Міні-термостат-стерилізатор лабораторний з цифровою індикацією

Реферат: Міні-термостат-стерилізатор лабораторний з цифровою індикацією містить датчик температури, мікроконтролер та блок управління нагрівача. Додатково введено стабілізатор і реле, що підтримує в робочій камері температуру в діапазоні від кімнатної до 125 °C з точністю термостатування до ±0,1 °C; вага пристрою - 1,5 кг; його потужність - 50 Вт. UA 104787 U (54) МІНІ-ТЕРМОСТАТ-СТЕРИЛІЗАТОР ЛАБОРАТОРНИЙ З ЦИФРОВОЮ ІНДИКАЦІЄЮ UA 104787 U UA 104787 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до галузі медицини та біології, а саме до лабораторної діагностики, і може бути використана для стабілізації температури при проведенні біохімічних та серологічних реакцій ряду інфекційних захворювань вірусної, бактеріальної та грибкової етіології. Відомо, що клітинам властиві процеси метаболізму, які пов'язані з рядом фізичних і хімічних факторів впливу зовнішнього середовища. Для більшості патогенних та умовно-патогенних мікроорганізмів з аеробним та анаеробним способом дихання оптимальною температурою є 28,0-37,0°С. Відносно незначне підвищення температури проявляє інгібуючу дію на ріст і розмноження. Діагностика ряду захворювань вірусної, бактеріальної та грибкової етіології з використанням реакцій зв'язування комплементу не можлива без попередньої температурної інактивації власного комплементу в досліджуваній крові. Інактивація комплементу сироватки при одночасному збереженні максимальної кількості специфічних імунних гамаглобулінів (антитіл) тісно пов'язані із стабільною температурою (56,0 °С) протягом 45 хв. Існує ряд термостатів-стерилізаторів, які знайшли широке застосування в біохімії та медицині - 36,7-37,0 °С; тиндалізація - 65-70 °С; пастеризація - 80 °С. Існуючі конструкції пристроїв та апаратів, здатних підтримувати певний час задану температуру, часто не задовольняють поставлену задачі. Сучасні термостати лабораторій біохімічного, імунологічного та бактеріологічного профілів досить масивні, енергоємні, інерційні, дають великий відхил від номінальних значень заданих температур, а головне, працюють у досить вузькому діапазоні температур. Відомим є мікротермостат з позисторним нагрівачем (Патент РФ № 2164709, Микротермостат с позисторным нагревателем / В.Г. Козлов, В.П. Алексеев, Д.В. Озеркин, Заявник В.Г. Козлов, В.П. Алексеев, Д.В. Озеркин., заяв: № 99109421/09 від 29.04.1999, опубл: 27.03.2001), що містить позистор, розташований на термостатуючій підкладці; регульований транзистор, колектор якого з'єднаний з джерелом живлення, та емітер з одним з виводів позистора, який містить резистор зворотного зв'язку, включений між іншим виходом позистора і загальною шиною; операційний підсилювач неузгодженості і дільник напруги, що визначає величину температури термостатування підкладки, включений між джерелом живлення і загальною шиною, вихід якого з'єднаний з інвертуючим входом операційного підсилювача неузгодженості, вихід підсилювача з'єднаний з базою регулюючого транзистора, а неінвертуючий вхід підсилювача з'єднаний з резистором зворотного зв'язку. Недоліком аналога є те, що його не можна використати для стабілізації температури при проведенні біохімічних та серологічних реакцій, які протікають у об'ємі робочої камери. Найближчим аналогом є термостат твердотільний програмований малогабаритний ТТ-І (Термостат твердотельный программируемый малогабаритный ТТ-1-«ДНК-Техн.» Гном, ООО «НПО ДНК-Технология» Протвино, 2014, ТУ 9452-003-46482062-2), який містить мікроконтролюючий вузол, датчик температури та блок управління нагрівача, що дозволяє підтримувати задану температуру (діапазон температур до 99 °С; точність вимірювання ±0,2-0,5 °С; потужність до 200 Вт; вага приладу - 2 кг). Недоліком є те, що він не забезпечує малу інерційність термостатування та енергоекономічність, має високу вартість. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалити термостат-стерилізатор лабораторний з цифровою індикацією шляхом використання стабілізатора і реле, зменшення ваги до 1,5 кг, підвищення точності термостатування до ±0,1 °С, зменшення потужності до 50 Вт, підтримки в робочій камері температури в діапазоні від кімнатної до 125 °С. Спільними ознаками корисної моделі та аналога є наявність у конструкції пристрою датчика температури, мікроконтролера, блока управління нагрівача. Відмінні ознаки корисної моделі та аналога наведені в таблиці. 1 UA 104787 U Таблиця Порівняння корисної моделі та аналога за ознаками Ознаки стабілізатор датчик температури мікроконтролер реле блок управління нагрівача вага точність термостатування потужність підтримка діапазону температур 5 10 15 20 25 30 35 40 аналог + + + 2 кг ±0,2-0,5 °С 200 Вт до 99 °С Корисна модель + + + + + 1,5 кг ±0,1 °С 50 Вт до 125 °С Термічні способи стерилізації технічно простіші і дешевші та здійснюються шляхом нагрівання оброблюваних рідин за рахунок конвективного або кондуктивного теплообміну, а також їхніх комбінацій. Стерилізація може проводитися при температурах нижче температури кипіння води (пастеризація), поблизу неї (тиндалізація), або вище 100°С. На фіг 1 представлена схема побудови міні-термостата-стабілізатора лабораторного з цифровою Індикацією. На фіг. 2 наведено загальний вигляд термостата, де 2 - робоча камера; 7 - цифрове табло; 8 - клавіша включення; 9 та 10 кнопки встановлення діапазону температур термостатування. На фіг. 3 представлений графік виходу на режим термостатування, тобто співвідношення між температурою камери і температурою води в колбі при виході на режим термостатування від моменту включення при кімнатній температурі 26 °С до заданої температури 80 °С. Пристрій працює таким чином. Понижуючий трансформатор перетворює напругу 220 В у 20 В, необхідну для живлення електронних вузлів термостата; змінна напруга 20 В подається на випрямляч, який складається із діодного моста vd1 та згладжуючих конденсаторів С1, С2. Випрямляч перетворює змінну напругу в постійну. Напруга з випрямляча подається на стабілізатор Lm7805 і конденсатор С3. Напруга стабілізації 5 В забезпечує стабільну роботу мікроконтролера і датчика температури. Мікроконтролюючий вузол складається з мікроконтролера ATEMEL, датчика температури ADS18B20 і блока управління нагрівача. Підтримка температури в заданих інтервалах здійснюється мікроконтролером, який має елементи управління к1 і к2. Сигнал з датчика температури подається на вхід мікроконтролера. При досягненні заданої температури мікроконтролер подає керуючий сигнал на резистори R2, R3, R4 і базу транзистора КТ973А. Транзистор подає напругу на реле RP, яке включає і виключає нагрівний елемент термостата 1, підтримуючи, таким чином, заданий діапазон температур. Термостат складається з камери 2, яка має кришку 3, та корпусу 4, під камерою термостата знаходиться нагрівний елемент термостата 1. Між камерою 2 та корпусом термостата 4 знаходиться термоізоляція 5. В камері термостата розміщують колбу 6. Приклад. При реалізації корисної моделі отримані наступні результати: напруга живлення 20 V відповідає параметрам безпеки при його експлуатації; енергоекономічність експлуатації приладу - споживання термостатом енергії 50 Вт/год.; широкий діапазон температури - від кімнатної до +125 °С; стабільність у підтриманні заданої температури з мінімальною різницею між порогами терморегулювання - ±0,1 °С; мобільність термостата - можливість швидкої зміни місця роботи термостата в лабораторії (вага термостата 1,5 кг). Технічний результат: міні-термостат-стерилізатор лабораторний з цифровою індикацією дозволяє підтримувати в робочій камері температуру в діапазоні від кімнатної до 125 °С та підвищити точність термостатування при зменшенні потужності до 50 Вт та зменшенні ваги пристрою до 1,5 кг. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 Міні-термостат-стерилізатор лабораторний з цифровою індикацією, що містить датчик температури, мікроконтролер та блок управління нагрівача, який відрізняється тим, що додатково введено стабілізатор і реле, що підтримує в робочій камері температуру в діапазоні 2 UA 104787 U від кімнатної до 125 °C з точністю термостатування до ±0,1 °C; вага пристрою - 1,5 кг; його потужність - 50 Вт. 3 UA 104787 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський 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