ТЕРМОСТАТ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ СУБСТАНЦИЙ Российский патент 2004 года по МПК F25D3/14 F25D3/00 

Изобретение относится к медицинским термостатам и предназначено для хранения биологических субстанций, требующих поддержания тепловых режимов в строго заданных пределах, в частности в медицине и санитарии для проведения бактериологических, микробиологических, санитарно-бактериологических, вирусологических и биохимических исследований.

Известен термостат, описанный в патенте РФ № 2076350 “Термостат” по кл. G 05 D 23/30, B 01 L 7/00, заявл. 19.07.95, опубл. 27.03.97.

Известный термостат содержит теплоизолированный корпус с размещенной в нем рабочей камерой с образованием между ними воздушных каналов, блок охлаждения, размещенный в потоке воздуха, выходящего из рабочей камеры, блок питания, к выходам которого присоединены входы электрических блоков в виде вентилятора, крыльчатки которого размещены в воздушных каналах, и первого блока регулирования, с выходами которого соединен нагреватель, а с управляющими входами соединен первый задатчик и первый датчик температуры, расположенный в потоке воздуха, поступающего в рабочую камеру после нагревателя, второй датчик температуры, причем входы блока охлаждения и блока питания соединены с шинами сетевого электропитания, дополнительно снабжен хладоэлементами и электрическим аккумулятором, при этом хладоэлементы размещены в воздушных каналах между блоком охлаждения и нагревателем, блок питания выполнен в виде выпрямителя, соединенного выходами с одноименными полюсами электрического аккумулятора и с входами электрических блоков, при этом хладоэлементы выполнены с возможностью срабатывания при температуре, которая меньше температуры стартования.

Известный термостат обеспечивает поддержание заданного температурного режима как при повышенных, так и при пониженных температурах внешней среды, однако недостатком известного термостата является сложность его конструкции. Известен термостат для хранения биологического материала, описанный в патенте РФ № 2049344 по кл. G 05 D 23/39, “Низкотемпературный термостат для хранения термолабильного биологического материала”, заявл. 29.06.93, опубл. 27.11.95.

Известный термостат служит для длительного хранения биологического материала, в частности плазмы крови. Он содержит термоизолированную рабочую камеру, имеющую блок охлаждения и разделенную полками для размещения емкостей с биологическим материалом на отсеки, контейнеры с теплоаккумулирующим веществом в каждом отсеке на боковых стенках камеры, датчики температуры по числу отсеков камеры, выходы которых соединены с информационными входами порогового блока аварийной ситуации 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.

Недостатком его является сложность конструкции.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является термостат для хранения биологических субстанций, описанный в патенте РФ № 2054608 “Переносной термостат для транспортировки и хранения биологических субстанций” по кл. F 25 D 3/14, заявл. 17.02.93, опубл. 20.02.96 и выбранный в качестве прототипа.

Известный термостат содержит термоизолированный пластмассовый корпус с крышкой, внутри которого размещена рабочая камера из коррозионно-стойкого металла, термоэлектрический модуль на эффекте Пелтье, нагревательный элемент которого, радиатор и вентилятор размещены под днищем рабочей камеры. Между корпусом и камерой установлена теплоизоляция из пенопласта. Сверху термостат имеет крышку с люком, снабженную замком патефонного типа; на корпусе его имеются разъем для подачи питающего напряжения и пульт управления с тумблером включения питающего напряжения, блоком автоматики, предохранителем защиты блока автоматики и светодиодами контроля защиты за работой термостата. Блок автоматики содержит датчик температуры, закрепленный на камере, и включенный в измерительный мост датчик температуры, закрепленный на термобатарее, последовательно соединенные измерительный мост, усилитель и схему сравнения, а также широтно-импульсный модулятор, генератор постоянного тока и блок управляющих терморезисторов. В верхней части корпуса термостата смонтированы ручки для переноса термостата, выполненные поворотными относительно горизонтальных шарниров. В корпусе термостата также имеются вентиляционные окна, закрытые решетками для предотвращения попадания посторонних предметов в воздушный канал термостата, а к нижней части корпуса прикреплены опоры для фиксации термостата в транспортном средстве на опорной площадке.

Недостатком термостата является сложность его конструкции, обусловленная наличием радиатора и вентилятора, а также сложностью блока автоматики для регулирования температуры, защиты и индикации. Кроме того, выполнение корпуса из пластмассы не обеспечивает достаточной прочности конструкции, а наличие одного нагревательного элемента, выполненного на эффекте Пелтье и размещенного под днищем, требует сложной системы регулирования температуры для стабильного и точного поддержания заданного температурного режима. Выполнение крышки (двери) в верхней части корпуса не очень удобно при эксплуатации, как и отсутствие полок внутри рабочей камеры. При этом наличие вентилятора требует дополнительного расхода электроэнергиии, как и использование для нагрева только одного нагревательного элемента.

Целью заявляемого изобретения является упрощение конструкции термостата при повышении его надежности и удобства его эксплуатации, а также снижения энергопотребления устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в термостате для хранения биологических субстанций, содержащем снабженный дверью с замком корпус, внутри которого размещена рабочая камера из коррозионно-стойкого материала, отделенная от корпуса слоем теплоизоляционного материала, термоэлектрический модуль для нагрева рабочей камеры, нагревательный элемент которого размещен под днищем камеры в воздушном зазоре между ним и слоем теплоизоляционного материала, блок управления, включающий датчики температуры, задатчик температуры, индикаторы, тумблер включения питающего напряжения, генератор постоянного тока, усилитель и схему сравнения, согласно изобретению корпус и дверь выполнены из металла, причем дверь расположена в боковой стенке корпуса и имеет изнутри вставку из термостойкого пластика черного цвета, рабочая камера снабжена дверцей из прозрачного материала и съемными полками в виде сетчатых поддонов из коррозионно-стойкого металла, при этом дверь корпуса и дверца рабочей камеры снабжены магнитными замками, термоэлектрический модуль выполнен в виде трех распределенных электрических нагревательных элементов, два из которых размещены за боковыми стенками камеры в воздушных зазорах между стенками камеры и слоем теплоизоляционного материала, блок управления выполнен в отдельном корпусе, а датчики температуры размещены за боковыми стенками рабочей камеры.

При этом в качестве теплоизоляционного материала может быть использован пеноизол или термостойкий гофрокартон либо пеноизол между боковыми стенками рабочей камеры и корпуса и термостойкий гофрокартон между их задними стенками.

Выполнение корпуса и его двери из металла повышает механическую надежность конструкции; наличие прозрачной дверцы в рабочей камере обеспечивает удобство эксплуатации, позволяя проконтролировать положение емкостей с биологическими субстанциями в камере, и одновременно устраняет возможность резкого снижения температуры при открывают двери корпуса термостата; наличие съемных полок в камере и магнитных замков в ее дверце и двери корпуса обеспечивает удобство эксплуатации. Выполнение термоэлектрического модуля в виде трех распределенных нагревателей, размещенных под днищем и за боковыми стенками камеры, обеспечивает равномерный нагрев рабочей камеры и стабильное поддержание теплового режима при достаточно простой конструкции термостата; этому же способствует наличие внутренней вставки черного цвета с внутренней стороны двери корпуса, а размещение датчиков температуры блока управления за боковыми стенками камеры исключает их повреждение при дезинфекции внутренних стенок камеры. Использование в качестве нагревательных элементов распределенных электронагревателей, имеющих малое потребление электроэнергии, в совокупности с наличием дверцы в камере и двери корпуса, обеспечивающих герметичность термостата, позволяет снизить расход электроэнергии. Выполнение блока управления в отдельном корпусе обеспечивает удобство ремонта и эксплуатации, а также возможность дистанционного управления.

Заявляемый термостат обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него выполнением корпуса и двери из металла, наличием внутренней дверцы из прозрачного материала и съемных полок в камере, снабжением двери корпуса и дверцы камеры магнитными замками, наличием внутренней вставки из черного пластика в двери корпуса, выполнением термоэлектрического модуля в виде трех распределенных электрических нагревателей, размещенных за боковыми стенками и под днищем камеры, размещением датчиков температуры за боковыми стенками камеры и выполнением блока управления в отдельном корпусе, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.

Заявителю не известны технические решения, обладающие названными отличительными признаками, обеспечивающими в совокупности достижение заданного технического результата, поэтому он считает, что заявляемое техническое решение соответствует критерию “изобретательский уровень”.

Заявляемая конструкция термостата может найти широкое применение в медицине и санитарии для проведения бактериологических, микробиологических, санитарно-бактериологических, вирусологических и биохимических исследований и потому соответствует критерию “промышленная применимость”.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где представлены:

на фиг.1 - общий вид конструкции термостата; на фиг.2 - электрическая схема термостата.

Термостат для хранения биологических субстанций (фиг.1) содержит металлический корпус 1 с дверью 2 из металла, снабженной резиновым уплотнительным чехлом 3 с магнитными вставками, образующими магнитный замок 4, и внутренней вставкой 5 черного цвета. Внутри корпуса 1, отделенная от него слоем 6 теплоизоляции, размещена рабочая камера 7 из коррозионно-стойкого металла, например нержавеющей стали, с дверцей 8 из прозрачного термостойкого пластика и съемными полками 9, выполненными в виде сетчатых поддонов также из нержавеющей стали. Под днищем рабочей камеры 7 и за ее боковыми стенками размещены распределенные электрические нагреватели (РЭН) 10 термоэлектрического модуля, выполненные из специально изготовленных для этой цели пластин из нагревательного полотна, защищенных диэлектрическим слоем с высокой электрической прочностью. Блок 11 управления (фиг.2) включает последовательно соединенные датчики 12 температуры, размещенные за боковыми стенками рабочей камеры 7 термостата, усилитель 13, схему 14 сравнения и РЭН 10 (в термостате), а также последовательно соединенные генератор 15 тока и эталонный задатчик 16 температуры, выход которого подключен ко второму входу схемы 14 сравнения. Третий вход схемы 14 и вход генератора 15 соединены с выходом источника 17 питания, который через тумблер 18 подключен к сети питания. Имеется индикатор 19 температуры. Блок 11 выполнен в отдельном корпусе. Он может быть закреплен на корпусе термостата сверху или расположен на некотором расстоянии от него. Датчики 12 размещены за боковыми стенками камеры 7, чтобы исключить их повреждение при дезинфекции рабочей камеры. В качестве теплоизолятора 6 может быть использован, в частности, пеноизол или термостойкий гофрокартон. Может использоваться комбинированный теплоизолятор - пеноизол между боковыми стенками корпуса и камеры и термостойкий гофрокартон между их задними стенками.

Термостат работает следующим образом.

Открывают дверь 2 в корпусе 1 термостата, затем дверцу 8 камеры 7, устанавливают на полки 9 камеры 7 исследуемые биологические субстанции в чашках Петри, колбах или ретортах, закрывают последовательно дверцу 8 камеры 7, затем дверь 2 корпуса 1.

Источник 17 питания включают в сеть с помощью тумблера 18. Затем включается генератор 15 тока и с помощью эталонного задатчика 16 температуры, выполненного в виде потенциометра, задают необходимую температуру стабилизации, контролируемую с помощью индикатора 19. При этом температура в камере 7 термостата должна превышать температуру окружающей среды более чем на 5°С. Нагреватели 10 термоэлектрического модуля нагреваются до достижения заданной температуры - в течение четырех часов достигается стабилизированный температурный режим. При достижении заданной температуры сигнал с датчиков 12 проходит на усилитель 13 и далее на схему 14 сравнения, куда поступает также сигнал с задатчика 16 температуры: при равенстве температур на РЭН напряжение питания не поступает и нагреватель не включается. Если температура на датчике 12 меньше температуры на задатчике 16, то нагреватели 10 включаются и происходит повышение температуры в рабочей камере 7. Биологические субстанции находятся в термостате в течение положенного времени, затем в обратном указанному порядке термостат отключают и достают их из термостата.

В сравнении с прототипом заявляемый термостат является более простым по конструкции при хорошей надежности в работе, более удобен в эксплуатации и потребляет меньше электроэнергии.

Термостат содержит корпус с замком и дверью, внутри которого размещена рабочая камера из коррозионно-стойкого материала, отделенная от корпуса слоем теплоизоляционного материала, термоэлектрический модуль для нагрева рабочей камеры, выполненный в виде трех распределенных электрических нагревательных элементов, два из которых размещены за боковыми стенками камеры, а третий под днищем камеры, блок управления, выполненный в отдельном корпусе, датчики температуры, размещенные за боковыми стенками рабочей камеры, задатчик температуры, индикаторы, генератор постоянного тока, усилитель, схему сравнения, тумблер включения питающего напряжения. Корпус и дверь выполнены из металла, дверь расположена в боковой стенке корпуса и имеет вставку из термостойкого пластика черного цвета, рабочая камера снабжена дверцей из прозрачного материала и съемными полками в виде сетчатых поддонов из коррозионно-стойкого металла, дверь корпуса и дверца камеры снабжены магнитными замками. Термостат имеет простую конструкцию, высокую надежность при удобстве пользования. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Термостат для хранения биологических субстанций, содержащий снабженный дверью с замком корпус, внутри которого размещена рабочая камера из коррозионно-стойкого материала, отделенная от корпуса слоем теплоизоляционного материала, термоэлектрический модуль для нагрева рабочей камеры, нагревательный элемент которого размещен под днищем камеры в воздушном зазоре между ним и слоем теплоизоляционного материала, блок управления, включающий датчики температуры, задатчик температуры, генератор постоянного тока, усилитель, схему сравнения, индикаторы, тумблер включения питающего напряжения, отличающийся тем, что в нем корпус и дверь выполнены из металла, причем дверь расположена в боковой стенке корпуса и имеет изнутри вставку из термостойкого пластика черного цвета, рабочая камера снабжена дверцей из прозрачного материала и съемными полками в виде сетчатых поддонов из коррозионно-стойкого металла, при этом дверь корпуса и дверца камеры снабжены магнитными замками, термоэлектрический модуль выполнен в виде трех распределенных электрических нагревательных элементов, два из которых размещены за боковыми стенками камеры, блок управления выполнен в отдельном корпусе, а датчики температуры размещены за боковыми стенками рабочей камеры.2. Термостат для хранения биологических субстанций по п.1, отличающийся тем, что в качестве теплоизоляционного материала использован пеноизол.3. Термостат для хранения биологических субстанций по п.1, отличающийся тем, что в качестве теплоизоляционного материала использован термостойкий гофрокартон.4. Термостат для хранения биологических субстанций по п.1, отличающийся тем, что в качестве теплоизоляционного материала между боковыми стенками рабочей камеры и корпуса использован пеноизол, а между их задними стенками - термостойкий гофрокартон.