Химический анализатор

 

ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР,включакщий установленную на кориусе магнитногоперемешивающего устройства реакционную камеру с мешалкой И с укрепленньш в - ее корпусе затвором , установленный над ней маностат, сообх ающийся с посредством отверстия и снабженный U-обраэной калиброванной капиллярной трубкой, укрепленной в его корпусе, и абсорбер , соединенный с клапаном и иэмеритёльнш средством, отличающийся тем, TITO, с целью уменьliieHH погрешности измерения и увеличения производительности при эксплуатаЦии корпуса магйитного перемешивагацего устройства, реакционной камеры, маностата и абсорбера выполнены в видескреплённых в бЛЬк посредством стоек с головкё1ми-фиксаторами пластин, три последние кз которых снабжены вдоль больших стороп периферийными ячейкгши и цантральньал отверстием, выполненным в пластинах реакционных кгшер и маностатов , образующих при нгшожемии камеру термостатировайия с подводящим и отводящим каналами, при этом измерительное средство выполнено в виде горизонтальных каналов в верхней части пластины абсорберов, а на противоположной поверхности этой пластины выполнен глухой центральный вырез, соответств оций центральному отверстию нижележащих пластин. 2.Анализатор поп.1, отличающийся тем, что он снабжен установленнь и мёжду пластин ге1жетизирукх1ш«1и уплотнения «и( выполненншли например, из африкционного эластомера. 3.Анализатор по пп.1 и 2, о Фличающийся Фем, что камера термостатирования снабжена злектротерморегулятором .. м/

COOS СОВЕТСКИХ

З«Д

РЕСПУБЛИК

3@0 С 01 Ы 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕЙИЯ

К ABTOPGH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

49%

1вв

° °

% (21) . 2837621/23-26 (22) 11.11 ° 79 (46) 23.04.83. Бюл. Р 15 (72) Е.В.Тамберг (53) 543.8(088.8) (56) 1. Патент США 9 3594129, кл. 23-253, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

9 611130, кл. О 01 N 7/00. 1978. (54).(57) ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОРУвключакщий установленную на кориусе магнитного-перемешивающего устройства реакционную камеру с мешалкой и с укрепленньм в.ее корпусе затвором, установленный над ней маностат, сообщакщийся с камерой посредством отверстия и снабженный 0-образной калиброванной капиллярной трубкой, укрепленной в его корпусе, и абсорбер, соединенный с клапаном и измерительным средством, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшений погрешности измерения и увеличения производительности при эксплуатации корпуса магнитного пере- мешивакщего устройства, реакционной камеры, маньстата и абсорбера выпол„.,ВН,„,101З82З A иены в виде скрепленных в бЛЬк посредством стоек с головками-фиксаторами пластин, трн последние из которых снабжены вдоль больших сторон периферийными ячейками и центральным отверстием, выполненными в пластинах реакционных камер и маностатов, образуквцих при наложении камеру термостатировайия с подводящим и отводящим каналами, прн этом измерительное средство выполнено в виде горизонтальных каналов s верхней части пластины абсорберов, а на противоположной поверхности этой пластины выполнен глухой центральный вырез, соответствующий центральному отверстию нижележащих пластин.

2. Анализатор по п.l, о т л и— ч а ю шийся тем, что он снабжен установленными между пластин герметизирукщимн уплотнениями< выполненными например, из а4рикционного эластомера.

3. Анализатор по пп.l и 2, о тл и ч а ю щ и и с и тем, что камера термостатирования снабжена электро-. терморегулятором., 1013823

Изобретение относится к химическим анализаторам, предназначенным для биологических и химических исследований различных веществ, например, посредством химических реакций, идущих с выделением газов, т.е. способом гаэометрического химического анализа.

Известен химический анализатор, содержащий вращающуюся панель с пробирками и устройства для подачи и слива жидкости. Панель с пробирками находится в сосуде. Сосуд закрывается крышкой с входными отверстиями, в которые вмонтированы устройства для подачи и слива жидкости. Кро- 15 ме того, имеется отверстие, через которое осуществляется регулировка давления внутри сосуда 1).

Недостатками химического анализатора являются его громоздкость, 20 некомпактность,отсутствие прямого отсчета результатов измерений.

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является прибор для химического анализа, включающий размещенную на корпусе магнитного перемешивающего устройства, реакционную камеру с металкой и с. укрепленным в ее корпусе затвором, установленный над ней маНостат, сообщающийся с камерой посредством отверстия и снабженный

U-образной калиброванной капиллярной трубкой, укрепленной в его ,корпусе, и абсорбер,соединенный с запорным клапаном и измерительным средством (2).

Недостатками известного прибора для химического анализа являются погрешности измерения от колебаний 40 температуры окружающей среды и гидростатического давления столба жидкости в измерительном средстве— бюретке, а также большой объем ручного труда при проведении массовых 45 биологических и химических анализов различных веществ, большая материалоемкость прибора в расчете на один анализ и некомпактность прибора по вертикали.

Цель изобретения — уменьшение погрешности измерения и увеличение производительности при эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем,55 что в химическом анализаторе, включающем размещенную на корпусе магнитного перемешивающего устройства реакционную камеру с мешалкой и с укрепленным в ее корпусе затвором, 60 установленный над ней маностат, сообщающийся с камерой посредством отверстия и снабженный U-образной калиброванной капиллярной трубкой, укрепленной в его корпусе, и абсор- 65 бер,. соединенный с запорным клапаном и измерительным средством, корпуса магнитного перемешивающего устройства,.реакционной камеры, маностата и абсорбера выполнены в виде скрепленных в блок посредством стоек с головками-фиксаторами пластин, три последние иэ которых снабжены вдоль больших сторон периферийными ячейками и центральными отверстиями, выполненными в пластинах реакцион- . ных камер и в маностатов, образующих при наложении камеру термостатирования с подводящим и отводящим каналами, при этом измерительное средство выполнено в виде горизонталь ных каналов в верхней части пластины .абсорбера, а на противоположной поверхности этой пластины выполнен глухой центральный вырез, соот- ветствующий центральному отверстию нижележащих пластин.

Кроме того, анализатор снабжен установленными между пластин герметизирующими уплотнениями, выполненными, например, из африкционного элас- . томера.

При этом камера термостатйрования снабжена электротерморегулятором.

На фиг, 1 изображен химический анализатор, общий виду на фиг.2 общий вид анализатора в аксонометрии с разрезом по линии симметрии, на фиг.3-6 - пластины соответственно, абсорберов, вид сверху и снизу, маностатов и реакционных камер; на фиг.7вид пластины абсорберов, глухой центральный вырез; на фиг.8 вид пластины абсорберов сбоку, с разрезами; на фиг.9 — вид пластины абсорберов на измерительное средство; на фиг.l0 — узел на фиг.8 в увеличенном масштабе; на фиг.ll — пластина маностатов, вид сверху; на фиг.12 — то же, с большей.ее стороны; на фиг.13 — узел Н на фиг.12 в увеличенном масштабе; на фиг.14 пластина реакционных камер, вид сверху на фиг.15 — то же, с большей ее стороны; на фиг.16 изображен разрез A-A на фиг.l4 на фиг.17 узел 1И на фиг.lб в увеличенном масштабе.

Химический анализатор выполнен в виде блока, составленного пластиной 1 абсорберов, пластиной 2 маностатов, пластиной 3 реакционных камер, установленных на пластине 4 магнитного перемешивающего устройства и скрепленных при помощи стоек

5 с головками-фиксаторами 6. B верхней части пластины 1 абсорберов выполнены горизонтальные измерительные каналы 7, параллельно и заходящие друг в друга с входными 8 и выходными 9 отверстиями. Абсорберы 10 выполнены в виде периферийных ячеек

1013823

40 без днищ, размещенных вдоль больших сторон пластины, каждый из которых,. снабжен стандартным обратным клапаном 11.

Пластина 1 абсорберов снабжена центральным глухим вырезом 12, яв ляющимся составной частью камеры термостатирования, а также двумя .овальными сквознйми крепежными отверстиями 13 по своим меньшим сторонам. Такими же соосными отверстиями снабжены пластины 2 маностатов и реакционных камер 3.

Пластина 1 абсорберов герметично установлена на пластине 2 маностатов . 15

В верхней части пластины 2 маностатов по периметру 14, содержащей герметизирующее уплотнение 15, выполненное, например, из африкционного эластомера, вдоль больших сто- 7О рон выполнены периферийные ячейки 16 (маностаты) с входными 17 и выходными 18 отверстиями, в последних укреплены U-образные капилляры 19 с калиброванным выходным отверсти- 75 ем 20 и входным отверстием 21.

Входное отверстие 21 капилляра

19 направлено в сторону, противоположную входному отверстию 17 маностата 16, при этом диаметр отверстия 17 много больше диаметра отверстия 20, а плоскость поперечного сечения входного отверстия 21 капилляра 19 перпендикулярна вертикальной оси маностата. Диаметр калиброванного выходного отверстия 20 капилляра 19 выбирается в зависимости от верхнего предела диапазона измерения химического анализатора так, чтобы обеспечить максимум абсорбирования побочных продуктов. реакции. В нашем случае диапазон измерения объема газа от 0 до 2,0 мл и диаметр калиброванного выходного отверстия 20 равен 0,5.

Пластина 2 маностатов снабжена 45 центральным отверстием 21, являющимся, вместе со своими стенками, . составной частью камеры термостатирования.

Пластина 2 маностатов герметично установлена на пластине 3 реакционных камер (фиг.l4-16) .

Пластина 3 реакционных камер в . верхней части снабжена, герметизи,руницими уплотнениями 22 и 23, выполненными, например, из африкционного эластомера, а также снабжена реакционными камерами в виде периферийных ячеек 24, расположенных вдоль ее больших сторон соосно ма- бО ностатам 16 и абсорберам 10.

Пластина 3 реакционных камер .снабжена центральным отверстием 25 (или, при необходимости, глухим центральньм выРезом), являющимся, б5

4 вместе со своими стенками, состав,ной частью камеры термостатирования, а также снабжена подводящим 26 и отводящим 27 каналами, предназначенными для прокачивания термостабилизирующего агента, например воды, через камеру термостатирования (или термостат, который может быть снабжен электротерморегулятором на элементах ПельтьЕ и нагревательных электроэлементах и т.п. например, íà основе полупроводников. или напыленных электропленок и т.д.) составленную центральными глухим вырезом 12 и отверстиями 21, 25 химического анализатора.

Объем камеры термостатирования может быть больше или равен сумме объемов измерительных каналов 7, а также ячеек абсорберов 10 маностатов 16, реакционных камер 24. Это обеспечит надежное термостатирование рабочих камер химического анализато,ра. В математической форме это будет выраже.- о следующим образом: + V г (l) где Ч вЂ” объем камеры термостатироT ван вания химического анализатора, смз;

V — общий объем ячеек абсорбе4 ров, маностатов, реакционных камер, смз;

V — объем измерительных кана2 лов,. см

Реакционные камеры 24 снабжены герметичными затворами 28, состоящими из собственно втулки 29, в виде монолитного цилиндра и цилиндрической головки 30, имеющих-осевое отверстие 31 под иглу шприца-доэатора; частично не доходящее до спускного конца втулки 29. Торец 32 втулки 29, обращенный в полость реакционной камеры, содержит трапециидальную прорезь 33, выполненную без уноса материала. Для достижения надежной посадки втулки 29 в цилиндрическом канале ее конец, выходящий в полость реакционной камеры,"скошен под углом 60 к осевой линии втулки и снабжен двумя приливами (йе показано) в виде полуконусов, геометрически равных и большими основаниями расположенными так, что трапециидальная прорезь 33 параллельна им, этим достигается нормальное смыкание прорези, т.е. требуемая герметичность затвора 28. Данный затвор 28 позволя. ет дозировать требуемые реагенты в реакционную камеру с помощью иглы шприца-дозатора через герметиэируниций ввод затвора, при этом не требуется каких-либо дополнительных ручных операций.

В реакционных камерах 24 раэмещеО ны мешалки 34 магнитного перемешивающего устройства 35 (фиг. l и 2), ко1013823 торый в верхней части может быть снабжен при необходимости пазами с герметизирующими уплотнениями (не показано).

Пластина реакционных камер 3 герметично установлена на пластине 4 магнитных перемешивающих устройств, снабженной двумя овальными стойками 5 с головками-фиксаторами 6, а также электрошнуром с вилкой 36 и содержащей шестерни 37 с постоянными магнитами 38, приводимые в движение одним электродвигателем (не показано).

Химический анализатор работает следующим образом. В реакционные камеры 24 вносятся f5 рабочие органы 34 магнитных перемешивающих устройств и микронавески анализируемого вещества. В реакционные камеры 24 дозируется реагент, требуемый по уравнению химической 7() реакции. На пластину 4 магнитных перемешивающих устройств последовательно устанавливаются посредством отверстий 13 по станкам 5 пластина 3 реакционных камер, пластина 2 маностатов, пластина 1 абсорберов. Скрепленные головками-фиксаторами 6 в блоке, герметизация абсорберов,маностатов и реакционных камер осуществляется уплотнениями 15 и 23. Подводящий 26 и отводящий 27 каналы камеры термостатирования гибкими шлангами соединяются с генератором термостатирующего агента, например с городским водопроводом. Включается генератор термостатирующегэ агента (или электротерморегулятор, содержащий элементы Пельтье и нагревательные электроэлементы, например) в герметиэирующийся ввод затвора 25 первой реакционной камеры 24,4О вводится игла шприца-дозатора и в реакционную камеру 24 дозируется сле-, дующий необходимый реагент так, чтобы маностат 16 через отверстие 17 .на 1/2 своего объема заполнился 45 смесью реагентов.

После. начала реакции в реакционную камеру 24 другим шприцом-дозатором через обратный клапан 11 дозируется абсорбент в абсорбер 10 так, чтобы зафиксировалась отметка 0 иэмерительногo канала 7, включается магнитное перемешивающее устройство, перечисленные операции последовательно производятся nd всем осталь-ээ ным аналитическим ячейкам. Выделяющиеся из маностата 16 газовые пуэыр0ки накапливаются в сегментированной части абсорбера 10 и вытесняют абсорбент в измерительный канал 7, Я) при этом маностат 16 выполняет следующие функции газожидкостной демпферной мембраны, или фильтра-успокоителя: исключает возможность выброса анализируемого вещества в аб- у сорбер 10, сглаживает пульсации газа, позволяет анализируемому веществу полностью вступить в ход химической реакции, генерирует через калиброванное капиллярное выходное отверстие 20 последовательность газовых пузырьков фиксированного объема что значительно улучшает поглотительную способность абсорбера 10, так как увеличивается суммарная площадь поверхности пузырьков газа, контактирующего с абсорбером, и устраняет разброс поглотительной способности абсорберов 10 от анализатора к анализатору. Через определенные промежутки времени снимаются отсчеты с измерительных каналов 7. После снятия последнего отсчета выключаются мв.гнитное перемешивающее устройство и генератор термостатирующего агента (или электротерморегулятор), производится слив термостатирующего агента, например воды, снимается фиксация герметичности химического анализатора головками-фиксаторами стоек 5 и химический анализатор перемещается в промывочную кювету, производится промывка пластйны 1 абсорберов, пластины 2 маностатов, пластины 3 реакционных камер.

При условии применения стан- дартных десятиканальных матриц ,шприцов-дозаторов, позволяющих дозировать несколько реагентов, а также светочувствительных листовых материалов для одномоментной регистрации результатов измерений- по всем ячейкам химического анализатора путем наложения такого листа на пластину 1 абсорберов с последующей световой экспозицией данного листа в назначенное время, что позволит, например, исключить погрешность отсчета, вносимую оператором, производительность труда оператора при проведении массовых биологических и химических анализов может быть увеличена в десятки раз за смену.

М

Химический анализатор обладает следующими преимуществами: уменьшена погрешность измерения, что достигнуто исключением погрешности измерения от гидростатического давления столба абсорбена в измерительном канале 7, а также резким уменьшением погрешности измерения от колебания температуры окружающей среды; увеличена производительность труда оператора при проведении массовых биологических и химических анализов различных веществ, что достигнуто уменьшением примерно в двадцать раэ объема ручного труда при подготовке химического анализатора к работе в процессе проведения массового анализаi

1013823 уменьшена материалоемкость химического анализатора в расчете на один анализ, получена компактная по вертикали конструкция химического анализатора с минимальными габаритами и весому

5 существенно облегчено снятие оператором отсчетов результатов измерений, существенно облегчена промывка химического анализатора, в частности и.маностатов; !О увеличена технологичность изготовления химического анаризатора ; существенно увеличена эргономичность химического анализатора в целом) получена возможность полной автоматизации химического анализатора.

Таким образом, предлагаемый химический анализатор позволяет уменьшить погрешность измерений, увели" чить производительность при эксплуатации химического анализатора, по-. лучить простую в целом конструкцию, :что несомненно, даст экономический, эффект при проведении массовых биологических и химических анализов..

1 013823

Фиг.б

1013823

Фиг. Л

1013823

Составитель О.Чернуха

Редактор A.Øàíäoð, Техред Т.Маточка Корректор И.Шулла

Эаказ 3005/51 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35р Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Натент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4