Изобретение относится к пишущим инструментам, предназначено для нанесения пробы суспензии на смачиваемую поверхность и может быть использовано для исследования микрообъектов в порошковой металлургии при производстве ферритов и т.п. и в медицине, в частности, для исследования биологических суспензий, например для клинического анализа крови.
Качество нанесения пробы на смачиваемую поверхность чрезвычайно важно при исследовании микрочастиц. Известны способы нанесения монослоя суспензии, например по пат. США N 4395493, G 01 N 1/100, 1984; по пат. СССР N 1838772, G 01 N 1/28, 1990.
Однако для реализации этих способов формирования монослоя в виде полосы постоянной ширины необходимы специальные пишущие устройства.
Проведенный анализ существующих пишущих инструментов позволил определить, что наиболее пригодны для осуществления этой задачи пишущие узлы с металлическими перьями и капиллярными питателями. Такие пишущие узлы предназначены, как правило, для перьевых ручек с автоматической подачей чернил к перу (см., например А.В. Суханов. Авторучка. М., 1956, с.29; авт. св. СССР N 941224, B 43 K 1/04, 1980; авт. св. СССР N 941225, B 43 K 5/18, 1980). В этих устройствах перья металлические, цилиндрической формы, пишущие кончики упрочнены твердыми сплавами, податчики чернил выполнены из пористого материала. Однако известные устройства непригодны для исследования суспензий, о которых сказано выше, так как перья не обеспечивают постоянной ширины наносимой полосы, а податчики из пористых вкладышей очень быстро засоряются. Кроме того, через них нельзя без потерь микрочастиц пропустить дозированный объем исследуемой суспензии.
Известны другие пишущие устройства, в которых в качестве податчика использована центральная капиллярная трубка, соединенная с резервуаром с жидкостью: см. заявку Польши N 266969, B 43 K, 1989; заявку Японии N 1- 60440, B 43 K 7/02, 1980; заявку Германии N 3414583, B 43 K 5/18, 1984; заявку Франции N 2617092, B 43 K 1/02, 1989. Однако в указанных устройствах пишущие наконечники не обеспечивают постоянной ширины наносимой полосы вследствие ее зависимости от нажима на перо.
Известны пишущие наконечники, обеспечивающие получение полосы равномерной толщины, к ним относятся, например, наконечник по заявке Великобритании N 2217658, B 43 K 1/00, 1989; перо для жидких чернил по заявке Японии N 62-26920, B 43 K 1/08, 1987; перо по авт.св. СССР N 1142308, B 43 K 17/00, 1983. Однако они сложны в изготовлении, так как имеют множество мелких деталей с особой обработкой кромок, и непригодны для нанесения монослоя суспензии в виде полосы очень малой ширины, соизмеримой с размерами микрочастиц.
Наиболее близким к заявляемому устройству является пишущий инструмент по заявке на европейский патент N 0209342, B 43 K 5/18, 1987, который содержит цилиндрический держатель, податчик и металлическое перо, цилиндрическое основание которого закреплено в держателе и имеет скошенный срез в сторону пишущего наконечника. Выступающая часть пера выполнена с продольным разрезом, расположенным вдоль оси симметрии пера, один конец продольного разреза соединен с круглым сквозным отверстием, выполненным в толщине пера, а другой конец достигает пишущего наконечника. Пишущий наконечник выполнен из двух закругленных и выпуклых снаружи частей, оформленных по боковым сторонам кончика пера и соединенных друг с другом. Конец податчика, выполненного в виде пористого сердечника, выступает из держателя и контактирует с тыльным участком выпуклых частей наконечника.
Устройство обладает достаточно простой конструкцией, однако наличие пористого податчика создает проблему его засорения и неполной отдачи жидкости, неразделенные части наконечника не могут обеспечить одинаковую ширину полосы из-за образования капель и подтекания жидкости, а кроме того, такой пишущий наконечник деформирует и разрушает объемные микрочастицы суспензии, что недопустимо при исследовании биологических жидкостей.
В основу заявляемого пишущего узла положена задача разработки такой конструкции, которая обеспечивала бы нанесение монослоя в виде полосы постоянной ширины, сравнимой с размерами микрочастиц, при минимальных потерях микрочастиц и исключала бы их деформирование и разрушение, при этом устройство было бы простым в изготовлении и в пользовании как при нанесении пробы на предметное стекло вручную, так и при использовании его в механической системе с автоматическим управлением.
Решение этой задачи достигается тем, что в пишущем узле, содержащем цилиндрический держатель, податчик и металлическое перо, цилиндрическое основание которого закреплено в держателе и имеет скошенный срез в сторону пишущего наконечника, выступающая часть пера выполнена с продольным разрезом, расположенным вдоль оси симметрии пера, один конец продольного разреза соединен с круглым сквозным отверстием, выполненным в толщине пера, а другой конец достигает пишущего наконечника, выполненного в виде двух закругленных и выпуклых снаружи частей, согласно изобретению продольный разрез выполнен в виде плоской канавки заданной ширины, податчик выполнен в виде капиллярной трубки, один конец которой отогнут и жестко подсоединен к сквозному отверстию пера снизу, между пером и трубкой размещен уплотнитель, при этом капиллярная трубка имеет заданный объем, и ее внешний диаметр несколько больше диаметра сквозного отверстия пера, причем составные части наконечника отстоят друг от друга на ширину плоской канавки, их пишущие кромки заострены, а наружные поверхности составных частей наконечника покрыты молекулярным слоем гидрофобного полимера.
Для исключения образования капель и подтекания жидкости в стенках канавки симметрично относительно ее оси выполнено по крайней мере одно дополнительное сквозное отверстие с диаметром, не превышающим удвоенного размера ширины канавки.
Пишущий узел, выполненный в соответствии с настоящим предложением, обеспечивает нанесение монослоя суспензии в виде полосы постоянной ширины, сравнимой с размерами микрочастиц, при минимальных потерях микрочастиц и без подтекания жидкости на предметном стекле, исключает деформирование и разрушение микрочастиц, содержащихся в суспензии, при этом устройство характеризуется простотой конструкции и удобством в пользовании как при работе вручную, так и в механической системе с автоматическим управлением относительно перемещения пера и предметного стекла.
На фиг. 1 представлен узел в разрезе вдоль оси симметрии пера; на фиг. 2 показан вид устройства сверху; на фиг. 3 представлен вид по стрелке А пишущего наконечника, установленного на поверхности предметного стекла (изображение увеличено).
Пишущий узел содержит цилиндрический держатель 1, в котором закреплено основание металлического пера 2. В выступающей из держателя 1 части пера 2 на его оси симметрии выполнено сквозное отверстие 3 (примерно в центре пера). Снизу к отверстию 3 прикреплена отогнутым концом капиллярная трубка 4, обычно изготавливаемая из стекла. Внешний диаметр трубки 4 чуть больше диаметра отверстия 3, что позволяет закрепить отогнутый конец трубки 4 на внутренней поверхности пера вокруг отверстия 3, например, с помощью клея. Трубка 4 имеет заданный объем. Между трубкой 4 и основанием пера 2 размещен уплотнитель 5, выполненный из резины или пластмассы.
Пишущий наконечник 6 (фиг. 1) пера 2 имеет форму клюва и представляет собой две отдельные закругленные части 7 и 8, плоские изнутри и выпуклые снаружи, при этом закругление частей 7 и 8 близко к окружности и выпуклость внешних поверхностей незначительна, а пишущие кромки 9 и 10 заострены, причем в качестве пишущих кромок могут использоваться не только нижние, но и боковые и даже верхние края частей 7 и 8, поскольку они одинаково заострены по всей свободной части окружности. По оси симметрии пера 2 выполнен разрез в виде плоской канавки 11 заданной ширины, один конец которой соединен со сквозным отверстием 3, а другой достигает частей 7 и 8. Поэтому расстояние между внутренними плоскими поверхностями 7 и 8 и, следовательно, между пишущими кромками 9 и 10 постоянно и равно ширине канавки 11, которая, в свою очередь, определяется размерами наибольшей ожидаемой частицы суспензии. По сути канавка 11 представляет собой плоский капилляр, ширина которого значительно меньше внутреннего диаметра капиллярной трубки 4. Вдоль канавки 11 в ее стенках симметрично относительно оси канавки (оси симметрии пера 2) выполнены дополнительные сквозные отверстия 12 и 13, диаметр которых примерно равен удвоенному размеру ширины канавки 11. Внутренние поверхности трубки 4, стенок канавки 11 и частей 7 и 8 пишущего наконечника являются смачиваемыми так же, как и поверхность предметного стекла 14 (фиг. 3). Наружные поверхности частей 7 и 8 покрыты молекулярным слоем гидрофобного полимера.
Особенности работы пишущего узла состоят в следующем.
Предварительно капиллярная трубка 4 заполняется исследуемой суспензией. Пишущий узел вставляется в ручку (если работа выполняется вручную) или в специальный зажим механического устройства, что более предпочтительно для получения достоверных результатов исследования. Затем перо подводится вплотную к поверхности предметного стекла 14, на которую должен наноситься монослой суспензии, и пишущие кромки 9 и 10 устанавливаются на ней с небольшим нажимом (см. фиг. 3). Далее механизм приводит в движение столик (не показан), на котором закреплено предметное стекло 14, так что стекло совершает возвратно-поступательные перемещения с постоянной скоростью относительно пишущего наконечника, а по окончании каждой строки определенной длины механизм передвигает стекло на некоторый заданный шаг перпендикулярно строке. Механизм обеспечивает перемещение предметного стекла до тех пор, пока весь объем суспензии не будет нанесен на его поверхность в виде непрерывной линии.
Поступление суспензии из капилляра 4 через отверстие 3 и канавку 11 в зазор между пишущими кромками 9 и 10 происходит благодаря поверхностному натяжению жидкости. Ширина наносимой полосы суспензии определяется расстоянием между кромками 9 и 10, т.е. шириной плоской канавки 11. Свободное истечение жидкости между кромками 9 и 10 исключает деформирование и разрушение микрочастиц, содержащихся в суспензии. Наружные поверхности частей 7 и 8, покрытые гидрофобным слоем, не позволяют жидкости растекаться за пределы полосы. Толщина монослоя в наносимой полосе на смачиваемую поверхность определяется углом смачиваемости жидкости. Длина непрерывной полосы суспензии зависит от объема капиллярной трубки 4. Отверстия 12 и 13 с диаметром, соизмеримым с шириной плоской канавки 11, предотвращают образование капли в зазоре между частями 7 и 8, задерживая избыток вытекающей суспензии.
Потери суспензии при нанесении полосы с помощью заявляемого пишущего узла минимальны и составляют 1 - 2% от общего объема, при этом капилляры не засоряются сухими частицами и легко промываются для последующего использования.
Срок службы пишущего узла увеличен благодаря возможности его использования без перезаточки пишущих кромок, так как, изменяя угол наклона пера относительно поверхности предметного стекла, можно использовать несточенные края частей 7 и 8, при этом ширина наносимой полосы остается постоянной.
Изготовлены и проверены в работе действующие образцы пишущего узла для исследования микрочастиц биологической суспензии - крови.
Основные размеры и параметры пишущего узла
Металлическое перо:
диаметр цилиндрического основания - 4 мм
диаметр сквозного отверстия - 1,5 мм
длина плоской канавки - 6 мм
ширина плоской канавки - 0,03 - 0,05 мм
диаметр дополнительных отверстий - 0,06 - 0,1 мм
диаметр составных частей наконечника - 1 мм
усилие прижима пишущих кромок к стеклу - 30 - 50мН (3 - 5 гс)
Капиллярная трубка:
материал - стекло
внешний диаметр - 1,6 мм
внутренний диаметр - 0,3 мм
объем - 1,5 - 2 мм3
Ширина наносимой полосы суспензии - 0,03 мм
Длина полосы суспензии - 26 - 30 м
Потери суспензии в процессе записи - Не более 1,5%
Пишущие узлы, предназначенные для исследования порошковой суспензии, частицы которой могут быть больше или меньше частиц крови, содержат такую же по размерам капиллярную трубку, но плоская канавка имеет другую ширину в зависимости от размера ожидаемой самой крупной частицы в составе суспензии.
Таким образом, в отличие от прототипа, заявляемый пишущий узел пригоден для нанесения монослоя как биологических, так и порошковых суспензий на смачиваемую поверхность и имеет явные преимущества перед известным инструментом, а именно:
конструкция узла обеспечивает нанесение полосы постоянной ширины, сравнимой с размерами микрочастиц;
пишущий наконечник не деформирует и не разрушает микрочастицы особенно биологических структур;
практически исключены потери суспензии и засорение капилляров, а также образование капель и подтекание жидкости на предметном стекле; заявляемый пишущий узел имеет более простую конструкцию.
Изобретение относится к пишущим инструментам, предназначено для нанесения пробы суспензии на смачиваемую поверхность и может быть использовано в медицине, порошковой металлургии, при производстве ферритов и т.п. Пишущий узел содержит цилиндрический держатель, податчик и металлическое перо. Цилиндрическое основание пера закреплено в держателе и имеет скошенный срез. Выступающая часть пера выполнена с продольным разрезом, расположенным вдоль оси симметрии пера. Один конец продольного разреза выполнен в виде плоской канавки и соединен с круглым сквозным отверстием, выполненным в толщине пера, а другой конец достигает пишущего наконечника, который выполнен в виде двух закругленных и выпуклых снаружи частей. Податчик выполнен в виде капиллярной трубки заданного объема, ее внешний диаметр несколько больше диаметра сквозного отверстия пера. Составные части наконечника отстоят друг от друга на ширину плоской канавки, их пишущие кромки заострены. Наружные поверхности составных частей наконечника покрыты молекулярным слоем гидрофобного полимера. Изобретение позволяет формировать монослой суспензии в виде полосы постоянной ширины, сравнимой с размерами микрочастиц, при минимальных потерях микрочастиц, исключает их деформирование и разрушение. Узел имеет простую конструкцию и удобен в пользовании. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
| EP, заявка, 0209342, кл.B 43 K 5/18, 1987. |
