Ротационный вискозиметр

(71) Заявители Шульман Зиновий Пинхусович Мансуров Валерий Анатольевич Митьковская Наталья Павловна(72) Авторы Шульман Зиновий Пинхусович Мансуров Валерий Анатольевич Митьковская Наталья Павловна(73) Патентообладатели Шульман Зиновий Пинхусович Мансуров Валерий Анатольевич Митьковская Наталья Павловна(57) 1. Ротационный вискозиметр, содержащий магнитную систему компенсации вращательного момента, функционально связанную с внутренним цилиндром измерительного узла и рабочей кюветой с термостатом, электропривод с двигателем и редуктором для вращения измерительного узла, отличающийся тем, что электропривод измерительного узла снабжен шаговым двигателем и выполнен с возможностью мгновенного изменения величины и направления вращения вектора скорости последнего, а рабочая кювета дополнительно содержит съемный стаканчик, причем стаканчик и внутренний цилиндр изготовлены из полимерного материала. 10132. Ротационный вискозиметр по п. 1, отличающийся тем, что измерительный узел выполнен с возможностью скачкообразного вращения с мгновенной угловой скоростью мг(490-510) с-1. 3. Ротационный вискозиметр по любому из пп. 1-2, отличающийся тем, что редуктор выполнен безлюфтовым с передаточным числом 13, при этом средняя угловая скорость вращения измерительного узла составляет ср.(0,1-100) с-1. 4. Ротационный вискозиметр по п. 1, отличающийся тем, что полимерный съемный стаканчик и внутренний цилиндр изготовлены из фторопласта.,09/669,778 25.09.2000. 31.12.2002.,. 3.1755117 1, МПК 501 11/14, 4754490/25 31.10.92. 15.08.92. Бюл.30, Ротационный вискозиметр, Мелитопольский институт механизации сельского хозяйства,В.А. Дидур, Н.И. Лобанов, А.Г. Никитин (прототип). Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к приборам для измерения реологических свойств различных сред и, в частности, вязкости биологических жидкостей, например крови и плазмы человека или животных. Известен ротационный вискозиметр 1 для измерения вязкости жидких сред, в котором ротор выполнен в виде кольца, установлен на роликах, размещенных вокруг него, а магнитная муфта помещена во внутреннюю часть ротора. Вискозиметр содержит неподвижную камеру,образованную корпусом и крышкой, в которой выполнены сквозные пазы, сгруппированные парами с образованием рабочего канала. При работе вискозиметра его измерительный узел помещается непосредственно в сосуд с исследуемой жидкостью, которая заполняет при этом рабочий канал. При вращении ротора, происходит деформирование исследуемой жидкости, а возникающие в ней касательные напряжения создают на роторе крутящий момент, пропорциональный вязкости жидкости, который и регистрируют измерительным узлом. Недостатком данного вискозиметра является необходимость иметь достаточно большой объем исследуемой жидкости, что не всегда возможно при исследовании биологических жидкостей, например крови. Известен также ротационный вискозиметр 2, принцип работы которого основан на использовании бесконтактных сенсорных магнитных датчиков с автоматической регистрацией измерительных сигналов посредством контроллера с выводом данных на дисплей. Вискозиметр содержит магнитный датчик первого измерительного элемента, связанного посредством ротора с двигателем, который приводит его во вращение. Первый измерительный элемент через зазор глубиной , в котором размещают исследуемую жидкость, связан магнитным полем со вторым неподвижным измерительным элементом. При вращении ротора, происходит деформирование исследуемой жидкости плоской поверхностью первого измерительного элемента, а возникающие в ней напряжения создают крутящий момент, пропорциональный вязкости жидкости, который и регистрируют измерительной системой вискозиметра с выводом данных на дисплей. Недостатком известного вискозиметра является узкая сфера его применения, преимущественно для измерения сред с высокой вязкостью, так как измерительный узел конструктивно выполнен с открытым зазором определенной глубины , что не позволяет удерживать маловязкие среды, например биологические жидкости (кровь, плазму и др.) Наиболее близок к предлагаемому техническому решению ротационный вискозиметр для измерения вязкости широкого диапазона сред 3, который и выбран в качестве прототипа. Вискозиметр содержит магнитную систему компенсации вращательного момента, функцио 2 1013 нально связанную с соосно расположенным внутренним вращающимся измерительным цилиндром и внешним цилиндром - рабочей кюветой, термостат с нагревательным элементом и температурным датчиком, электрически связанным с индикатором вязкости, привод с синхронным электродвигателем, связанный через редуктор с измерительным узлом. Недостатком вискозиметра-прототипа является низкая достоверность результатов при измерениях вязкости биологических жидкостей, таких как кровь или плазма, вследствие постоянного характера вращения внутреннего измерительного цилиндра, обусловленного конструктивными особенностями привода вискозиметра. Кроме того, при определении вязкости биологических жидкостей необходимо после каждого измерения тщательно вымыть рабочую кювету(внешний измерительный цилиндр), что сложно выполнить из-за конструктивного исполнения рабочей кюветы. Тем самым снижается производительность и надежность процесса определения вязкости образцов. Задачей полезной модели является повышение надежности результатов исследований и производительности процесса измерений вязкости биологических жидкостей. Поставленная задача решена тем что, ротационный вискозиметр, содержащий магнитную систему компенсации вращательного момента, функционально связанную с внутренним цилиндром измерительного узла и рабочей кюветой с термостатом, электропривод с двигателем и редуктором для вращения измерительного узла, согласно полезной модели, электропривод измерительного узла снабжен шаговым двигателем и выполнен с возможностью мгновенного изменения величины и направления вращения вектора скорости последнего, а рабочая кювета дополнительно содержит съемный стаканчик, причем стаканчик и внутренний цилиндр изготовлены из полимерного материала. Измерительный узел выполнен с возможностью скачкообразного вращения с мгновенной угловой скоростью мг(490-510) с-1. Редуктор выполнен безлюфтовым с передаточным числом 13, при этом средняя угловая скорость вращения измерительного узла составляет ср.(0,1-100) с-1. Полимерный съемный стаканчик и внутренний цилиндр изготовлены из фторопласта. Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена принципиальная схема вискозиметра. На фиг. 2 - диаграмма цикла движения при измерении вязкости крови. Ротационный вискозиметр содержит магнитную систему 1 компенсации вращательного момента (ВМ), измерительный узел 2 с внутренним цилиндром 3, рабочей кюветой 4 со сменным стаканчиком 5, термостат 6, связанный через редуктор 7 с шаговым двигателем 8, систему управления 9, функционально связанную с микрокомпьютером 10, постоянным запоминающим 11 и усилительным 12 блоками, оптоэлектронной системой 13 измерения угла поворота магнитной системы 1 компенсации ВМ. Вискозиметр работает следующим образом. В сменный стаканчик 5 заливают исследуемую биологическую жидкость и помещают его в рабочую кювету 4, размещенную в рубашке термостата 6, который предварительно выводят на необходимый температурный режим, контролируемый системой управления 9. Далее в кювету 4 опускают внутренний цилиндр 3 измерительного узла 2. Включают шаговый двигатель 8,функционально связанный с магнитной системой 1 компенсации ВМ и системой управления 9 с микрокомпьютером 10. Приводят во вращение по заданной программе измерительный узел 2 посредством шагового двигателя 8 через редуктор 7. Течение биологической жидкости, находящейся в зазоре между внутренним цилиндром 3 и стенкой сменного стаканчика 5, увлекает за собой внутренний цилиндр 3 и возникающий на нем крутящий момент передается на магнитную систему 1 компенсации вращательного момента (ВМ). Посредством оптоэлектронной системы 13 измеряют угол поворота магнитной системы 1, затем соответствующий сигнал поступает в блоки 12, 11 и далее информация выводится на дисплей микрокомпьютера 10. В предлагаемом вискозиметре реализована нестационарная методика измерений реологических свойств биологических жидкостей, в частности крови, что позволяет при из 3 1013 мерении вязкости в определенной степени моделировать реальный процесс ее движения в организме, характеризующийся мгновенным изменением сопротивления движению. Модель ускоренного или замедленного течения крови реализуют путем ступенчатого изменения скорости сдвига с периодом порядка 0,7 с. Цикл движения (фиг. 2) реализуют в две фазы, путем скачкообразного вращения измерительного узла 2 с рабочей кюветой 3 шаговым двигателем 8 через редуктор 7 с мгновенной скоростью вращения мг(490-510) с-1. На первой фазе движения имеет место резкое перемещение кюветы 3 на угол 1-2 со скоростью сдвига до 510 с-1, а на второй фазе задается выдержка до 10 миллисекунд, с последующим изменением направления вектора скорости вращения, при этом средняя скорость вращения измерительного узла 2 составляет ср.(0,1-100) с-1. Такое движение шагового двигателя 8 обеспечивает разрушающее действие на структуру исследуемой биологической жидкости. При больших скоростях вращения (мг 200-300 с-1) прерывистое течение становится гладким и в качестве первого приближения эффективная скорость сдвига может быть определена по формуле, (1) 1 мг(/-) где- внутренний диаметр съемного стаканчика 5- диаметр внутреннего цилиндра 3 мг - мгновенная угловая скорость вращения измерительного узла 2. При низких скоростях сдвига, где пульсации течения значительны, эффективная скорость сдвига может быть вычислена по эмпирической формуле, (2) с 101/2(1)0,65 где 1 - скорость сдвига, заданная уравнением (1). Предлагаемый ротационный вискозиметр прошел испытания в клинической практике 9-й клинической больницы в г. Минске (Беларусь) и зарекомендовал себя как надежный и простой в обращении прибор для медицинских целей. Использование ротационного вискозиметра, основанного на скоростной методике измерения реологических свойств биологических жидкостей, позволяет оперативно контролировать и управлять всеми стадиями проведения такой процедуры, как плазмаферез крови, и одновременно минимизировать ущерб пациенту. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4