RU2006830C1

RU2006830C1 - Device for determining adhesion properties of liquid media

Info

Publication number: RU2006830C1
Authority: RU
Inventors: А.А. Пунин; С.Ю. Абросимов; Б.В. Андреев
Original assignee: Пунин Александр Алексеевич; Смоленский государственный медицинский институт
Priority date: 1990-04-24
Filing date: 1990-04-24
Publication date: 1994-01-30

Abstract

FIELD: medicine. SUBSTANCE: device has a breaking mechanism in the form of ring magnet 3 with core 4, pusher located on the core and provided with a sample holder. The device is characterized in that it has auxiliary sawtooth voltage shaper 14 with regulating its amplitude rise time to produce stable force adapted for moving the pusher in magnetic field. EFFECT: enhanced measurement accuracy by providing stable pressure modes and due to the possibility of breaking adhesion contact in different speed modes. 2 dwg

Description

Изобретение относится к медицине, может быть использовано для определения адгезионных свойств биологических секретов и других жидких сред и позволяет повысить точность измерений путем обеспечения стабильных режимов давления через отрывной элемент на исследуемый материал и возможности разрушения адгезионного контакта в различных скоростных режимах. The invention relates to medicine, can be used to determine the adhesive properties of biological secrets and other liquid media and can improve the accuracy of measurements by ensuring stable pressure modes through the tear-off element on the material under study and the possibility of breaking the adhesive contact in various speed modes.

Известны устройства для определения силы адгезии методом нормального отрыва, состоящие из отрывного элемента, подложки, разрушающего механизма и силоизмерительной системы. Known devices for determining the adhesion force by the method of normal separation, consisting of a tear-off element, a substrate, a destructive mechanism and a force measuring system.

Однако данные устройства не обеспечивают стабильных по силе и времени режимов давления на исследуемый материал, а также отсутствует возможность регулирования времени разрушения адгезионного контакта, что снижает точность полученных результатов и ведет к невозможности сопоставления данных, полученных при различных режимах работы. Это важно для моделирования ситуации, отражающей зависимость силы отрыва слизи от стенки трахеобронхиального дерева и скорости воздушного потока в нем. However, these devices do not provide pressure and pressure modes that are stable in strength and time for the material under study, and there is no possibility of adjusting the time of destruction of the adhesive contact, which reduces the accuracy of the results and makes it impossible to compare data obtained under different operating conditions. This is important for modeling the situation, reflecting the dependence of the separation force of mucus from the wall of the tracheobronchial tree and the speed of the air flow in it.

Известно устройство для опрделения прочности сцепления соединений, выполненное из пневматической камеры, разделенной на две части гибкой мембраной, толкателя, держателя образца в виде двух коаксиально установленных полых цилиндров, дросселя и источника сжатого воздуха. Устройство также содержит перемычку с винтовой нарезкой, установленную на цилиндре и связывающую его с концом толкателя, шток, размещаемый в отверстии цилиндра и связывающий отрывной элемент с цилиндром. Кроме того, устройство содержит хомут для соединения частей камеры, подставку, крепежные болты для закрепления камеры с измерительной аппаратурой [1] . A device for determining the adhesion strength of joints made of a pneumatic chamber divided into two parts by a flexible membrane, a pusher, a sample holder in the form of two coaxially mounted hollow cylinders, a throttle and a source of compressed air. The device also contains a jumper with a screw thread mounted on the cylinder and connecting it to the end of the pusher, a rod placed in the hole of the cylinder and connecting the tear-off element with the cylinder. In addition, the device contains a clamp for connecting parts of the camera, stand, mounting bolts for securing the camera with measuring equipment [1].

Однако данное устройство не обеспечивает стабильных режимов давления на исследуемый материал и работает в одном скоростном режиме разрушения адгезионного контакта. Это ведет и к искажению результатов и невозможности их сопоставления при работе на различных скоростных режимах разрушения адгезионного контакта и при различных величинах силы и времени давления на исследуемый материал. However, this device does not provide stable pressure conditions for the material under study and operates in the same high-speed mode of destruction of the adhesive contact. This leads to a distortion of the results and the impossibility of comparing them when working at different speed modes of the destruction of the adhesive contact and at different values of the force and time of pressure on the material under study.

Цель изобретения - повышение точности определения адгезионных свойств биологических секретов путем обеспечения стабильных режимов давления через отрывной элемент на исследуемый материал и регулирования времени разрушения адгезионного контакта. The purpose of the invention is to increase the accuracy of determining the adhesion properties of biological secrets by ensuring stable pressure regimes through the tear-off element on the material under study and adjusting the time of destruction of the adhesive contact.

Это достигается тем, что в известном устройстве для определения прочности сцепления соединений, состоящего из разрушающего механизма, подложки, отрывного элемента, толкателя, держателя образца, связанного с толкателем, согласно изобретению дополнительно содержит формирователь напряжения пилообразной формы с регуляцией времени нарастания его амплитуды, который связан с разрушающим механизмом, выполненным в виде кольцевого постоянного магнита с сердечником, на котором помещен толкатель, представленный в виде стакана с обмоткой. This is achieved by the fact that in the known device for determining the adhesion strength of the joints, consisting of a destructive mechanism, a substrate, a tear-off element, a pusher, a sample holder associated with a pusher, according to the invention further comprises a sawtooth voltage shaper with regulation of its amplitude rise time, which is connected with a destructive mechanism made in the form of an annular permanent magnet with a core on which a pusher is placed, presented in the form of a glass with a winding.

Постоянный магнит обеспечивает создание стабильной силы, направленной на перемещение толкателя в магнитном поле и зависящей от силы тока на его обмотке, величина которого регулируется формирователем напряжения, что необходимо для создания стабильных режимов давления на исследуемый материал и регулирования скоростных режимов разрушения адгезионного контакта. A permanent magnet ensures the creation of a stable force aimed at moving the pusher in a magnetic field and depending on the current strength on its winding, the magnitude of which is regulated by the voltage shaper, which is necessary to create stable pressure conditions on the material under study and to regulate the rate of adhesion contact failure.

На фиг. 1 показана схема устройства; на фиг. 2 - схема формирователя напряжения пилообразной формы с регуляцией времени нарастания его амплитуды. In FIG. 1 shows a diagram of a device; in FIG. 2 is a diagram of a sawtooth voltage shaper with regulation of the rise time of its amplitude.

Устройство состоит из корпуса прибора 1, выполненного из диэлектрического материала. В корпусе выделяют два блока - верхний и нижний, соединенных между собой стойками 2. В верхнем блоке корпуса 1 размещен постоянный кольцевой магнит 3 с сердечником 4 в центре, закрепленным к верхней панели корпуса 1 винтом 5. На сердечнике 4 расположен толкатель 6 в виде стакана с обмоткой 7, свободно перемещающийся в вертикальном направлении. The device consists of a housing of the device 1 made of dielectric material. Two blocks are distinguished in the casing - upper and lower, interconnected by struts 2. In the upper block of casing 1 there is a permanent ring magnet 3 with a core 4 in the center fixed to the upper panel of the casing 1 by a screw 5. On the core 4 there is a pusher 6 in the form of a glass with a winding 7, freely moving in the vertical direction.

Зазор между стенками толкателя 6 и сердечником 4 равен 0,5 мм. Толкатель должен быть выполнен из легкого прочного материала, например алюминия, с толщиной стенок 0,3 мм, толщиной дна 1 мм. Ко дну толкателя жестко закреплен отрывной элемент 8, представляющий собой толстое покровное стекло, и рычаг 9 концевого переключателя 10, расположенного на стойке 2. The gap between the walls of the pusher 6 and the core 4 is 0.5 mm. The pusher should be made of lightweight, strong material, such as aluminum, with a wall thickness of 0.3 mm and a bottom thickness of 1 mm. A tear-off element 8, which is a thick cover glass, and a lever 9 of the limit switch 10 located on the rack 2 are rigidly fixed to the bottom of the pusher.

На верхней панели нижнего блока корпуса 1 расположена подложка 11 в виде предметного стекла, вдвигаемого в пазы держателя 12. В нижней части корпуса расположен трансформатор 13 и формирователь напряжения 14 пилообразной формы с регуляцией времени нарастания его амплитуды. Элементы схемы - потенциометр 15, обеспечивающий установку скорости нарастания напряжения в обмотке 7 толкателя 6, переключатель 16, обеспечивающий смену полярности обмотки, переключатель 17, запускающий формирователь напряжения, переключатель 18, останавливающий нарастание напряжения в обмотке 7 толкателя 6, регистрирующее устройство 19 имеет выход на верхнюю панель нижнего блока корпуса 1. On the upper panel of the lower block of the housing 1, there is a substrate 11 in the form of a slide inserted into the slots of the holder 12. In the lower part of the housing there is a transformer 13 and a voltage saw 14 of a sawtooth shape with regulation of the rise time of its amplitude. The circuit elements are a potentiometer 15, which provides the installation of the voltage rise rate in the winding 7 of the pusher 6, a switch 16, which provides a change in the polarity of the winding, switch 17, which starts the voltage driver, switch 18, which stops the voltage rise in the winding 7 of the pusher 6, the recording device 19 has an output to upper panel of the lower case block 1.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При указанных на схеме (фиг. 1) положениях переключателей 16, 17, 18, 19 наносят исследуемый на подложку 11 и потенциометром 15 устанавливают заданную скорость нарастания силы тока в обмотке 7 толкателя 6, что будет соответствовать нарастанию силы тока, направленной на перемещение толкателя 6 в поле постоянного магнита 3 по направляющей сердечника 4. Переводят переключатель 16 в нижнее по схеме положение, что переводит устройство в режим работы по перемещению толкателя 6 вертикально вниз. When the positions of the switches 16, 17, 18, 19 are indicated in the diagram (Fig. 1), the test is applied to the substrate 11 and the set slew rate of the current in the winding 7 of the pusher 6 is set with a potentiometer 15, which will correspond to the increase in the current directed towards the movement of the pusher 6 in the field of the permanent magnet 3 along the guide of the core 4. Transfer switch 16 to the lower position according to the scheme, which puts the device into operation mode by moving the pusher 6 vertically down.

Переключатель 17 переводят в нормально разомкнутое положение и в результате отклонения цепи Р₁, Р₂ от положительного полюса источника питания конденсатор С₂ начинает заряжаться до напряжения источника питания. Это напряжение через резистор Р₃ поступает на "Прямой" вход операционного усилителя К 140 УД 6, на выходе которого формируется выходное напряжение, которое через диод Д₁ поступает на базу транзистора Т₁. В эмиттерной цепи этого транзистора нагрузкой является обмотка 7 толкателя 6, в которой пропорционально росту напряжения нарастает сила тока. Это приводит к образованию силы, выталкивающей толкатель 6 с отрывным элементом 8 из постоянного магнитного поля. В результате чего толкатель с закрепленным на нем отрывным элементом 8 давит через исследуемый материал на подложку 11.The switch 17 is placed in a normally open position and as a result of the deviation of the circuit P ₁ , P ₂ from the positive pole of the power source, the capacitor C ₂ begins to charge to the voltage of the power source. This voltage is supplied through the resistor P ₃ to the "Direct" input of the operational amplifier K 140 UD 6, at the output of which an output voltage is formed, which through the diode D ₁ enters the base of the transistor T ₁ . In the emitter circuit of this transistor, the load is the winding 7 of the pusher 6, in which the current increases in proportion to the voltage increase. This leads to the formation of a force pushing the pusher 6 with the tear-off element 8 from a constant magnetic field. As a result, the pusher with the tear-off element 8 fixed on it presses through the test material onto the substrate 11.

Процесс нарастания напряжения регистрируется измерительным устройством 19, проградуированным в нм н/м² ˙10⁴. При достижении на измерительном устройстве 19 необходимой силы давления на подложку 11 контакт переключателя 18 переводят в нормально разомкнутое положение, что ведет к прекращению нарастания силы давления. Выдерживают необходимое время давления. Контакты переключателя 17 переводят в нормально замкнутое положение, в результате чего разряжается конденсатор С₂ и прекращается давление через исследуемый материал на подложку 11.The process of increasing voltage is recorded by the measuring device 19, calibrated in nm n / m ² ˙ 10 ⁴ . When the required pressure on the substrate 11 is reached on the measuring device 19, the contact of the switch 18 is put into a normally open position, which leads to the cessation of the increase in pressure force. Withstand the necessary pressure time. The contacts of the switch 17 are transferred to a normally closed position, as a result of which the capacitor C _{2 is} discharged and the pressure through the test material to the substrate 11 stops.

Контакт переключателя 18 переводят в нормально замкнутое положение для подготовки последующих измерений. Контакт переключателя 16 переводят в верхнее по схеме положение, в результате чего происходит смена полярности обмотки 7 и устройство переводится в режим работы по перемещению толкателя 6 с отрывным элементом 8 вертикально вверх. Переключатель 17 переводят в нормально разомкнутое положение и в результате отключения цепи Р₁, Р₂ от положительного полюса источника питания конденсатор С₂ начинает заряжаться до напряжения источника питания. Это напряжение через резистор Р_з поступает на "Прямой" вход операционного усилителя К 140 УД 6. На выходе усилителя формируется выходное напряжение, которое через диод Д₁ поступает на базу транзистора Т₁. В эмиттерной цепи этого транзистора нагрузкой является обмотка 7 толкателя 6, в которой нарастает сила тока. Это приводит к образованию силы, втягивающей толкатель 6 с отрывным элементом 8 в постоянное магнитное поле.The contact of the switch 18 is placed in a normally closed position to prepare subsequent measurements. The contact of the switch 16 is transferred to the upper position according to the scheme, as a result of which the polarity of the winding 7 is changed and the device is put into operation mode to move the pusher 6 with the tear-off element 8 vertically upward. The switch 17 is transferred to the normally open position and as a result of disconnecting the circuit P ₁ , P ₂ from the positive pole of the power source, the capacitor C ₂ begins to charge to the voltage of the power source. This voltage is supplied through the resistor P _s to the "Direct" input of the operational amplifier K 140 UD 6. An output voltage is generated at the output of the amplifier, which is supplied through the diode D ₁ to the base of the transistor T ₁ . In the emitter circuit of this transistor, the load is the winding 7 of the pusher 6, in which the current increases. This leads to the formation of a force pulling the pusher 6 with the tear-off element 8 into a constant magnetic field.

В результате происходит разрушение адгезионного контакта между отрывным элементом 8 и подложкой 11, при этом толкатель 6 перемещается вертикально вверх и рычагом 9 переводит контакт переключателя 10 в нормально разомкнутое положение, что ведет к прекращению нарастания силы, вызывающей разрушение адгезионного контакта. Эта сила регистрируется измерительным устройством 19. Прочность адгезионного контакта рассчитывается по формуле F/S, где: F - сила, вызвавшая разрушение контакта, а S - площадь поверхности соединения отрывного элемента 8 с подложкой 11. Контакт переключателя 17 переводят в нормально замкнутое положение, разряжается конденсатор С₂, устройство готово для повторного цикла работы.As a result, the adhesion contact between the tear-off element 8 and the substrate 11 is destroyed, while the pusher 6 moves vertically upward and by the lever 9 puts the contact of the switch 10 into the normally open position, which leads to the termination of the increase in the force causing the destruction of the adhesive contact. This force is recorded by the measuring device 19. The adhesive contact strength is calculated by the formula F / S, where: F is the force that caused the contact to break, and S is the surface area of the connection of the tear-off element 8 to the substrate 11. The contact of the switch 17 is put into a normally closed position, discharged capacitor C ₂ , the device is ready for a second cycle of operation.

Предлагаемое устройство обеспечивает следующие преимущества: возможность работы в двух режимах:
режим давления отрывного элемента через исследуемый материал на подложку; режим разрушения адгезионного контакта.The proposed device provides the following advantages: the ability to work in two modes:
pressure mode of the tear-off element through the test material to the substrate; adhesion contact failure mode.

Возможность регулирования силы и времени ее нарастания, а также времени давления отрывного элемента через исследуемый материал на подложку;
возможность регулирования скорости нарастания силы, направленной на разрушение адгезионного контакта. (56) Авторское свидетельство СССР N 1446543, кл. G 01 N 19/04, 1989. The ability to control the strength and time of its rise, as well as the pressure time of the tear-off element through the material to be studied on the substrate;
the ability to control the rate of increase of the force aimed at the destruction of the adhesive contact. (56) Copyright certificate of the USSR N 1446543, cl. G 01 N 19/04, 1989.

Claims

DEVICE FOR DETERMINING THE ADHESION PROPERTIES OF LIQUID MEDIA, containing a holder, a substrate mounted on it for placing a sample, a destructive mechanism, a tear-off element and a detachment force recorder, characterized in that, in order to increase the accuracy of determining the adhesive properties of biological secrets by ensuring stable conditions, pressure and regulation of the time of destruction of the adhesive contact, it is equipped with switches, a shaper of adjustable voltage sawtooth shape, the destructive mechanism is made in ide of an annular magnet placed on a rack with a core and a pusher placed along its axis, made in the form of a glass with a winding and end contact and coaxially mounted to the core with the ability to move and interact with the substrate, the tear-off element is placed on the end of the pusher, the pusher winding is connected to the detachment force recorder and shaper, the switch is placed on the rack with the possibility of interaction with the end contact of the pusher.