Устройство для электрофоретического разделения частиц Советский патент 1977 года по МПК G01N27/26 

1

Изобретение относится к технике разделения частиц, отличающихся по электрофоретической подвижности и может быть использовано для разделения биологических смесей.

Известно устройство для разделения частиц в электрическом поле, содержащее корпус, в котором помещена винтообразная камера, разделенная перегородками на электродные отделения с размещенными в них электродами и полупроницаемыми мембранами, причем электродные отделения размещены вдоль вертикальных боковых стенок корпуса 1.

Однако, это устройство не обеспечивает высокой эффективности разделения, так как линии электрического тока, протекающего через камеру разделения, направлены под углом К образующей цилиндра. В этом направлении поперечное сечение канала имеет криволинейную конфигурацию и, следовательно, распределение электрических -силовых линий по поперечному сечению камеры является неоднородным. Последнее приводит к искажению профиля скоростей электроосмотического потока и дополнительному расширению полосы частиц, что снижает разрешающую способность устройства. Кроме того, закрепление и замена мембран в нем является трудоемкой операций из-за того, что электродные отделения выполнены в виде винтообразных каналов.

Известно также устройство для электрофоретического разделения частиц, содержащее инжектор, коллектор, камеру разделения с отверстиями, закрытыми ползпроницаемыми мембранами, отделяющими камеру от отделений, в которых расположены электроды 2.

Однако, это устройство также не обеспечивает высокой эффективности разделения из-за того, что не удается в достаточной мере устранить тепловую конвекцию несущей жидкости и седиментацию частиц. В данном случае осуществляется лишь частичная инверсия потока относительно направления силы тяжести: в горизонтальном змеевике полная инверсия потока осуществляется только на вертикальных участках, а в вертикальном - на горизонтальных участках. Это снижает величину допустимых значений напряженности электрического поля и разрешающую способность устройства.

С целью увеличения эффективности разделения за счет более полного подавления тепловой конвекции несущей лсидкости и седиментации частиц, камера разделения предлагаемого устройства выполнена в виде полой спиральной ленты, а электроды имеют кольцеобразную форму.

На фиг. 1 изображено описываемое устройство, вид спереди; на фиг. 2 - то же, разрез.

Устройство состоит из спиральной камеры разделения 1, которая омывается охлаждающей жидкостью, подаваемой через штуцеры 2. В начале спиральной камеры расположено входное отделение 3, в которое через штуцер 4 вводится несуша я жидкость. По всей ширине камеры выполнены отверстия 5, через которые несушая жидкость из входного отделения поступает в камеру разделения. Инжектор представляет собой тонкую трубку 6, герметично соединенную с камерой разделения. На выходе из камеры расположен коллектор 7 в виде ряда трубок, через которые разделившиеся фракции и несущая жидкость вводятся в пробирки 8. Электродные отделения 9 расположены по обеим боковым сторонам камеры и представляют собой кольцеобразные полости 10, в которых размещены металлические электроды И и полупроницаемые мембраны 12, закрывающие отверстия 13, через которые осуществляется электрический контакт между электродными отделениями и камерой разделения. Электроды 11 выполнены в виде колец, расположенных против отверстий 13. Штуцеры 14 служат для промывания электродных отделений буферным раствором.

Описанное устройство работает следующим образом.

В протекающий через спиральную камеру разделения 1 ламинарный поток несущей жидкости через инжектор 6 вводят тонкую струйку разделяемой смеси, которая переносится потоком к выходу из камеры разделения. При подключении электродов 11 к источнику постоянного напряжения в камере разделения устанавливается однородное электрическое поле. Под действием поля переносимая потоком струя смеси разделяется на ряд полос, состоящих из частиц равной электрофоретической подвижности. Разделившиеся фракции через коллекторные трубки 7 вводятся в пробирки 8.

Увеличение эффективности разделения в предложенном устройстве достигается за счет более полпого подавления тепловой конвекции и седиментации разделяемых частиц, вследствие того, что в спиральной камере

разделения, инверсии потока относительно направления силы тяжести осуществляются как в вертикальиых, так и в горизонтальных участках камеры. Конвекционные потоки, возникающие на каком-либо участке камеры, эффективно устраняются после инверсии потока в последующем участке камеры, так как направление силы тяжести меняется на противоположное. Это дает возможность увеличить плотность протекающего через камеру разделения электрического тока, а значит и напряженность электрического поля и разрешающую спообность устройства.

В предложенном устройстве эффективно устраняется и седиментация частиц, так как смещение частиц под действием силы тяжести в нижнем или одном из боковых участков камеры компенсируется противоположным смещением в верхнем или в другом боковом участке камеры. Выполнение металлических электродов в виде колец, расположенных против отверстий, через которые осуществляется электрический контакт меледу электродными отделениями и камерой разделения, обеспечивает равномерное приложение электрического поля по всем виткам спиральной камеры разделения.

Формула изобретения

Устройство для электрофоретического разделения частиц, содержащее инжектор, коллектор, камеру разделеиия с отверстиями, закрытыми полупроницаемыми мембранами, отделяющими камеру от отделений, в которых расположены электроды, отличающееся тем, что, с целью увеличения эффективности разделения, камера разделения выполнена в виде полой спиральной ленты, а электроды имеют кольцеобразную форму.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №484009, кл. В ОЗС 3/09, 1974.

2.Патент США № 3479277, кл. 204-299. 1969.

и

иг.1