Центрифуга рефрижераторная напольная для разделения крови и биоматериалов

Полезная модель относится к области медицинской техники. Центрифуга рефрижераторная напольная для разделения крови и биоматериалов при низких температурах включает в себя размещенную в верхней части корпуса под крышкой теплоизолированную камеру, в полости которой размещен с возможностью вращения бакет-ротор, связанный с валом электродвигателя и имеющий плечи и свободно подвешенные на них цилиндрические стаканы с расположенными внутри адаптерами для пластикатных контейнеров с кровью. При этом на валу электродвигателя или на валу бакет-ротора закреплены два автобалансирующих устройства, каждое из которых состоит из корпуса в виде кольца, полость которого заполнена жидкостью с возможностью свободного перемещения для компенсации дисбаланса на валу электродвигателя или на валу бакет-ротора при разгоне и торможении. 2 ил.

Полезная модель относится к области медицинской техники и касается конструкции центрифуга рефрижераторная ЦРН 4-04 предназначена для разделения крови и суспензий при низких температурах с размерами частиц от 0,1 до 10 мкм на компоненты под действием центробежного поля ротора. Центрифуга может использоваться на станциях переливания крови, в отделениях крови больниц, клиник, госпиталей, в лабораториях медицинских учреждений, в медицинских научно-исследовательских институтах, а также для проведения разделения суспензий в биотехнологии, биологии, химии, физики и других областях промышленности и науки.

Центрифугирование крови для получения образцов сыворотки, плазмы или форменных элементов крови - один из трудоемких и важных этапов преаналитического периода клинических лабораторных исследований. Для получения сыворотки или плазмы крови в клинических лабораториях используют препаративные (лабораторные) центрифуги общего назначения с различными видами роторов, позволяющих с помощью регулирования скорости его вращения (от 1000 до 25000 об/мин) выбирать необходимое центробежное ускорение. В центрифугах без охлаждения ротор при его вращении играет роль вентилятора. Комнатный воздух засасывается в рабочую камеру центрифуги, омывает вращающийся ротор и выбрасывается наружу через специальные отверстия. Однако при таком естественном охлаждении температура ротора и, следовательно, разделяемого образца повышается. Нагревание образца увеличивается с ростом скорости вращения ротора и продолжительности центрифугирования, зависит от конструкции центрифуги, типа ротора, объема образца и других факторов. При подготовке образцов крови для исследования термочувствительных аналитов (АКТГ, инсулин, C-пептид, паратгормон, гомоцистеин и др.) естественного охлаждения ротора недостаточно и требуется, чтобы температура разделяемого образца была не выше плюс 2-4°C. В этом случае необходимо использование центрифуги с встроенным компрессионным рефрижератором, снижающим температуру в рабочей камере. Требуемая температура образца задается оператором и регулируется системой управления центрифуги. На практике такие центрифуги принято называть рефрижераторными.

Известна центрифуга рефрижераторная напольная для разделения крови и биоматериалов при низких температурах, включающая размещенную в верхней части корпуса под крышкой теплоизолированную камеру, охваченную змеевиком, сообщенным с холодильным агрегатом, установленный в полости камеры с возможностью вращения на приводном валу бакет-ротор, имеющий плечи и свободно подвешенные на них цилиндрические стаканы с расположенными внутри адаптерами для пластикатных контейнеров с кровью (RU 2198035, B04B 5/02, B04B 9/12, опубл. 10.02.2003).

Недостаток данного решения заключается в том, что бакет-ротор закреплен на цилиндрическом валу электродвигателя с опиранием на опорный бурт этого вала, при этом бакет-ротор зафиксирован гайкой на валу электродвигателя от осевого перемещения. Вращение бакет-ротора на валу исключено за счет прессовой посадки или иных известных средств крепления детали на цилиндрическом валу. Особенностью центрифуги является то, что бакет-ротор вращается при частоте вращения до 4000 мин^-1. При этом сам бакет-ротор представляет собой материальное тело, обладающее собственной массой и нагружаемый весом пластикатных контейнеров с кровью. При длительной эксплуатации и из-за пусковых моментов и наличия дисбаланса в бакет-роторе появляются исносные явления, формирующие зазоры и относительные микроперемещения на валу электродвигателя, которые приводят к потере уравновешенности бакет-ротора при его вращении. В противном случае неизбежны опасные биения ротора при вращении, что влияет на долговечность уцентрифуги. А это влияет на процесс разделения крови и суспензий при низких температурах. Важным является исключение появление дисбаланса и волнообразного перемещения бакет-ротора не только при его вращении на высоких скоростях, но и при его разгоне и торможении.

Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в повышении надежности и долговечности работы центрифуги за счет компенсирования дисбаланса бакет-ротора, возникающего при его разгоне и торможении.

Указанный технический результат достигается тем, что в центрифуге рефрижераторной напольной для разделения крови и биоматериалов при низких температурах, включающей размещенную в верхней части корпуса под крышкой теплоизолированную камеру, в полости которой размещен с возможностью вращения бакет-ротор, связанный с валом электродвигателя и имеющий плечи и свободно подвешенные на них цилиндрические стаканы с расположенными внутри адаптерами для пластикатных контейнеров с кровью, на валу электродвигателя или на валу бакет-ротора закреплены два автобалансирующих устройства, каждое из которых состоит из корпуса в виде кольца, полость которого частично или полностью заполнена жидкостью с возможностью свободного перемещения для компенсации дисбаланса на валу электродвигателя или на валу бакет-ротора при разгоне и торможении.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.

На фиг.1 - общий вид центрифуги напольной;

фиг.2 - блок подвеса электродвигателя.

Согласно настоящей полезной модели рассматривается конструкция центрифуги рефрижераторной напольной, предназначенной для выполнения функциональной задачи по центрифугированию крови для получения качественных образцов сыворотки, плазмы и иных суспензий (биоматериала) с размерами частиц от 0,1 до 10 мкм. Принцип действия центрифуги основан на разделении крови и суспензий (биоматериала) с размерами частиц от 0,1 до 10 мкм на компоненты под действием центробежного поля ротора как при низких температурах (минус 20°C), так и высоких температурах (плюс 40°C).

Центрифуга рефрижераторная напольная для разделения крови и биоматериалов при низких температурах (фиг.1 и 2) включает в себя размещенную в верхней части корпуса 1 под крышкой 2 теплоизолированную камеру 3, охваченную змеевиком 4, сообщенным с холодильным агрегатом, который смонтирован в полости нижней части корпуса (компрессор, радиатор охлаждения, реле переключения и т.д.). Основание корпуса смонтировано на колесах 5 (для транспортировки/перемещения путем катания) и оснащено опорами 6 с винтовым механизмом их выдвижения до упора в опорное основание для фиксации корпуса от перемещений.

Крышка 2 выполнена Г-образной, одна часть 7 которой при закрытом положении крышки размещена над камерой 3 и плотно закрывает ее, а другая отогнутая 8 шарнирно связана с корпусом 1. Крышка выполнена теплоизолированной (поролон или иной материал, используемый для создания герметизирующих изолирующих покрытий) и оснащена замковым механизмом для ее фиксации в закрытом состоянии на корпусе для герметизации полости для бакет-ротора 9 и телескопическим/ми пневмодемпфером/рами для удержания крышки в откинутом положении. Применение крышки такой изогнутой конструкции обусловлено тем, чтобы максимально раскрыть пространство над бакет-ротором и не создавать помех для укладки или изъятия емкостей из камеры.

Под крышкой в верхней части корпуса в зоне, отделенной от остальной части корпуса в полости камеры с возможностью сбалансированного вращения размещен бакет-ротор 9, выполненный с гнездами для укладки емкостей с биоматериалом (цилиндрические стаканы с расположенными внутри адаптерами для пластикатных контейнеров с кровью). Центрифуга использует для разделения веществ на компоненты следующие емкости: 4 пластикатные контейнеры типа «Гемакон» 500/300 или аналогичные, 4 бутылки по 250 мл или 500 мл типа I и II ГОСТ 10782.

Бакет-ротор связан с валом электродвигателя 10, корпус которого соединен демпфером 11. Этот демпфер, состоит из неподвижного корпуса, заполненного вязкой жидкостью, и подвижного элемента с центральным отверстием, в котором размещена шаровая головка оси, связанная с валом электродвигателя. Конструкция демпфера повторяет демпфер по RU 2198035. По принципу работы такой демпфер относится к гидравлическим демпферам. При отсутствии отклонения ротора электродвигателя от вертикально оси, соосной оси ротора и оси связи ротора с бакет-ротором, подвижный элемент, расположенный внутри неподвижного корпуса демпфера не перемещется и уравновешен со всех сторон давлением вязкой жидкости. При появлении отклонения оси ротора от указанного соосного совпадения осей происходит угловое перемещение оси в демпфере, приводящее к разложению сил в зоне контакта шаровой головки и подвижного элемента, в результате чего этот подвижный элемент пытается сместиться внутри ванны в поперечном направлении. Но это перемещение провоцирует появление трения в слоях вязкой жидкости, при котором градиент перемещения слоев вязкой жидкости меньше градиента перемещения подвижного элемента. Возникает эффект торможения подвижного элемента, при котором появленияеуглового отклонения оси ротора электродвигателя не приводит к фактическому угловому отклонению этой си или, во всяком случае, ограничивает этот отклонения. В результате, при вращении на высоких оборотах система «бакет-ротор - электродвигатель» приобретает сбалансированный характер вращения бакет-ротора.

В конструкции по полезной модели неподвижный корпус демпфера жестко закреплен на остове корпуса, а подвижная его часть жестко связана с нижней частью электродвигателя для перемещения подвижного элемента демпфера в горизонтальной плоскости при вибрации ротора электродвигателя. Повышение надежности работы центрифуги путем уменьшения уровня вибраций ротора электродвигателя до безопасных значений, независимо от частоты вращения, обеспечивается разнесением опор восприятия реактивного момента на остов корпуса центрифуги.

Внутри корпуса смонтирован блок с узлами и электронными компонентами управления режимами работы основных узлов центрифуги. На боковой стороне корпуса смонтирована панель 12 с органами управления. На панель 12 выведены следующие органы управления:

- для управления температурой внутри камеры (диапазон задания температуры в камере - от минус 20°C до плюс 40°C);

- для управления скоростью вращения бакет-ротора (диапазон задания частоты вращения ротора крестового бакет-ротора - от 500 мин^-1 до 4000 мин^-1).

- управление логической связью между режимами температуры и оборотами бакет-ротора в рамках следующего алгоритма:

(диапазон задаваемых стабилизированных температур в камере должен быть при температуре окружающей среды от 10 до 25°С:

-до минус 20°С при частоте вращения ротора 1500 мин ^-1, не более;

- до минус 10°С при частоте вращения ротора 2500 мин^-1, не более;

- до 0°С при частоте вращения 3300 мин^-1, не более;

- от плюс 5°С и более при частоте вращения от 3000 до 4000 мин^-1.

Кроме того, предусмотрены средства автоматики, выполняющие следующие функции:

а) обеспечение автоматического торможения ротора при превышении максимально допустимой частоты вращения более, чем на 100 мин^-1;

б) отключение системы термостатирования и снижение частоты вращения ротора до остановки при показаниях индикатора в камере плюс (43±1)°C или минус (23±1)°C; или отклонении температуры в камере от заданной ±5°C.

в) перевод центрифуги в режим торможения и отображение на индикаторе ДИСБАЛАНС при разности масс диаметрально расположенных в роторе стаканов выше 30 г.

г) исключение возможности запуска центрифуги при открытой крышке камеры и возможности открывания крышки камеры до полной остановки ротора.

д) запоминание последней используемой программы при отключении питания (энергонезависимая память).

Все сведения о заданных параметрах и текущих показателях информационно выводятся на жидкокристаллический монитор панели 12.

Центрифуга согласно настоящей полезной модели характеризуется повышенной надежностью и долговечностью работы и улучшенным качеством разделения крови и биоматериалов при низких температурах. Это достигается тем, что на вертикальной оси вращения ротора закреплены жестко два автобалансирующих устройства 13, каждое из которых состоит из корпуса-кольца, в полости которого свободно перемещается корректирующая масса - жидкость, позволяющие максимально компенсировать дисбалансы ротора, возникающие при его разгоне и торможении. Под осью вращения ротора понимается либо вал электродвигателя или вал бакет-ротора. Причин вибрации электрических машин несколько, основные из них следующие: механический дисбаланс ротора, изначальный или возникший во время эксплуатации (смещение обмотки или другой детали); неправильная центровка валов турбины и генератора; тепловые деформации ротора или опоры, корпуса статора (при встроенных подшипниках); магнитный дисбаланс ротора. На фиг.2 приведен пример подвеса 13 электродвигателя 10, когда два автобалансирующих устройства 13 закреплены на оси ротора электродвигателя. Каждое такое устройство состоит из корпуса в виде кольца, полость которого частично или полностью заполнена жидкостью с возможностью свободного перемещения для компенсации дисбаланса на валу электродвигателя или на валу бакет-ротора при разгоне и торможении.

Внутри каждого автобалансирующего устройства на этапе разгона кольца, заполненного жидкостью, в течение первых секунд происходит перераспределение жидкости по всей длине балансировочного кольца. Это приводит к изменению момента инерции в процессе разгона. В результате в половине кольца, противоположной дисбалансу, накапливается больше жидкости за счет действия механизма перераспределения корректирующей массы. При этом свободная поверхность жидкости в обойме принимает форму параболоида вращения, который обычно аппроксимируется цилиндром. Известные жидкостные автобалансирующие устройства достаточно эффективно уменьшают режимное изменение дисбаланса ротора. Однако такая результативность достигается за счет использования тяжелой жидкости (ртути) в качестве корректирующей массы. При разработке машин и приборов стремятся избегать использования высокотоксичных веществ. Но имеющиеся нетоксичные жидкости обладают плотностью не более 2 г/см3, поэтому использование их в качестве корректирующей массы в жидкостных автобалансирующих устройствах, вместо ртути, ведет к снижению эффективности автоматической балансировки ротора. В связи с этим для повышения эффективности в заявленном объекте применяются два автобалансирующих устройства.

Центрифуга рефрижераторная напольная для разделения крови и биоматериалов при низких температурах, включающая размещенную в верхней части корпуса под крышкой теплоизолированную камеру, в полости которой размещен с возможностью вращения бакет-ротор, связанный с валом электродвигателя и имеющий плечи и свободно подвешенные на них цилиндрические стаканы с расположенными внутри адаптерами для пластикатных контейнеров с кровью, отличающаяся тем, что на валу электродвигателя или на валу бакет-ротора закреплены два автобалансирующих устройства, каждое из которых состоит из корпуса в виде кольца, полость которого заполнена жидкостью с возможностью свободного перемещения для компенсации дисбаланса на валу электродвигателя или на валу бакет-ротора при разгоне и торможении.