RU2736342C1 - Liquid micro-batcher - Google Patents
Liquid micro-batcher Download PDFInfo
- Publication number
- RU2736342C1 RU2736342C1 RU2020121467A RU2020121467A RU2736342C1 RU 2736342 C1 RU2736342 C1 RU 2736342C1 RU 2020121467 A RU2020121467 A RU 2020121467A RU 2020121467 A RU2020121467 A RU 2020121467A RU 2736342 C1 RU2736342 C1 RU 2736342C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- control unit
- signal
- interval
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 113
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 claims description 23
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 8
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 4
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 abstract 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 abstract 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000012377 drug delivery Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 description 2
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F11/00—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it
- G01F11/02—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it with measuring chambers which expand or contract during measurement
- G01F11/08—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it with measuring chambers which expand or contract during measurement of the diaphragm or bellows type
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Loading And Unloading Of Fuel Tanks Or Ships (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к дозирующим устройствам для подачи малых количеств жидкости, предназначенным для использования преимущественно в медицине, а также в составе приборов для проведения научных экспериментов, в компактных химических реакторах, транспортных средствах и других областях, главным образом при длительной эксплуатации.The invention relates to dispensing devices for supplying small amounts of liquid, intended for use primarily in medicine, as well as in instruments for conducting scientific experiments, in compact chemical reactors, vehicles and other areas, mainly during long-term operation.
Известен микродозатор жидкости по авторскому свидетельству СССР №767526, опубл. 30.09.1980 [1], содержащий корпус, выполненный из чашеобразных основания и крышки с фланцами, между которыми расположена эластичная перегородка с образованием по разные стороны от нее герметичных камеры давления, в которой находится газогенерирующая легкокипящая жидкость, и камеры дозируемой жидкости с дроссельным элементом на выходе этой камеры. Данный микродозатор имеет недостаточно высокую точность дозирования, что обусловлено зависимостью давления газа в камере давления от температуры прибора.Known microdispenser of liquid according to the author's certificate of the USSR No. 767526, publ. 09/30/1980 [1], containing a body made of a cup-shaped base and a cover with flanges, between which there is an elastic partition with the formation on different sides of it of a sealed pressure chamber, in which there is a gas-generating low-boiling liquid, and a chamber of the dosed liquid with a throttle element on the exit of this chamber. This microdispenser has insufficiently high dosing accuracy, which is due to the dependence of the gas pressure in the pressure chamber on the device temperature.
Известен также микродозатор жидкости по авторскому свидетельству СССР №1051380, опубл. 30.10.1983 [2], содержащий корпус, внутренний объем которого разделен эластичной перегородкой на камеру давления, частично заполненную газогенерирующей легкокипящей жидкостью, и камеру дозируемой жидкости, оборудованную заправочным узлом и выпускным штуцером, а также дроссельный элемент и прерыватель потока, установленный между выпускным штуцером и дроссельным элементом. Кроме того, данный микродозатор содержит блок управления, формирующий подаваемые на прерыватель потока импульсы тока, длительность которых регулируется с помощью терморезистора, размещенного на корпусе.Also known is a microdispenser of liquid according to the USSR author's certificate No. 1051380, publ. 10/30/1983 [2], containing a housing, the internal volume of which is divided by an elastic partition into a pressure chamber partially filled with a gas-generating low-boiling liquid, and a metering liquid chamber equipped with a filling unit and an outlet nozzle, as well as a throttling element and a flow interrupter installed between the outlet nozzle and a throttle element. In addition, this microdispenser contains a control unit that generates current pulses supplied to the flow interrupter, the duration of which is regulated by a thermistor located on the housing.
Несмотря па ослабление действия фактора, связанного с влиянием температуры корпуса, точность дозирования данного микродозатора остается недостаточно высокой, так как при длительной эксплуатации прибора имеет место влияние нестабильности давления паров легкокипящей жидкости. Кроме того, как показывает практика эксплуатации приборов, имеющих конструкцию, описанную в [2], в таких приборах имеют место случаи нарушения работоспособности из-за закупорки дроссельного элемента, имеющего высокое гидравлическое сопротивление.Despite the weakening of the effect of the factor associated with the effect of the body temperature, the dosing accuracy of this microdosing device remains insufficiently high, since during long-term operation of the device, the influence of the instability of the vapor pressure of a low-boiling liquid takes place. In addition, as the practice of operating devices with the design described in [2] shows, in such devices there are cases of malfunction due to blockage of the throttle element having a high hydraulic resistance.
Микродозатор жидкости по авторскому свидетельству [2] наиболее близок к предлагаемому.According to the author's certificate [2], the microdispenser of liquid is closest to the proposed one.
Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении точности дозирования за счет исключения влияния нестабильности давления паров легкокипящей жидкости, а также в повышении надежности его функционирования за счет снижения вероятности закупорки дроссельного элемента.The proposed invention is aimed at achieving a technical result, which consists in increasing the dosing accuracy by eliminating the influence of the instability of the vapor pressure of a low-boiling liquid, as well as in increasing the reliability of its operation by reducing the likelihood of blockage of the throttle element.
Ниже при описании конструктивных особенностей микродозатора жидкости по предлагаемому изобретению и рассмотрении частных случаев его выполнения будут названы и другие виды достигаемого технического результата.Below, when describing the design features of the microdosing device for liquid according to the proposed invention and considering particular cases of its implementation, other types of the achieved technical result will be named.
Предлагаемый микродозатор жидкости, как и указанный выше наиболее близкий к нему известный микродозатор по авторскому свидетельству [2], содержит корпус, внутренний объем которого разделен эластичной перегородкой на камеру давления, частично заполненную газогенерирующей легкокипящей жидкостью, и камеру дозируемой жидкости, снабженную заправочным узлом и выпускным штуцером. Кроме того, микродозатор содержит блок управления, прерыватель потока, имеющий вход и выход для дозируемой жидкости и управляющий вход, и дроссельный элемент. При этом вход прерывателя потока для дозируемой жидкости имеет соединение с выпускным штуцером, а выход прерывателя потока для дозируемой жидкости - соединение со входом дроссельного элемента, выход которого является выходом микродозатора жидкости. Блок управления имеет вход, а также соединенный с управляющим входом прерывателя потока выход, и выполнен с возможностью формирования на этом выходе импульсов, а прерыватель потока выполнен с возможностью пропускания дозируемой жидкости только в течение времени действия каждого из указанных импульсов.The proposed microdispenser of liquid, as well as the abovementioned closest known microdispenser according to the inventor's certificate [2], contains a housing, the internal volume of which is divided by an elastic partition into a pressure chamber partially filled with a gas-generating low-boiling liquid, and a chamber of a dosed liquid equipped with a filling unit and an outlet fitting. In addition, the microdosing unit contains a control unit, a flow interrupter with an inlet and outlet for the liquid to be dispensed and a control inlet, and a throttle element. In this case, the inlet of the flow interrupter for the dosed liquid has a connection with the outlet fitting, and the outlet of the flow breaker for the dosed liquid is connected to the inlet of the throttle element, the outlet of which is the outlet of the microdosing device for the liquid. The control unit has an input, as well as an output connected to the control input of the flow interrupter, and is configured to generate pulses at this output, and the flow interrupter is configured to pass the dosed liquid only during the duration of each of these pulses.
Для достижения названного выше технического результата в микродозаторе жидкости по предлагаемому изобретению, в отличие от наиболее близкого к нему известного, прерыватель потока выполнен в виде эластичной трубки, пережимаемой находящимся под действием пружины штоком, являющимся одновременно сердечником электромагнита и освобождающим указанную эластичную трубку от пережатия при подаче на обмотку электромагнита импульса с управляющего входа прерывателя потока, один из концов указанной эластичной трубки является входом, а другой - выходом прерывателя потока для дозируемой жидкости. Кроме того, указанный микродозатор дополнительно содержит входной датчик давления емкостного или тензометрического типа, установленный на внешней поверхности продолжения упомянутой эластичной трубки со стороны входа прерывателя потока для дозируемой жидкости, имеющий сигнальный выход, соединенный со входом блока управления. Последний выполнен с возможностью формирования указанных импульсов, подаваемых с его выхода на соединенный с ним управляющий вход прерывателя потока, в виде последовательности со скважностью (длительностью импульсов и/или временными промежутками между ними), регулируемой для стабилизации на заданном уровне скорости поступления дозируемой жидкости на выход микродозатора жидкости по данным, получаемым на входе блока управления с сигнального выхода входного датчика давления в интервале между 0,45 и 0,55 от продолжительности промежутка между импульсами.To achieve the aforementioned technical result in a microdispenser of liquid according to the invention, in contrast to the closest known one, the flow interrupter is made in the form of an elastic tube clamped by a spring-loaded rod, which is simultaneously the core of the electromagnet and releases the specified elastic tube from pinching when feeding to the winding of the pulse electromagnet from the control input of the flow interrupter, one of the ends of the said elastic tube is the inlet, and the other - the outlet of the flow interrupter for the dosed liquid. In addition, the specified micro-dispenser further comprises an input pressure sensor of a capacitive or strain-gauge type installed on the outer surface of the extension of the said elastic tube from the inlet side of the flow breaker for the dosed liquid, having a signal output connected to the input of the control unit. The latter is made with the possibility of forming the indicated pulses supplied from its output to the control input of the flow interrupter connected to it, in the form of a sequence with a duty cycle (pulse duration and / or time intervals between them), regulated to stabilize at a given level the rate of flow of the dosed liquid to the output microdispenser of liquid according to the data obtained at the input of the control unit from the signal output of the input pressure sensor in the interval between 0.45 and 0.55 of the duration of the interval between pulses.
Благодаря принципу регулирования, использующему информацию о давлении на входе прерывателя потока для дозируемой жидкости, исключается влияние на точность дозирования нестабильности давления паров легкокипящей жидкости. Одновременно, благодаря тому, что при указанном принципе регулирования течение жидкости является нестационарным, и тому, что поток дозируемой жидкости поступает в дроссельный элемент только в течение части рабочего времени, становится возможным при сохранении расхода увеличить диаметр проходного сечения дроссельного элемента и тем самым уменьшить вероятность его закупорки. Описанный выбор моментов времени для получения данных о давлении на входе прерывателя потока, используемых в процессе регулирования, обеспечивает равно-удаленность этих моментов от следующих друг за другом импульсов, подаваемых на управляющий вход прерывателя потока.Due to the control principle, which uses information about the pressure at the inlet of the flow breaker for the dosing liquid, the unstable vapor pressure of the low boiling liquid is not influenced by the dosing accuracy. At the same time, due to the fact that with the specified principle of regulation, the fluid flow is unsteady, and the fact that the flow of the dosed liquid enters the throttle element only during a part of the working time, it becomes possible, while maintaining the flow rate, to increase the bore diameter of the throttle element and thereby reduce its probability blockages. The described choice of points in time for obtaining data on the pressure at the inlet of the flow interrupter, used in the regulation process, ensures that these moments are equidistant from successive pulses supplied to the control input of the flow interrupter.
Помимо указанных выше недостатков наиболее близкого к предлагаемому известного микродозатора по авторскому свидетельству [2J, следует отметить, что он (равно как и прибор по авторскому свидетельству [1] и ряд других известных приборов аналогичного назначения) не обеспечивает получение пользователем информации о таком важном показателе его текущего состояния, как прекращение подачи дозируемой жидкости на выход, возможное при ее израсходовании, упомянутой выше закупорке дроссельного элемента (возможность которой сохраняется несмотря на достигаемое уменьшение ее вероятности), или о выходе из строя прерывателя потока.In addition to the above disadvantages of the closest to the proposed known microdosing device according to the copyright certificate [2J, it should be noted that it (as well as the device according to the copyright certificate [1] and a number of other well-known devices of similar purpose) does not provide the user with information about such an important indicator of its current state, such as stopping the supply of the liquid to be dispensed to the outlet, which is possible when it is used up, the aforementioned clogging of the throttle element (the possibility of which remains in spite of the achieved decrease in its probability), or the failure of the flow interrupter.
Микродозатор по предлагаемому изобретению в частных случаях его выполнения обеспечивает достижение дополнительного технического результата, заключающегося в обеспечении возможности предотвращения эксплуатации прибора при наличии названных аномальных отклонений в его функционировании путем оповещения пользователя о наличии таких отклонений.The microdosing device according to the proposed invention, in particular cases of its implementation, ensures the achievement of an additional technical result, which consists in ensuring the possibility of preventing the operation of the device in the presence of the aforementioned abnormal deviations in its functioning by notifying the user about the presence of such deviations.
В одном из частных случаев в предлагаемый микродозатор дополнительно введен выходной датчик давления емкостного или тензометрического типа, установленный на внешней поверхности продолжения упомянутой эластичной трубки со стороны выхода прерывателя потока для дозируемой жидкости, имеющий сигнальный выход, а блок управления имеет дополнительный вход, соединенный с этим сигнальным выходом. При этом блок управления выполнен с дополнительной возможностью выявления нарушения работоспособности микродозатора жидкости, заключающегося в прекращении пропускания дозируемой жидкости прерывателем потока, с формированием сигнала о таком нарушении на предназначенном для этого сигнала дополнительном выходе блока управления при не превышающем 5% различии уровней сигнала, поступающего на дополнительный вход блока управления с сигнального выхода выходного датчика давления в интервале между 0,91 и 0, 93 от продолжительности промежутка между импульсами и в интервале между 0,45 и 0,55 от продолжительности следующего за упомянутым промежутком импульса.In one of the special cases, an output pressure sensor of a capacitive or strain gauge type is additionally introduced into the proposed microdosing device, installed on the outer surface of the extension of the said elastic tube from the outlet side of the flow interrupter for the dosed liquid, having a signal output, and the control unit has an additional input connected to this signal exit. In this case, the control unit is made with the additional possibility of detecting a malfunction of the liquid microdispenser, which consists in stopping the flow of the dosed liquid by the flow interrupter, with the generation of a signal about such a violation at the additional output of the control unit intended for this signal with no more than 5% difference in signal levels coming to the additional input of the control unit from the signal output of the output pressure sensor in the interval between 0.91 and 0.93 of the duration of the interval between pulses and in the interval between 0.45 and 0.55 of the duration of the pulse following the said interval.
Выявление нарушения функционирования устройства, заключающегося в неработоспособности прерывателя потока, является лишь одной из новых возможностей, создаваемых благодаря оснащению устройства источником дополнительной информации, которым является выходной датчик давления.The detection of a malfunction of the device, consisting in the inoperability of the flow interrupter, is only one of the new possibilities created by equipping the device with a source of additional information, which is the output pressure sensor.
В другом частном случае при наличии такого датчика, установленного и имеющего связь с блоком управления в соответствии с описанным выше, блок управления может быть выполнен с дополнительной возможностью выявления нарушения работоспособности микродозатора жидкости, заключающегося в закупорке дроссельного элемента, с формированием сигнала о таком нарушении на предназначенном для этого сигнала дополнительном выходе блока управления при не превышающем 10% различии уровня сигнала, поступающего в интервале между 0,45 и 0,55 от продолжительности импульсами на вход блока управления с сигнального выхода входного датчика давления, и уровня сигнала, поступающего на дополнительный вход блока управления с сигнального выхода выходного датчика давления в интервале между 0,91 и 0,93 от продолжительности промежутка между импульсами.In another particular case, in the presence of such a sensor installed and communicating with the control unit in accordance with the above, the control unit can be configured with the additional possibility of detecting a malfunction of the microdosing liquid, which consists in blocking the throttle element, with the generation of a signal about such a violation on the intended for this signal, the additional output of the control unit with no more than 10% difference in the level of the signal arriving in the interval between 0.45 and 0.55 of the duration of the pulses to the input of the control unit from the signal output of the input pressure sensor, and the level of the signal arriving at the additional input of the unit control from the signal output of the output pressure sensor in the interval between 0.91 and 0.93 of the duration of the interval between pulses.
При наличии выходного датчика, установленного и имеющего связь с блоком управления в соответствии с описанным выше, блок управления может быть выполнен также с дополнительной возможностью выявления нарушения работоспособности микродозатора жидкости, вызванного исчерпанием запаса дозируемой жидкости, с формированием сигнала о таком нарушении на предназначенном для этого сигнала дополнительном выходе блока управления при менее чем 5%-ном превышении уровня сигнала, поступающего на вход блока управления в промежутке между импульсами в интервале между 0,45 и 0,55 от продолжительности этого промежутка, над уровнем сигнала, поступающего в том же промежутке на дополнительный вход блока управления с сигнального выхода выходного датчика давления в интервале между 0,91 и 0,93 от продолжительности данного промежутка.In the presence of an output sensor installed and communicating with the control unit in accordance with the above, the control unit can also be configured with the additional possibility of detecting a malfunction of the microdispenser of liquid caused by the exhaustion of the supply of the dosed liquid, with the generation of a signal about such a violation on the signal intended for this additional output of the control unit with less than 5% excess of the signal level entering the input of the control unit in the interval between pulses in the interval between 0.45 and 0.55 of the duration of this interval, over the level of the signal arriving in the same interval to the additional input of the control unit from the signal output of the output pressure sensor in the interval between 0.91 and 0.93 of the duration of this interval.
Именно отсутствие или значительное уменьшение количества дозируемой жидкости в предназначенной для нее камере корпуса микродозатора может привести к столь незначительной разнице между значениями давлений, информация о которых заключена в уровнях двух названных сигналов.It is the absence or significant decrease in the amount of liquid to be dispensed in the chamber of the microdosing device body intended for it that can lead to such a slight difference between the pressure values, information about which is contained in the levels of the two named signals.
Очевидно, что описанные частные случаи могут быть реализованы как совместно, так и порознь или в различных сочетаниях друг с другом.It is obvious that the described particular cases can be implemented both jointly and separately or in various combinations with each other.
Использование в блоке управления при описанном сравнении уровней сигналов интервалов времени внутри промежутка между импульсами, выходящих за пределы 0,45-0,55 и 0,91-0,93 от длительности промежутка, или интервала внутри импульса, выходящего за пределы 0,45-0,55 от длительности импульса, могло бы привести к увеличению вероятности ошибочного формирования сигналов о нарушении функционирования устройства.Use in the control unit with the described comparison of the signal levels of the time intervals within the interval between pulses that go beyond 0.45-0.55 and 0.91-0.93 of the duration of the gap, or the interval within the pulse that goes beyond 0.45- 0.55 of the pulse duration, could lead to an increase in the likelihood of erroneous formation of signals about a malfunction of the device.
В любом из описанных случаев для обеспечения возможности дистанционного информирования о нарушении нормального функционирования микродозатора жидкости он может быть снабжен радиопередающим устройством с использованием в последнем для модуляции передаваемого радиосигнала сигналов, поступающих на предназначенные для информирования об указанных нарушениях дополнительные выходы блока управления. При этом радиопередающее устройство может быть выполнено с возможностью придания излучаемому радиосигналу в разных экземплярах микродозатора жидкости индивидуального признака. Это обеспечит возможность не только дистанционного определения факта нарушения функционирования, но и идентификации устройства, в котором имеет место нарушение, при одновременном использовании нескольких устройств. В качестве такого индивидуального признака может выступать, например, несущая частота радиосигнала.In any of the described cases, in order to provide the possibility of remote notification of a malfunction of the micro-liquid dispenser, it can be equipped with a radio transmitting device using the latter to modulate the transmitted radio signal of signals arriving at the additional outputs of the control unit intended for informing about these violations. In this case, the radio transmitting device can be made with the possibility of imparting an individual characteristic to the emitted radio signal in different instances of the liquid microdispenser. This will provide an opportunity not only to remotely determine the fact of a malfunction, but also to identify the device in which the violation occurs, while using several devices at the same time. Such an individual feature can be, for example, the carrier frequency of a radio signal.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами фиг. 1 - фиг. 3. На фиг. 1 представлена функциональная схема микродозатора жидкости; фиг. 2 поясняет выполнение прерывателя потока и размещение входного и выходного датчиков давления; на фиг. 3 приведена временная диаграмма, на которой показаны импульсы, подаваемые на управляющий вход прерывателя потока, и временные интервалы для получения отсчетов значений давления, используемых в блоке управления.The invention is illustrated by the drawings: FIG. 1 to FIG. 3. In FIG. 1 shows a functional diagram of a microdosing device for liquid; fig. 2 explains the implementation of the flow interrupter and the arrangement of the inlet and outlet pressure sensors; in fig. 3 is a timing diagram showing the pulses applied to the control input of the flow interrupter and the time intervals for obtaining pressure readings used in the control unit.
На этих фигурах использованы следующие обозначения:These figures use the following symbols:
1 - корпус;1 - case;
2 - эластичная перегородка;2 - elastic partition;
3 - камера давления;3 - pressure chamber;
4 - газогенерирующая легкокипящая жидкость;4 - gas-generating low-boiling liquid;
5 - камера дозируемой жидкости;5 - chamber of the dosed liquid;
6 - заправочный узел;6 - filling station;
7 - выпускной штуцер;7 - outlet fitting;
8 - блок управления;8 - control unit;
9 - прерыватель потока;9 - flow breaker;
10 - вход прерывателя потока для дозируемой жидкости;10 - inlet of the flow breaker for the dosed liquid;
11 - выход прерывателя потока (для дозируемой жидкости;11 - outlet of the flow breaker (for the dosed liquid;
12 - управляющий вход прерывателя потока;12 - control input of the flow breaker;
13 - дроссельный элемент;13 - throttle element;
14 - выход микродозатора жидкости;14 - outlet of the microdosing device for liquid;
15 - вход блока управления;15 - control unit input;
16 - выход блока управления;16 - control unit output;
17 - входной датчик давления;17 - input pressure sensor;
18 - сигнальный выход входного датчика давления;18 - signal output of the input pressure sensor;
19 - дополнительный выход блока управления для сигнала о неисправности прерывателя потока;19 - additional output of the control unit for signaling a malfunction of the flow interrupter;
20 - выходной датчик давления,20 - output pressure sensor,
21 - сигнальный выход выходного датчика давления;21 - signal output of the output pressure sensor;
22 - дополнительный вход блока управления;22 - additional input of the control unit;
23 - дополнительный выход блока управления для сигнала о закупорке дроссельного элемента;23 - additional output of the control unit for a signal about clogging of the throttle element;
24 - дополнительный выход блока управления для сигнала об исчерпании запаса дозируемой жидкости;24 - additional output of the control unit for a signal about the depletion of the dosed liquid supply;
24.1, 23.1, 19.1 - световые индикаторы;24.1, 23.1, 19.1 - light indicators;
25 - радиопередающее устройство;25 - radio transmitting device;
26 - антенна радиопередающего устройства;26 - antenna of the radio transmitting device;
31 - основание прерывателя потока;31 - base of the flow breaker;
32 - эластичная трубка;32 - elastic tube;
33 - шток, являющийся сердечником электромагнита;33 - rod, which is the core of the electromagnet;
34 - пружина;34 - spring;
35 - упор, связанный со штоком 33;35 - stop associated with the
36 - упор, связанный с основанием 31;36 - emphasis associated with the
37 - обмотка электромагнита;37 - electromagnet winding;
38 - заземленный вывод обмотки электромагнита;38 - grounded output of the electromagnet winding;
41, 42 - продолжения эластичной трубки 32.41, 42 - extensions of the
Предлагаемый микродозатор жидкости (фиг. 1) выполнен следующим образом (включая особенности выполнения, имеющие место в названных выше частных случаях).The proposed microdispenser of liquid (Fig. 1) is made as follows (including the implementation features that occur in the above-mentioned special cases).
Он содержит корпус 1, внутренний объем которого разделен эластичной перегородкой 2 на камеру 3 давления, частично заполненную газогенерирующей легкокипящей жидкостью 4, например, фреоном, и камеру 5 дозируемой жидкости. Последняя снабжена заправочным узлом 6 и выпускным штуцером 7. В состав микродозатора жидкости входят также блок 8 управления, прерыватель 9 потока, имеющий вход 10 и выход 11 для дозируемой жидкости и управляющий вход 12, и дроссельный элемент 13. Вход 10 прерывателя 9 потока для дозируемой жидкости имеет соединение с выпускным штуцером 7, а выход 11 прерывателя 9 потока для дозируемой жидкости - соединение со входом дроссельного элемента 13. Выход 14 последнего является выходом микродозатора жидкости.It contains a housing 1, the internal volume of which is divided by an elastic partition 2 into a pressure chamber 3, partially filled with a gas-generating low-boiling liquid 4, for example, freon, and a
Прерыватель 9 потока имеет выполнение, схематически представленное на фиг. 2. Он содержит расположенную на основании 31 эластичную трубку 32, один из концов которой является входом 10, а другой - выходом 11 прерывателя 9 потока для дозируемой жидкости (фиг. 1, фиг. 2). Эластичная трубка 32 пережата штоком 33, находящимся под действием пружины 34, расположенной между связанным со штоком 33 упором 35 и связанным с основанием 31 упором 36. В этом состоянии эластичная трубка 32 непроницаема для дозируемой жидкости. Шток 33 одновременно является сердечником зафиксированного на упоре 36 электромагнита, имеющего обмотку 37, соединенную одним из своих выводов с управляющим входом 12 прерывателя 9 потока. Другой вывод (38) обмотки 37 заземлен.The
При поступлении на обмотку 37 через управляющий вход 12 импульса с выхода 16 блока 8 управления (фиг. 1) шток 33 втягивается в обмотку 37 электромагнита, действие которого преодолевает действие пружины 34. В результате этого эластичная трубка 32 освобождается от пережатия и становится возможным прохождение через прерыватель 9 потока дозируемой жидкости с его входа 10 на выход 11 (фиг. 1, фиг. 2).When a pulse arrives at the winding 37 through the
Микродозатор жидкости содержит также входной датчик 17 давления тепзометрического или емкостного типа с сигнальным выходом 18, установленный перед входом 10 прерывателя 9 потока на внешней поверхности левого по чертежу фиг. 2 продолжения 41 упомянутой выше эластичной трубки 32. Аналогичный входному выходной датчик 20 давления тепзометрического или емкостного типа с сигнальным выходом 21 установлен после выхода И прерывателя 9 потока на внешней поверхности правого по чертежу фиг. 2 продолжения 42 упомянутой выше эластичной трубки 32.The micro-liquid dispenser also contains an
Описанное выполнение прерывается 9 потока и расположения датчиков 17, 20 давления с использованием эластичной трубки 32 (фиг. 2) на фигуре 1 условно представлено особенностями изображения узлов 9, 17, 20.The described implementation is interrupted 9 of the flow and the location of the
Сигнальный выход 18 входного датчика 17 давления соединен со входом 15 блока 8 управления, а сигнальный выход 21 выходного датчика 20 давления - с дополнительным входом 22 блока 8 управления.The
Блок 8 управления имеет также дополнительные выходы 19, 23 и 24, предназначенные для формирования на них сигналов, свидетельствующих о нарушении функционирования микродозатора, соответственно:The
- о неисправности прерывателя 9 потока;- about a malfunction of the
- о закупорке дроссельного элемента 13;- about the blockage of the
- об исчерпании запаса дозируемой жидкости в камере 5.- about the exhaustion of the supply of the dosed liquid in the
Микродозатор жидкости может быть снабжен также радиопередающим устройством 25 с антенной 26 для передачи упомянутых сигналов. Радиопередающее устройство 25 конструктивно может быть выполнено как часть блока 8 управления, но может быть размещено и вне этого блока, что условно отражено на чертеже изображением его положения в составе блока 8 управления штриховыми линиями.The micro-liquid dispenser can also be equipped with a
Предлагаемый микродозатор жидкости работает и используется следующим образом.The proposed micro-dispenser of liquid works and is used as follows.
При рабочей температуре микродозатора газогенерирующая жидкость 4, например фреон, кипит. Камера 3 при этом выполняет роль газовой пружины. Давление пара через эластичную перегородку 2 передается дозируемой жидкости, предварительно введенной в предназначенную для нее камеру 5 через заправочный узел 6, и выталкивает эту жидкость через выпускной штуцер 7. Далее дозируемая жидкость проходит через прерыватель 9 потока и дроссельный элемент 13 на выход 14 устройства к потребителю.At the operating temperature of the microdispenser, the gas-generating liquid 4, for example freon, boils. Chamber 3 in this case acts as a gas spring. The vapor pressure through the elastic baffle 2 is transferred to the liquid to be dispensed, previously introduced into the
Функция описанного выше прерывателя 9 потока аналогична таковой для прерывателей, выполненных в соответствии с авторским свидетельством [2] или авторским свидетельством №1552010, опубл. 23.03.1990 [4], или любым аналогичным образом, реализующим принцип, при котором прохождение потока жидкости со входа на выход возможно только в течение действия импульса на управляющем входе 12, поступающего в данном случае с выхода 16 блока 8 управления, т.е. времени подключения дроссельного элемента.The function of the
Дроссельный элемент 13, предназначенный для сглаживания пульсаций давления дозируемой жидкости на выходе 14 микродозатора (например, лекарственной жидкости, вводимой пациенту), может представлять собой, в частности, капиллярную трубку. Возможно также выполнение, описанное в авторском свидетельстве СССР №672392, опубл. 05.07.1979 [3].The
Расход дозируемой жидкости определяется диаметром проходного сечения и длиной дроссельного элемента 13, а также скважностью импульсов, поступающих на управляющий вход 12 прерывателя 9 потока.The flow rate of the dosed liquid is determined by the diameter of the flow area and the length of the
Блок 8 управления содержит зашитые в него заданное значение скорости подачи дозируемой жидкости и программный продукт для расчета соответствующего этой скорости требуемого значения входного давления прерывателя 9 потока с использованием соотношения, эмпирически найденного для конкретного варианта конструктивного выполнения устройства в процессе его проектирования. На основании показаний входного датчика 17 давления и требуемого значения входного давления блок управления формирует на своем выходе 16 импульсную последовательность (см. фиг. 3). При изменении давления в камере 3, выполняющей роль газовой пружины, вызванном изменением температуры дозатора или деградацией легкокипящей жидкости 4, блок 8 управления, используя полученные от входного датчика 17 данные о давлении, осуществляет регулирование длительности τ и (или) периода Т повторения импульсов (фиг. 3) на своем выходе 16, соединенном с управляющим входом 12 прерывателя потока 9, т.е. изменяет скважность Q=T/τ упомянутой импульсной последовательности, и в итоге поддерживает расход дозируемой жидкости на заданном уровне. В зависимости от технологических предпочтений разработчика, имеющейся в его распоряжении элементной базы и других факторов управление скважностью может быть осуществлено, как отмечалось выше, путем регулирования длительности τ импульсов, или периода T их повторения, или обоих этих параметров.The
При осуществлении описанного регулирования в блоке управления, как было отмечено выше, используются данные о давлении, получаемые в середине промежутков между импульсами - в интервалах Δt1, составляющих 0,45-0,55 от продолжительности Т-τ этих промежутков (фиг. 3).When implementing the described regulation in the control unit, as noted above, the pressure data obtained in the middle of the intervals between pulses are used - in the intervals Δt 1 , which are 0.45-0.55 of the duration T-τ of these intervals (Fig. 3) ...
В течение действия импульса на управляющем входе 12 прерывателя 9 потока, поступающего с выхода 16 блока 8 управления, при нормальной работе устройства прерыватель 9 потока открыт, т.е. эластичная трубка 32 освобождена от пережатия штоком 33, и значения давления на выходе прерывателя 9 перед импульсом (т.е. в конце промежутка между импульсами) и во время действия импульса существенно различны. Если же пережатие эластичной трубки сохраняется, то эти давления близки друг к другу. Поэтому в случае выявления такой близости - не превышающего 5% различия показаний датчика 20 выходного давления, полученных в интервале между 0,91 и 0,93 от продолжительности промежутка между импульсами (Δt3, фиг. 3) и в середине импульса в интервале между 0,45 и 0,55 от его продолжительности (Δt2, фиг. 3) должно быть зафиксировано нарушение работы прерывателя 9 потока. В этом случае формируется электрический сигнал о неисправности прерывателя 9 потока, поступающий на дополнительный выход 19 блока 8 управления. Данный сигнал может быть преобразован для представления, например, в звуковой или световой форме.During the action of the pulse at the
При нормальной работе устройства значение давления перед прерывателем 9 потока в середине импульса, измеряемого входным датчиком 17, поступающее на вход 15 блока 8 управления, и значение давления после прерывателя потока, измеряемого выходным датчиком 20, поступающее на дополнительный вход 22 блока 8 управления, существенно отличаются друг от друга. Но если имеет место закупорка дроссельного элемента 13, то разница между указанными давлениями становится незначительной. Для сравнения используется давление, измеряемое входным датчиком 17 в середине импульса - в интервале между 0,45 и 0,55 от его продолжительности (Δt2, фиг. 3). Давление же, измеряемое выходным датчиком 20, берется в интервале, близком к концу промежутка между импульсами - в пределах между 0,91 и 0,93 от его продолжительности (Δt3, фиг. 3). Вывод о закупорке дроссельного элемента делается, если различие между названными давлениями не достигает 10%.During normal operation of the device, the pressure value before the
Формируемый в таком случае сигнал о неисправности подается на дополнительный выход 23 блока 8 управления. Как и сигнал на дополнительном выходе 19, он является электрическим, но может быть преобразован и представлен, например, в звуковой или световой форме.The malfunction signal generated in this case is fed to the
При нормальной работе устройства в промежутке между импульсами, поступающими на управляющий вход 12 прерывателя 9 потока, имеет место нарастание давления перед прерывателем 9, измеряемое входным датчиком 17. Оно заведомо больше давления после прерывателя, измеряемого выходным датчиком 20, в конце того же промежутка. Но если запас дозируемой жидкости в камере 5 для такой жидкости исчерпан или близок к исчерпанию, то существенное превышение первого из названных давлений над вторым становится невозможным. При менее чем 5%-ном различии может быть сделан вывод об исчерпании запаса дозируемой жидкости. При этом в качестве значения одного из сравниваемых давлений выступает давление, измеренное входным датчиком 17 в середине промежутка между импульсами, а именно, в интервале от 0,45 до 0,55 от продолжительности этого промежутка (Δt1, фиг. 3), а в качестве значения второго давления - результат измерения давления выходным датчиком 21 в интервале от 0,91 до 0,93 продолжительности того же промежутка (Δt3, фиг. 3). В этом случае в блоке 8 управления формируется электрический сигнал о нарушении функционирования устройства, подаваемый на дополнительный выход 24. Как и сигналы, подаваемые на дополнительные выходы 19, 23, он может быть преобразован и представлен, например, в звуковой или световой форме.During normal operation of the device, in the interval between pulses arriving at the
На чертеже фиг. 2 условно представлен частный случай, когда электрические сигналы на дополнительных выходах 19, 23, 24 преобразуются в световые с помощью световых индикаторов (лампочек, светодиодов) 19.1, 23.1, 24.1, соответственно, изображенных штриховыми линиями.In the drawing, FIG. 2 conventionally shows a special case when electrical signals at
Во всех рассмотренных выше случаях при формировании сигналов о нарушении работы устройства с целью исключения влияния переходных процессов предусмотрено использование отсчетов значений давления в пределах интервалов (Δt2, Δt1, Δt3, фиг. 3), достаточно удаленных от начала импульсов (на 0,45-0,55 их продолжительности) и от их окончания (на 0,45-0,55 и 0,91-0,93 от продолжительности промежутков между импульсами).In all the cases considered above, when generating signals about a malfunction of the device in order to eliminate the influence of transient processes, it is provided to use readings of pressure values within the intervals (Δt 2 , Δt 1 , Δt 3 , Fig. 3), sufficiently far from the beginning of the pulses (by 0, 45-0.55 of their duration) and from their end (by 0.45-0.55 and 0.91-0.93 of the duration of the intervals between pulses).
Блок управления с описанной несложной логикой работы по регулированию скважности импульсов на выходе 16 и формированию сигналов о нарушении функционирования на выходах 19, 23, 24 может быть реализован с использованием традиционных методов проектирования электронных схем непосредственно на основе приведенной выше и в формуле изобретения характеристики выполняемых этим блоком функций.A control unit with the described simple logic of work on regulating the duty cycle of pulses at the
Для обеспечения дистанционного информирования о нарушениях функционирования микродозатора жидкости он может быть дополнен радиопередающим устройством 25 с антенной 26 с использованием для модуляции передаваемого радиосигнала сигналов, формируемых на дополнительных выходах 19,23, 24 блока 8 управления.To provide remote information about malfunctions of the microdispenser of liquid, it can be supplemented with a
При этом, как указывалось выше при раскрытии сущности изобретения, возможно выполнение радиопередающего устройства с приданием ему в разных экземплярах микродозатора индивидуального признака для идентификации источника радиосигнала в месте его приема. Таким признаком может быть, в частности, несущая частота радиосигнала. Наличие данной особенности позволит, например, дежурному персоналу в больнице своевременно выявить необходимость уделить внимание конкретному пациенту, при лечении которого используется микродозатор жидкости.In this case, as mentioned above when disclosing the essence of the invention, it is possible to make a radio transmitting device with an individual feature for identifying the source of the radio signal at the place of its reception in different copies of the microdosing device. This feature can be, in particular, the carrier frequency of the radio signal. The presence of this feature will allow, for example, the staff on duty in a hospital to timely identify the need to pay attention to a specific patient, in whose treatment a microdispenser of liquid is used.
Основная часть энергии, а именно энергия для прокачивания дозируемой жидкости, при работе предлагаемого микродозатора поступает в виде теплоты окружающей среды. Источниками данной энергии могут быть, например, окружающий воздух, живой организм, и по этому признаку предлагаемый микродозатор жидкости, как и дозаторы [1], [2], [3], может быть отнесен к классу термоинфузионных (Shumakov V.I., Abrosimov A.I., Seid-Guseinov А.А., Adasko V.I. Experience with a thermoinfusional drug delivery. - Artifical organs, 1981, vol. 5(A), №7, p. 64 [5]). Для управления работой прерывателя 9 потока и функционирования блока 8 управления (а также радиопередающего устройства 25 при его наличии) требуется некоторое количество электроэнергии.The main part of the energy, namely the energy for pumping the dosed liquid, during the operation of the proposed microdispenser, comes in the form of ambient heat. Sources of this energy can be, for example, the surrounding air, a living organism, and on this basis the proposed microdispenser of liquid, like dispensers [1], [2], [3], can be classified as thermal infusion (Shumakov VI, Abrosimov AI, Seid-Guseinov AA, Adasko VI Experience with a thermoinfusional drug delivery. - Artifical organs, 1981, vol. 5 (A), No. 7, p. 64 [5]). A certain amount of electricity is required to control the operation of the
Источники информацииSources of information
1. Авторское свидетельство СССР №767526, опубл. 30.09.1980.1. USSR author's certificate No. 767526, publ. 09/30/1980.
2. Авторское свидетельство СССР №1051380, опубл. 30.10.1983.2. USSR author's certificate No. 1051380, publ. 10/30/1983.
3. Авторское свидетельство СССР №672392, опубл. 05.07.1979.3. USSR author's certificate No. 672392, publ. 07/05/1979.
4. Авторское свидетельство СССР №1552010, опубл. 23.03.1990.4. USSR author's certificate No. 1552010, publ. 03/23/1990.
5. Shumakov V.I., Abrosimov A.I., Seid-Guseinov А.А., Adasko V.I. Experience with a thermoinfusional drug delivery. - Artifical organs, 1981, vol. 5(A), №7, p. 64.5. Shumakov V.I., Abrosimov A.I., Seid-Guseinov A.A., Adasko V.I. Experience with a thermoinfusional drug delivery. - Artifical organs, 1981, vol. 5 (A), no. 7, p. 64.
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020121467A RU2736342C1 (en) | 2020-04-29 | 2020-04-29 | Liquid micro-batcher |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020121467A RU2736342C1 (en) | 2020-04-29 | 2020-04-29 | Liquid micro-batcher |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2736342C1 true RU2736342C1 (en) | 2020-11-16 |
Family
ID=73460964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020121467A RU2736342C1 (en) | 2020-04-29 | 2020-04-29 | Liquid micro-batcher |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2736342C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4363366A4 (en) * | 2021-08-27 | 2025-02-26 | Phadke Master Shreyan Ninad | DEVICE FOR CONTROLLED RELEASE OF LIQUID |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1051380A1 (en) * | 1982-06-16 | 1983-10-30 | Отделение Всесоюзного научно-исследовательского института электромеханики | Micrometering pump |
| SU1552010A2 (en) * | 1988-03-14 | 1990-03-23 | Филиал Всесоюзного научно-исследовательского института электромеханики | Liquid microbatcher |
| EP3043156B1 (en) * | 2015-01-07 | 2018-03-07 | CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement | Method for dispensing or aspirating fluid |
| US10550833B2 (en) * | 2015-12-08 | 2020-02-04 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Microdosing system |
-
2020
- 2020-04-29 RU RU2020121467A patent/RU2736342C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1051380A1 (en) * | 1982-06-16 | 1983-10-30 | Отделение Всесоюзного научно-исследовательского института электромеханики | Micrometering pump |
| SU1552010A2 (en) * | 1988-03-14 | 1990-03-23 | Филиал Всесоюзного научно-исследовательского института электромеханики | Liquid microbatcher |
| EP3043156B1 (en) * | 2015-01-07 | 2018-03-07 | CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement | Method for dispensing or aspirating fluid |
| US10550833B2 (en) * | 2015-12-08 | 2020-02-04 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Microdosing system |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4363366A4 (en) * | 2021-08-27 | 2025-02-26 | Phadke Master Shreyan Ninad | DEVICE FOR CONTROLLED RELEASE OF LIQUID |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4411651A (en) | Device and method useful in monitoring fluid flow in a drug injector | |
| US9857210B2 (en) | Method and apparatus for measuring the flow rate of a liquid | |
| US3655095A (en) | Apparatus for monitoring the dispensing of liquid | |
| CA1282737C (en) | Flow control system using boyle's law | |
| US5243973A (en) | Metering device for a liquid anesthetic via an intermediate container | |
| US6932114B2 (en) | Fluid delivery system and method | |
| RU2736342C1 (en) | Liquid micro-batcher | |
| KR950024989A (en) | Liquid Material Vaporization Feeder | |
| JP2015512509A (en) | Capacitive filling degree sensor based on short-range wireless communication for insulin pen | |
| SE436971B (en) | IN THE BODY INSTALLABLE INFUSION DEVICE | |
| JPS61185276A (en) | Apparatus for dripping simultaneously prepared solution | |
| EP0945151B1 (en) | Dosing device | |
| CA2566670A1 (en) | Implantable pump with reservoir level detector | |
| US20180318503A1 (en) | Implantable Drug Delivery Device with Infusate Measuring Capabilities | |
| US9927273B2 (en) | Optical flow measuring device and method of operation | |
| US20160303318A1 (en) | Implantable Drug Delivery Device with Flow Measuring Capabilities | |
| US20060162723A1 (en) | Inhalation therapy device | |
| US8210169B2 (en) | Dosing safety arrangement in a delivery apparatus for pressurized medical liquids | |
| WO2020167737A1 (en) | System and method for monitoring filling status of a vaporizer reservoir in an anesthetic vaporizer system | |
| US6374825B1 (en) | Dispenser unit for non-gaseous flowable material | |
| JPH0339166A (en) | Drop-injection apparatus | |
| IN186630B (en) | ||
| US11940099B2 (en) | Gas flow alarm | |
| JPS621600Y2 (en) | ||
| JPH0341801Y2 (en) |