Контейнер для хранения и транспортировки проб биологических объектов
Владельцы патента RU 2734272:
Общество с ограниченной ответственностью Инвестиционная Группа "Покров" (RU)
Изобретение относится к области хранения и транспортирования проб. Контейнер для хранения и транспортирования проб биологических объектов содержит корпус с внутренней полостью, крышку, соединение которой с корпусом выполнено байонетным, по меньшей мере, один электронный датчик закрытия/открытия крышки контейнера, постоянные магниты активации/деактивации электронного датчика закрытия/открытия крышки контейнера, электронный модуль контроля за состоянием крышки контейнера, причем один из магнитов размещен в крышке, а другой - в корпусе так, что при открытии или закрытии крышки магниты воздействуют на электронный датчик закрытия/открытия крышки контейнера, который генерирует электрический сигнал о положении крышки относительно корпуса - открыта или закрыта, данный сигнал поступает в электронный модуль для его последующей обработки и передачи на внешний модуль приема информации, электронный модуль контроля за состоянием крышки контейнера содержит микроконтроллер с низким потреблением электроэнергии, элемент питания, радиомодем с GSM/GPRS для одного или двух сеансов связи для идентификации начала использования контейнера а также разъем для передачи информации на компьютер. Изобретение обеспечивает повышение надежности контроля за состоянием крышки контейнера, рассчитанного на длительный период времени. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к области медицинской техники, в частности, к контейнерам, предназначенным для сбора, хранения и транспортировки проб биологических объектов и может быть использовано, в частности в допинговом контроле.
Уровень техники
Известны различные виды и конструкции контейнеров для хранения и транспортировки проб биологических объектов.
Известны различные виды и конструкции контейнеров для хранения и транспортировки проб биологических объектов.
В контейнере для хранения и транспортировки проб имеется панель (display portion)? с конфигурацией, учитывающей свойства флюида. Часть контейнера для хранения и транспортировки проб выполнена из прозрачного материала. Панель установлена и покрыта поддерживающим устройством (подставкой) для контрольно-измерительного прибора таким образом, чтобы дисплей был виден через пристеночную область контейнера для хранения и транспортировки проб. Дисплей расположен вдоль периферийной стенки, вдоль участка стены контейнеров для хранения и транспортировки проб. Дисплей имеет интервалы опробования (СН707382 (А2), 2014-06-30).
Контейнер имеет крышку с пружинной защелкой, присоединенную к кромке отверстия с помощью плотного контакта и блока обеспечения уплотнения. Это блок включает стопорное кольцо, которое обхватывает контейнер понизу края отверстия, где стопорное кольцо шарнирно соединено с частью крышки. Область, расположенная поперек контейнера и напротив шарнирных соединений, включает устройство блокировки, которое сцепляет стопорное кольцо и часть крышки таким образом, что крышка оказывается в закрытом положении. Блок выполнен из пластмассы. (СН705589 (А2), 2013-04-15).
Контейнер имеет запорный колпачок (пробку), который привинчен к корпусу контейнера. Запорный колпачок (пробка) присоединяется к корпусу контейнера так, чтобы его невозможно было снять и разрушить до первоначального использования и после его наполнения в закрытом положении. Контейнер снабжен двумя видами устройств блокировки, которые предназначены для сцепления с устройствами блокировки запорного колпачка (пробки). СН702777 (Al), 2011-09-15).
СН702263 (Al), 2011-05-31 - Прошедший идентификацию контейнер имеет наливное отверстие и запорный механизм, который, в свою очередь, имеет устройство блокировки, с помощью которого запорный механизм крепится к прошедшему идентификацию контейнеру так, чтобы его можно было затем отсоединить. Электрический блок памяти считывает, выводит и передает данные с помощью механического контактного блока.
Известные контейнеры обладают рядом существенных недостатков, а именно, в конструкции контейнеров не предусмотрен контроль за состоянием контейнера, т.е. отсутствует возможность в реальном времени отслеживать и контролировать открытое и/или закрытое состояние крышки контейнера и его передвижение.
Раскрытие изобретения
Целью настоящего изобретения является создание контейнера для надежного хранения, помещенных в него проб биологических объектов, и предотвращения несанкционированного вскрытия и/или длительного контроля за состоянием крышки контейнера.
Технический результат заключается в повышении надежности контроля за состоянием крышки контейнера, рассчитанного на длительный период времени.
Указанный технический результат достигается тем, что контейнер для хранения биологических объектов, содержит корпус с внутренней полостью, крышку, соединение которой с корпусом выполнено байонетным, по меньшей мере один электронный датчик закрытия/открытия крышки контейнера, постоянные магниты активации/деактивации электронного датчика закрытия/открытия крышки контейнера, электронный модуль контроля за состоянием крышки контейнера, причем один из магнитов размещен в крышке, а другой в корпусе так, что при открытии или закрытии крышки магниты воздействуют на электронный датчик закрытия/открытия крышки контейнера, который генерирует электрический сигнал о положении крышки относительно корпуса - открыта или закрыта, данный сигнал поступает в электронный модуль для его последующей обработки и передачи на внешний модуль приема информации.
В одном из вариантов выполнения заявленного изобретения электронный модуль контроля за состоянием крышки контейнера содержит микроконтроллер с низким потреблением электроэнергии, радиомодем с GSM/GPRS каналом связи и антенной, приемник GPS/GLONASS сигналов с антенной, источник питания - аккумулятор или элемент питания.
В другом из вариантов выполнения заявленного изобретения электронный модуль контроля за состоянием крышки контейнера содержит микроконтроллер с низким потреблением электроэнергии, элемент питания, радиомодем GSM/GPRS для одного или двух сеансов связи для идентификации начала использования контейнера, а также разъем для передачи информации на компьютер.
В другом из вариантов выполнения заявленного изобретения электронный датчик закрытия/открытия крышки контейнера представляет собой геркон.
В другом из вариантов выполнения заявленного изобретения геркон помещен в магнитное поле постоянных магнитов, расположенных коаксиально, относительно геркона, по разные его стороны, причем магниты при закрытом контейнере ориентированы так, что их магнитные поля в зоне геркона взаимно компенсированы и имеют нулевую напряженность магнитного поля, а сам чувствительный элемент геркона при закрытой крышке находятся в разомкнутом состоянии.
В другом из вариантов выполнения заявленного изобретения радиомодем GSM/GPRS представляет собой высокоинтегрированный гибридный модуль для обеспечения передачи данных по каналам GPRS.
В другом из вариантов выполнения заявленного изобретения корпус контейнера и крышка имеют встроенные в стенки RFID метки.
В другом из вариантов выполнения заявленного изобретения RFID метки являются пассивными UHF диапазона.
В другом из вариантов выполнения заявленного изобретения содержит электронный замок, который обеспечивает открытие и закрытие крышки контейнера.
В другом из вариантов выполнения заявленного изобретения содержит индикатор режима контейнера, который выполнен с возможностью мигать с частотой 1 раз в 2 сек при готовности контейнера к загрузке.
В другом из вариантов выполнения заявленного изобретения при вскрытии и закрытии контейнера в течение всего срока эксплуатации в энергонезависимую память микроконтроллера электронного блока контейнера записывается информация о времени вскрытия и закрытия без передачи этой информации на сервер для экономии заряда источника питания электронного блока.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлен вид контейнера с крышкой и пузырьком, расположенным во внутренней полости контейнера.
На фиг. 2 представлен увеличенный разрез контейнера в области крышки.
На фиг. 3 представлен вид контейнера с электронной меткой.
На фиг. 4 представлен общий вид контейнера в разрезе.
На фиг. 5 представлен общий вид крышки контейнера и ее разрез.
Осуществление изобретения
Как показано на фиг. 1 и фигуре 4 (в разрезе) контейнер состоит из двух частей - корпуса (7) и крышки (2). Внутри полости корпуса контейнера (7) размещают пузырек (8) с биоматериалом. Крышка в себя включает съемную крышку (1) и крышку (6) для закрывания полостей крышки (2). Крышка (2) сочленяется с корпусом с помощью байонетного соединения, обеспечивающего точное позиционирование крышки относительно корпуса (7), необходимое для гарантированной работы электронного датчика (3) закрытия/открытия контейнера. Общий вид крышки контейнера в разрезе представлен на фигуре 5.
Электронный датчик (3) открытия закрытия представляет собой геркон (магниточувствительный элемент) помещенный в магнитное поле постоянных магнитов (4), расположенных коаксиально, относительно геркона, по разные его стороны, причем один из магнитов расположен на крышке, вместе с магнитом, а второй - на корпусе. Магниты ориентированы так (при закрытом контейнере), что их магнитные поля в зоне геркона взаимно компенсированы и имеют практически нулевую напряженность магнитного поля. В данном состоянии геркон находится в разомкнутом состоянии и указывает на закрытое состояние контейнера. При открытии контейнера внешний магнит, расположенный на стенке корпуса контейнера удаляется от геркона, чем нарушает компенсацию магнитно поля в области геркона и вызывает его срабатывание (замыкание). Такое расположение магнитов относительно геркона создает высокую степень защиты от воздействия внешних магнитных полей с целью блокировки геркона и несанкционированного доступа в контейнер. При приближении внешнего магнита с сильным магнитным полем к герконовому датчику произойдет нарушение баланса магнитных полей встроенных магнитов и срабатывание геркона. Компенсационный метод замещения внутреннего магнитного поля герконовых датчиков с помощью изменяемого внешнего магнитного поля практически не реализуем, ввиду чрезвычайно высокой сложности и отсутствия доступа в область расположения геркона для контроля уровня напряженности магнитного поля.
Сигнал с геркона (замыкание/размыкание) поступает на микроконтроллер, расположенный в электронном модуле крышки контейнера.
Электронный модуль состоит из следующих элементов:
- микроконтроллер с низким потреблением;
- радиомодем с GSM/GPRS каналом связи и антенной;
- приемник GPS/GLONASS сигналов с антенной;
- источник питания - аккумулятор или элемент питания;
Микроконтроллер обеспечивает функционирование всех элементов электронного модуля. В «спящем» режиме микроконтроллер потребляет чрезвычайно мало электроэнергии - около 3-5 мкА, что обеспечивает продолжительную работу всего модуля, т.к. все остальные элементы модуля в этом режиме - обесточены. В этом режиме функционирует только ядро контроллера, обеспечивающее ход часов реального времени и контроль нескольких входных линий «WKUP» для обеспечения его «пробуждения». Срабатывание геркона вызывает изменение сигнала на входе WKUP и выход контроллера из «спящего» состояния. Микроконтроллер подает питание на необходимые компоненты системы - радиомодем GSM/GPRG и приемник GPS/GLONASS, а также производит запись события (открытие/закрытие) в свою энергонезависимую память с указанием реального времени события. Через необходимое время для поиска и захвата спутников системы GPS или GLONASS при их доступности микроконтроллер производит считывание глобальных координат и формирует пакет передачи на сервер контроля контейнеров. Сформированный пакет передачи микроконтроллер зашифровывает требуемым методом шифрования типа RC4, AES128 или подобным и начинает передачу на сервер контроля через радиомодем GSM/GPRS. При нахождении в зоне доступности сотовых сетей произойдет активизация GPRS соединения, затем TCP/IP соединения, авторизация на сервере контроля контейнеров и передача пакета данных. После удачной передачи пакета произойдет отключение от сервера и переход всего электронного модуля в «спящий» режим с низким энергопотреблением. При неудачном сеансе связи по причине плохого сигнала базовых станция сотовой связи или сбоя в канале передачи данных GPRS и т.п.произойдет еще одна или две попытки связи с сервером для передачи пакета с данными, а затем контроллер при любом исходе соединения перейдет в «спящий» режим. Неудачная попытка связи будет зафиксирована во внутренней энергонезависимой памяти контроллера и при следующем удачном сеансе связи контроллер передаст всю имеющуюся информацию о неудачных предыдущих попытках связи. Для контроля работоспособности электронного блока контейнера может быть предусмотрен режим периодической связи с сервером контроля контейнеров и передачи телеметрической информации о состоянии модуля: состояние электронных датчиков «герконов», напряжения источника питания и т.п. Период сеансов связи должен быть определен из расчета гарантированной работы модуля в течение установленного срока эксплуатации. Сервер контроля контейнеров может располагаться в любой точке Интернета и иметь внешний «белый» статический IP адрес. Допускается передача данных от электронного блока контейнера на несколько серверов, имеющие разные IP адреса, но это приведет к некоторому увеличению расхода энергии источника питания и сокращению времени эксплуатации модуля в автономном режиме.
Радиомодем GSM/GPRS представляет собой высокоинтегрированный гибридный модуль для обеспечения передачи данных по каналам GPRS. Модуль имеет все необходимые сертификаты для работы в сотовых сетях. Связь с управляющим микроконтроллером осуществляется по интерфейсу UART методом передачи AT - команд.
Необходимость применения отдельного микроконтроллера для управления модемом вызвана несколькими причинами: повышением надежности работы всей системы за счет возможности аппаратного вывода из зависания радиомодуля GPRS и приемника GPS, а также снижением общего энергопотребления электронного модуля контейнера в «спящем» режиме за счет обесточивания радиомодема GPRS и приемника GPS/GLONASS, имеющих значительное потребление энергии в «спящем» режиме, по сравнению с микроконтроллером.
Корпус контейнера и крышка имеют встроенные в стенки специальные RFID метки (5).
Метки применены пассивные UHF диапазона, который является наиболее перспективным и обладает наибольшей дальностью и скоростью считывания, по сравнению с «низкочастотными» метками.
Достоинства RFID метки, заключаются, как известно в том, что:
- не требуется прямая видимость радиочастотной метки, чтобы считывать из нее информацию, поэтому rfid-метка может располагаться внутри упаковки (если она не металлическая), обеспечивая ее скрытность и сохранность;
- высокая скорость чтения меток, которая может достигать 1000 шт в сек.;
- возможно практически одновременное чтение большого количества меток с применением функции анти коллизии;
- возможно изменение информации в метке, если она относится к классу «чтение-запись» (Read/Write);
- возможность чтения и записи метки на расстоянии;
- долговечность (для операций «только чтение» срок жизни метки практически неограничен);
- высокая степень безопасности, которая обеспечивается применением уникального идентификатора метки, присваемого на заводе при ее изготовлении, а также шифрованием данных, записываемых в метку;
- устойчивость к воздействию окружающей среды, поскольку метку всегда можно поместить в любую защитную полимерную оболочку.
Второй вариант исполнения контейнера со сроком эксплуатации до 10 лет имеет несколько отличий от первого исполнения:
- отсутствие GPS приемника, как элемента, в котором нет большой необходимости и имеющим значительный ток потребления в активном режиме;
- наличие элемента питания значительной емкости и имеющий малый ток саморазряда;
- наличие радиомодема GSM/GPRS только для одного или двух сеансов связи для идентификации начала использования контейнера.
- наличие миниатюрного разъема для передачи информации на компьютер.
Алгоритм работы этого варианта исполнения следующий.
При первом вскрытии и закрытии контейнера происходит активизация работы модуля связи с сервером на базе GPRS и передача данных о событиях (открыто/закрыто). После этого модуль переходит в режим сверхпониженного энергопотребления «standby», в котором будут функционировать только часы реального времени и несколько линий контроля электронного датчика (датчиков) состояния контейнера (открыто/закрыто). В таком режиме при условии низкого саморазряда элемента питания модуль может находиться очень продолжительное время - до 10 лет и более.
При наступлении события (открытие или закрытие) контейнера происходит выход электронного блока из состояния «standby» и запись в энергонезависимую память процессора реального времени события в формате мирового времени (по Гринвичу), после чего модуль снова переходит в состояние «standby».
Так может продолжаться продолжительное время, ограниченное только объемом энергонезависимой памяти и состоянием элемента питания.
При необходимости считывания содержимого памяти потребуется подключить контейнер к компьютеру через специальный миниатюрный разъем, который обеспечит питанием модуль и произведет считывание информации по предварительно разработанному протоколу в зашифрованном виде.
Устройство работает следующим образом.
Биологическую пробу собирают известным способом в предлагаемый контейнер. Затем вскрывают контейнер с электронным замком. Красный (или другого цвета) индикатор на контейнере должен замигать с частотой 1 раз в 2 сек. Это означает, что контейнер готов к загрузке и полностью работоспособен. Пробу помещают в контейнер и закрывают крышкой, при этом красный индикатор должен погаснуть и начать вспыхивать зеленый индикатор. Это свидетельствует о том, что электронный блок контейнера перешел в режим установки связи с сервером для передачи информации о постановке контейнера в режим хранения биологической пробы. При удачном установлении связи с сервером индикатор засветиться постоянно на время около 10 сек. и затем погаснет. В противном случае засветиться красный индикатор на время около 10 сек. и тоже погаснет, что говорит о том сто связь не удалась и контейнер перешел в дежурный режим без передачи установленной информации на сервер. В этой ситуации контейнер еще произведет насколько попыток связи с сервером через установленное время и после этого перейдет в штатный режим сверхмалого энергопотребления. При вскрытии и закрытии контейнера в течение всего срока эксплуатации в энергонезависимую память процессора электронного блока контейнера будет записываться информация о времени вскрытия и закрытия без передачи этой информации на сервер для экономии заряда источника питания электронного блока. При необходимости считывания информации о событиях вскрытия и закрытия на контейнере предусмотрен разъем для связи с компьютером, через который возможно считать сохраненную информацию из микроконтроллера электронного блока контейнера на компьютер в зашифрованном виде.
1. Контейнер для хранения и транспортирования проб биологических объектов, содержащий корпус с внутренней полостью, крышку, соединение которой с корпусом выполнено байонетным, по меньшей мере, один электронный датчик закрытия/открытия крышки контейнера, постоянные магниты активации/деактивации электронного датчика закрытия/открытия крышки контейнера, электронный модуль контроля за состоянием крышки контейнера, причем один из магнитов размещен в крышке, а другой - в корпусе так, что при открытии или закрытии крышки магниты воздействуют на электронный датчик закрытия/открытия крышки контейнера, который генерирует электрический сигнал о положении крышки относительно корпуса - открыта или закрыта, данный сигнал поступает в электронный модуль для его последующей обработки и передачи на внешний модуль приема информации, электронный модуль контроля за состоянием крышки контейнера содержит микроконтроллер с низким потреблением электроэнергии, элемент питания, радиомодем с GSM/GPRS для одного или двух сеансов связи для идентификации начала использования контейнера а также разъем для передачи информации на компьютер.
2. Контейнер по п. 1, отличающийся тем, что электронный модуль контроля за состоянием крышки контейнера содержит микроконтроллер с низким потреблением электроэнергии, радиомодем с GSM/GPRS каналом связи и антенной, приемник GPS/GLONASS сигналов с антенной, источник питания - аккумулятор или элемент питания.
3. Контейнер по п. 1, отличающийся тем, что электронный модуль контроля за состоянием крышки контейнера содержит микроконтроллер с низким потреблением электроэнергии, элемент питания, радиомодем GSM/GPRS для одного или двух сеансов связи для идентификации начала использования контейнера, а также разъем для передачи информации на компьютер.
4. Контейнер по п. 1, отличающийся тем, что электронный датчик закрытия/открытия крышки контейнера представляет собой геркон.
5. Контейнер по п. 4, отличающийся тем, что геркон помещен в магнитное поле постоянных магнитов, расположенных коаксиально, относительно геркона, по разные его стороны, причем магниты при закрытом контейнере ориентированы так, что их магнитные поля в зоне геркона взаимно компенсированы и имеют нулевую напряженность магнитного поля, а сам чувствительный элемент геркона при закрытой крышке находится в разомкнутом состоянии.
6. Контейнер по п. 2, отличающийся тем, что радиомодем GSM/GPRS представляет собой высокоинтегрированный гибридный модуль для обеспечения передачи данных по каналам GPRS.
7. Контейнер по п. 1, отличающийся тем, что корпус контейнера и крышка имеют встроенные в стенки RFID метки.
8. Контейнер по п. 7, отличающийся тем, что RFID метки являются пассивными UHF диапазона.
9. Контейнер по п. 1, отличающийся тем, что содержит электронный замок, который обеспечивает открытие и закрытие крышки контейнера.
10. Контейнер по п. 1, отличающийся тем, что содержит индикатор режима контейнера, который выполнен с возможностью мигать с частотой 1 раз в 2 с при готовности контейнера к загрузке.
