Інкубатор-центрифуга

Реферат: Інкубатор-центрифуга містить корпус (1), ротор (3), що обертається, в якому з можливістю відхилення в радіальній площині закріплені на осях (8) тримачі (9) для біологічних об'єктів, наприклад яєць. На осях (8) тримачів (9) закріплені зубчасті колеса (10), з якими зачіпляються зубчасті рейки (11), встановлені в наскрізних пазах (12) корпусу ротора (3) паралельно осі його обертання, на одному кінці рейок (11) виконані пази (15), що охоплюють диск (16), з'єднаний з можливістю обертання з іншим диском (18), на зовнішній поверхні якого виконана нарізь (19), що з'єднана з наріззю (20) охоплюючого його корпуса (21) інкубатора-центрифуги, на верхній кришці (28) якого закріплена система обертових роликів, розташованих один за одним між внутрішньою поверхнею другого диска (18) і виступом (22) ротора з можливість взаємодії з ними і між собою. Кількість роликів у системах відрізняється на одиницю, контактні поверхні роликів і виступу (22) виконані конічними, а у ролика (26), останнього від виступу (22), циліндро-конічною, вісь (29) ролика, першого від виступу (22), підпружинена. UA 103183 U (54) ІНКУБАТОР-ЦЕНТРИФУГА UA 103183 U UA 103183 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до пристроїв для інкубації біологічних у об'єктів, наприклад яєць, і може бути використана для біологічних досліджень, зокрема при створенні штучної сили тяжіння в умовах невагомості пілотованого космічного польоту. Відомо, що відсутність гравітації може порушити нормальне протікання формоутворюючих процесів [1, с. 128]. Відомо застосування штучної сили тяжіння як засобу профілактики ефектів невагомості [2]. Для цього на борту космічного апарату встановлюється центрифуга з тримачами для біологічних об'єктів. Тримачі закріплюються нерухомо на платформі центрифуги, при цьому орієнтація біологічного об'єкта, який розвивається в гравітаційному полі штучної сили тяжіння залишається незмінною, що є головним недоліком таких центрифуг. Однак відомий вплив зміни орієнтації в гравітаційному полі на розвиток плідного яйця [1, с. 121]. Наземні експерименти по дезорієнтації яйцеклітин в гравітаційному полі (метод клиностатичного обертання) вказують певну чутливість розвитку до цього фактору [1, с. 123]. Найбільш близьким аналогом до інкубатора-центрифуги, який заявляється, вибраним як прототип, є центрифуга, яка містить корпус, ротор, що обертається, в якому з можливістю відхилення в радіальній площині закріплені на осях тримачі для біологічних об'єктів [3]. Тримачі при обертанні ротора відхиляються від вертикального положення і самовстановлюються за напрямком вектора відцентрових сил. При цьому орієнтація біологічного об'єкта відносно гравітаційного поля залишається постійною, визначається величиною кутової швидкості обертання центрифуги і радіусом закріплення тримачів. Недоліком відомої центрифуги є неможливість проведення досліджень з вивчення впливу зміни орієнтації гравітаційного поля штучної сили тяжіння на розвиток організму в умовах космічного польоту. В основу корисної моделі поставлена задача забезпечення можливості зміни кута тримачів на обертовому роторі без його зупинки безпосередньо в ході процесу інкубації біологічних об'єктів для проведення досліджень з вивчення впливу зміни орієнтації гравітаційного поля штучної сили тяжіння на розвиток організму в умовах космічного польоту. Поставлена задача вирішується тим, що у відомій центрифузі, яка містить корпус, ротор, з можливістю обертання, в якому є можливість відхилення в радіальній площині закріплені на осях тримачі для біологічних об'єктів, наприклад яєць, згідно з корисною моделлю, на осях тримачів закріплені зубчасті колеса, з якими зачіпляються зубчасті рейки, встановлені в наскрізних пазах ротора паралельно осі його обертання, на одному кінці рейок виконані пази, що охоплюють диск, з'єднаний з можливістю обертання з іншим диском, на зовнішній поверхні якого виконана нарізь, що з'єднана з наріззю охоплюючого його корпуса інкубатора-центрифуги, на верхній кришці якого закріплені дві системи обертових роликів, розташованих один за одним між внутрішньою поверхнею другого диска і виступом ротора та взаємодіючих з ними І між собою, при цьому кількість роликів у системах відрізняється на одиницю, контактні поверхні роликів і виступу виконані конічними, а у ролика останнього від виступу, - циліндро-конічною, вісь ролика, першого від виступу підпружинена. Другий диск забезпечений розташованим над різьбовою частиною кільцевим виступом, встановленим з зазором всередині корпусу, на виступі закріплена шкала, яка виконана на окремому кільці, що закріплюється на кільцевому виступі диска після поєднання її нульового ділення з рискою на корпусі, при цьому частина корпусу навпроти кільцевого виступу виконана з прозорого матеріалу, наприклад органічного скла, з нанесеною на ньому відліковою рискою. Ротор забезпечений пристроєм для фіксації рейок на стадії складання, виконаним у вигляді змінних штифтів, які встановлюють в отвори частин рейок, що виступають над торцем ротора. При введенні ролика, що знаходиться на підпружиненій осі, в контакт з іншими роликами забезпечується відбір руху від обертового ротора інкубатора-центрифуги, перетворення його в поступальне переміщення зубчастих рейок, що призводить до зміни кута нахилу тримачів на обертовому роторі. Суть корисної моделі пояснює креслення. Центрифуга містить основу корпусу 1, в якому на двох підшипниках 2 встановлений ротор 3. Ротор 3 з'єднаний з електродвигуном 4 через зубчасті колеса 5, 6. У заглибленнях 7 корпусу ротора закріплені на осях 8 тримачі 9 біологічних об'єктів, наприклад яєць. Тримачі 9 мають можливість відхилятися відносно ротора в радіальній площині. На осях 8 тримачів 9 закріплені зубчасті колеса 10, які знаходяться в зачепленні з зубчастими рейками 11, встановлених в наскрізних пазах 12 корпусу ротора. Осі 8 захищені від випадання з гнізда 13 корпусу ротора планками 14. На виступаючому над торцем корпусу ротора кінці рейок 11 виконано заглиблення 15, яке охоплює диск 16. Диск 16 за допомогою підшипника 17 з'єднаний з другим диском 18. 1 UA 103183 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Підшипник 17 зафіксований в осьовому напрямку відносно дисків 16 і 18 за допомогою буртиків і стопорних кілець. Зовнішня поверхня диска 18 виконана з наріззю 19 і знаходиться у взаємодії з внутрішньою наріззю 20, охоплюючого його корпуса 21 центрифуги. Диски 16 і 18 виконані з центральними отворами, всередині яких проходить виступ 22 ротора. Між внутрішньою поверхнею 23 диска 18 і виступом 22 встановлено дві системи 24 і 25 обертових роликів 26. Осі 27 роликів закріплені на торцевій стінці 28 корпусу 21. Системи 24 і 25 відрізняються числом роликів 26 на одиницю. Ролики 26 розташовуються послідовно один за одним і з'єднують між собою диск 18 і виступ 22 ротора. Один з роликів 26 в кожній системі 24 і 25 встановлений на підпружиненій осі 29 і тому у вільному стані не контактує з іншим роликом. Вісь 29 може бути підпружинена пружиною 30 уздовж осі. Доцільно підпружинювати вісь першого від виступу 22 ролика. Решта роликів 26 знаходяться в постійному контакті між собою. Зовнішні поверхні дисків 26 виконані конічними. Відповідну конічну поверхню 31 має виступ 22 ротора. Зовнішня поверхня ролика 26, яка постійно взаємодіє з внутрішньою поверхнею 23 диска 16, виконана циліндрично-конічною. Виступ 22 виведений за межі корпусу центрифуги через стінку 28. На його кінці закріплена рукоятка 32. Кінці пружних осей 29 також виведені назовні через стінку 28 і забезпечені головками 33. Диск 18 має кільцевий виступ 34, розташований вище різьбової частини 19. Виступ 34 встановлений з зазором відносно корпусу 21 центрифуги, при цьому частина корпусу 21 навпроти виступу 34 виконана з прозорого матеріалу, наприклад органічного скла, на якому нанесена відлікова риска 35. Прозорим може бути виконано весь корпус 21. На виступі 34 закріплена шкала 36, яка виконана у вигляді кільця 37. У корпусі 21 навпроти тримачів 9 виконані вікна 38, які закриваються кришками 39. На виступаючих над корпусом ротора 3 частинах рейок 11 виконані отвори 40, в які на стадії складання центрифуги встановлюються знімні штифти 41. Інкубатор-центрифуга працює таким чином. При включенні електродвигуна 4 обертання через зубчасті колеса 5,6 передається ротору 3, встановленому на двох підшипниках 2 в підставці 1 корпусу інкубатора-центрифуги. Разом з ротором 3 обертаються тримачі 9 для біологічних об'єктів. При введенні першого від виступу 22 ролика 26 в контакт з конічною поверхнею 31 виступу 22 та іншого ролика шляхом натиснення на головку 33 осі 29 обертання від ротора 3 через систему роликів 24 або 25 передається на диск 18. Диск 18, що має нарізне з'єднання з корпусом 21, при своєму обертанні переміщається поступально відносно корпусу 21 і систем роликів 24 і 25 в одну або іншу сторону. Разом з диском 18 переміщається поступально і диск 16, з'єднаний з можливістю відносного обертання. Диск 16 передає поступальне переміщення зубчастим рейкам 11, а ті, в свою чергу, повертають зубчасті колеса 10, закріплені на осях 8 тримачів 9. При цьому відбувається зміна кута нахилу тримачів 9. Це продовжується до тих пір, поки натиснута головка 33 осі 29. При відпусканні головки 33 пружина 30 відводить вісь 29 разом з роликом 26 від конічної поверхні 31 виступу 22. Після цього припиняється обертання системи роликів 24 або 25 і диска 18. Диски 18,16, зубчасті рейки 11 зупиняються на певній висоті відносно корпусу 21, а тримачі 9 під певним кутом до корпусу ротора 3. Величина цього кута визначається за показаннями шкали 36 навпроти відлікової рейки 35, виконаної на прозорій частині корпусу 21. Для зміни кута нахилу тримачів 9 в протилежному напрямку приводиться в дію друга система обертових роликів 26. Чергуючи роботу систем 24 і 25 роликів встановлюють будь-яке програмне значення кута нахилу тримачів 9 при незмінному напрямку обертання ротора 3 без його зупинки. Ротор 3 обертається з певною кутовою швидкістю протягом часу, необхідного для інкубації біологічних об'єктів, наприклад яєць. Величина кутової швидкості ротора 3 визначається величиною інтенсивності штучної сили тяжіння і задається за допомогою регульованого електродвигуна 4. Нарізне з'єднання диска 18 і корпусу 21 виконано самогальмуючим, тому воно не розгвинчується під дією ваги диска 16, рейок 11 і моменту тертя в підшипнику 17, а кутове положення тримачів 9 залишається незмінним при виключених системах 24 і 25 роликів. Пропонований інкубатор-центрифуга на відміну від прототипу дозволяє програмно змінювати і фіксування кут повороту тримачів для біологічних об'єктів незалежно від величини кутової швидкості ротора, причому без його зупинки, так що режим штучної сили тяжіння не порушується. 2 UA 103183 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Установка двох систем обертових роликів з різним числом роликів дозволяє здійснити реверсування напрямку повороту тримачів для біологічних об'єктів при одному незмінному напрямку обертання ротора. Підпружинювання осі одного з роликів системи виключає можливість незапланованого зміни кута повороту тримачів, так як розривається кінематична ланцюг передачі руху від обертового ротора на механізм зміни кута повороту. Підпружинювання осі ролика, першого від обертового виступу ротора, виключає обертання решти роликів системи під час обертання ротора з незмінним кутом нахилу тримачів, при цьому зовнішня поверхня цих роликів не зношується. Система роликів, притиснутих один до одного та диска, що має нарізне з'єднання з корпусом центрифуги, підвищує ефект самогальмування цього нарізного з'єднання, що гарантує незмінність кута повороту тримачів під час їх обертання разом з ротором. Виконання зовнішніх поверхонь роликів конічними забезпечує підвищення коефіцієнта тертя в їх взаємному контакті, що зменшує можливість їх пробуксовки, зносу. Виконання в корпусі інкубатора-центрифуги вікон, розташованих на рівні розташування тримачів, забезпечує можливість їх мобільного заміни, зміни первісного кута установки тримачів всередині корпусу зібраної інкубатора-центрифуги. Крім того, через вікна після складання інкубатора-центрифуги витягуються знімні штифти, встановлені в отворах зубчастих рейок. Виведення виступу ротора за межі корпусу інкубатора-центрифуги і постачання його рукояткою дозволяє здійснювати зміни кута нахилу тримачів при відключеному електродвигуні. Крім того, утримання ротора за рукоятку при включеній системі роликів забезпечує можливість збирання-розбирання нарізного з'єднання другого диска і корпуса інкубатора-центрифуги. Виконання прозорою стінки корпусу інкубатора-центрифуги навпроти шкали, закріпленої на другому диску, забезпечує візуальний контроль за зміною і налаштуванням кута нахилу тримачів. Пропонований інкубатор-центрифуга забезпечує можливість проведення біологічних досліджень з вивчення впливу орієнтації гравітаційного поля штучної сили тяжіння на розвиток організму в умовах космічного польоту, що представляє великий науковий інтерес для космічної медицини. Так як управління механізмом зміни кута нахилу утримувачів здійснюється зовні корпусу, то це не відбивається на мікрокліматі, необхідному на певній стадії інкубування біологічних об'єктів. Джерела інформації: 1. Пальмбах Л.Р. "Некоторые результаты экспериментов по изучению развития позвоночных животных в невесомости (в условиях космического полета)". Экспериментальные исследования по космической биофизике. АН СССР. Научный центр биологических исследований. 1976, с. 119-130. 2. Адамович Б.А., Ильин В.А., Носкин А.Д. и др. "Научная аппаратура и среда обитания животных в эксперименте на биоспутнике "Космос-936". Космическая биология и авиакосмическая медицина, 1980, том 14, с. 19, фиг. 1; с. 20, фиг. 2. 3. А.С. СССР № 1080877, 804В5/04. Центрифуга (её варианты), 1984 - прототип. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 60 1. Інкубатор-центрифуга, що містить корпус (1), ротор (3), що обертається, в якому з можливістю відхилення в радіальній площині закріплені на осях (8) тримачі (9) для біологічних об'єктів, наприклад яєць, який відрізняється тим, що на осях (8) тримачів (9) закріплені зубчасті колеса (10), з якими зачіпляються зубчасті рейки (11), встановлені в наскрізних пазах (12) корпусу ротора (3) паралельно осі його обертання, на одному кінці рейок (11) виконані пази (15), що охоплюють диск (16), з'єднаний з можливістю обертання з іншим диском (18), на зовнішній поверхні якого виконана нарізь (19), що з'єднана з наріззю (20) охоплюючого його корпуса (21) інкубатора-центрифуги, на верхній кришці (28) якого закріплена система обертових роликів, розташованих один за одним між внутрішньою поверхнею другого диска (18) і виступом (22) ротора з можливість взаємодії з ними і між собою, при цьому кількість роликів у системах відрізняється на одиницю, контактні поверхні роликів і виступу (22) виконані конічними, а у ролика (26), останнього від виступу (22), - циліндро-конічною, вісь (29) ролика, першого від виступу (22), підпружинена. 2. Інкубатор-центрифуга за п. 1, який відрізняється тим, що другий диск (18) забезпечений розташованим над різьбовою частиною (19) кільцевим виступом (34), встановленим з зазором 3 UA 103183 U 5 всередині корпусу (21) центрифуги, на виступі (34) закріплена шкала (36), яка виконана на окремому кільці (37), що закріплена на кільцевому виступі (34) диска (23) після поєднання її нульового ділення з рискою (35) на корпусі (21), при цьому частину корпусу (21) навпроти кільцевого виступу (34) виконано з прозорого матеріалу, наприклад органічного скла, з нанесеною на ньому відлікової рискою (35). 3. Інкубатор-центрифуга за п. 1, який відрізняється тим, що ротор (3) забезпечений пристроєм для фіксації рейок (11) на стадії складання, виконаним у вигляді знімних штифтів (41), які встановлені в отвори (40) частин рейок, що виступають над торцем ротора. Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4