) | Multichannel syringe boosting device | |
| CN218625285U (en) | Driving device | |
| CN214550531U (en) | Dual-lumen injection device | |
| CN110124156A (en) | A kind of easing pain of electron drug administration device | |
| CN112451801B (en) | Dual chamber injection device | |
| CN219835965U (en) | Injector boosting device | |
| CN119868724B (en) | Subcutaneous medicine filling material injection device and control system | |
| CN219878850U (en) | Disposable syringe for pump | |
| CN219398520U (en) | Injection pump and injection device | |
| CN213191754U (en) | A high-precision circulating syringe pump | |
| CN221579237U (en) | Quantitative injection device for beauty treatment | |
| CN112228518A (en) | Electromagnetic clutch device |