Устройство для диэлектрофоретического разделения дисперсных сред Советский патент 1980 года по МПК G01N15/02 

1

Изобретение отиоеится к технике разделения дисперсных частиц, отлнчающихся по электрическнм характеристикам или размерам, в частности, биологических объектов, и может быть использовано в микробиологи- 5 ческо/ н химической нромышленностн, а также в научных исследованиях.

Известны устройства для диэлектрофоретического разделеиия частиц, содержащие цилиндрическую камеру разделения, систе- Ю му элект юдов, одним из которых служит цилиндрический корпус камеры, а вторым - металлическая проволока, проходяидая ио оси камеры; входиой и коллекторные патрубки 1.15

К этому типу отпоснтся и наиболее близкое к нредлагаемому устройство для диэлектрофоретического разделения клеток 2, содержащее цнлиидрическую камеру разделения с виещнпм и осевым электрода- 20 ми, иодключенньши к источиику неременного напряжения, входным и выходным иатрубкам.

Разделяемая смесь вводится в камеру разделения через входиой патрубок и дви- 25 жется ламинарным иотоком через систему электродов, создающих ортогональное потоку неоднородное электрическое поле. Под действием иоля в области центральиого электрода скапливаются частицы, имеющие 30

больщий размер или большую электрическую поляризуемость. Эти частицы иотоком несущей жидкости выводятся через вторую коллекторную трубку.

Однако это устройство ие обеспечивает высокой эффективности разделения слабополяризующихся частиц, в частностн, суспендпроваииых клеток.

Целью настоящего изобретення является увеличение эффективиости диэлектрофоре тического разделення частнц.

Поставлеппая цель достигается тем, что устройство спабжеио цилиидрпческим излучателем ультразвука, который расположен снаружи камеры разделення коаксналыю ей и подключен к псточпику иеременного напряжения, синхронизированному ио частоте и фазе с источником переменного напряженпя, подключенным к электродам разделительио камеры.

Па чертеже изображено устройство в разрезе.

VcTpoiicTBo состоит из входного иатрубка 1, цилиндрической камеры разделения 2, BiicHuiero электрода 3 и осевого электрода 4, цеитральиой коллекторной трубки 5, двух выходных патрубков 6 и 7, цилиндрического излучателя ультразвука 8 с фланцами 9, иа которых укренлены штуцеры 10. Осевой электрод фиксируется по оси камеры с помоиило пробки 11 и исрегоролки 12,

в KOTOpOii ;;Ы110;11 С Ы отверстия 111. То. стсиок цилпидрпчсской камеры разделеппя 2 II матсриа,, нз которого она изготовляется, выбираются такими, чтоб у;п тразвуковыс волны проходи.ти через iiee с ми11имал1 иым11 иотерями. Геомет)ичсек11е размерв излучателя улвтразвука 8 выбираются такими, чтобв в месте расположения камеры возбуждаласв стоячая улвтразвуковая волиа, колебательиая скорость которой иаиравлена по всему ссчеппю камеры вдоль радиуса ио паиравлеппю к осевому электроду пли от него. Таким образом, диаметр камеры не превышает длнну ультразвуковой волны. Электроды 14 и 15 ультразвукового излучателя 8 подключены к источнику neiJeMCHHorcj папряжеиия 16, а электроды 3 и 4 камеры )азделеиия - к источнику иеременпого наиряжения 17. Частоты колебаний источников 16 и 17 выб 1рают равными, а пх фазы синхронизируют с номощыо синхронизатора 18.

Устройство работает следующим образом.

Вводимая через иатрубок 1 разделяемая смесь через отверстия 13 поступает в камеру разделеиия, пройдя через которую, выводится через выходиые натрубкп 6 и 7. При нодключении электродов 3 и 4 к источнику перемеиного электрнческого ганряжепия 17 в камере разделения периеидикулярно нотоку жидкости устаиавл нзается иеоднородиое электрическое поле. Через внутреннюю полость излучателя 8, заключенную между излучателем 8 и камерой 2, с помощью щтуцеров 10 осутцествляется пепрерывпое иротекаппе охлаждаюидей жидкости, обеспечивающей термостатироваппе устройства в целом и передачу ультразвуковой энергии к камере разделения 2. Электроды 14 и 15 ультразвукового излучателя подключаются к источиику переменного электрического наиряженпя, частота и фаза колебаннй которого сиихропизированы с источиико.м наиряжения 17, с иомои1,ыо синхронизатора 18. Таким образом, иа нротскающую через ка.меру разделеиия еусиензпю действуют спифазные ультразвуковое и электрическое иоле, чаетота и нанравление которы.х совиадают. В результате диснерсные частицы ноляризуются, во-иервых, электрическим полем, и, во-вторых, ультразвуковым полем, которые иаводит на них дополпительный электрический дииол1)Иый момент, обусловлеииый деформацией их двойного электрического слоя. Взаимодейетвие суммарного динольного момента чаетицы с электрическим нолем ириводит к возппкиовению силы, направлеппой в область максимальной папряжеппости ноля - к осевому электроду 4. В результате к моменту выхода из камеры в области центрального электрода собираются частицы, имеющие большпй электрический дииольиый момеит

Фор м у „та и 3 о б р е т е и и я

Устройетво для диэлектрофоретичеекого разделения диеперсных частиц, содержащее цнлнндрнческую камеру разделения с виещним и осевым электродами, подключенным к источнику неременного наиряжеНИИ, входной и выходные патрубки, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности разделения, оно снабжено цилиндрическим излучателем ультразвука, установленным снаружи камеры разделения коаксиально ей и подключенным к источнику неременного нанряжения, синхронизированному но частоте и фазе с источником переменного напряжения, подключенным к электродам разделительной камеры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США, кл. 204-299, № 3423306, 1969.

2.В. Д. Мазон, Р. М. Townsley «Canadian Journal of Microbiologic, vol. 17, p. 879, 1971.