портативный термостат для биологических исследований

Формула изобретения

Портативный термостат для биологических исследований, содержащий термоизолированный корпус с крышкой и рабочую камеру, электровентилятор, расположенный под днищем рабочей камеры, отличающийся тем, что он снабжен расположенными под днищем камеры электронагревателем, датчиком и задатчиком температуры, блоком коммутации, шинами для сетевого электропитания, усилителем постоянного тока, фильтром питания, блоком регулирования, понижающим трансформатором, причем электровентилятор и электронагреватель подключены к выходу блока коммутации, последний подключен к шинам для сетевого электропитания и выходу усилителя постоянного тока, который подключен к фильтру питания и выходу блока регулирования, входы последнего подключены к датчику и задатчику температуры и фильтру питания, вход которого соединен с выходом выпрямителя, вход выпрямителя подключен к вторичной обмотке понижающего трансформатора, первичная обмотка которого соединена с шинами сетевого электропитания, а рабочая камера снабжена технологическими полками, длина которых несколько меньше, чем внутреннее пространство рабочей камеры с возможностью образования воздушных каналов, причем крышка выполнена в виде теплоизолированной двери.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к ветеринарии и медицине, в частности к портативным термостатам для биологических исследований, и может быть использовано в биологических лабораториях, в учебном процессе в высших и средних учебных заведениях и в качестве мини-инкубатора в домашнем хозяйстве.

Уровень техники

Известен термостат, содержащий корпус с внутренней емкостью и внутренней вакуумной полостью и крышку с вакуумными полостями, которая установлена в верхней части корпуса, над его внутренней емкостью, при этом он снабжен заполненным гидридообразующим веществом контейнером с нагревательным элементом и термодатчиком с аккумулятором тепла, в корпусе выполнены заливная полость с заливным и выходным отверстиями и внешняя вакуумная полость, при этом заливная полость расположена между внутренней и внешней вакуумированными полостями, а внутренняя емкость корпуса соединена с внутренней вакуумированной полостью трубопроводом, причем термодатчик с аккумулятором тепла закреплены на крышке, с ее внутренней стороны.

В термостате термодатчик с аккумулятором тепла выполнены в виде корпуса с верхней пробкой с заливным отверстием в его нижней части и с нижней пробкой в нем, с рабочим веществом внутри него, в виде первой накидной гайки с подвижным контактным элементом в ее верхней части и в виде второй накидной гайки с контактным элементом, установленным вдоль ее вертикальной геометрической оси с помощью регулирующей пружины с помощью регулирующей пружины, причем верхняя часть корпуса соединена с первой накидной гайкой, а через гибкий элемент - с верхней пробкой, которая через пружину соединена с внутренними стенками первой накидной гайки, подвижный контактный элемент которой соединен в его нижней части с верхней пробкой, при этом верхняя часть первой накидной гайки соединена со второй накидной гайкой.

В термостате в качестве рабочего вещества использовано вещество, температура плавления которого соответствует температуре термостатирования. Термостат снабжен источником напряжения и реле, подвижный контактный элемент первой накидной гайки и контактный элемент второй накидной гайки последовательно через источник питания включены в управляющую цепь реле, контакты которого совмещены с контактами нагревательного элемента (см. пат. РФ №2009622, кл. Н05К 7/20, G12В 15/00, опубл. 15.03.1994 г.).

Недостатком данного термостата является сложность конструкции, большие затраты на изготовление.

Известен низкотемпературный термостат для хранения термолабильного биологического материала, содержащий теплоизолированную рабочую камеру с размещенным в ней блоком охлаждения, разделенную полками на отсеки, датчик температуры, стационарный блок питания и контейнеры с теплоаккумулирующим веществом, при этом в него введены пороговый блок аварийной сигнализации, электрический аккумулятор, многоканальный переключатель и n-1 датчиков температуры, где n число отсеков, при этом контейнеры с теплоаккумулирующим веществом и датчики температуры установлены в каждом отсеке, теплоаккумулирующее вещество выбрано с возможностью плавления в температурном интервале: Т_max.доп, Т_ст ^± Т, заданные температура и точность статирования, Т_ст и Т - максимальное значение допускаемой температуры, при которой может сохраняться биоматериал, причем выходы датчиков температуры соединены с информационными входами порогового блока аварийной сигнализации и измерителя температуры через многоканальный переключатель, шина питания электрических узлов термостата соединена с выходом аккумулятора и выходом стационарного блока питания, а управляющий вход порогового блока аварийной сигнализации соединен с выходом стационарного блока питания. В термостате многоканальный переключатель содержит мультиплексор, генератор тактовых импульсов, пороговый блок, элемент ручного управления опросом и коммутатор режимов опроса, через который генератор тактовых импульсов соединен с тактирующим входом мультиплексора, при этом первый и второй управляющие входы коммутатора режимов опроса соединены соответственно с выходом порогового блока и с элементом ручного управления опросом, информационный вход порового блока через выключатель связан с выходом, являющимся выходом многоканального переключателя, группой входов которого является группа входов мультиплексора.

Термостат содержит дополнительный датчик температуры, расположенный в емкости с теплофизическим эквивалентом сохраняемого биоматериала, установленный в рабочей камере и соединенный выходом с одним их входов многоканального переключателя и с разъемом для подключения устройства автоматической регистрации температуры.

Термостат содержит развязывающий элемент, включенный между шиной питания и выходом стационарного блока питания.

В термостате развязывающий элемент выполнен в виде диода (см. пат. РФ №2049344, кл. G05D 23/30, опубл. 27.11.1995 г.).

Недостатком данного термостата является сложность конструкции, невысокая надежность, большие затраты на изготовление.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый авторами за прототип является переносной термостат для транспортировки биологических субстанций, содержащий термоизолированный корпус с крышкой и рабочую камеру, термоэлектрический модуль, блок автоматического управления с пультом, радиатор, вентилятор и вентиляционное окно в корпусе с предохранительной решеткой, отличающийся тем, что рабочая 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 (см. пат. РФ №2054608, кл. F25D 3/14, опубл. 20.02.1996 г.).

Недостатком данного термостата является сложность конструкции, использование дорогостоящих комплектующих и трудности в организации массового производства.

Раскрытие изобретения

Задачей данного изобретения является разработка упрощенной конструкции переносного термостата для использования его в биологических и химических лабораториях там, где требуется сравнительная низкотемпературное термостатирование. Этот переносной термостат может быть использован на лабораторных занятиях, например, при определении активности ферментов в высших и средних учебных заведениях, при определении биологической активности тканевых препаратов, а также в фермерских хозяйствах в качестве миниинкубатора.

Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, сводится к упрощению устройства, повышению надежности и уменьшению установленной мощности с одновременным снижением материалоемкости и стоимости.

Технический результат достигается с помощью портативного термостата для биологических исследований, содержащего термоизолированный корпус с крышкой и рабочую камеру, электровентилятор, расположенный под днищем рабочей камеры, при этом он снабжен расположенными под днищем камеры электронагревателем, датчиком и задатчиком температуры, блоком коммутации, шинами для сетевого электропитания, усилителем постоянного тока, фильтром питания, блоком регулирования, понижающим трансформатором, причем электровентилятор и электронагреватель подключены к выходу блока коммутации, последний подключен к шинам для сетевого электропитания и выходу усилителя постоянного тока, который подключен к фильтру питания и выходу блока регулирования, входы последнего подключены к датчику и задатчику температуры и фильтру питания, вход которого соединен с выходом выпрямителя, вход выпрямителя подключен к вторичной обмотке понижающего трансформатора, первичная обмотка которого соединена с шинами сетевого электропитания, а рабочая камера снабжена технологическими полками, длина которых несколько меньше, чем внутреннее пространство рабочей камеры с возможностью образования воздушных каналов, причем крышка выполнена в виде теплоизолированной двери.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 дан портативный термостат для биологических исследований, общий вид.

На фиг.2, то же, разрез по А-А.

На фиг.3 дана структурная электрическая схема стабилизации и регулирования температуры.

Осуществление изобретения

Портативный термостат для биологических исследований состоит из корпуса 1 с теплоизоляцией 2, внутри которого размещается рабочая камера 3, доступ к которой осуществляется через теплоизолированную дверь 4, внутри рабочей камеры 3 располагаются технологические полки 5, по длине несколько меньше чем внутреннее пространство рабочей камеры 3, которые образуют воздушные каналы, воздух по которым из рабочей камеры 3 обтекает датчик температуры 6 за счет электровентилятора 7 и нагревается электронагревателем 8. Последние подключаются к выходу блока коммутации 9, который подключается к шинам 10 сетевого электропитания и выходу усилителя постоянного тока 11, который подключается к фильтру питания 12 и выходу блока регулирования 13, входы последнего подключены к датчику 6 и задатчику 14 температуры и фильтру питания 12, вход которого соединяется с выходом выпрямителя 15, вход которого подключается к вторичной обмотке понижающего трансформатора 16, первичная обмотка которого соединяется с шинами 10 сетевого электропитания (не показано).

Портативный термостат для биологических исследований работает следующим образом.

При подключении сетевого электропитания напряжение поступает на первичную обмотку трансформатора 16 и понижается до требуемой величины, далее с помощью выпрямителя 15 пониженное напряжение выпрямляется и сглаживается фильтром 12. Выпрямленное напряжение поступает к блоку регулирования 13 и усилителю постоянного тока 11. Блок регулирования 13 представляет собой одноуровневый компаратор напряжения, на выходе которого напряжение зависит от напряжений с датчика 6 и задатчика температуры 14 согласно соотношению

Следовательно, при уменьшении температуры воздуха рабочей камеры 3 ниже заданной температуры напряжение с датчика 6 уменьшается и согласно соотношению (1) напряжение на выходе блока регулирования 13 увеличивается и, усиливаясь усилителем постоянного тока 11, поступает на блок коммутации 9, который подключает электровентилятор 7 и электронагреватель 8 к шинам 10 сети. Происходит нагрев воздуха внутри рабочей камеры 3. При достижении заданной температуры напряжения и будут равны на выходе блока регулирования 13, будет присутствовать нулевое напряжение, следовательно, блок коммутации 9 отключит электровентилятор 7 и электронагреватель 8 от сети, нагрев прекратится.

Регулируя напряжение задатчика 14, можно устанавливать различную температуру стабилизации. Точность поддержания температуры рабочей камеры 3 определяется параметрами обратной связи блока регулирования 13.

Предлагаемое изобретение, по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями, имеет следующие преимущества:

- повышение надежности;

- упрощение конструкций;

- уменьшение установленной мощности с одновременным снижением материалоемкости и стоимости;

- широкие функциональные возможности, а именно возможность использования на лабораторных занятиях в высших и средних учебных заведениях, при определении биологической активности тканевых препаратов по дрожжевому тесту, а также в фермерских хозяйствах в качестве мини-инкубатора.