Вибрационный микротитратор

 

Изобретение относится к автоматизации химических и биологических исследований и может быть использовано для автоматизации процесса титрования микроконических биохимических веществ. Целью изобретения является повышение скорости титрирования. Вибрационный микротитратор содержит блок головок, выполненных в виде цилиндрических стержней 1, установленных в направляющих 2, закрепленных на корпусе 3, причем верхняя часть стержней фрикционно сопряжена стержневыми пьезокерамическими преобразователями 4 через упругие п'ластины 5, установленные в корпусе 3, а к нижним его концам соосно прикреплены спиральные пружины 6, выще которых на стержнях 1 жестко закреплены кольцевые пьезокерамические преобразователи 7. 4 ил.^оfe2127ю00ел>&Xфаг1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) ((1) (я)э 6 01 М 1/10, 6 05 0 27/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4778086/26 (22) 05.01.90 (46) 15.02.92. Бюл. М 6 (71) Каунасский политехнический институт им. А.Снечкуса (72) М.З.Акялис и К.M.Ðàãóëüñêèñ (53) 66.012-52 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1024019, кл. 6 01 и 1/10, 1983.

Блок головок микротитратора. Отчет

НИР "Приборы для автоматизации иммунологического анализа биообъектов, Гос. рег.

N. 82850,,038332. (54) ВИБРАЦИОННЪ|Й МИКРОТИТРАТОР (57) Изобретение относится к автоматизации химических и биологических исследований и может быть использовано для автоматизации процесса титрования микроконических биохимических веществ. Целью изобретения является повышение скорости титрирования. Вибрационный микротитратор содержит блок головок, выполненных в виде цилиндрических стержней 1, установленных в направляющих 2, закрепленных на корпусе 3, причем верхняя часть стержней фрикционно сопряжена стержневыми пьезокерамическими преобразователями 4 через упругие пластины 5, установленные в корпусе 3, а к нижним его концам соосно прикреплены спиральные пружины 6, выше которых на стержнях 1 жестко закреплены кольцевые пьеэокерамические преобразователи 7, 4 ил;

1712815

Изобретение относится к автоматизации химических и биологических исследований и может быть использовано.для автоматизации процесса титрирования биохимических веществ.

Известно устройство для отбора проб, содержащее приемник пробы, пробоотборный резервуар, установленный на плече, соединенном с подьемной штангой, снабженной механизмом перемещения, и привод, в котором механизм перемещения штанги выполнен в виде червячной передачи и кривошипно-шатунного механизма с шарниром, закрепленным на червячном колесе, а штанга снабжена втулкой, выполненной с 0-образным пазом.

Недостаток устройства заключается в невозможности осуществления точного титрирования из-эа отсутствия микродозирующего устройства отбора проб.

Известен микротитратор, состоящий иэ блока восьми — двенадцати дозирующих головок, каждая из головок выполнена в виде спиральной пружины, установленной на конце держателя, а сам блок — из электрода двигателя с шестерней, которая сопряжена с шестернями,.установленными на головках, а головки установлены в направляющих втулках.

Недостаток устройства заключается в низкой скорости титрирования из-за низкочастотного принципа отбора раствора при помощи вращающихся головок микротитратора.

Целью изобретения является повышение скорости титрования.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем блок головок, выполненных в виде . цилиндрических стержней, установленных в направляющих, закрепленных на корпусе блока головок, верхняя часть стержней фрикционно сопряжена с стержневым пьезокерамическим преобразователем через упругие пластины, установленные в корпусе, а на нижних концах стержней соосно закреплены спиральные пружины, в устройство введены кольцевые пьезокерамические преобразователи, ультразвуковой и низкочастотный генераторы, ключевая схема, управляемый фазовращатель и два выходных усилителя мощности, Кольцевые пьезокерамические преобразователи жестко закреплены на нижних частях головок, а один из электродов кольцевых пьезокерамических преобразователей разделен радиально на четыре равные части, которые диагонально электрически соединены между собой попарно и с выходными усилителями мощности. Первый и второй выходы низко5

55 частотного генератора соединены соответственно с первым входом управляемого фаэовращателя и с первым управляющим входом ключевой схемы, выход которой соединен с входом первого выходного усилителя мощности и через управляемый фаэовращатель- с входом второго выходного усилителя мощности, выход ультразвукового генератора соединен с вторым управляющим входом ключевой схемы.

Если в известных микротитраторах, в которых забор жидкости и ее перемешивание происходит при механическом вращении их головок для полного перемешивания проб, необходимо четырех- или пятикратная рецеркуляция, и необходимо время перемешивания в пределах 4-5 с.

В предлагаемом устройстве эа счет перехода к более высокочастотному методу, т.е. ультразвуковому методу забора и перемешивания жидкостей, при помощи бегущих ультразвуковых деформаций стенок, заборной и перемешивающей спиральной пружины удалось существенно интенсифицировать указанные процессы, что существенно повышает скорость титрирования по сравнению с известными устройствами.

На фиг, 1 схематически изображен микротитратор, аксонометрия; на фиг. 2 — блоксхема его питания и управления; на фиг, 3схема формирования одного цикла бегущих механических деформаций в спиральном прижиме титратора; на фиг. 4- микротитратор, фрагмент.

Устройство содержит блок головок, выполненных в виде цилиндрических стерж- ней 1, установленных в направляющих 2, . закрепленных на корпусе З.причем верхняя часть стержней фрикционно сопряжена с стержневыми пьезокерамическими преобразователями 4 через упругие пластины 5, установленные в корпусе 3, а к нижним его концам соосно прикреплены спиральные пружины 6. Выше пружин 6 на стержнях 2 жестко закреплены кольцевые пьезокерамические преобразователи 7, один электрод

8 которых разделен радиально на четыре равные части 9-12, которые диагонально попарно соединены между собой, а также соединены с двумя выходными усилителями

13 и 14 мощности, один вход которого соединен с выходом ключевой схемы 15 прямо, а другой — через управляемый фаэовращатель 16. Вход ключевой схемы соединен с выходом генератора ультразвукового напряжения 17. Вход управления фазовращатеяя 16 и вход управления ключевой схемы

15 соединены с генератором 18 низкочастотного напряжения, Неразделенный электрод 19 преобразователей 7 заэемлен.

1712815 эом, 5

45 50

Устройство работает следующим обраПри помощи стержневого пьеэокерамического преобразователя 4, подключенного к ультразвуковому генератору (не показан), один или несколько цилиндрических стержней 1 опускается до входа пружины 6 в титрируемый раствор 20, находящийся в ячейках 21 планшета 22.

После захода пружины 6 в раствор 20 от генератора низкочастотного напряжения, например прямоугольной формы ТТЛ уровня, поступает сигнал на входы управления ключевой схемы 15, она срабатывает и сигкал напряжения ультразвуковой частоты

ТТЛ уровня поступает на первый усилитель

13 мощности прямо, а на второй усилитель

14 — через управляемый фазовращатель 16, который при наличии низкого логического уровня сдвигает фазу напряжения на +900, Таким образом на пары 9, 11 и 10, 12 диагонально соединенных электродов подает .я двухфазное напряжение ультразвуковой зстоты, под действием которой, как в кольцевом пьезокерамическом преобразователе 7, так и в жестко с ним связанном цилиндрическом стержне возбуждаются волновые деформации типа бегущей волны, один цикл которых графически приведен на фиг, 3. Из приведенного цикла видно, что направление распространения фронта бегущей волны выбрано таким, чтобы оно способствовало затягиванию раствора в полость, образовакную внутренними стенками спиральной пружины 6 по деформируемой винтовой поверхности. Объем захваченной жидкости 20 зависит от длительности действия ультразвукового напряжения и регулируется длительность низкочастотного импульса, вырабатываемого низкочастотным генератором. После отбора требуемого количества раствора 20 один или несколько цилиндрических стержней 1 при помощи пьезокерамических стержней 4 поднимаются.в свое верхнее положение, после чего планшет 22 перемещается на требуемую величину по координатам Х и Y при помощи предметного столика (не показан), и цилиндрические стержни 1 с некоторым количеством раствора опускаются е другие ячейки 21 планшета 22, Одновременно на вход управления фазоеращателя 16 поступает высокий логический уровень. фазопитающего напряжения, смещается относительно напряжения задающего генератора на -90, направление распространения бегущих волновых деформаций меняет направление распространения на противоположное, захваченный раствор выталкивается и одновременно происходит его интенсивное перемещение в ячейках 21. Один цикл титрирования заканчивается. Следует также отметить, что если одна половина кольцевого пьезокерамического преобразователя 7. например ограниченная электродами 9 и 10, поляризована в толщинном направлении сверху вниз, то другая половина, ограниченная электродами 11 и 12, поляризована в противоположном направлении, т.е, снизу вверх. Такая поляризация пьезокерамического преобразователя позволила возбудить бегущие механические деформации s кольце при помощи минимального количества фаз питания, т.е. двух.

Таким образом, возбуждение в ультразвуковых спиральных пружинах волновых деформаций типа бегущей волны позволяет не только ускорить дозированный перенос малых порций раствора иэ одних ячеек планшета в другие, но и одновременно ускорить процесс перемешиеания растворов, что существенно повышает скорость титрирования по сравнению с известным устройством, где применяется низкочастотный принцип (при помощи вращающихся головок) забора и перемешивания растворов.

Формула изобретения

Вибрационный микротитратор, содержащий блок головок, выполненных в виде цилиндрических стержней, установленных е направляющих, закрепленных на корпусе блока головок, верхняя часть стержней фрикционно сопряжена со стержневым пьеэокерамическим преобразователем через упругие пластины, установленные в корпусе, а на нижних концах стержней соосно закреплены спиральные пружины, о тл ич а ю шийся тем, что, с целью повышения скорости титрования, в него введены кольцевые пьезокерамические преобразователи, ультразвуковой и низкочастотный генераторы, ключевая схема, управляемый фазовращатель и два выходных усилителя мощности, причем кольцевые пьеэокерамические преобразователи жестко закреплены на нижних частях грловок, а один из электродов кольцевых пьезокерамических преобразователей разделен радиально на четыре равные части, которые диагонально электрически соединены между собой попарно и с выходными усилителями мощно сти, первый и второй выходы низкочастотного генератора соединены соответственно с первым входом управляемого фазовращателя и с первым управляющим входом ключевой схемы, выход которой соедикен с входом nepeoro выходного усилителя мощности и через управляемый фазовращатель—

1712815 с входом второго выходного усилителя мощности, выход ультразвукового генератора соединен с вторым управляющим входом ключевой схемы.

1712815

Составитель М.Акялис

Тех ред М.Мор гентал

Редактор Э.Слиган

Корректор О.Кравцова

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

Заказ 530 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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