Портативная термостатическая установка

Изобретение может быть использовано для хранения и транспортировки биопрепаратов. Портативная термостатическая установка содержит термоконтейнер, внутри которого расположена теплообменная камера с вмонтированным внутри нее термодатчиком, и вихревую трубку Ранка-Хилша. Вход вихревой трубки подсоединен к источнику сжатого воздуха при помощи электромагнитного пневматического клапана и фильтра, а выходы соединены со входом теплообменной камеры при помощи двухканальных пневмораспределителей холодного и горячего выхода вихревой трубки. Установка содержит запрограммированную плату управления, снабженную USB-разъемом и соединенную с электромагнитным пневматическим клапаном, двухканальными пневмораспределителями холодного и горячего выхода вихревой трубки, термодатчиком и LCD-монитором с кнопками. По периметру между термоконтейнером и теплообменной камерой установки размещены термогранулы. Обеспечивается возможность регулирования и поддержания необходимого температурного режима внутри термоконтейнера с точностью до десятых долей градуса Цельсия в широком диапазоне температур, что является обязательным условием для хранения и транспортировки термочувствительных биологических объектов. 1 ил.

 

Изобретение относится к медицинской технике, в частности, к области хранения и транспортировки биопрепаратов.

Из существующего уровня техники известна мобильная термостатическая установка (патент RU 169988 U1. Мобильная термостатическая установка. МПК F25D 3/14. Заявка №2016124062 от 16.06.2016, опубл.: 11.04.2017 в Бюл. №11). Данное устройство позволяет получить эффект поддержания в термоконтейнере оптимальной для хранения биопрепаратов температуры при более высокой или низкой температуре внешней среды. Заявленный эффект достигается тем, что используемый термоконтейнер снабжен вихревой трубкой Ранка-Хилша, позволяющей создавать во внутреннем объеме термоконтейнера заданную для каждого конкретного биологического объекта необходимую температуру и поддерживать ее неограниченно долгое время при работающей вихревой трубке Ранка-Хилша.

Недостатком данного технического решения является то, что температура внутри термоконтейнера регулируется по рабочему давлению, подаваемому на вход вихревой трубки Ранка-Хилша, таким образом, невозможно узнать точную температуру внутри термоконтейнера и точную температуру воздуха, выходящего из вихревой трубки.

Также известен переносной термостат (патент RU 2054608 С1. Переносной термостат для транспортировки и хранения биологических субстанций. МПК F25D 3/14, Заявка №93009154/13 от 17.02.1993, опубл.: 20.02.1996), который содержит термоизолированный корпус с крышкой и рабочую камеру, термоэлектрический модуль, блок автоматического управления с пультом, радиатор, вентилятор и вентиляционное окно в корпусе с предохранительной решеткой. Камера выполнена из коррозионно-стойкого металла, радиатор и вентилятор размещены под днищем рабочей камеры, а нижняя часть корпуса термостата снабжена приспособлением, включающим опоры для его крепления на транспортном средстве с образованием зазора для обеспечения прохода воздуха в вентиляционное окно, а крышка термостата снабжена блоком, включающим люк для соединения с дренажными средствами жизнеобеспечения донорских органов.

Недостатки термостата - сложность конструкции и необходимость использования внешнего источника питания.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является возможность регулирования и поддержания необходимого температурного режима внутри термоконтейнера с точностью до десятых долей градуса Цельсия в широком диапазоне температур, что является обязательным условием для хранения и транспортировки термочувствительных биологических объектов.

Указанный технический результат достигается применением в конструкции портативной термостатической установки, включающей термоконтейнер, внутри которого расположена теплообменная камера установки, а по периметру между термоконтейнером и теплообменной камерой установки размещены термогранулы, и вихревую трубку Ранка-Хилша, автоматизированной системы управления и поддержания необходимого температурного режима. Заявленная система состоит из платы управления, LCD монитора с кнопками, термодатчика и электромагнитных клапанов. Плата управления представляет собой микрокомпьютер, содержащий микроконтроллер и программатор и имеющий порты входа для считывания поступающей информации от температурного датчика и команд пользователя, задаваемых через LCD монитор с кнопками. Порты выхода служат для сообщения с исполнительными устройствами (электромагнитные клапаны) и пользователем через LCD монитор. Микроконтроллер необходим для обработки массива данных и хранения кода программы, программатор используется для конструирования необходимого кода рабочей программы. Наличие в плате управления стабилизатора питания и порта питания позволяет запитать плату через USB разъем. LCD монитор с кнопками позволяет визуализировать и регулировать температурный режим с точностью до 0,1°С. Термодатчик измеряет температуру с точностью до 0,1°С. Электромагнитный клапан и двухканальные пневмораспределители используются для выбора необходимого воздушного потока и питания вихревой трубки.

Вихревой эффект Ранка-Хилша используется для поддержания температуры пространства рабочей камеры в диапазоне от минус 40°С до плюс 50°С), а также применены термогранулы, обладающие высокой теплоемкостью и добавленные непосредственно в рабочую камеру, что дает возможность длительного поддержания заданной температуры рабочей камеры установки. Вихревой эффект (эффект Ранка-Хилша) - эффект разделения газа или жидкости на две фракции при закручивании в цилиндрической или конической камере (рабочая камера вихревой трубки Ранка-Хилша), при этом периферия рабочего тела образует закрученный поток с большой температурой (до плюс 50°С), а в центре - охлажденный поток (температура до минус 40°С, закрученный в противоположную сторону).

Сущность изобретения поясняется принципиальной схемой установки, изображенной на Фигуре.

Работает устройство следующим образом: в рабочий объем 13 термоконтейнера (например, термоконтейнер марки ТМ-20, выпускаемый компанией «Термо-Конт МК», www.termokont.ru) 10, в котором находится теплообменная камера установки 12 (например, камера "Снайге", производитель: Литва, http://www.snaige.lt) 12 и по периметру между термоконтейнером 10 и теплообменной камерой установки 12 размещены термогранулы 11 (LabArmor, http://www.bioline.ru/catalog/116/), помещается биопрепарат. Затем на вход теплообменной камеры установки 12 прикрепляется выход холодного и горячего потоков воздуха вихревой трубки Ранка-Хилша 5 (Pmax = 17 Bar, производитель USA, http://www.exair.com/en-us/Pages/default.aspx). На вход вихревой трубки Ранка-Хилша подается воздух из источника сжатого воздуха 1 через фильтр 2 и электромагнитный пневматический клапан 3 (производитель: Россия, https://pneumoprivod.ru/pnevmoraspredeliteli/valve_v-seria.htm).

Электромагнитный воздушный клапан 3 служит для запуска или остановки вихревой трубки Ранка-Хилша 5 путем открытия или закрытия подачи в вихревую трубку сжатого воздуха из источника сжатого воздуха 1. На горячем и холодном выходах вихревой трубки стоят двухканальные пневмораспределители 4 и 6 (производство: Россия, например, https://pneumoprivod.ru/pnevmoraspredeliteli/valve_v-seria.htm), которые служат для подачи холодного или горячего воздуха в теплообменную камеру установки 12; при этом воздух с неиспользуемого в данный момент выхода трубки сбрасывается через пневмораспределитель в атмосферу, а воздух с используемого в данный момент выхода трубки через пневмораспределитель попадает в теплообменную камеру установки. Выбор используемого выхода вихревой трубки зависит от температуры, необходимой для находящегося внутри термоконтейнера биообъекта. Температура внутри термоконтейнера считывается при помощи термодатчика 9 (производитель Китай, например, https://market.yandex.ru/search?text=%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%BE%D0%B4%D0%B0%D1%82%D1%87%D0%B8%D0%BA&clid=545&local-offers-first=0) с точностью до десятых долей градуса Цельсия. Управление электромагнитными воздушными клапанами, а следовательно и температурными воздушными потоками, происходит платой управления, например, платой Arduino 8 (производитель: Китай, например, https://fastnvr.ru/all-for-arduino/displei-i-indikatory/LCD16x2-Shield-Green-screen?frommarket=https%3A&ymclid=373448159167015286400001) через LCD монитор с кнопками 7 (производитель Китай, например, https://fastnvr.ru/all-for-arduino/displei-i-indikatory/LCD16x2-Shield-Green-screen?frommarket=https%3A&ymclid=373448159167015286400001). LCD монитор с кнопками необходим для визуализации температурного режима и, при необходимости, его корректировки в режиме реального времени. Питание электрической схемы осуществляется через USB разъем платы управления 8.

Таким образом, холодный или горячий поток из вихревой трубки 5 попадает в теплообменную камеру установки 12, проходит по ее контуру, тем самым обеспечивая требуемый температурный режим внутри термоконтейнера 10.

Портативная термостатическая установка, включающая термоконтейнер, внутри которого расположена теплообменная камера установки, причем по периметру между термоконтейнером и теплообменной камерой установки размещены термогранулы, и вихревая трубка Ранка-Хилша, отличающаяся тем, что вход вихревой трубки Ранка-Хилша подсоединен к источнику сжатого воздуха при помощи электромагнитного пневматического клапана и фильтра, а выходы соединены со входом теплообменной камеры установки при помощи двухканальных пневмораспределителей холодного и горячего выхода вихревой трубки, теплообменная камера установки имеет вмонтированный внутри нее термодатчик, а портативная термостатическая установка включает в свой состав запрограммированную плату управления, снабженную USB-разъемом и соединенную с электромагнитным пневматическим клапаном, двухканальными пневмораспределителями холодного и горячего выхода вихревой трубки, термодатчиком и LCD-монитором с кнопками.