CS250712B1

CS250712B1 - Zařízení pro kapilární izotachoforézu

Info

Publication number: CS250712B1
Application number: CS586985A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Stransky; Petr Pospisil; Jaroslav Hradil; Bretislav Lukas
Original assignee: Zdenek Stransky; Petr Pospisil; Jaroslav Hradil; Bretislav Lukas
Priority date: 1985-08-14
Filing date: 1985-08-14
Publication date: 1987-05-14

Abstract

Řeší se jednoduché zařízení pro kapilární izotachoforézu a optimalizovanými parametry a snadnou obsluhou pro využití v zemědělských a potravinářských laboratořích s možností analytické kontroly. Stávající zařízení, jez obsahuje separační jednotku (1), jednotku zpracování signálu detektoru, tvořenou převodníkem odpor-napěti (3), filtrem (4), stejnosměrným zesilovačem (5), derivačnlm obvodem (7)» zapisovačem (6) zdrojem (2) konstantního proudu, blokovacím zařízením a blokem (8) nastavení hodnoty proudu, je doplněno dalšími obvody. Jeden výstup násobiče napětí zdroje (2) konstantního proudu je uzemněn přes obvod (9) nadproudové ochrany, který má výstup připojen na rozhodovací obvod (12), jež je mezi dvěma samostatnými bloky blokovacího zařízení, a to blokem (10) přepěťové ochrany a blokovacím obvodem (11), jehož výstup je připojen na jeden ze vstupů logického obvodu (14). Tento logický obvod (14) ovládá signalizační zařízení (13) a zapisovač (6). Na jeho další vstupy jsou připojeny dva výstupy obvodu (8) nastavení hodnoty proudu a dále výstup Schmidtova klopného obvodu (15) s hysterezí, zapojeného na výstup stejnosměrného zesilovače (5).

Description

(54)

Zařízení pro kapilární izotachoforézu

250 712

Vynález se týká jednoduchého zařízení pro kapilární izotachoforézu, určeného zvláště pro zemědělské a potravinářské laboratoře a jeho využití.

Dosavadní přístroje pro kapilární izotachoforézu jsou určeny pro výzkum a vývoj nových analytických metod, jsou velmi univerzální, ale nevhodné pro rutinní analýzu.

Tak například jeden typ se skládá z pěti modulů - separační jednotky, zdroje konstantního proudu, jednotky zpracoávající signál detektoru, řídicí jednotky a zapisovače. Tato nekompaktní a složitá struktura je příčinou častějších poruch, vysoké náročnosti na kvalifikaci obsluhy, údržby i servis i vysoké pořizovací ceny zařízení. Zdroj konstantního proudu obsahuje složité řešení změny' separace aniontů a kationtů, to je změny polarity vkládaného napětý přiváděného do nádobky koncového elektro lytu. Separační jednotka má vertikálně orientovanou separační kapiláru, což znemožňuje rozměrové přizpůsobení separační a elektronické části přístroje. Dávkovači část separační jednotky je řešena jako samostatný dávkovači kohout, kde styk vytváří plocha válcového pláště. Toto řešení znamená vysokou pracnost a zdrojem netěsností v dávkovači části. Připojení kapilárního systému k nádobce vedoucího elektrolytu je provedeno pružnou membránou. Její dopružení vyvolává nežádoucí mechanický pohyb v kapilární části systému a zhoršuje reprodukovatelnost analytických výsledků. Vodivostní detektor je součástí separační kapiláry. Toto řešení je nepraktický nebot nedovoluje rychlou a pružnou výměnu separační kapiláry, jejíž rozměry je optimální volit v rutinní analýze případ od případu. Poškození kapiláry znamená i znehodnocení detektoru a naopak. Připojení separační

250 712

- 2 části je řešeno komplikovaným způsobem a její výměna včetně detektoru je často doprovázena poškozením detektoru. Nezávislá výměna separační kapiláry je možná u jiného typu přístrojů, řešení spojení je však odlišné. Detektor je vytvořen umístěním detektorových vláken přímo do stěny separační kapiláry. To vede k častým netěsnostem detektoru a k jeho snadnému mechanickému poškození.

Současné přístrojové vybavení zemědělských a potravinářských laboratoří nedovoluje provádět multikomponentární analýzu organických kyselin a zásad. Pracná a málo spolehlivá je zejména kontrola jakosti krmiv. Rozbory kapalných hnojiv, půdních živin, makroelementů se provéděýí pro každou složku samostatně. Rozbory komerčních přípravků pesticidů se neprovádějí vůbec.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny řešením zařízení pro kapilární izotachoforézu podle vynálezu, spojujícím tři základní části přístroje, zdroj konstantního proudu, separační jednotku a jednotku zpracovávající signál detektoru do jediného kompaktního celku. Separační jednotka .Je spojená jednak s jednotkou zpracování signálu detektoru, které je tvořena převodníkem odpor-napětí, spojeným přes filtr, stejnosměrný zesilovač s obvodem nastavení nuly a s obvodem nastavení zesílení přímo s jedním vstupem a přes derivační obvod .s druhým vstupem zapisovače, jednak je tato separační jednotka spojena s jedním vstupem zdroje konstantního proudu. Tento zdroj konstantního proudu kromě jiného obsahuje též i násobič napětí, která má vždy jeden vstup uzemněn. Výstup zdroje konstantního proudu je připojen na vstup separační jednotky a na vstup blokovacího zařízení přepěťové ochrany a odtud zpět na druhý vstup zdroje konstantního proudu. Na třetí vstup zdroje konstantního proudu je připojen výstup bloku nastavení hodnoty proudu. Separační jednotka se skládá z dávkovači části, která je přes separační kapiláru spojená s vodivostním detektorem s nádobkou s vedoucím elektrolytem. Vodivostní detektor'je složen ze dvou částí, kde ve stykové ploše obou částí jsou ve formě smyčky umístěna detektorová vlákna a oddělení detektoru od nádobky vedoucího elek trolytu je provedeno přes příčný průřez membrány.

250 712 . ₅ Podstatou zařízení podle vynálezu je, že na výstup zdroje konstantního proudu je zapojen obvod nadproudové ochrany, a to tak, že jeden výstup z násobiče napětí zdroje konstantního proudu je uzemněn přes převodník proud-napětí, který je zapojen na vstupu obvodu nadproudové ochrany. Blokovací zařízení přepětové ochrany je tvořeno dvěma oddělenými částmi, a to po řadě blokem přepětové ochrany a blokovacím obvodem. Mezi výstup bloku přepětové ochrany a vstup blokovacího obvodu je zapojen logický rozhodovací obvod, na jehož druhý vstup je připojen druhý výstup obvodu nadproudové ochrany. Výstup blokovacího zařízení, spojený s druhým vstupem zdroje konstantního proudu, je spojen jednak s jedním vstupem signalizačního zařízení, například s optickou kontrolkou a jednak s jedním vstupem logického obvodu. Jeden výstup logického obvodu je připojen na druhý vstup signalizačního zařízení, například akustický alarm a druhý výstup je připojen na třetí vstup zapisovače. Na výstup stejnosměrného zesilovače je připojen vstup Schmidtova klopného obvodu, jehož výstup je spojen s druhým vstupem logického obvodu. Obvod nastavení hodnoty proudu má ještě druhý a třetí výstup. Druhý výstup je připojen jednak na třetí vstup zdroje konstantního proudu a jednak na druhý vstup blokovacího obvodu a zároveň na vstup proudové ochrany logického obvodu. Třetí výstup je připojen na zápisový vstup logického obvodu. Logický obvod je tvořen kombinačním obvodem, jehož jeden vstup je vstupem proudové ochrany, druhý vstup je zápisovým vstupem - tyto vstupy jsou spojeny s příslušnými výstupy obvodu nastavení hodnoty proudu - a dále na třetí vstup je připojen výstup blokovacího obvodu a čtvrtý vstup je spojen s výstupem Schmidtova klopného obvodu s hysterezí. Tento čtvrtý vstup je zároveň přes analogový spínač logického obvodu spojen se třetím vstupem zapisovače. Součástí logického obvodu je dále generátor obdélníkových pulsů, který je jednak přímo spojen s pátým vstupem kombinačního obvodu a jednak přes binární dělič se šestým jeho vstupem. Na výstupu kombinačního obvodu je připojen budič, jehož výstup je druhým výstupem logického obvodu, a to tím, který je připojen na druhý vstup signalizačního zařízení.

230 712

Paralelně k separační jednotce lze připojit měřidlo napětí. Mezi výstup převodníku odpor-napětí a zem lze též připojit . měřidlo odporu.

Je výhodné vytvořit v tomto případě novou separační jednot ku, která má jehlový ventil pro uzavření prostoru s koncovým elektrolytem. Tento jehlový ventil je umístěn v podélné ose rezervoáru. Tělo válcového dávkovacího kohoutu je uloženo v pružné přírubě, které je upevněna vně k tělesu rezervoáru a zasahuje» dovnitř tohoto tělesa. V Čelní stěně těla válcového dávkovacího kohoutu je vytvořen spojovací kanálek. Proti čelní stěně je v tělese rezervoáru vytvořena zaleštěné dosedací kruhová plocha. V těle válcového dávkovacího kohoutu je dále vytvořen dávkovači prostor, který má tvar písmene V a je svými rameny vyústěn v čelní stěně těla válcového dávkovacího kohoutu. V jedné poloze válcového dávkovacího kohoutu je jedno z těchto ramen spojeno s kapilárou pro přívod koncového elektrolytu a druhé s kapilárou pro přívod vedoucího elektrolytu. Ve druhé poloze pak je jedno z ramen spojeno s kapilárou pro přívod vzorku a druhé s kapilárou pro odpade Oba dva systémy kapilár jsou vytvořeny v rovinách, jež jsou navzájem kolmé. Část těla válcového dávkovacího kohoutu, která je vyústěna vně tělesa rezervoáru je opatřena vodícím kolíkem, který prochází přes průměr těla tohoto válcového dávkovacího kohoutu. Vně tělesa rezervoáru je v ose vytvořena zápust. Separační kapilára, která je součástí separační jednotky, je stočena do spirály. Na obou koncích je opatřena koncovkami, jejichž styková plocha je směrem'od středu k obvodu skosena v úhlu 6 až 10°. Každá z koncovek je sevřena půleným pouzdrem, které těsně zapadá do objímky, v níž je ulože na pružina. Každá tato objímka je připevněna k přírubě. Styková plocha jedné koncovky zapadá do zápusti rezervoáru dávkovači části a styková plocha druhé koncovky zapadá do zápusti vytvoře né v horní části detektoru s nádobkou vedoucího elektrolytu.

Výhodou tohoto zařízení podle vynálezu je 'generace proudu jediné polarity, vytvoření obvodu nadproudové ochrany v bloku zdroje konstantního proudu, optimalizace rozměrů, kruhové řešení dosedací plochy dávkovacího kohoutu, pružné připojení spi- 5 250 712 rální separační kapiláry oddělené od detektoru, tvořeného ze dvou dílů s elektrodami uloženými ve tvaru smyčky na jejich stykové ploše a odděleného od rezervoáru vedoucího elektrolytu příčným průřezem membrány v bloku separační jednotky.

Generace proudu jediné polarity a obvod nadproudové ochrany zjednodušují celé zařízení a jeho obsluhu, zvyšují bezpečnost práce. Rovinným, kruhovým řešením dosedací plochy dévkovacího kohoutu se docílí větší přesnosti a reprodukovatelnosti dávkování, a tím i každé analýzy. Pružným připojením spirální separační kapiláry bylo dosaženo rychlé a snadné výměny kapiláry, pružnější obsluhy a miniaturizace potřebné pro kompaktní řešení. Složením detektoru' ze dvou dílů se dosáhlo jeho snadné výměny a opravitelnosti bez vazby na další části separačního systému. Zavedením nepružné membrány se stykovou plochou danou jejím příčným průřezem bylo dosaženo opakovatelnosti časů analýzy. Výsledným spojením jednotlivých účinků se dosahuje integrace přístroje do jediné skřín^co? se vyznačuje vysokou spolehlivostí pro ootřeby rutinní analýzy, nenáročnosti na obsluhu, jednoduché údržby, malé citlivosti vůči vnějším elektrostatickým vlivům a vysoké stability signálu při nízké pořizovací ceně. Výsledkem je přenosný přístroj malých rozměrů.

Výhodou nového zařízení je též, že vzhledem k nové konstrukci separační jednotky, a to konstrukcí vodivostního detektoru, bylo dosaženo vysoké elektrické pevnosti tohoto vodivostního detektoru, což mé za následek, že směr hnacího proudu není přepínán složitým elektricko-mechánickým přepínačem, jak tomu bylo doposud - doposud byl zdroj konstantního proudu doplněn tímto přepínačem, ale pouze přepólováním přívodních kabelů separační jednotky.

Příklad provedení zařízení pro kapilární izotachoforézu podle vynálezu je uveden na přiložených výkresech. Na obr. 1 je blokové schéma celého zařízení. Na obr. 2 je blokové schéma logického obvodu zařízení,.na obr. 3 je naznačeno konstrukční uspořádání separační jednotky, jejíž dávkovači část v poloze

- 6 250 712 analýza je uvedena v řezu na obr. 3 a obr. 4 znázorňuje připojení separační kapiláry systému separační jednotky.

Zařízení pro kapilární izotachoforézu je složeno ze separační jednotky 1, které je spojena jednak s jednotkou zpracování signálu detektoru a jednak přes napájecí vodič 20 a zdířku 18 s jedním vstupem zdroje 2 konstantního proudu. Jednotka zpracování signálu detektoru je tvořena převodníkem 3 odpor-napětí, který je spojen přes filtr 4, stejnosměrný zesilovač 5 s obvodem 301 nastavení nuly a s obvodem 302 nastavení zesílení přímo s jedním vstupem zesilovače 6 a přes derivační obvod 7 s druhým vstupem zapisovače 6. Výstup zdroje 2 Konstantního proudu je připojen přes napájecí vodič 22 a zdířku 19 na vstup separační jednotky 1 a na vstup blokovacího zařízení přepěťové ochrany a odtud zpět na druhý vstup zdroje 2 konstantního proudu, na jehož vstup je připojen výstup bloku 8 nastavení hodnoty proudu. Jeden výstup zdroje 2 konstantního proudu je připojen v tomto případě na světelnou kontrolku 21. Na druhý výstup zdroje 2 konstantního proudu, který je vlastně výstupem násobiče napětí a zeuj je zapojen svým vstupem, a to převodníkem proud-napětí, obvod 9 nadproudové ochrany. Blokovací zařízení přepěťové ochrany je tvořeno dvěma oddělenými částmi. Je to jednak blok 10 přepěíové ochrany a jednak blokovací obvod 11. Mezi výstup bloku, 10 přepěťové ochrany a vstup blokovacího obvodu 11 je zapojen logický rozhodovací obvod 12. Na druhý vstup tohoto logického rozhodovacího obvodu 12 je připojen druhý výstup obvodu nadproudové ochrany. Výstup blokovacího .obvodu 11, který je spojen s druhým vstupem zdroje 2 konstantního proudu je spojen jednak s jedním vstupem signalizačního zařízení 13, například s optickou indikací, a jednak s ochranným vstupem logického obvodu 14, jehož jeden výstup je připojen na druhý vstup signalizačního obvodu 13, například akustický alarm, a, druhý výstup je připojen na třetí vstup zapisovače 6. Dále je na výstup stejnosměrného zesilovače 2 připojen vstup Schmidtova klopného obvodu 13, jehož výstup je spojen s dalším vstupem logického obvodu 14»

Obvod 8 nastavení hodnoty proudu má ještě další dva výstupy.

Druhý z nich je připojen jednak na třetí vstup zdroje 2 kon250 712 stantního proudu a jednak na druhý vstup blokovacího obvodu 11. Třetí výstup je připojen na zápisový vstup logického obvodu 14. V tomto případě je paralelně k separační jednotce 1 připojeno měřidlo 16 napětí a dále mezi výstup převodníku 2 odpor-napětí a zem je připojeno měřidlo 17 odporu.

Logický obvod 14 je tvořen kombinačním obvodem 141, jehož jeden vstup je spojen se druhým a druhý se třetím výstupem obvodu 8 nastaveni hodnoty proudu. Třetí vstup je připojen na výstup blokovacího obvodu 11 a čtvrtý na výstup Schmidtova klopného obvodu 15 s hysterezí, který je zároveň přes analogový spínač 145 spojen se třetím vstupem zapisovače 6. Dále má logicfc/ obvod 14 generátor 142 obdélníkových pulsů, který je spojen přímo s pátým a přes binární dělič 143 se šestým vstupem kombinačního obvodu 141. Na výstupu tohoto kombinačního obvodu 141 je zapojen budič 144, jehož výstup je připojen na druhý, v tomto případě akustický, vstup signalizačního zařízení 15. Všechny elektronické obvody jsou napájeny ze zdroje 25, připojeného k síti a majícího indikaci druhou kontrolkou 24«

Samotná separační jednotka 11 se skládá z dávkovači části 112 ,která je přes separační kapiláru 112 spojena s vodivostním detektorem 111. Dávkovači část 110 je tvořena rezervoárem 50 koncového elektrolytu, v němž je vytvořen systém kapilár, a to tak, že v jedné rovině je kapilára 51 pro přívod koncového elektrolytu a kapilára 52 pro přívod vedoucího elektrolytu a v rovině kolmé je kapilára 53 pro přívod vzorku a kapilára 34 pro odpad. V rezervoáru 50 je vytvořen souosý prostor 55 pro koncový elektrolyt, v němž je umístěna elektroda 56. Do tohoto prostoru 55 pro koncový elektrolyt ústí jehlový ventil 57, který je umístěn v podélné ose rezervoáru 50. Na rezervoár 50 je připojen válcový dávkovači kohout 28, jehož tělo 59 je uloženo v pruž né přírubě 40, upevněné vně k tělesu rezervoáru 50 a zasahující do tohoto tělesa rezervoáru 50. V čelní stěně těla 59 válcového dávkovacího kohoutu 58 je vytvořen spojovací kanálek 41. proti této čelní stěně je v tělese rezervoáru 50 vytvořena zaleštěná dost íací kruhová plocha 42. V těle 59 válcového dávkovacího ko250 712 houtu 58 je déle vytvořen, například vyvrtáním, dávkovači prostor 45 ve tvaru písmene V. Dávkovači prostor 43 je svými rameny vyústěn v čelní stěně těla 22 válcového dávkovacího kohoutu 28.

V jedné poloze těla 59 válcového dávkovacího kohoutu 58 J^e jedno z těchto ramen spojeno s kapilárou 51 pro přívod koncového elektrolytu a druhé s kapilárou 52 pro přívod vedoucího elektrolytu. Ve druhé poloze je jedno z ramen spojeno s kapilárou 53 pro přívod vzorku a ve druhé s kapilárou 54 pro odpad. Část těla 22 válcového dávkovacího kohoutu 58, která ústí vně tělesa rezervoáru 22» má přes průměr umístěn vodící kolík 44, který slouží ke změně jeho poloh. Ve dně tělesa rezervoáru 50 je v jeho ose vytvořena zápusí 45. Tatáž zápusí 45 je pak vytvořena též v horní části vodivostního detektoru 111 s nádobkou 50 vedoucího elektrolytu. Vodivostní detektor 111 je složen ze dvou částí, kde ve stykové ploše obou částí jsou ve formě smyčky uymístěna detektorová vlákna, což není ve schématu naznačeno. Oddělení vodivostního detektoru 111 s elektrodou 51 od nádobky 50 vedoucího elektrolytu je provedeno přes příčný průřez membrány, což též není vyznačeno. Nádobka 50 vedoucího elektrolytu má ve své stěně uzavírací ventil 52 s uzavírací membránou 53 a úále přívod 54 vedoucího elektrolytu, který je s tímto uzavíracím ventilem 52 spojen. Ventil 52 je přes vodivostní detektor 111 spojen se separační kapilárou 112.Separačni kapilára 112 je stočena do spirály a na obou koncích je opatřena koncovkami 60. Nejvýhodnější jsou optimalizované parametry separační kapiláry 112, a to světlost 0,4 nim, délky 180, 260 a 320 mm. Stočení do spirály přispívá k miniaturizaci zařízení. Jako koncovky 60 je výhodné použít teflonové dříky, do nichž jsou konce separační kapiláry 112 zatepla zahlazeny. Styková plocha 61 koncovky 60, v tomto případě tedy hlava dříku, je skosena v úhlu 6 až 10° směrem od středu k obvodu. Každá koncovka 60 je sevřena půleným pouzdrem 62, které zapadá těsně do objímky 65 a je přitlačovaná pružinou 64 prostřednictvím příruby 65 se šrouby. Styková plocha 61 koncovky 60_t resp. koncovek 60, přesně zapadá do zápusti 45 rezervoáru 50 koncového elektrolytu a do zápusti 45 vodivostního detektoru 111. Toto řešení zajištuje dokonalou těsnost a snadnou výměnu separační kaoiláry 112.

250 712

Funkce zařízení pro kapilární izotachoforézu podle vynálezu spočívá v rozdělení a stanovení aniontů nebo kationtů kyselin a zásad v jejich složitých směsích. Rezervoár 30 vedoucího elektrolytu a nádobka 50 koncového elektrolytu se naplní příslušnými roztoky. Na přívod 54 vedoucího elektrolytu se napojí injekční stříkačka s vedoucím elektrolytem a na přívod kapiláry 33 pro přívod vzorku se napojí injekční stříkačka se vzorkem. Válcový dávkovači kohout 38 je v poloze plnění, do níž se natočí pomocí vodícího kolíku 44. Povolí se uzavírací ventil 52 nádobky 50 vedoucího elektrolytu a separační kapilára 112 se naplní vedoucím elektrolytem z injekční stříkačky. Na okamžik se povolí jehlový ventil 37 rezervoáru· 30, čímž se ustaví rozhraní mezi oběma elektrolyty ve spojovacím kanálku 41· Injekční stříkačkou se vzorkem se naplní dávkovači prostor a vodícím kolíkem 44 se válcový dávkovači kohout 38 otočí do polohy analýza. Otevře se jehlový ventil 37.

Zařízení se zapne napojením na síí a zvolí se požadovaná hodnota.proudu v bloku nastavení. Ve stejnosměrném zesilovači se nastaví nula, cel znamená, že r.e eliminuje signál vedoucího elektrolytu a současno se nastaví pomocí bloku nastavení hodnot proudu žádaná hodnota signálu pro zahájení zápisu. Potom se nastaví obvodem 502 nastavení zesílení potřebná velikost zesílení stejnosměrného zesilovače 5. Potem se zahájí vlastní analýza.

V jejím průběhu nastane rozdělení aniontů nebo kationtů do definovaných zón, podle jejich efektivní pohyblivosti. Délka jednotlivých zón, daná dobou průchodu detektorem, se zaznamená na zapisovači a odpovídá množství, tedy koncentraci, jednotlivých iontů. Zápis lze v kterémkoli okamžiku zahájit i manuálně.

Při analýze zdroj 2 konstantního proudu napájí separační jednotku 1 přes naoájecí vodiče 20, 22, připojené ke zdířkám 18, 19. Smysl proudu se volí výměnou napájecích vodičů 20, 22 mezi zdířkami 18, 19. Zdroj 2 konstantního proudu generuje s výhodou diskrétní optimalizované hodnoty 60, 90, 120 a 150 uA, které se volí v bloku 8 nastavení hodnot proudu. Uvedení zdroje 2 konstantního proudu v činnost indikuje kontrolka 21. Vložené napětí na separační jednotce 1 se měří měřidlem 16 napětí

- 10 250 712 a sleduje se blokem 10 přepěíové ochrany, který je v tomto případě nastaven na hodnotu 16 kV. Blok 9 nadproudové ochrany, nastavený zde na hodnotu 500 uA, zvyšuje ochranu obsluhy i zařízení samého. Výstupy bloku 10 přepětové ochrany a bloku £ nadproudové ochrany jsou přivedeny k rozhodovacímu bloku 12, který vyhodnocuje stav obou ochran. Při překročení hodnoty 16 kV v bloku 10 přepětové ochrany a/nebo hodnoty 500 uA v bloku 9 nadproudové hchrany rozhodovací blok 12 generuje signál, který inicializuje blokovací obvod 11, jehož výstup blokuje zdroj 2 konstantního proudu, což je například opticky indikováno v signalizačním obvodu Současně se přes logický obvod 14 uvádí v činnost i akustický signál signalizačního obvodu 13, napříHad přerušovaný tón.

Vodivostní detektor 111 separační jednotky 1 je připojen k převodníku 3 odpor-napětí. Tento převodník 3 odpor-napětí galvanicky odděluje vodivostní detektor 111 od ostatních obvodů a převádí fiktivní odpor elektrolytu mezi elektrodami 36, 51 vodivostního detektoru 111 na stejnosměrné pulsující napětí 0 až 100 mV, jehož velikost je snímána měřidlem 17 odporu, které indikuje absolutní hodnotu odporu elektrolytu, což je 0 až 2.10^ . Napětí z převodníku 2 odpor-napětí je ve filtru 4 filtrováno a dále je zesíleno ve stejnosměrném zesilovači 2· Signál ze stejnosměrného zesilovače 2 <i^e veden jednak na jeden kanál zapisovače 6, kde je prováděn lineární záznam, jednak přes derivační obvod 7 k druhému kanálu zapisovače 6, kde se provádí diferenciální záznam. Časová konstanta derivačního obvodu 7 je nastavena na optimální hodnotu bez použití vnějšího ovládacího prvku, což znamená další zjednodušení obsluhy.

Nově je rovněž inkorporováno současné vedení signálu ze stejnosměrného zesilovače 2 pres Schmidtův klopný obvod 15 s hysterezí, který přes logický obvod 14 spouští posun zapisovače 6 při libovolné úrovni signálu, tedy při libovolné výchylce zapisovače 6, s akustickou signalizací signalizačního obvodu 12, v tomto případě signalizováno trvalým tónem, což opět vede k zjednodušení obsluhy. Logický obvod 14 déle zajišťuje

250 712 prioritu přerušení činnosti zdroje 2 konstantního proudu, přerušovaný tón, i v průběhu zápisu, změna trvalého tónu na přerušovaný, a znemožňuje posun zapisovače 6 i činnost akustické signalizace při vypnutí zdroje 2 konstantního proudu.

Výstup zápisu· bloku 8 nastavení hodnot proudu dovoluje přes blokovací obvod 11 a logický obvod 14 posun zapisovače 6 i při vypnutém zdroji 2 konstantního nroudu nebo vypnutí akustického signálu signalizačního zařízeni Ϊ3, i po zahájení zápisu. Všechny elektronické obvody jsou napájeny ze zdroje 25, připojeného k síti, jehož zapnutí lze opět indikovat druhou kontrolkou 24« Rezervoár 20 koncového elektrolytu dávkovači části 110 separační jednotky 1 má s výhodou optimalizovaný obsah větší než 8 ml. Tělo 39 válcového dávkovacího kohoutu 38 je přitlačovéno čelní stěnou pomocí pružné příruby 40 proti zaleštěné kruhové ploše 42 v tělese rezervoáru 30, což zajišťuje dokonalou těsnost dávkovači části 110 i při výkyvech laboratorní teploty a vysokou reprodukovatelnost výsledků.

Pro úplnost je ještě popsána funkce logického obvodu 14, Schmidtova klopného obvodu 15 s hysterezí a obvodu nadproudové ochrany 9«

Logický obvod 14 je řízen dvěma signály - výstupem blokovacího obvodu 11 - signál X5 a výstupem·Schmidtova klopného obvodu 15 s hysterezí - signál X4, které mohou nabývat dvou stavů: vysoké úrovně H a nízké úrovně L. Oba signály jsou funkční ve stavu L« Generátor 142 obdélníkových pulsů vyrábí obdélníkový signál o kmitočtu f]_. Tento signál je přiveden jednak na vstup kombinačního obvodu 141 a jednak na vstup binárního děliče 145« Signál z výstupu binárního děliče 143 o kmitočtu je přiveden rovněž na kombinační obvod 141. Stav výstupu y kombinačního obvodu 1£1 v závislosti na řídicích signálech je popsán následující tabulkou:

L

H

L

H

XI + * *2 *1 ⁺ *2 xi

I

- 12 250 712 kde plus ve sloupci y značí logickou funkci AND a pruh negací.

+ Xg představuje akustický tón o frekvenci fj. přerušovaný s opakovači frekvencí fg.

představuje trvalý tón o frekvenci f]_.

Výstup kombinačního obvodu y je dále zpracováván budičem 144 a přiveden na akustický alarm.

Z tabulky je zřejmé, že stav blokovacího obvodu 11 má vyšší prioritu než stav Schmidtova klopného obvodu 15 s hysterezí. Schmidtúv klopný obvod 15 s hysterezí svým výstupem x^ současně ovládá*analogový spínač 145♦ který v případě, že X4 je ve stavu L, připojí pomocnou kmitočtovou základu 100 Hz na ovládací vstup zapisovače 6.

Na vstup Schmidtova klopného obvodu 15 s hysterezí je přiveden signál z vodivostního detektoru 111, zpracovaný stejnosměrným zesilovačem £. překročí-li tento signál v důsledku vstupu první zóny do vodivostního detektoru 111 nastavenou optimální hodnotu 10 % jmenovité hodnoty, výstupní signál x^ se mění skokem z vysoké úrovně na nízkou a přes logický obvod 14 spustí posuv registračního papíru zapisovače 6 a akustický alarm signalizačního obvodu I?. Aby byl od tohoto okamžiku zajištěn nepřetržitý chod zapisovače 6, je kladnou zpětnou vazbou zavedena hystereze, která zajišíuje, že výstup Schmidtova klopného obvodu 15 se vrací do výchozího stavu - vysoká úroveň, sníží-li se vstupní napětí pod 8 % jmenovité hodnoty.

Schmidtúv klopný obvod 15 s hysterezí je použit z důvodu stability posuvu registračního papíru zapisovače 6.

Zdroj 2 konstantního proudu se chová vůči zátěži, tvořené separační jednotkou 1, odizolovanou od země, jako stabilizovaný zdroj stejnosměrného proudu. Při dotyku obsluhy separační jednotky 1 se zdroj 2 konstantního proudu chová jako poměrně tvrdý zdroj vysokého napětí, který může být nebezpečný. Z toho důvodu je ze zdroje 2 konstantního proudu vytažena smyčka', kterou protéká součet proudů, a to stabilizovaný proud, tekoucí separační jednotkou 1 a unikající proud vůči zemi, tj. svodový proud nebo

- 13 250 712 proud tekoucí přes obsluhu při dotyku. Tento součtový proud se převádí v bloku £ nadproudové ochrany na napětí, které je porovnáváno s referenčním napětím zdroje referenčního napětí bloku 9 nadproudové ochrany. V případě, že toto napětí překročí pevně nastavené referenční napětí, tzn. překročí-li součtový proud hodnotu 500 £iA, výstup obvodu 2 nadproudové ochrany se změní z nízké úrovně na vysokou a zdroj 2 konstantního proudu se přes rozhodovací, obvod 12 a přes blokovací obvod 11 trvale zablokuje.

Příklad použití zařízení při kontrole kvality krmiv.

Kvalita siláží a senáží se posuzuje na základě stanovení mléčné, octové a móselné kyseliny podle ČSN 46 7012. Jednou z do sud užívaných metod je destilační metoda, která vyžaduje pečlivé dodržování náročného pracovního postupu, kyselina mléčné se určuje zvláštním postupem. Obě stanovení zaberou asi 1 hodinu, nehledě na složité přípraVné práce. Spotřeba energie na jeden vzorek je větší než 1 kJ. Ketoda nedává spolehlivé výsledky. Další dosud používanou metodou je plynově chromatografická metoda. Ta je sice spolehlivá, ale rovněž zdlouhavá a pracná. Kyselinu mléčnou lze stanovit až po její derivatizaci. Navíc žádnou z těchto metod nelze stanovit kyselinu mravenčí a některé další kyseliny, například kyselinu šíavelovou a jantarovou, které jsou též důležitým kvalitativním ukazatelem.

Analýzou na zařízení pro kapilární izotachoforézu podle vynábzu se stanoví současně jediným pokusem, a to bez úpravy vzorku; sírany, š£avelová, mravenčí, fosforečné, mléčná, jantarová, octová, propionová, máselná a valerová kyselina. Stanovení trvá 12 minut včetně vyhodnocení, spotřeba energie je 16 J, výsledky jsou naprosto spolehlivé, reprodukovatelné a zcela srovnatelné mezi různými laboratořemi. Hlavní přínos je však ve zvýšení produktivity práce, zvýšení kapacity v počtu analyzovaných vzorků a v kvalitativně vyšším stupni hodnocení silážovaného krmivá, který znamená rychlou a pružnou kontrolu fermentačního procesu s možností jeho regulace, a tím i zlepšení jakosti silážovaných krmiv, zlepšení zdravotního stavu chovného skotu, zvýšení pro- 14 dukce mléka a zlepšení jeho kvality. 250 712

Podobné výhody přináší využití zařízení podle vynálezu i v ostatních aplikacích, .to při rozboru pesticidních přípravků, stanovení rezidní pesticidů, rozboru kapalných hnojiv, stanovení aniontů a kationtů ve vodách a vodných výluzích půd, stanovení esenciálních složek potravin a krmných přísad - lysinu, kyseliny askorbové, stanovení konzervačních prostředků v potra vinách a kontrole průběhu kvasných a ferruentačních procesů u mléka, krmivá, vína, piva apod.

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

250 712

1. Zařízení pro kapilární izotachoforézu, sestávající ze separační jednotky, spojené jednak s jednotkou zpracování signálu detektoru, která je tvořena převodníkem odpor-napětí, spojeným přes filtr, stejnosměrný zesilovač, mající obvod nastavení nuly a obvod nastavení zesílení, přímo s jedním vstupem a pres derivační obvod s druhým vstupem zapisovače a jednak s jedním vstupem zdroje konstantního proudu, obsahujícího též násobič napětí, jehož jeden výstup je uzemněn, kde výstup tohoto zdroje konstantního proudu je připojen na vstup separační jednotky a na vstup blokovacího zařízení přepěťové ochrany a odtud zpět na druhý vstup zdroje konstantního proudu, na jehož třetí vstup je připojen výstup bloku nastavení hodnoty proudu, přičemž separační jednotka se skládá z dávkovači části, která je přes separační kapiláru spojena s vodivostním detektorem s nádobkou vedoucího elektrolytu, kde vodivostní detektor je složen ze dvou částí a ve stykové ploše obou částí jsou ve formě smyčky umístěna detektorová vlákna a oddělení vodivostního detektoru od nádobky vedoucího elektrolytu je provedeno přes příčný průřez membrány, vyznačující se tím, že na výstup zdroje /2/ konstantního proudu je zapojen obvod /9/ nadproudové ochrany kdy jeden výstup z násobiče napětí zdroje /2/ konstantního proudu je uzemněn přes převodník proud-napětí, který je na vstupu tohoto obvodu /9/ nadproudové ochrany a blokovací zařízení přepětové ochrany je tvořeno dvěma oddělenými částmi, a to po. řadě blokem /10/ přepětové· ochrany a blokovacím obvodem /11/, kde mezi výstup bloku /10/ přepěťové ochrany a vstup blokovacího obvodu /11/ je zapojen logický rozhodovací obvod /12/, na jehož druhý vstup je připojen výstup obvodu /9/ nadproudové ochrany a výstup blokovacího obvodu /11/, spojený s druhým vstupem zdroje /2/ konstantního proudu, je spojen jednak s jedním vstupem signalizačního zařízení /13/ý například s optickou kontrolkou, a jednak s jedním vstupem logického obvodu /14/, jehož jeden výstup je připojen na druhý vstup signalizačního zařízení /13/ například na akustický alarm, a druhý výstup je připojen na

16 250 712 třetí vstup zapisovače /6/ a dále na výstup stejnosměrného zesilovače /5/ je připojen vstup Schmidtova klopného obvodu A5/ s hysterezí, jehož výstup je spojen s druhým vstupem logického obvodu A4/ a obvod /8/ nastavení hodnoty proudu má ještě druhý a třetí výstup, kde druhý výstup je připojen jednak na třetí vstup zdroje /2/ konstantního proudu a jednak na druhý vstup blokovacího obvodu /11/ a zároveň na vstup proudové ochrany logického obvodu /14/ a třetí výstup je připojen na zápisový vstup logického obvodu /14/·
2. Zařízení podle bodu 3, vyznačující se tím, že logický obvod /14/ je tvořen kombinačním obvodem /141/, na jehož jeden vstup je připojen druhý výstup a na druhý vstup třetí výstup obvodu /8/ nastavení hodnoty proudu, na třetí vstup je připojen výstup blokovacího obvodu /11/, na čtvrtý vstup výstup Schmidtova klopného obvodu A 5/ s hysterezí, který je zároveň přes analogový spínač A45/» jež je součástí logického obvodu A4/, spojen se třetím vstupem zapisovače /6/, přičemž logický obvod /14/ je dále tvořen generátorem /142/ obdélníkových pulsů, který je jednak přímo spojen s pátým a jednak přes binární dělič /143/ se Šestým vstupem kombinačního obvodu /141/ a budičem A44/, který je připojen na výstup kombinačního obvodu /141/ a jeho výstup je druhým výstupem logického obvodu, připojeným na druhý vstup signalizačního zařízení A3/.
3. Zařízení podle bodu 3, vyznačující se tím, že paralelně k separační jednotce A/ je připojeno měřidlo /16/ napětí.
4. Zařízení podle bodu 1 a 2, vyznačující se tím, že mezi výstup převodníku A/ odpor-napětí a zem je připojeno měřidlo /17/ odporu.
5. Zařízení podle bodu 1 až 3, vyznačující se tím, že detekční Část separační jednotky A/ má jehlový ventil /37/ pro uzavírání prostoru /35/ s koncovým elektrolytem,*kde tento jehlový ventil /37/ je umístěn v podélné ose rezervoáru /30/,

17 250 712 tělo /59/ válcového dávkovacího kohoutu /38/ je uloženo v pružné přírubě /40/, upevněné vně k tělesu rezervoáru /30/ a zasahující do tohoto tělesa rezervoáru /30/, v čelní stěně těla /39/ válcového dávkovacího kohoutu /36/ je vytvořen spojovací kanálek /41/ a proti této čelní stěně je v tělese rezervoáru /30/ vytvořena zaleštěná dosedací kruhová plocha /42/ a dále je v těle /39/ válcového dávkovacího kohoutu /38/ . vytvořen dávkovači prostor /43/ ve tvaru V, který je svými rameny vyústěn v čelní stěně těla /39/ válcového dávkovacího kohoutu /38/ a jedno z těchto ramen je spojeno v jedné poloze válcového dávkovacího kohoutu s kapilárou /31/ pro přívod koncového elektrolytu a druhé zároveň s kapilárou /32/ pro přívod vedoucího elektrolytu a ve druhé poloze je jedno z ramen spojeno s kapilárou /33/ pro přívod vzorku a druhé s kapilárou /34/ pro odpad, kde oba dva· systémy kapilár /31, 32 f 33, 34/ jsou vytvořeny v rovinách, jež jsou navzájem kolmé a dále část těla /39/ válcového dávkovacího kohoutu /38/, vyústěná vně tělesa rezervoáru /30/ je opatřena vodícím kolíkem /44/, procházejícím středem těla /39/ válcového dávkovacího kohoutu /38/ a ve dně tělesa rezervoáru /30/ je v ose vytvořena zápusí /45/ a dále separační kapilára /41 / separační jednotky /1/ je stočena do spirály, na obou koncích opatřené koncovkami /60/, jejichž styková plocha /61/ je směrem od středu k obvodu skosena v úhlu 6 až 10° a každá z koncovek /60/ je sevřena půleným pouzdrem /62/, zapadajícím těsně do objímky /63/, v níž je uložena pružina /64/ a kde objímka /63/ je připevněna->k přírubě /65/, přičemž styková plocha /61/ jedné koncovky /60/ zapadá do zápustů /45/ rezervoáru /30/ dávkovači části a styková plocha /61/ druhé koncovky /60/ zapadá do zápusti /45/ vytvořené v horní části vodivostního detektoru /111/ s nádobkou /50/· vedoucího elektrolytu.