СПОСОБ СВЕРХТОЧНОГО ДОЗИРОВАНИЯ ЖИДКОСТЕЙ Российский патент 2006 года по МПК G01F13/00 

Описание патента на изобретение RU2271519C1

При высокоточном дозировании малых и сверхмалых объемов жидкостей возникает проблема отделения заданного микрообъема от основной массы жидкости [1]. По способу ее решения можно выделить перистальтические [2], клапанные [3, 4] и поршневые (микропипетки) дозаторы жидкостей [5, 6]. В дозаторах всех перечисленных типов объем минимальной дозы и воспроизводимость дозирования лимитируются конструкцией и качеством изготовления механических узлов, что делает микродозаторы высокотехнологичными и дорогостоящими устройствами.

Предлагаемый не механический способ микродозирования основан на явлении капельного кластера [7], наблюдаемом при локальном нагреве и испарении жидкостей. Суть явления состоит в том, что конденсирующиеся в воздухе над нагретым участком микрокапли, выпадая на жидкую поверхность не коалесцируют со слоем и образуют устойчивую структуру - капельный кластер, см. Фиг.1 (стрелками показаны направления движения капель, надстраивающих кластер). Диаметр d капель кластера определяется свойствами жидкости и условиями на поверхности слоя, в частности его температурой, см. Фиг.2. Зависимость получена для слоя воды на поглощающей оптическое излучение эбонитовой подложке. Температуру изменяли, варьируя мощность пучка света, а контролировали медь константановой термопарой.

Таким образом, кластер является источником неограниченного количества микрокапель (микродоз), объемом которых можно управлять с высокой точностью, изменяя температуру жидкости в месте генерации капельного кластера. Поместив кювету с нагревательным элементом (генератор кластера) под микроскоп, с помощью микропипетки можно захватывать единичные капли. При диметре капель d=20 мкм дискретность дозирования составляет V=4.2×10-9 мкл, а точность определятся погрешностью измерения d (например, для d=20 мкм и Δd=1 мкм, см. Фиг.2, имеем ΔV˜10-10 мкл).

Принципиальная схема микродозатора на основе капельного кластера приведена на Фиг.3, где 1 - кластер, 2 - объектив микроскопа, 3 - игла микропипетки. В схеме использован кадр видеозаписи кластера при ориентации микроскопа, близкой к горизонтальной, поэтому под каплями видны их зеркальные отражения от жидкой поверхности. Участок слоя над вмонтированным в подложку нагревательным элементом обведен штриховой линией. Стрелками показан создаваемый микропипеткой ток воздуха, увлекающий капли кластера.

В заключение, следует отметить, что свойства явления, лежащего в основе предлагаемого способа, обеспечивают возможность дозирования жидкостей с точностью, практически не доступной для известных механических микродозаторов.

Литература

1. Необыкновенная жизнь обыкновенной капли. Волынский М.С. - М.: Знание, 1986, с.72-76.

2. А.с. СССР №1767346. Дозатор перистальтического типа / Кахеладзе К.Г., Саттаров Д.С., Дзагания Т.Е. и др. Бюл. №37, 1992.

3. А.с. СССР №1817830. Дозатор жидкости / Лукин А.Г. Бюл. №19, 1993.

4. А.с. СССР №1825984. Устройство для микродозирования / Кириченко И.В., Фролов Г.С. Бюл. №25, 1993.

5. А.с. СССР №629451. Микродозатор / Бобров Г.Н., Шишков М.И. Бюл. №39, 1978.

6. А.с. СССР №1719908. Микродозатор / Щедроткин Е.И., Марин А.С., Афанасьев В.В. Бюл. №10, 1992.

7. Капельный кластер. А.А. Федорец. Письма в "ЖЭТФ", Том. 79, №8, с.457-459, 2004.

Похожие патенты RU2271519C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ РАЗМЕРА МИКРОКАПЕЛЬ, ОБРАЗУЮЩИХ ДИССИПАТИВНУЮ СТРУКТУРУ "КАПЕЛЬНЫЙ КЛАСТЕР" 2015
  • Федорец Александр Анатольевич
RU2580176C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПОТОКА МИКРОКАПЕЛЬ ЖИДКОСТИ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ ИЗМЕНЕНИЯ ПЛОТНОСТИ МИКРОКАПЕЛЬ 2023
  • Кабов Олег Александрович
  • Марчук Игорь Владимирович
  • Быковская Елена Фёдоровна
RU2824439C1
СПОСОБ СОЗДАНИЯ ПОТОКА МИКРОКАПЕЛЬ ЖИДКОСТИ 2023
  • Кириченко Дмитрий Павлович
  • Чеверда Вячеслав Владимирович
  • Быковская Елена Фёдоровна
  • Кабов Олег Александрович
  • Марчук Игорь Владимирович
RU2822382C1
СПОСОБ СВЕРХТОЧНОГО МИКРОДОЗИРОВАНИЯ РАСТВОРОВ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ И БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ 2006
  • Федорец Александр Анатольевич
RU2333465C1
Способ подачи микрокапель жидкости на нагретую поверхность твердого тела 2023
  • Кабов Олег Александрович
  • Зайцев Дмитрий Валерьевич
  • Кириченко Дмитрий Павлович
  • Кириченко Екатерина Олеговна
  • Быковская Елена Фёдоровна
RU2816280C1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЗАПЫЛЕННОСТИ ВОЗДУХА 2006
  • Федорец Александр Анатольевич
  • Колмаков Эдуард Эдуардович
  • Бакин Павел Юрьевич
RU2350929C2
Управляемый микродозатор для жидких и газообразных немагнитных сред 2022
  • Ряполов Петр Алексеевич
  • Соколов Евгений Александрович
  • Васильева Анастасия Олеговна
  • Калюжная Дарья Анатольевна
  • Трепачев Алексей Витальевич
RU2781371C1
ПЕРИСТАЛЬТИЧЕСКИЙ ДОЗАТОР ЖИДКОСТИ 1996
  • Никипелов А.В.
RU2140624C1
СПОСОБ ДОЗИРОВАНИЯ И ПЕРЕМЕЩЕНИЯ МИКРОКОЛИЧЕСТВ ЖИДКОСТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2003
  • Безуглый Б.А.
  • Иванова Н.А.
  • Тарасов О.А.
RU2267092C2
СИСТЕМА И СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ ЖИДКИХ СМЕСЕЙ И РАБОТЫ С НИМИ 2011
  • Хурский Кшиштоф
  • Гарстецкий Пётр
  • Изыдожак Марцин
  • Якела Славомир
  • Каминьский Томаш
  • Корчик Пётр
  • Маульская Сильвия
RU2583068C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 271 519 C1

Реферат патента 2006 года СПОСОБ СВЕРХТОЧНОГО ДОЗИРОВАНИЯ ЖИДКОСТЕЙ

Изобретение относится к средствам микродозирования жидкостей и направлено на обеспечение высокоточного дозирования малых и сверхмалых объемов жидкостей. Изобретение основано на явлении капельного кластера, наблюдаемом при локальном нагреве и испарении жидкостей. Микрокапли конденсата, выпадая на жидкую поверхность, не коалесцируют со слоем, образуя устойчивую структуру - капельный кластер. Кластер является источником неограниченного количества микрокапель, объем которых задается температурой жидкости. Поместив кювету с нагревательным элементом под микроскоп, с помощью микропипетки можно захватывать единичные капли, дозируя объемы жидкости порядка 10-9 мкл с точностью, определяемой погрешностью измерения диаметра капель. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 271 519 C1

Способ дозирования жидкостей микропипеткой, отличающийся тем, что в нем используют явление капельного кластера и минимальным дозируемым объемом служит отдельная капля кластера, размер которой варьируют, изменяя температуру жидкости в области формирования капельного кластера.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2006 года RU2271519C1

СПОСОБ ДОЗИРОВАНИЯ МИКРОКОЛИЧЕСТВ ЖИДКОСТИ 1972
  • Л.Т. Журавлев, Ю.Г. Сероклин К.Я. Шенгели
SU433348A1
Способ непрерывного микродозирования жидкостей и устройство для его осуществления 1977
  • Мирзазянов Валерий Шакирович
  • Калачик Борис Соломонович
SU618642A1
МИКРОДОЗАТОР ЖИДКОСТИ 0
SU254139A1
0
SU401022A1

RU 2 271 519 C1

Авторы

Федорец Александр Анатольевич

Даты

2006-03-10Публикация

2004-07-27Подача