Способ разбавления жидких веществ в требуемом соотношении

 

Изобретение относится к способам разбавления жидких веществ в требуемом соотношении и позволяет повысить точность разбавления при расширении диапазона соотношения жидкого вещества и разбавителя. Способ включает забор жидкого вещества и разбавителя в одну магистраль, один конец которой постоянно опущен в емкость с разбавителем, посредством перистальтического насоса и слив требуемого количества жидкого вещества и разбавителя. Магистраль предварительно полностью заполняют разбавителем, а затем производят забор жидкого вещества или нескольких веществ в количестве, определяемом по формуле V=2φ<SP POS="POST">2</SP> RR<SP POS="POST">2</SP>φ°/360°-NVp, где V - объем жидкости, забираемой перистальтическим насосом при повороте ротора на угол φ°

R - радиус окружности, совпадающей с осью эластичной трубки

R - внутренний радиус эластичной трубки

N - число контактов роликов ротора с эластичной трубкой при повороте ротора на угол φ°, которое определяется из выражения N=[Z<SP POS="POST">.</SP>φ°/360°], где Z - число роликов в роторе перистальтического насоса

V<SB POS="POST">р</SB> - объем, вытесненный роликом из эластичной трубки, определяемый по формуле V<SB POS="POST">р</SB>=(2φ<SP POS="POST">2</SP>R*R<SP POS="POST">2</SP>-V<SB POS="POST">э</SB>)/Z, где V<SB POS="POST">э</SB> - фактический объем жидкости, который заберет насос при повороте ротора на 360°, замеряемый при испытании. 1 з.п.ф-лы, 1 табл., 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4330568/23-26 (22) 17.11.87 (46) 15.12.90. Бюл. N 46 (72) Л.А. Кульматов и Ю.М. Никулин (53) 66.063(088.8) (56) Патент США ¹ 4528158, кл. G 01 N 1/14, 1982. (54) СПОСОБ РАЗБАВЛЕНИЯ ЖИДКИХ ВЕЩЕСТВ В ТРЕБУЕМОМ СООТНОШЕНИИ (57) Изобретение относится к способам разбавления жидких веществ в требуемом сОотношении и позволяет повысить точность разбавления при расширении диапазона соотношения жидкого вещества и разбавителя. Способ включает забор жидкого вещества и разбавителя в одну магистраль, один конец которой постоянно опущен в.емкость с разбавителем, посредством перистальтического насоса и слив требуемого количества жидкого вещества и разбавителя. Магистраль предварительно полностью заполняют разбавителем, а затем производят забор

Изобретение оносится к способам разбавления жидких веществ в требуемом соотношении, а более конкретно к способам разбавления жидких веществ разбавителем или получения смеси из двух и более компонентов для дальнейшего использования или анализа.

Цель изобретения — повышение точности разбавления при расширении диапазона соотношения жидкого вещества и разбавителя.

На фиг.1 схематически изображено устройство, в котором реализуется способ; на фиг.2 — схема взятия жидкого вещества из пробирки в жесткую трубку; на фиг.3 — схема., ЫЛ 1613156 А1 (я)5 В 01 F 15/04, G 01 N 1/14 жидкого вещества или нескольких веществ в количестве, определяемом по формуле о

Ч =2 R Z — n Vp,гдеЧ вЂ” объемжид360 кости, забираемой перистальтическим насосом при повороте ротора на угол p ; R— радиус окружности, совпадающей с осью эластичной трубки; r — внутренний радиус эластичной трубки; n — число контактов роликов ротора с эластичной трубкой при повороте ротора на угол р, которое определяется из выражения n = (— — j, где 2—

360 число роликов в роторе перистальтического насоса; Чр — объем, вытесненный роликом из эластичной трубки, определяемый по формуле Vp =(2л2 Rr Vg )/2, где Чэ— фактический объем жидкости, который заберет насос при повороте ротора на 3600, замеряемый при испытании. 1 з.п. ф-лы, 6 ил. слива жидкого вещества и разбавителя из жесткой трубки в емкость для смешивания; на фиг,4 — окончание процесса слива жидкого вещества и разбавителя в емкость для смешивания; на фиг.5 — начальный момент слива жидкого вещества и разбавителя в емкость для смешивания (показано положение параллелограммного устройства, жесткой трубки капилляра); на фиг.6 — схема для расчета зависимости между углом поворота ротора насоса и объемом забираемаго жидкого вещества.

Устройство содержит вертикальную стойку 1, емкость с разбавителем 2, перистальтический насос 3, реверсивный шаго1613156

Bый электродвигатель 4 перистальтического насоса, ротор 5 перистальтического насоса

3, ролики 6 ротора насоса. эластичную трубку 7 насоса 3, канал 8 для эластичной трубки

7, сепаратор 9, жесткую трубку 10, пробирку 11, жидкое вещество 12, механизм 13 переброса жесткой трубки, реверсивный шаговый электродвигатель 14, параллелограммное устройство 15, зубчатые колеса 16, зубчатую рейку 17, капилляр 18, емкость 19 для смешивания.

Данный способ реализован в пламенном автоматическом фотометре.

К стойке 1 прикрепляют перистальтический насос 3, состоящий из реверсивного электродвигателя 4, ротора 5, на котором закреплены ролики 6 (шарикоподшипники

1000096), эластичной трубки 7 (трубка силиконовая медицинская, внутренний диаметр

2 х 0,75), сепаратора 9 (лента Л63Г0,1) для уменьшения касательных усилий, передающихся от роликов 6 на эластичную трубку 7 и для уменьшения ее износа. Жесткую трубку 10 (трубка 1,6 х 0,32 12Х18Н10Т) опускают в пробирку 11, где находится жидкое вещество 12 (стандартные образцы состава водяных растворов ионов лития ГСО 3533 — 86

3534 — 86 (комплект N. 11), ионов натрия

ГСО 3535.— 86 — 3536 — 86 (комплект ¹ 12), 5

N 13), ионов кальция ГСО 3539-86- 3540 — 86 (комплект ¹ 14), ионов натрия и кальция

ГСО 3541-86 — 3542 — 86 (комплект ¹ 15), сыворотка крови, моча.

Механизм 13 переброса состоит из реверсивного шагового электродвигателя 14 параллелограммного устройства 15, зубчатых колес 16 и зубчатой рейки 17. Жидкое вещество 12 и разбавитель 2 (дистиллированная вода) перемешивают в емкости 19.

Приготовленный раствор подается в зону исследования через капилляр 18 (трубка

1,6х0,3212Х18Н10Т). Один конец эластичной трубки 7 опускают в емкость с разбавителем 2 (фиг.1), При помощи реверсивного шагового электродвигателя 4 вращают ротор 5 насоса 3 по часовой стрелке и заполняют магистраль разбавителем 2 до нижнего торца жесткой трубки 10, Выключают электродвигатель 4. Конструкция насоса исключает попадание пузырьков воздуха и разрывы между разбавителем, кроме тех мест, где ролики 6 пережимают эластичную трубку 7. Включают реверсивный шаговый электродвигатель 14 и при помощи параллелограммного устройства опускают жесткую трубку 10 в пробирку 11 с жидким веществом 12. Включают перистальтический насос

3 и вращают ротор 5 против часовой стрелки, при этом производится забор жидкого

55 ионов калия ГСО 3537 — 86 — 3538 — 86 (комплект 30 вещества 12 в жесткую трубку 10 (фиг.2), Объем жидкого вещества, забираемого насосом, определяют по формуле о

V=2zPRr — nVð, (1)

360

V — объем жидкости, забираемой перистальтическим насосом при повороте ротора на угол р;

R — радиус окружности, совпадающей с осью эластичной трубки (см. фиг.6);

r — внутренний радиус эластичной трубки;

p — угол поворота ротора насоса; и — число контактов роликов ротора с эластичной трубкой при повороте ротора на угол р, которое определяется из выражения

n = (— ), (2)

360 причем берется целая часть от выражения

К р

Z — число роликов в роторе перистальтического насоса;

Vp — объем, вытесненный роликом из эластичной трубки, определяемый по формуле

2 Rt — Ч э

Р— (3) где V — фактический объем жидкости, который заберет перистальтический насос при повороте ротора на 360О, замеряемый при испытании, В том, случае, когда задан объем жидкости, которую необходимо забрать и затем разбавить, то определяют угол р, на который необходимо повернуть ротор 5 перистальтического насоса, по формуле

3BF v+n v }

27Р К„2 определяют количество шагов электродвигателя 4, чтобы ротор 5 повернуть на угол р, по формуле к=ф, (5) где К вЂ” количество шагов электродвигателя, нужное для поворота ротора 5 на угол р; д — единичный шаг электродвигателя в градусах.

К должно быть целым числом, если К не . целое число, то принимают V = const, меняют величины R и r, и получают у такое, что при делении р на д К будет целым числом.

Объем разбавителя 2, необходимый для получения требуемого соотношения между жидким веществом и разбавителем, определяется аналогично по формулам (1) — (5), 1613156

10

50

После забора требуемого количества жидкого вещества 12 выключают электродвигатель 4, включают электродвигатель 14 и вращают параллелограммное устройство

15 по часовой стрелке на 180 . При этом трубка 10 перемещается е емкость 19.

Посредством зубчатых колес 16 зубчатая рейка 17 поднимается и поднимает капилляр

18 в верхнее положение (фиг.5) с целью исключения подачи раствора до перемешивания.

Включают электродвигатель 4 и вращают ротор 5 по часовой стрелке. Выливают в емкость 19 (фиг.3) требуемое количество жидкого вещества 12 и разбавителя 2. Таким образом, разбавитель и жидкое вещество проходят по одной трубке, что обеспечивает стабильность соотношения разбавления.

Выключают электродвигатель 4 (фиг.4).

Включают электродвигатель 14, вращают параллелограммное устройство 15 против часовой стрелки, при этом трубка 10 выводится из емкости 19.

Жидкое вещество 12 и разбаеитель 2 перемешивают в емкости 19.

Перемешивание можно осуществить различными способами, например, опуская е емкость 19 мешалку и вращая ее, Вращают параллелограммное устройство 15 против часовой стрелки. Посредством зубчатых колес 16 зубчатая рейка 17 опускается и капилляр 18 опускается в перемешанный раствор е емкости 19. Перемешанный раствор через капилляр 18 подают в рабочую зону прибора для анализа. На место пробирки 11 подается новая пробирка с новой порцией жидкого вещества 12.

Конец жесткой трубки 10 опускают s новую пробирку 11. Цикл повторяется.

Пример, Требовалось получить соотношение между жидким веществом и разбавителем 1:200 и 1:25, что и было реализовано с помощью данного способа, В качестве жидких веществ применялись стандартные образцы составов водных растворов ионов лития (комплект ¹ 11). ионов натрия (комплект ¹ 12), ионов калия (комплект ¹ 13), ионов кальция (комплект № 14); ионов натрия и кальция (комплект № l5); сыворотка крови и моча. Коэффициент вязкости жидких веществ 0,6 10 — 1,5.10 м lс.

Климатическое условие испытаний соответствовали климатическому исполнению УХЛ

4,2 по ГОСТ 15150 — 69.

При проведении испытаний подозировке и разбавлению основная приведенная погрешность не превысила 1% (за норму приведения было принято 100 мкл.

Для получения соотношения между жидким веществом и разбаеителем 1:200 обьем забираемого жидкого вещества составлял 20 мкл. Для получения соотношения между жидким веществом и разбаеителем

1:25 обьем забираемого жидкого вещества составлял 160 мкл. Соотношение между жидким веществом и разбаеителем теоретически неограничено, а практически ограничивается обьем емкости, где находится разбавитель. Для получения требуемых соотношений между жидким веществом и раэбаеителем достаточно поворачивать ротор 5 насоса на заранее рассчитанные углы при заборе жидкого вещества и сливе его и разбавителя в емкость для смешивания. Ротор

5 поворачивается на заданные углы посредстеом шагового электродвигателя 4. Для изменения соотношения между жидким веществом и разбавителем достаточно через управляющее устройство подать на шаговый электродвигатель соответствующее количество управляющих сигналов. Таким образом, не требуется никакой механической настройки и регулировки, Предлагаемый способ может быть реализован s любых фотометрах, колориметрах, анализаторах, где требуется разбавление проб в заданном соотношении, а также может быть использован в дозаторах жидких веществ для дозирования биожидкостей, водных растворов солей и т.д, Использование предлагаемого способа разбавления жидких веществ обеспечивает по сравнению с существующими следующие преимущества: точность разбавления зависит только от одного фактора — угла поворота ротора насоса, точность отработки которого может быть достаточно высокой и постоянной во времени (основная приведенная погрешность разбавления не превышает 1%); обеспечение стабильности соотношения разбавления между жидким веществом и разбавителем позволяет определить содержание веществ в растворах и пробах без снижения точности измерений во времени; концентрация и состав растворов и проб не влияют на результат в связи с исключением зависимости соотношения разбавления от вязкости жидких веществ; исключение регулировки соотношения разбавления е процессе эксплуатации снижает трудоемкость технического обслуживания;

1 расширение получаемого диапазона соотношений разбавления дает возможность осуществлять разбавление жидких веществ любой концентрации, любого состава и в любом количестве.

Формула изобретения

1, Способ разбавления жидких веществ в требуемом соотношении, включающий забор жидкого вещества и разбаги геля е одну

1613156

11 магистраль, один конец которой постоянно опушен в емкость с разбавителем, посредством перистальтического насоса и слив требуемого количества жидкого вещества и разбавителя, от л и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности разбавления при расширении диапазона соотношения жидкого вещества и разбавителя, магистраль предварительно полностью заполняют разбавителем, а затем производят забор одного или нескольких жидких веществ в количестве, определяемом по формуле о

V =29 RP — n V>, 360 где V — объем жидкости, забираемой перистальтическим насосом при повороте ротора на угол;

R - радиус окружности, совпадающей с осью эластичной трубки;

r внутренний радиус эластичной трубки; п — число контактов роликов ротора с эластичной трубкой при повороте ротора на угол rp, которое определяется из выражения

5 и=(—" — ), 360 причем берут целую часть выражения;

Z — число роликов в роторе перистальтического насоса;

10 Vp — объем, вытесненный роликом из эластичной трубки, определяемый по формуле гл. яР— V, 2 где Чэ — фактический объем жидкости, который заберет насос при повороте ротора на

360О, замеряемый при испытании.

2. Способ по и 1, отличающийся тем, что забор жидкого вещества и слив производятся путем реверсивного вращения ротора перистальтического насоса, 1613156

1?

)g

1613156

Составитель Н, Федорова

Редактор Л; Веселовская Техред M.Моргентал Корректор Т. Палий

Заказ 3850 Тираж 515 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101