Устройство для размораживания биологических сред Советский патент 1991 года по МПК B01L7/00 A61D19/00 

cpuei

Изобретение относится к лабораторной технике, в частности к обработке биологических препаратов, используемых для исску- ственного осеменения сельскохозяйственных животных.

Цель изобретения - повышение надежности устройства за счет исключения из него механических подвижных элементов,

На фиг, 1 изображено устройство для размораживания биологических сред, вид спереди в разрезе; на фиг. 2 - схема включения электрических элементов устройства.

Устройство для размораживания биологических сред содержит разъемный кожух 1, размещенный в нем теплопроводный корпус 2 с ячейками 3 для емкостей 4 с биологической средой, фиксируемых в ячейках 3 с помощью демпфирующих прокладок 5. Корпус 2 установлен внутри кожуха 1 на нагревателе 6. В верхней части кожуха 1 с внутренней его стороны установлены под углом (менее 90°) один к другому светоизлу- чающий 7 и фотоприемный 8 элементы, в точке пересечений оптических осей которых на теплопроводном корпусе 2 закреплен термохромный элемент 9, выполненный, к примеру, на базу жидкокристаллического вещества с фазовым переходом с температурной области 38-39°С. Нагреватель б {фиг. 2) соединен с источником 10 электропитания через коммутирующий элемент 11, выполненный в виде электронного ключа на силовом транзисторе 12 и усилителе 13 мощности, вход которого, т.е. управляющий вход коммутирующего элемента 11, подключен к выходу фотоэлектрического элемента 8, а выход соединен с входом {базой или затвором) силового транзистора 12, выход которого через нагреватель 6 связан с источником 10 электропитания, соединенным также со светоизлучающим элементом 7, в качестве которого может быть использован светоизлучающий диод АЛ307Г,

Устройство работает следующим образом.

За несколько минут до начала работы устройство для размораживания биологического материала подключаютк источнику 10 электропитания, в качестве которого в полевых условиях используется аккумуляторная батарея. При эксплуатации в стационарных условиях устройство может подключаться и к сети переменного тока через понижающий трансформатор и выпрямитель (не показаны). В исходном, т.е ненагретом состоянии, термохромовый элемент 9, в качестве которого может быть использован плоский индикатор температуры на базе за- капсулированного холестерическог о жидкогокристалласзаданной

цветотемпературной характеристикой, имеет соответствующую окраску, обладает селективным светорассеянием и отражает световой поток, излучаемый светоизлучакащим элементом 7, что приводит к засветке фотоприемного элемента 8 и появлению электрического сигнала на его выходе, усиливаемого усилителем 13 мощности и обуславливающего отпирание силового

транзистора 12 и тем самым запитывание нагревателя 6 от источника 10 электропитания, благодаря чему обеспечивается нагрев устройства до температуры, необходимой для размораживания биологического материала непосредственно перед его употреблением (38 ± 1°С). При достижении заданной температуры, т.е. разогреве теплопроводного корпуса 2 и тем самым термо- хромного элемента 9, в последнем

происходит фазовый переход из жидкокристаллической (холестерической) фазы в изотропную жидкость, обуславливающий резкое изменение окраски элемента 9 (почернение его) и тем самым прерывание светс/вого потока, поступающего на фотоприемный элемент 8. Отсутствие электрического сигнала на выходе элемента 8 приводит к запиранию силового транзистора 12, т.е. к размыканию коммутирующего

элемента 11 и отключению нагревателя 6 от источника 10 электропитания. Выделяемое при этом в течение некоторого времени избыточное тепло (вследствие инерционности нагревателя 6) может дополнительно аккумулироваться теплопроводным корпусом 2, имеющим в своем составе несколько полостей (не показаны), заполненных веществом с температурой плавления равной либо несколько (на.О,5-1°С) превышающей заданную температуру размораживания, что обеспечивает дополнительную стабилизацию температуры на заданном уровне. При последующем охлаждении устройства и снижении температуры ниже заданного

значения происходит обратный фазовый переход вещества термохромного элемента 9 (из изотропной жидкости в холестерическую фазу), обуславливающий повторное срабатывание коммутирующего элемента 11, выполненного в виде электронного ключа, и подключение нагревателя 6 к источнику электропитания. В дальнейшем описанный процесс повторяется, обеспечивая поддержание температуры на требуемом уровне,

причем включение и отключение устройства происходит в автоматическом режиме без срабатывания механических контактов и перемещения каких-гсмбо подвижных элементов.

Для размораживания биологической среды верхнюю часть кожуха 1, выполненную разъемным, снимают и в ячейках 3 с помощью демпфирующих прокладок 5 фиксируют требуемое количество вскрытых емкостей 4 с нейтрализованным 2,9%-м раствором натрия цитрата, хранящийся до размораживания в герметично укупоренном состоянии при температуре окружающей среды. Через 20-30 с в каждую из емкостей 4 с разогретым раствором ( объемом около 1 мл) помещается гранула спермы животного (объемом около 0.2 мл), хранящаяся до этого при температуре жидкого азота. Перед помещением в емкость 4 гранулу выдерживают на воздухе в течение 2-3 с для удаления остатков жидкого азота, После помещения гранул в емкость 4 происходит их быстрое размораживание и через 5-8 с емкости 4 с разогретой биологической средой могут быть извлечены из устройства для дальнейшего их использования. При необходимости сохранения разогретого биологического материала в течение определенного отрезка времени верхнюю часть кожуха 1 закрывают и оставляют устройство присоединенным к источнику электропитания, Заданная температура в предлагаемом устройстве считывается, контролируется и поддерживается в автоматическом режиме бесконтактным способом, т.е. без участия каких-либо механических подвижных, в т.ч. переключающих элементов.

Таким образом, предлагаемое устройство для размораживания биологических сред обеспечивает в сравнении с прототипом более высокую эксплуатационную надежность и долговечность благодаря исключению из состава устройства механи

й

;-

ческиих подвижных, в т.ч. переключающих элементов. Переключение нагревателя обеспечивается в устройстве путем отпирания и запирания электронного ключа, уп5 равляющий сигнал дл.я ,. которого формируется по результату считывания температуры оптическим способом, причем сама температура контролируется по фазовому переходу вещества термохромно- 10 го элемента. Отсутствие в заявляемом устройстве механических контактов и подвижных элементов не только повышает его надежность благодаря исключению наиболее вероятных причин отказов у прототи15 па, но и существенно увеличивает срок службы устройства в сравнении с прототипом.

Формула изобретения Устройство для размораживания биоло- 20 гических сред, содержащее кожух, размещенный в нем теплопроводный корпус с ячейками для емкостей с биологической средой и нагреватель, соединенный с источником электропитания через коммутирующий

25 элемент, отличающееся тем. что, с целью повышения надежности устройства за счет исключения механических подвижных элементов, в него введены светоизлуча- ющий и фотоприемный элементы,

30 установленные под углом один к другому, термохромная пластина, закрепленная на теплопроводном корпусе в точке пересечения оптических осей светоизлучающего и фотоприемного элементов, и усилитель

35 мощности, а в качестве коммутирующего элемента применен силовой транзистор, при этом вход усилителя мощности соединен с фотоприемным элементом, а выход - с базой силового транзистора, в коллектор- 40 ную цепь которого включен нагреватель.

Изобретение относится к лабораторной технике, в частности к обработке биологических препаратов, используемых для искусственного осеменения сельскохозяйственных животных. Цель изобретения - повышение надежности устройства за счет исключения из него механических подвижных элементов. На теплопроводном корпусе 2 камеры 1 размораживания размещен термохромный элемент 9, который по достижении заданной физиологической температуры прерывает оптическую цепь светодиод 7 - фотоприемник 8, обеспечивая выключение нагревателя. 2 ил.