CZ287676B6 - Zařízení pro provádění elektrochemických a biosenzorových měření - Google Patents

Abstract

Pro provádění elektrochemických a biosenzorových měření je určeno zařízení s nádobkou se zúženou spodní částí, které je opatřeno čerpadlem, které má dva pracovní okruhy, z nichž první, opatřený první komůrkou (4), je vyveden zpět do vnitřního prostoru analytické nádobky (1) přímo, zatímco druhý, opatřený druhou komůrkou (3), je opatřen průtočnou celou (7) s elektrochemickým senzorem (8), přičemž vstupní otvor (5) čerpadla je umístěn u dna zúžené části nádobky. Do zúžené spodní části analytické nádobky (1), nad ústí vstupního otvoru (5) čerpadla, je zaústěn přívod (12) plynu pro vytvoření definované atmosféry.ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro provádění elektrochemických a biosenzorových měření v průtokovém režimu, opatřeného nádobkou se zúženou spodní částí.

Dosavadní stav techniky

Elektrochemická měření jsou prováděna v celé řadě uspořádání, zabezpečujících fixaci elektrod, ochrannou atmosféru a definovaný přenos látek mezi elektrodami. Transport látek k elektrodám se obvykle zlepšují mícháním. Příkladem nejjednoduššího uspořádání je kádinka s analyzovaným roztokem, opatřena magnetickým míchačem, jehož rotace je způsobena rotací magnetického pole. Nevýhodou tohoto uspořádání je od rotujícího magnetického pole indukovaný elektrický signál do elektrod, proudění kapaliny v blízkosti elektrod má stochastický charakter a je nutno použít relativně velké množství analyzovaného roztoku. První dvě nevýhody se projevují vzrůstem šumu a výrazným snížením dolní hranice detekovaných koncentrací. Částečného zlepšení lze dosáhnout známým řešením pomocí mechanického míchadla, poháněného externím motorem, které snižuje elektromagnetické rušení. Avšak i v tomto případě stochastický charakter proudění výrazně zvyšuje šum.

Objem analyzovaného vzorku je zmenšován provedením speciální nádobky s kónickým zúžením v dolní části. Standardní elektrody však mají průměr 12 mm a proto je snížení objemu analyzovaného vzorku jen malé, příklad tohoto uspořádání je klasické provedení elektrochemické měřicí nádobky, jak je uvedeno v publikaci z roku 1987 o názvu ,JElectrochemistry“ od Philipa H. Riegera, vydaného nakladatelstvím Prentice-Hall, lne. USA. Nádobka se ve spodní části zužuje do malé válcovité části, kam jsou zaústěny přívody vzorku i měřicí elektrody. Toto uspořádání je obvykle doplňováno mechanickým míchadlem. Ve stejné publikaci je uvedeno další známé uspořádání, kde je definovaný tok látek k elektrodě zabezpečován provedením této elektrody jako rotačního disku. Rotací elektrody vznikají natolik definované hydrodynamické podmínky, že je možné provádět přesná elektrochemická měření. Nevýhodou tohoto uspořádání je nutnost používat relativně velkého objemu vzorku a šum, který může vznikat na kontaktech mezi rotující a pevnou částí rotační diskové elektrody. Další nevýhodou je to, že na rotující části diskové elektrody může být umístěn pouze omezený počet elektrod.

Existuje celá řada dalších uspořádání elektrochemických měření, např. s vibrující elektrodou nebo rotující elektrodou, které je uvedeno jak ve výše zmíněné publikaci, tak i v publikaci „Biochemické laboratorní metody“, od M. Ferenčíka a B. Škárky, vydané SNTL Praha v roce 1981., pro něž je navrženo mnoho technických uspořádání analytických nádobek, z nichž však žádná plně neodstraňuje nevýhody, zmíněné výše.

Účelem tohoto vynálezu je zlepšit podmínky pro analýzu vzorku a snížit tak chyby měření.

Podstata vynálezu

Výše uvedeného účelu je dosaženo a danou problematiku řeší zařízení pro provádění elektrochemických a biosenzorových měření v průtokovém režimu, opatřené nádobkou se zúženou spodní částí, v provedení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že je opatřeno čerpadlem s alespoň jedním pracovním okruhem, zaústěným zpět do vnitřního prostoru nádobky, kde součástí jednoho okruhu je průtočná cela s elektrochemickým senzorem, přičemž vstupní otvor čerpadla je umístěn u dna zúžené části nádobky. S výhodou má čerpadlo dva pracovní okruhy, z nichž první, opatřený první komůrkou, je vyveden zpět do vnitřního prostoru nádobky

-1 CZ 287676 B6

í.

přímo, zatímco druhý, opatřený druhou komůrkou, je opatřen průtočnou celou s elektrochemickým senzorem. Jako čerpadlo je vhodné použít odstředivé čerpadlo. Je dále výhodné, má-li čerpadlo pracovní komoru umístěnou přímo v zúžené spodní části nádobky. Zlepšení činnosti je dosaženo propojením průtočné cely s pracovní komorou čerpadla pomocí kapilární trubice. Dalšího zlepšení je dosaženo tím, že do zúžené spodní části nádobky, nad ústí vstupního otvoru čerpadla, je zaústěn přívod plynu pro vytvoření definované atmosféry.

Výhodou daného provedení je intenzivní promíchání kapaliny při analýze, přičemž množství vzorku, nutného pro analýzu, je velmi malé. Výhodou je též skutečnost, že nejen umožňuje přívod plynu pro vytvoření definované atmosféry, ale plyn je veden do prostoru nad ústím vstupního otvoru čerpadla, čímž je zabráněno tomu, aby se bubliny plynu dostaly na měřicí elektrodu.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále podrobněji objasněn na příkladech jeho praktického provedení, uvedených na přiložených výkresech, na nichž obr. 1 představuje předmětné zařízení v bočním pohledu v částečné řezu, a obr. 2 je stejné zařízení v bočním pohledu o 90° pootočeném oproti obr. 1, v částečném řezu, a na obr. 3 je půdorys zařízení podle obr. 2.

Příklad provedení

Na připojených výkresech 1, 2 a 3 je znázorněno uspořádání zařízení pro provádění elektrochemických a biosenzorových měření, sestávající z analytické nádobky 1, jejíž dolní část je zúžena tak, aby byl minimalizován objem analyzovaného vzorku, do níž je vloženo těleso odstředivého čerpadla, upevněného na jejím víku 22. Horní okraj nádobky 1 zapadá do kruhového výřezu víka 22, kde je utěsněn pryžovým těsněním 18. Ve vzdálenosti 1-3 mm nade dnem analytické nádobky J je umístěn vstupní otvor 5 čerpadla, nad nímž se nachází pracovní komora 9 s rotorem 2. Čerpadlo má dva pracovní okruhy. Na pracovní komoru 9, nad rotorem 2, navazují navzájem oddělené komůrky, kam je kapalina vytlačována odstředivou silou, způsobenou rotací rotoru 2. Z první komůrky 4 je kapalina vedena míchacím okruhem 17 zpět do analytické nádobky J, z druhé komůrky 3 je kapalina vedena kapilární trubicí 15, stabilizující průtok, do průtočné komůrky 7, kde obtéká integrovaný elektrochemický senzor 8, a pak se vedením 16 vrací zpět do analytické nádobky L Rotor 2 čerpadla pohání elektromotor 13. spřažený s hřídelem 6 čerpadla pomocí řemenového převodu 14. Elektrochemický senzor 8 je zapojen v konektoru 10, z něhož je vyveden výstupní měřicí kabel 11. Do zúžené spodní části analytické nádobky J, nad vstupním otvorem 5 pracovní komory 9 čerpadla, je zaústěn přívod 12 plynu pro vytvoření definované atmosféry, provedený kovovou či skleněnou trubičkou. Ve víku 22 analytické nádoby 1 se nacházejí tři otvory. Do prvního otvoru 19 je zasunut konektor 10 s elektrochemickým senzorem 8. Další z nich, druhý otvor 20 je určen pro nástřik vzorku analyzované kapaliny. Třetím otvorem 21 je možno do analytické nádobky 1 vložit teploměr. Při práci v inertní atmosféře musí být všechny tři otvory 19, 20, 21 uzavřeny zátkami.

Průmyslová využitelnost

Předmětné zařízení je určeno pro provádění elektrochemických a biosenzorových měření v průtokovém režimu, v laboratorních podmínkách.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. zařízení pro provádění elektrochemických a biosenzorových měření v průtokovém režimu, vyznačující se tím, že je opatřeno odstředivým čerpadlem, v jehož tělese (23) je v dolní části umístěna pracovní komora (9) se vstupním otvorem (5), na níž navazuje alespoň jedna sběrná komora (3), s níž je kapilární trubicí (15) propojena alespoň jedna průtočná cela (7) s elektrochemickým senzorem (8), výstupní vedení (16) je zaústěno na povrch tělesa (23) čerpadla.
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že paralelně kprvní sběrné komoře (3) je v tělese (23) čerpadla uspořádána druhá sběrná komora (4), která je přímo vyvedena mimo těleso (23) čerpadla.
3. 3. zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že těleso (23) odstředivého čerpadla je opatřeno prostředky pro upevnění na víko (22) analytické nádobky (1).
4. 4. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 3, vy z n a č uj í c í se t í m, že analytická nádobka (1) je opatřena zúženou spodní částí, do níž zasahuje spodní část čerpadla se vstupním otvorem (5) pracovní komory (9).
5. 5. Zařízení podle nároku 3 nebo 4, vy značu j ící se tím , že analytická nádobka (I) je opatřena přívodem (12) plynu pro vytvoření definované atmosféry, jehož ústí je nad ústím vstupního otvoru (5) čerpadla.