CS230086B1 - Rotor s obvodovým kanálem pro analytickou sedimentační frakcionaci tokem v poli - Google Patents

Abstract

Vynález se týká nové konstrukce rotoru b obvodovým kanálem. Podstatou vynálezu je, že rotor je tvořen dvěma soustřednými;, válcovými díly, a to vnitřním válcem se stupňovitým vybráním ve tvaru Z, do kterého zapadá vnější -prstenec ve tvaru L, přičemž oba tyto díly mezi sebou vytvářejí po obvodu kapilární kanál, který je utěsněn a přerušen mezi vstupním a výstupním otvorem těsnící přepážkou.

Description

Vynález se týká konstrukčního uspořádání rotoru s obvodovým kanálem určeného pro analytickou sedimentační frakcionaci écťei'» v CfitM ř/ouí/ fríkcťen&c-ej.

Rotor s obvodovým kanálem je základní a podstatnou částí zařízeni odstředivky/ které slouží pro analytickou separaci a frakcionaci látek-molekul, makromolekul/ částic i organizovaných struktur solutu-při využiti principu obvykle současného silového působeni odstředivého grafitačniho pole a gradientu rychlosti tekutiny/ vytvořeného vlivem viskosnich jevů za toku v úzkém kanálu-field flow frakcionace. Odstředivky/ jejichž součásti může býtVrotor_z který popisuje vynález/ jsou běžně komerčně dodávanými zařízeními. Rotory pro field flow frakcionaci nejsou dosud ve světě komerčně vyráběny. V doposud užívaných experimentálních zařízeních pro sedimentační field flow frakcionaci tvoři vlastni kanál/ ve kterém dochází k účinné separaci či frakcionaci/ kapilára obdélníkového průřezu o rozměrech přibližně 0.1-1 mm x 10-25 mm_z přitom delší ze stěn obdélníkové kapiláry jsou rovnoběžné s osou rotace. Celková délka kapilárního kanálu obdélníkového průřezu_z svinutého soustředěně po obvodu rotoru bývá přibližně 30-80 cm. Kanál je na obou koncích opatřen malými otvory_z umožňujícími vstup a výstup tekutiny dovnitř a ven z kanálu. Přívod a vývod tekutiny k těmto otvorům je proveden rotační průchodkou osou rotoru/ pomoci kapilárních trubic kruhového průřezu tak_z aby bylo možné připojit zařízeni k systému umožňujícímu nástřik analysovaného vzorku na vstup do kanálu_z čerpání tekutiny v průběhu analýzy za rotace a výstup separovaných či frakcionovaných komponent analysovaného vzorku do detektoru koncentrace vystupujících komponent/ též obvykle za rotace. V literatuře dosud popsané konstrukce rotoru s kanálem pro sedimentační

230 086 field flow frakcionaci sestávají ze samostatného tělesa rotoru v němž je uložen kanál, tvořený dvěma kovovými pásy svinutými po vnitřním nebo vnějším obvodu koše rotoru, oddělenými folii patřičné tloušťky, v niž je vyříznut tvar vlastního kapilárního kanálu. Podle charakteru materiálů, z nichž jsou jednotlivé části takté konstruovaného kanálu zhotoveny, je celek bud montovateIný a rozebíratelný, anebo kompaktní tím, že jsou všechny díly svařeny či slepeny. Tyto typy popsaných konstrukci mají řadu nevýhodo Montovatelné konstrukce tohoto typu jsou náchylné k vytvářeni netěsnosti kanálu, zvláště za vysokých rotaci, kdy hydrostatický tlak uvnitř kanálu může dosáhnout hodnot řádově desítek až stovek MPa_o Konstrukce lepené anebo svařované mají pak nevýhodu v tom, že jednou kompletovaný a sle pěný či svařený kanál pak není možno rozebírat, snadno čistit, či kontrolovat neporušenost povrchu vnitřních stěn kapilárního kanálu, která je pro kvalitu analytické separace důležitým faktorem_F Princip další známé alternativy spočívá v tom, že vnější stěna rotujícího kapilárního kanálu je kompaktní součásti rotoru a vnitřní i boční stěny jsou vytvářeny drážkou v prstenci, v jednom místě přerušeném, přiléhajícím ke stěně rotoru. Těsnění celého kanálu je zajištěno cirkulárně profilovanou pryži, uloženou v drážce, tak, že je nutno rozvíránim prstence vyvinout radiální tlak. Výhodou této alternativy je, že kapilární kanál je rozebíratelný, takže je možné kontrolovat stav vnitřního povrchu i kapilární kanál případně čistit. Nevýhodou této alternativy je poměrně složitý tvar těsnicího elementu i vnitřního prstence a s tím související náročnost mechanické výroby celého rotoru a jeho důležitých části, tvořících vlastni kapilární kanál, především koncových části kapilárního kanálu, tvořících vstup a výstup tekutiny. Dále existuje nebezpečí komprese elastického těsněni v radiálním směru při vysokých rotacích a tedy vysokých odstředivých silách a tím možnost vzniku netěsnosti.

Všechny výše uvedené nedostatky odstraňuje rotor s obvodovým kanálem pro analytickou sedimentační field flow frakcioΠ3 C Ί jehož podstatou jsou dva vzájemně rozebíratelné soustředné válcové díly, vnitřni válec se stupňovitým vybráním ve tvaru Z, do kterého axiálně zapadá vnější prstenec ve tvaru L.

230 080

Tyto dva díly mezi sebou vytvářejí po obvodu kapilární kanál v němž probíhá vlastni separačni děj a který je axiální silou utěsněn dvěma kruhovými těsněními, uloženými soustředně na úrovních obou bočních stěn kápilárniho kanálu_D Kápilárni kanál je mezi vstupním a výstupním otvorem přerušen těsnící přepážkou

Přednosti popisovaného vynálezu je, že dva základní tvarované díly rotoru jsou konstruovány tak, že při sestaveni současně tvoři vlastni obvodový kápi lárni kanál, v němž probihajé separačni děje. Těsněni je zabezpečeno těsnicími kroužky jednoduchého tvaru, které při stlačeni v axiálním směru, způsobeném sestavením a montáži rotoru, zamezí úniku tekutiny vně rotoru. Rotor jako celek i jeho jednotlivé části, včetně těsnicí přepážky, která vymezuje prostor vstupu a výstupu tekutiny do kapilárního kanálu a z něj ven, jsou výrobně velmi jednoduché a podle toho, jakého materiálu je ke zhotovení celého rotoru použito, může být vyroben bud mechanickým obráběním anebo lisováním.

Vynález blíže objasni přiložený výkresů kde na obr.1 je v osovém řezu naznačen přiklad provedení rotoru, na obr.2 řez vstupní a výstupní části kapilárního kanálu, na obr.3 řez koncentrické axiální průchodky, na obr.4 pohled na základní tvar těsnicí přepážky.

Těleso rotoru tvoři vnitřní válec 1 se stupňovitým vybráním ve tvaru Z a vnější prstenec 2 ve tvaru L jak patrno na obr.l. Rozměry obou těchto dilů jsou voleny tak, že při smontováni obou části se mezi nimi vytvoří vlastni kapilární kanál 3 žádoucích rozměrů. Soustřednost obou dílů rotoru a tím

M současně i konstantnost průřezu a především tloušťky kapilárního kanálu 3 jsou zajištěny při montáži několika přesnými axiálními konickými koliky 4. Utěsněni kapilárního kanálu 3 proti úniku tekutiny vně rotoru je zajištěno dvěma soustřednými kruhovými těsněními 5, 6, např. 0-kroužky, umístěnými, v tomto přikladu, v drážkách na úrovni bočních stěn 9 a 10 kapilárního kanálu 3. Jinou možnosti je, že ploché těsnicí kroužky tvoři přímo boční stěny kápilárniho kanálu 3. Oba soustředné válcové díly rotoru jsou smontovány pomoci několika axiálních šroubů 11, které po dotaženi přes pružné podložky 12 způsobí těsné dosednuti vnitřniho válce 1 na vnější prstenec 2 v plochách, tvořících boční stěny 9 a 10 kapilárního

230 088 kanálu 3 a současně vyvolají potřebný axiální tlak na knihová těsněni 5 a 6 uložená v drážkách. Vstup a výstup tekutiny do kapilárního kanálu^a ven je zajištěn vstupním a výstupním otvorem 13 a 14, které jsou kapilárními trubicemi 15 a 16 a pomocí šroubových koncovek 17 spojeny s tělesem axiální rotačni průchodky 1g přimontované k rotoru. Jedna ze šroubových koncovek 17 spojovací kapilární trubice 15 může být zhotovena tak, že umožňuje nástřik vzorku pomocí injekční stříkačky šeptem přímo do kapilárního kanálu 3 při stojícím rotoru. Těsnicí přepážka, 20 uvnitř kapilárního kanáluvzajišíuje přerušení kapilárního kanálu 3 tak, aby tekutina tekla podél celého obvodu tohoto kanálu, to znamená, že těsně přiléhá ke stěnám kapilárního kanálu 3 a její tvar je volen tak, aby nezpůsobil nežádoucí viřeni tekutiny na vstupu a výstupu a nevytvářel nežádoucí mrtvé objemy. K vnějšímu prstenci 2 je přimontována axiální rotační průchodka 19. Tato průchodka umožňuje plynulý průtok 3 tekutiny kapilárním kanálem~rotoru za rotace i v klidu i případný nástřik analyzovaného vzorku vnějším nástřikovým ventilem umístěným před přívodní kapilární trubici 21 a výstup separovaných komponent analyzovaného vzorku do vnějšího detektoru výstupní kapilární trubici 22. V rotující části průchodky 19 jsou umístěna dvě kuličková ložiska 23 a 24 držící jehlový stator 25. Systém těsnících kroužků 26 a 27 z pružného materiálu a kovových prstenců 28 a 29 s radiální drážkou a radiálním i axiálním otvorem umožňuje těsnit průtokové cesty tekutiny i za rotace. Jehlový stator 25 je tvořen dvěma soustřednými kapilárami 7 a 8, z nichž jednou je tekutina přiváděna do rotoru i za rotace a druhou je odváděna vně rotoru, střed uloženi rotoru s obvodovým kanálem^ro analytickou sedimentační field flow frakcionaci je upraven tak, aby jej bylo možno použit s vhodnou, komerčně’ vyráběnou centrifugou anebo ultracentrifugou bez nutnosti dalších úprav použitého zařízeni odstředivky.

Rotor s obvodovým kanálem pro analytickou sedimentační field flow frakcionaci se v zařízeni odstředivky používá následovně: Kapilární kanál 3 je naplněn tekutinou, která vyplňuje i všechny pří vodní kápiláry 15, 16, 21, 22 a axiální rotační průchodku 19- V klidovém stavu bez rotace se za průtoku tekutiny nebo i bez průtoku nestříkne analyzovaný vzorek porno* cí injekční stříkačky šeptem anebo nástřikovým ventilem do

230 kapilárního kanálu 3· Zařízeni se uvede do rotačního pohybu a posléze je i aplikován průtok tekutiny kanálem. Tento postup může být i obrácený, t j _o nejdříve může být aplikován průtok a pak uvedeno zařízeni do rotace anebo mohou být obě operace provedeny současně. Konkrétní postup je volen podle experimentálně i teoreticky nalezených nejvýhodnějšich podminek frakcio nace. Dělené substance jsou sedimentačním gravitačním odstředivým polem zadržovány vůči pohybu tekutiny za toku, avšak přesto jsou tímto tokem unášeny podél kapilárního kanálu 3. Podle svých fyzikálně chemických charakteristik jsou různé dělené látky různou měrou v kanálu zadržovány a tím dochází k jejich oddělováni z původní směsi analyzovaného vzorku. Koncentrace jednotlivých komponent analyzovaného vzorku je na výstupu z kapilárního kanálu 3 vhodným způsobem detegována a tím získány potřebné kvantitativní údaje, nutné k vyhodnoceni analýz y.

Claims (1)

1. Rotor s obvodovým kanálem pro analytickou sedimentační frakci On acl*v y z n a č e ný tim, že sestává ze dvou vzájemně rozebíratelných soustředných válcových dílů, vnitřního válce /1/ se stupňovitým vybráním ve tvaru Z, do kterého axiálně zapadá vnější prstenec /2/ ve tvaru L, a tyto dva díly mezí sebou vytvářejí po obvodu kapilární kanál /3/, který je axiální silou utěsněn dvěma kruhovými těsněními /5,6/ uloženými soustředně na úrovních obou bočních stěn kapilárního kanálu /3/, který je přerušen mezi vstupním a výstupním otvorem /13, 14/ těsnicí přepážkou /20/.