ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Номер

02-018-06

Наименование проекта

Способ герметизации пластиковых контейнеров для хранения и переработки крови

Назначение

Герметизация пластиковых контейнеров для хранения и переработки крови. Предназначено для создания современной материально-технической базы станций и отделений переливания крови.

Рекомендуемая область применения

Относится к области техники, связанной со сбором, хранением и переработкой крови.

Описание

            Результат выполнения конструкторской разработки.

Изобретение относится к области медицинских технологий, связанных со сбором, хранением и переработкой крови, а именно к способам герметизации пластиковых контейнеров, предназначенных для сбора, хранения и переработки крови, и может быть использовано для создания современной материально-технической базы станций и отделений переливания крови.

Суть предлагаемого технического решения заключается в том, что в известном способе устанавливают участок полимерной трубки, находящийся в непосредственной близости от ее ввода в контейнер, между двумя плоскими поверхностями, одна из которых акустически связана с источником ультразвуковых колебаний, а вторая - с прижимной планкой, осуществляют сжатие трубки до касания противоположных внутренних поверхностей трубки между собой. Ультразвуковое воздействие осуществляют в течение установленного времени, выключают ультразвуковое воздействие и удерживают трубку в сжатом состоянии до стабилизации герметизирующего шва. Сжатие трубки в предлагаемом способе осуществляют мускульной силой оператора за счет перемещения рукоятки, связанной через рычажно-кулисный механизм с прижимной планкой. Прижимную планку перемещают по направлению к источнику ультразвуковых колебаний до образования зазора, величину которого устанавливают равной толщине стенки трубки герметизируемого контейнера, а ультразвуковое воздействие включают до сжатия трубки. В процессе ультразвукового воздействия на трубку непрерывно измеряют амплитуду тока, являющегося разностью между током, протекающим через пьезопреобразователь колебательной системы и реактивной емкостной составляющей этого тока, обусловленной собственной электрической емкостью пьезокерамических элементов, фиксируют величину амплитуды этого тока в момент включения ультразвукового воздействия и сравнивают ее значение с амплитудой тока в момент его минимального значения в процессе сварки, обеспечивают сжатием трубки уменьшение амплитуды этого тока не менее чем в два раза, затем продолжают сварку и выключение ультразвукового воздействия осуществляют в момент, когда скорость изменения амплитуды измеряемого тока становится равной нулю.

Сущность предлагаемого решения поясняется фиг.2, на которой показано изменение амплитуды тока механической ветви, являющегося разностью между током, протекающим через пьезопреобразователь колебательной системы и реактивной емкостной составляющей этого тока, обусловленной собственной электрической емкостью пьезокерамических элементов, в процессе ее герметизации при пережатии зоны сварки ручным пережимным механизмом.

В начальный момент величина тока сварки равняется i ₁. Она определяется максимальной силой начального сжатия трубки и минимальным акустическим контактом сжатой трубки и плоской поверхностью, связанной с ультразвуковой колебательной системой. Акустический контакт при этом минимален, поскольку прижатая к плоской поверхности трубка в первый момент не полностью ее облегает.

В процессе поглощения акустической энергии, размягчения трубки и ее раздавливания по большей рабочей поверхности (увеличения площади акустического контакта) увеличивается степень демпфирования колебательной системы и, как следствие, уменьшается ток, протекающий через нее, достигая своего минимального значения (точка В). Точка В соответствуем моменту максимального демпфирования колебательной системы.

Участок ВС соответствует переходу материала трубки в вязкопластичное состояния, снижению статического давления на материал в зоне сварки (за счет уменьшения степени деформации рычага). Точка С соответствует моменту достижения сжимающих трубку плоскостей величины установленного зазора, следовательно, при наступлении этого момента статическое усилие, развиваемое деформируемым рычагом, стремится к нулю и дальнейшее увеличение тока на участке cd определяется выдавливанием излишков расплавленного материала трубки из зоны сварки, т.е. происходит формование герметизирующего шва.

До сжатия трубки включают ультразвуковой генератор и измеряют амплитуду тока i₄, являющейся разностью между током, протекающим через пьезопреобразователь колебательной системы и реактивной емкостной составляющей этого тока, обусловленной собственной электрической емкостью пьезокерамических элементов (смотри фиг.2), затем осуществляют сжатие зоны сварки и фиксируют падение тока до величины i₁. В процессе ультразвукового воздействия на материал трубки контролируют уменьшение тока и фиксируют его минимальное значение i₂, которое составляет не менее 50% от величины тока i₁, затем контролируют возрастание тока и фиксируют его значение, равное i₁ . Ультразвуковое воздействие выключают в момент, когда усилие сжатия трубки и скорость изменения тока равны нулю (точка d, смотри фиг.2).

Таким образом, в предложенном способе герметизации, вместо ручного управления временем ультразвукового воздействия при формировании шва, момент выключения ультразвукового воздействия определяется автоматически.

В соответствии с предложенным способом герметизации был разработан и изготовлен ультразвуковой запаиватель гемоконтейнеров, содержащий следующие узлы:

- ручной узел сжатия полимерной трубки со встроенной ультразвуковой колебательной системой;

- генератор электрических колебаний;

- блок автоматики.

Ручной узел сжатия представляет собой рычажный механизм, позволяющий осуществлять пережим трубки при помощи мускульной силы оператора. Ультразвуковая колебательная система, входящая в состав ручного узла сжатия, выполнена по полуволновой схеме и состоит из пьезокерамического преобразователя, механического концентратора энергии ультразвуковых колебаний и рабочего инструмента, имеющего плоскую рабочую поверхность.

Для питания ультразвуковой колебательной системы используется ультразвуковой генератор электрических колебаний, преобразующий электрическую энергию промышленной частоты (50 Гц) в электрическую энергию электрических колебаний ультразвуковой частоты (44 кГц). Генератор электрических колебаний включают в себя задающий генератор, предварительный усилитель, усилитель мощности и узел ФАПЧ, обеспечивающий автоматическую настройку электронного генератора на резонансную частоту ультразвуковой колебательной системы.

Блок автоматики предназначен для автоматизации цикла герметизации и обеспечивает запуск генератора после установки трубки, а также обеспечивает автоматическое определение момента выключения ультразвука при формировании качественного герметизирующего шва.

Проведенные исследования функциональных возможностей созданного ультразвукового запаивателя, использующего мускульную силу для сжатия трубки, позволили установить:

1. Созданный ультразвуковой запаиватель в автоматическом режиме обеспечивает надежную герметизацию гемоконтейнеров с трубками из различного материала и различным диаметром как отечественного, так и зарубежного производства, при различных усилиях сжатия, осуществляемых различными операторами.

2. Созданный ультразвуковой запаиватель обеспечивает герметизацию не менее 10 гемоконтейнеров в минуту, что позволяет удовлетворить потребности станций и отделений переливания крови.

Представленный способ был реализован в ультразвуковом запаивателе с ручным рабочим инструментом для герметизации и сегментации систем переливания крови. Созданный запаиватель прошел успешные испытания в "Лаборатории акустических процессов и аппаратов" Бийского технологического института, а также в условиях различных станций переливания крови.

Преимущества перед известными аналогами

Обеспечивает качественную герметизацию с одновременным формированием надреза для разделения герметизирующего шва и полимерной трубки на два герметичных участка. Автоматически определяется момент формирования шва с максимальной прочностью.

Стадия освоения

Внедрено в производство

Результаты испытаний

Соответствует технической характеристике изделия (устройства)

Технико-экономический эффект

Снижение трудозатрат оператора в 2-3 раза.

Возможность передачи за рубеж

Возможна передача за рубеж

Дата поступления материала

29.09.2006