УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРА ВЕЩЕСТВ С ПОВЕРХНОСТИ ЖИДКОСТИ Российский патент 2004 года по МПК E02B15/04 

Изобретение относится к устройствам для сбора с целью последующего физико-химического анализа жидких веществ липидного характера (типа жиров, масел, бензина и т.п., а также соединений, имеющих высокий коэффициент распределения масло-жидкость), находящихся на поверхности жидкости (например, воды) в сверхмалых дозах (около 1 мкл на поверхности 500 см²). Устройство может служить, например, для оценки наличия в данном водном ареале источников загрязнений или нахождения определенных живых организмов. Суть проблемы заключается в том, что нерастворимые (или малорастворимые) в жидкости (воде) информативные вещества (липидного характера) могут находиться только в тонких слоях на поверхности жидкости и при обычных объемных методах отбора проб для анализа в пробе находятся в количествах, на порядок менее пороговых для принятых методов анализа. Предлагаемые устройство и способ сбора этих веществ с больших поверхностей с переводом целевых веществ в приемлемые объемы (порядка мкл) позволяют увеличить их количество на многие порядки.

Известно устройство для вывода плавающих на поверхности воды масел (JP 3023455, 02.11.1990). Устройство выполнено в виде сосуда с ручкой, которое погружается в воду так, что поверхностный слой воды сливается в емкость. Жидкость из емкости отсасывается насосом. Недостаток устройства заключается в том, что в нем плохо регулируются концентрация и количество исследуемого вещества в сливаемой в сосуд жидкости (вместе с поверхностным слоем в сосуд попадает много основной жидкости). В результате дальнейший анализ или затруднен, или становится невозможным. Кроме того, необходимость использования насоса значительно усложняет конструкцию и затрудняет эксплуатацию устройства в нестационарных условиях.

Известно также устройство для снятия жира с поверхности кипящей жидкости (US 2575768 А, 1951). Устройство выполнено в виде конуса, который своей широкой частью опускается в жидкость. По мере погружения поверхностный слой концентрируется в сужающейся части конуса, а в заключительной части процесса он попадает в вертикальный цилиндр. Из последнего концентрированный поверхностный слой отбирается в подходящий сосуд. Недостаток устройства заключается в том, что отбор собранной жидкости из цилиндра для анализа неудобен, а концентрация поверхностного слоя в цилиндре недостаточна для точного анализа, особенно при малых количествах искомого вещества на поверхности исследуемой жидкости. Кроме того, в нижней части конуса отсутствует сетка для предотвращения попадания твердых частиц в конус.

Наиболее близким аналогом предлагаемого устройства является кухонный прибор для снятия жира с бульона (US 5526737, 18.06.1995). Этот прибор выполнен в виде конуса, нижней широкой частью прикрепленного к цилиндру с ручкой и составляющего с цилиндром единое целое (причем конус расположен внутри этого цилиндра). При погружении прибора с помощью ручки в жидкость (бульон) жир концентрируется в верхней, сужающейся части конуса, а затем по мере погружения начинает выливаться в цилиндрическую часть. Недостаток устройства заключается в слабой концентрации исследуемого вещества в конечном продукте (при малом его количестве в поверхностном слое), что связано с достаточно большим отверстием в верхней части конуса. Последнее же объясняется необходимостью удаления жира самотеком через это отверстие из конусной части в цилиндрическую. Другой недостаток устройства заключается в неудобстве отбора собранного поверхностного слоя для анализа.

Предложенное устройство свободно от указанных недостатков. Сущность его заключается в том, что оно выполнено в виде конуса, верхняя часть которого заканчивается цилиндром, составляющим единое целое с конусообразной частью и являющийся ее продолжением, а в этот цилиндр вставлена капиллярная, сменная трубка. При погружении устройства в исследуемую жидкость широкой частью конуса поверхностный слой концентрируется в верхней, сужающейся части и попадает в капиллярную трубку. После заполнения последней жидкость из капиллярной трубки может быть удалена (путем выемки этой капиллярной трубки из цилиндрической части и ее, например, продувки) и подвергнута анализу.

Предложен и второй вариант конструкции верхней части устройства с капиллярной трубкой. Увеличение количества (концентрации) инородного вещества из поверхностного слоя определяется в капиллярной трубке соотношением площадей К=S₁/S₂, где S₁ - площадь круга (основания) широкой, нижней части конуса, а S₂ - площадь поперечного сечения капиллярного отверстия. Например, если диаметр нижней части конуса 500 мм, а диаметр капилляра 0,1 мм, то К=25000000. Это означает, что количество исследуемого поверхностного вещества при прочих равных условиях увеличилось в капиллярной трубке в 25000000 раз.

Перечень фигур чертежей

Фиг.1. Устройство для сбора веществ с поверхности жидкости с капиллярной снимаемой трубкой (поперечный разрез).

Фиг.2. Устройство для сбора веществ с поверхности жидкое с регулируемым положением капиллярной трубки.

На фиг.1 показан эскизный разрез устройства с капиллярной снимаемой трубкой. Конусная часть устройства 1 прикрыта снизу сеткой 2 для предохранения oт попадания внутрь твердых плавающих частиц. Конус устройства 1 в верхней части переходит в цилиндр 3, в который вставлена плотно прилегающая капиллярная трубка 4. Нижний конец капиллярной трубки 4 в данном варианте устройства совпадает с нижней кромкой цилиндра 3 (или выше его). Но мере погружения конуса 1 в исследуемую жидкость инородные вещества (например, жир, масла или определенные выделения рыб), плавающие на поверхности, концентрируются внутри конуса и в конечной стадии попадают в капиллярную трубку 4. Трубка 4 после заполнения снимается, а вещество, находящееся в ней, может быть легко извлечено, например, продувкой или приложением к нижней части гигроскопического материала для дальнейшего анализа.

Другой вариант устройства показан на фиг.2. Здесь капиллярная трубка 5 имеет на своей внешней поверхности метки 7. Устанавливая фиксирующее кольцо 6 (например, из резины) на определенной метке, тем самым можно регулировать расположение нижней части трубки 5 относительно нижней кромки конуса 3. Этим создается возможность анализировать не только поверхностный слой жидкости, но и жидкости на некотором расстоянии от поверхности. При погружении конуса нижнее отверстие капиллярной трубки может закрываться пробкой, а при достижении необходимой глубины пробка удаляется (на фиг.2 пробка не показана).

Изобретение относится в основном к устройствам для анализа поверхностного слоя жидкости, а именно к устройствам для сбора веществ с поверхности жидкости, особенно при малых концентрациях этих веществ. Например, устройство может быть использовано для определения наличия данных видов рыб по их выделениям в заданном водном ареале. Устройство содержит конусный сосуд, нижней широкой частью опускаемый в жидкость и прикрытый снизу сеткой, а в верхней сужающейся части переходящий в цилиндр, в который вставлена снимаемая капиллярная трубка. При погружении устройства в исследуемую жидкость поверхностный слой жидкости концентрируется в верхней, сужающейся части конусного сосуда и попадает в капиллярную трубку. Капиллярная трубка после заполнения вынимается, а ее содержимое может быть подвергнуто анализу. Возможен вариант устройства с изменяемым положением капиллярной трубки по вертикали, что позволяет анализировать наличие определенных веществ в жидкости и на некотором расстоянии от ее поверхности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для сбора веществ типа масел с поверхности жидкости, содержащее конусный сосуд, нижней, широкой частью опускаемый в жидкость и прикрытый снизу сеткой, а в верхней, сужающейся части переходящий в цилиндр, отличающееся тем, что в цилиндр вставлена снимаемая капиллярная трубка.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что капиллярная трубка имеет снаружи нанесенные по ее длине метки и на нее надевается перемещаемое кольцо, например, из резины.