УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ В ВОЗДУШНУЮ СРЕДУ ЛЕТУЧИХ ВЕЩЕСТВ Российский патент 1995 года по МПК A61L9/03 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для выделения в воздушную среду летучих веществ, например биологически активных соединений.

Известно устройство для выделения в воздушную среду летучих веществ, содержащее корпус с рабочим каналом между входным и выходным отверстиями, в котором помещен испаритель, выполненный в виде носителя запахов, причем последний изготовлен из плоского всасывающего материала.

Регулирование выделения летучих веществ при таком выполнении устройства обусловлено лишь свойствами используемого всасывающего материала и испаряемого вещества; изменение режима испарения в процессе работы фактически невозможно.

Известно также устройство для выделения в воздушную среду летучих веществ, содержащее корпус с рабочим каналом, приспособление для создания потока воздушной среды, емкость, соединенную с испарителем, приспособлением для подачи исходного вещества, а также приспособление для изменения режима функционирования устройства, выполненное в виде последовательно соединенных источников питания, источника переменного тока, делителя частоты и электродвигателя с частотным управлением приспособления для создания потока воздушной среды.

Недостатком этого устройства также является ограничительная возможность регулирования режима испарения, которая сводится лишь к изменению интенсивности удаления из активной зоны испарителя выделившихся в воздушную среду летучих веществ.

Известны устройства для выделения в воздушную среду летучих веществ, содержащие корпус с рабочим каналом между входным и выходным отверстиями и испаритель, которые обеспечивают некоторую возможность изменения режима испарения либо посредством изменения положения в пространстве всего устройства и установки его в активное или пассивное положение, либо путем изменения положения шиберной заслонки, введенной в корпус устройства в сочетании с резервуаром и обеспечивающей возможность изменения интенсивности эмиссии испаряемых веществ - между минимальным и максимальным ее значениями - с изменением интенсивности подачи исходного вещества из резервуара.

Недостатком этих устройств является ограниченная разрешающая способность регулирования режимов испарения, ручное управление и субъективность задания и реализации параметров режимов испарения и, следовательно, весьма ограниченные возможности реализации (воспроизведения) режимов испарения, в частности, веществ с различными свойствами и характеристиками воздействия на биологические объекты.

Известны устройства для выделения в воздушную среду летучих веществ, содержащие корпус с отверстиями, емкость и испаритель, а также приспособление дозированного забора исходной жидкости. Особенностью этих устройств является импульсный режим работы, реализуемый нажатием (вручную) на корпус, что несколько увеличивает разрешающую способность, однако также характеризуется весьма ограниченной точностью реализации различных режимов испарения.

Наиболее близким по технической сущности предлагаемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство для выделения в воздушную среду летучих веществ, содержащее корпус с рабочим каналом между входным и выходным отверстиями, приспособления для создания потока воздушной среды в рабочем канале, емкость, испаритель, выполненный в виде стержня, и приспособление для подачи исходного вещества (жидкости) к испарителю, которое выполнено в виде клапана с ножевым затвором, установленным в донной части емкости и приводимым в действие электромагнитом [1].

Особенностью устройства-прототипа является возможность реализации импульсного режима подачи исходного вещества к испарителю, что несколько увеличивает возможности изменения режима испарения (по сравнению с предыдущей группой известных устройств).

Вместе с тем, недостатком устройства-прототипа является невозможность задания и реализации (контроля реализации) количественно-регламентированных параметров, определяющих единичную дозу подачи исходного вещества в каждом цикле его выделения из емкости, поскольку в устройстве отсутствует возможность измерения указанной единичной дозы - отсутствует цепь обратной связи, обеспечивающая измерения параметров фактически реализованной подачи единичной дозы и сравнение их с заданием для управляемого формирования последней. Кроме того, количество вещества в единичной дозе, реализуемой в устройстве-прототипе, в значительной степени зависит от различий свойств используемых исходных жидкостей, а также от изменения этих свойств во времени, например, при изменении температуры (в частности, вследствие зависимости от температуры вязкости большинства жидкостей, в особенности масел, широко используемых в устройствах подобного назначения).

Цель изобретения - повысить разрешающую способность и точность реализации режимов выделения летучих веществ, а также автоматизацию управления рабочим процессом и контроля фактического исполнения как текущих, так и интегральных параметров подачи исходных веществ (независимо от различий в свойствах этих веществ и при обеспечении возможности их оперативной замены).

Для этого в устройстве для выделения в воздушную среду летучих веществ, например биологически активных соединений, испаряющихся из исходного вещества, содержащем корпус с рабочим каналом между водным и выходным отверстиями, приспособление для создания потока воздушной среды в рабочем канале, нагреватель, а также испаритель и емкость, выполненные преимущественно в виде сменного модуля и размещенные с возможностью взаимодействия с емкостью размещенного в корпусе приспособления для подачи исходного вещества, емкость выполнена в виде резервуара изменяемого объекта, а приспособление для подачи исходного вещества - в виде привода, соединенного с блоком управления и контроля.

Резервуар изменяемого объема может быть выполнен в виде сосуда, в котором по меньшей мере часть его оболочки выполнена из эластичного материала, в частности в виде сильфона.

Резервуар изменяемого объема может быть выполнен также в виде цилиндра с поршнем, соединенным со штоком.

Привод может быть выполнен в виде позиционера с рабочим органом, причем последний снабжен сенсорным элементом, в частности тактильным.

Позиционер может быть также выполнен в виде реверсивного электродвигателя, кинематически связанного через редуктор с преобразователем углового перемещения в линейное.

Позиционер снабжен измерительным преобразователем перемещения, который может быть выполнен в виде импульсного преобразователя угла поворота.

Блок управления и контроля может быть выполнен в виде модуля управления приводом.

Кроме того, в блок управления и контроля могут быть введены модуль задания и контроля исполнения единичной дозы, модуль задания и контроля исполнения периода подачи единичных доз и модуль задания и контроля исполнения количества единичных доз.

При этом каждый модуль задания и контроля исполнения выполнен в виде счетчика импульсов, элемента задания, компаратора и индикатора с дешифратором, счетчик импульсов модуля контроля исполнения единичной дозы - в виде счетчика с предустановкой, а модуль управления приводом выполнен в виде элементов включения и выключения, формирователя сигналов управления, элементов разрешения и ключа. В модуль задания и контроля периода подачи единичных доз дополнительно введен генератор импульсов, а модули задания и контроля исполнения единичных доз соединены с модулем управления приводом, причем измерительный преобразователь перемещения подключен к входу счетчика импульсов модуля задания и контроля исполнения единичных доз через последовательно соединенные ключ и элемент разрешения счета, вход управления которого подключен к сенсорному элементу рабочего органа позиционера.

Технический результат, достигаемый при осуществлении предлагаемого изобретения, состоит в том, что в устройстве обеспечивается формирование импульсного потока единичных доз исходных веществ при метрологически регламентированной реализации всех раздельно задаваемых характеристик этого потока - значениях единичной дозы, периода подачи единичных доз и количества единичных доз, т.е. обеспечивается высокая разрешающая способность и точность задания и контроля исполнения как текущих параметров указанного импульсного потока, соответствующих интенсивности подачи исходного вещества в испаритель (значения единичных доз и период их подачи), так и интегрального параметра (количества единичных доз).

Наличие причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков предлагаемого изобретения и достигаемым техническим результатом очевидно (что подтверждается также описанием примера реализации предлагаемого устройства).

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство для выделения в воздушную среду летучих веществ, например биологически активных веществ, испаряющихся из исходного вещества, содержит корпус 1 с рабочим каналом 2 между входным отверстием 3 и выходным отверстием 4, приспособление 5 для создания потока воздушной среды в рабочем канале 2, нагреватель 6, а также испаритель 7 и емкость 8 с дозатором, выполненные преимущественно в виде сменного модуля 9 и размещенные с возможностью взаимодействия с емкостью 8 с дозатором и установленный в корпусе 1 передаточный механизм 10 для подачи исходного вещества. В устройство введен блок 11 управления и контроля, емкость 8 сменного модуля 9 выполнена в виде резервуара изменяемого объема, а передаточный механизм 10 - выполнен в виде позиционера 12 с рабочим органом 13, причем последний снабжен тактильным сенсорным элементом 14.

Резервуар 8 изменяемого объема выполнен в виде цилиндра 15 с поршнем 16, соединенным со штоком 17.

Позиционер 12 выполнен в виде реверсивного электродвигателя 18, кинематически связанного через редуктор 19 с преобразователем 20 углового перемещения в линейное.

Позиционер 12 снабжен измерительным преобразователем 21 перемещения, который выполнен в виде импульсного преобразователя угла поворота.

Блок 11 управления и контроля выполнен в виде модуля 22 управления позиционером 12, модуля 23 задания и контроля исполнения единичной дозы, модуля 24 задания и контроля исполнения периода передачи единичных доз и модуля 25 задания и контроля исполнения количества единичных доз.

Каждый модуль задания и контроля исполнения (22-25) выполнен в виде счетчика импульсов соответственно 26-28, элемента задания соответственно 29-31, компаратора соответственно 32-34, а также индикатора с дешифратором соответственно 35-37. При этом счетчик импульсов модуля 23 задания и контроля исполнения единичной дозы выполнен в виде счетчика с предустановкой.

Модуль 22 управления позиционером 12 выполнен в виде элемента 38 включения и элемента 39 выключения, формирователя 40 сигналов управления, элемента 41 разрешения счета и ключа 42, а в модуль 24 задания и контроля исполнения периода подачи единичных доз дополнительно введен генератор 43 импульсов.

Модули 23-25 задания и контроля исполнения соответственно единичной дозы периода подачи единичных доз и количества единичных доз соединены с модулем 22 управления позиционером, причем измерительный преобразователь 21 перемещения подключен к входу 44 счетчика 26 импульсов модуля 23 задания и контроля исполнения единичной дозы через последовательно соединенные ключ 42 и элемент 41 разрешения счета, а вход 45 управления последнего соединен с сенсорным элементом 14 рабочего органа 13 позиционера 12.

Формирователь 40 сигналов управления модуля 22 управления выполнен в виде логического инвертора 46, триггера 47 с элементами логической обработки и элемента 48 коммутации.

Устройство работает следующим образом.

При подготовке устройства к работе в элемент 29 задания модуля 23 вводится информация, соответствующая заданному значению единичной дозы, в элемент 30 задания модуля 24 вводится информация, соответствующая заданному значению периода подачи единичных доз, а в элемент 31 задания модуля 25 вводится информация, соответствующая заданному количеству единичных доз.

После установки в корпусе 1 устройства сменного модуля 9 с испарителем 7 и заполненным исходным веществом (жидкостью) резервуаром 8 переменного объема цилиндром 15 с поршнем 16 при воздействии на элемент 38 включения вследствие изменения состояния триггера 47 в формирователе 40 сигналов управления производится соединение с источником питания (не показан) в соответствующей полярности реверсивного электродвигателя 18 позиционера 12, вследствие чего рабочий орган 13 последнего - в результате действия преобразователя 20 углового перемещения в линейное - начинает движение в направлении к штоку 17 поршня 16 цилиндра 15. В момент достижения механического контакта со штоком 17 тактильного сенсорного элемента 14 на выходе последнего появляется сигнал, который поступает на вход 45 управления элемента 41 разрешения счета и переводит последний в состояние соединения входа с выходом. При этом ключ 42 находится в замкнутом состоянии (поскольку управляющий им сигнал поступает с выхода логического инвертора 46, на входе которого отсутствует выходной сигнал компаратора 34 модуля 25, так как до начала работы устройства не исполнена ни одна из единичных доз из заданного их количества - посредством введения соответствующей информации в элемент 31 задания модуля 25).

Вследствие этого импульсный выходной сигнал преобразователя 21 перемещения поступает на вход 44 счетчика 26 импульсов, в который в результате предустановки введено число, соответствующее объему цилиндра 15, полностью заполненного исходным веществом, и который начинает работать в режиме обратного счета (вычитания).

Текущее состояние счетчика 26 импульсов представляется на индикаторе 35, т. е. показания последнего соответствуют текущему значению количества исходного вещества в цилиндре 15, а изменение состояния счетчика 26 импульсов сравнивается в компараторе 32 с заданным с помощью элемента 29 значением, и после достижения равенства этих величин на выходе компаратора 32 появляется сигнал, воздействие которого на триггере 47 переводит его в состояние, вызывающее отключение реверсивного электродвигателя 18. На этом формирование единичной дозы завершается и соответствующее количество исходного вещества, поступившего из цилиндра 15 в испаритель 7, испаряется.

В момент срабатывания элемента 41 разрешения счета и поступления из измерительного преобразователя 21 перемещения первого очередного импульса на вход 44 счетчика 26 этим же импульсом вызывается изменение состояния элемента 48 коммутации, вследствие чего на его выходе устанавливается сигнал, поступающий на вход управления генератора 43 импульсов модуля 24 задания и контроля исполнения периода подачи единичных доз. С выхода генератора 43 импульсы поступают на вход счетчика 27 импульсов, последний начинает их подсчет. Таким образом начинается формирование периода подач единичных доз.

Текущее состояние счетчика 27 импульсов сравнивается в компараторе 33 с кодом задания, поступающим из элемента 30 задания, а также индицируется индикатором 36, показания которого соответствуют исполненной части периода подачи единичных доз.

В момент завершения формирования заданного периода подачи единичных доз сигналом, поступающим с выхода компаратора 33, изменяется состояние триггера 47, вследствие чего реверсивный электродвигатель 18 снова включается в направлении, соответствующем дальнейшему вытеснению исходного вещества из цилиндра 15 (т.е. начинается формирование следующей единичной дозы), одновременно осуществляется установка счетчика 27 импульсов в начальное состояние и начинается формирование очередного периода подачи единичных доз. Кроме того, указанный выходной сигнал компаратора 33 модуля 24 поступает на основной вход счетчика 28 импульсов модуля 25 задания и контроля исполнения количества единичных доз, т. е. начинается подсчет, индикация (с помощью индикатора 37) в компараторе 34 текущего количества исполнения единичных доз.

После исполнения (формирования) количества единичных доз, равного заданному, сигналом с выхода компаратора 34, воздействующим на логические элементы триггера 47, последний переводится в состояние, обеспечивающее отключение реверсивного электродвигателя 18 и окончание формирования как последней единичной дозы, так и всей серии заданного количества единичных доз, чем завершается цикл работы устройства.

При замене одного вида исходного вещества на другой использованный сменный модуль 9 (с соответствующим резервуаром изменяемого объема) извлекается из устройства и заменяется другим, причем в момент извлечения сменного модуля вследствие изменения состояния контрольных фиксирующих элементов (не показаны) формируется сигнал управления реверсивным электродвигателем 18, обеспечивающий возврат рабочего органа 13 позиционера 12 в исходное положение (указанный процесс реализуется известным образом и детально не рассматривается).

После установки в корпусе устройства сменного модуля с резервуаром, содержащим другое исходное вещество, и включения устройства реализуется очередной цикл его работы (в соответствии с приведенным выше описанием).

Использование: медицинская техника, промышленная санитария, в частности устройства для выделения в воздушную среду летучих веществ, преимущественно биологически активных соединений. Сущность изобретения: устройство содержит корпус 1 с входным 3 и выходным 4 отверстиями, приспособление 5 для создания воздушного потока, нагреватель 6, емкость 8, выполненную в виде резервуара изменяемого объема, передаточный механизм 10, блок управления, состоящий из модуля 22 управления передаточным механизмом и модулей 23 - 25 задания и контроля исполнения единичной дозы исходного вещества, периода подачи единичных доз и количества единичных доз. 14 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ В ВОЗДУШНУЮ СРЕДУ ЛЕТУЧИХ ВЕЩЕСТВ преимущественно биологически активных соединений, содержащее корпус с входным и выходным отверстиями для воздуха, соединенными рабочим каналом, приспособление для создания потока воздуха, емкость с исходным веществом и с дозатором последнего, блок управления, отличающееся тем, что емкость с исходным веществом и дозатор выполнены в виде резервуара изменяемого объема с передаточным механизмом, при этом передаточный механизм для изменения объема резервуара соединен с блоком управления. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что резервуар изменяемого объема выполнен в виде сосуда, в котором по меньшей мере часть его оболочки выполнена из эластичного материала. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что резервуар изменяемого объема выполнен в виде сосуда, в котором по меньшей мере часть его оболочки выполнена в виде сильфона. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что резервуар изменяемого объема выполнен также в виде цилиндра с поршнем, соединенным со штоком. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что передаточный механизм выполнен в виде позиционера с рабочим органом. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочий орган позиционера снабжен сенсорным элементом. 7. Устройство по пп.1 и 6, отличающееся тем, что рабочий орган позиционера снабжен тактильным сенсорным элементом. 8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что позиционер выполнен в виде реверсивного электродвигателя, кинематически связанного через редуктор с преобразователем углового перемещения в линейное. 9. Устройство по пп.1 и 8, отличающееся тем, что позиционер снабжен измерительным преобразователем перемещения. 10. Устройство по пп.1,8 и 9, отличающееся тем, что измерительный преобразователь перемещения выполнен в виде импульсного преобразователя угла поворота. 11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок управления выполнен в виде модуля управления передаточным механизмом. 12. Устройство по пп.1 и 11, отличающееся тем, что блок управления снабжен модулем задания и контроля исполнения единичной дозы. 13. Устройство по пп.1 и 11, отличающееся тем, что блок управления снабжен модулем задания и контроля исполнения периода подачи единичных доз. 14. Устройство по пп.1 и 11, отличающееся тем, что блок управления снабжен модулем задания и контроля исполнения количества единичных доз. 15. Устройство по пп.1,11 - 14, отличающееся тем, что каждый из модулей задания и контроля исполнения выполнен в виде счетчика импульсов, элемента задания, компаратора и индикатора с дешифратором, счетчик импульсов модуля задания и контроля исполнения единичной дозы выполнен в виде счетчика с предустановкой, модуль управления приводом выполнен в виде элементов включения и выключения, формирователя сигналов управления, элементов разрешения счета и ключа, в модуль ведения и контроля периода подачи единичных доз дополнительно введен генератор импульсов, а модули задания и контроля исполнения единичных доз, периода подачи единичных доз и количества единичных доз соединены с модулем управления приводом, причем измерительный преобразователь перемещения подключен к входу счетчика импульсов модуля задания и контроля исполнения единичных доз через последовательно соединенные ключ и элемент разрешения счета, вход управления которого подключен к сенсорному элементу рабочего органа позиционера.