PL196378B1 - Wirówka - Google Patents

Abstract

Wirówka posiadająca obudowę tworzącą cylindryczną komorę zamkniętą od góry pokrywą oraz jednostkę napędową, na której wale, obrotowo zamocowanym centrycznie w dnie wspomnianej komory, osadzony jest rotor wyposażony w uchwyty na probówki, znamienna tym, że wokół wewnętrznej ściany komory (8) ma umocowany elektromagnes (7), oddzielony od wnętrza komory (8) osłoną termiczną (5)

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 196378 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 360378 ^{(51) Int.Cl.}

B04B 5/02 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 28.05.2003 (54)

Wirówka

	(73) Uprawniony z patentu: Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, Wrocław,PL
(43) Zgłoszenie ogłoszono:
17.11.2003 BUP 23/03	(72) Twórca(y) wynalazku:
	Krystian Kubica,Wrocław,PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
31.12.2007 WUP 12/07	(74) Pełnomocnik:
	Mączka Stanisław, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

⁽⁵⁷⁾ 1. Wirówka posiadająca obudowę tworzącą cylindryczną komorę zamkniętą od góry pokrywą oraz jednostkę napędową, na której wale, obrotowo zamocowanym centrycznie w dnie wspomnianej komory, osadzony jest rotor wyposażony w uchwyty na probówki, znamienna tym, że wokół wewnętrznej ściany komory (8) ma umocowany elektromagnes (7), oddzielony od wnętrza komory (8) osłoną termiczną (5).

PL 196 378 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest wirówka.

Wirówka ta może znaleźć zastosowanie np. w laboratoriach, w których prowadzone są specjalistyczne badania związane z rozdzielaniem różnych frakcji od medium, bowiem przy jej zastosowaniu można przyspieszyć rozdział cząsteczek obdarzonych ładunkiem elektrycznym, bądź umożliwić rozdział cząsteczek od medium, w którym są one zawieszone i nie różnią się od niego gęstością.

Jedną z technik oczyszczania makrocząsteczek i frakcji subkomórkowych jest wirowanie. Technika ta nadaje się do rozdziału cząsteczek różniących się prędkością sedymentacji o rząd lub więcej. Cząsteczki nie spełniające tego wymogu można rozdzielić za pomocą wirowania w gradiencie gęstości (np. sacharozy, gliceryny, chlorku cezu). Jednakże często rozdział techniką wirowania wymaga dużej liczby obrotów rotora wirówki przez wiele godzin, na przykład:

- rozdział mieszaniny kwasu rybonukleinowego (RNA) w gradiencie gęstości sacharozy wymaga 3-4 godzinnego wirowania z prędkością 30 000 obr/min.

- rozdział komplementarnych nici kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA) w środowisku alkalicznym wymaga wirowania przez 24 godziny z prędkością około 40 000 obr/min.

W latach 40 tych XX wieku wprowadzono technikę ultrawirowania w celu rozdziału makrocząsteczek białka. Technika ta wymaga zastosowania znacznej siły dośrodkowej, przewyższającej około 100 000 razy wartość przyciągania ziemskiego. Aby osiągnąć tak duże wartości przyspieszenia, rotor wirówki, np. o średnicy około 7-8 cm musi wirować z prędkością około 50 000 obr/min. Tak duże obroty wymagają obniżenia ciśnienia w komorze wirówkowej oraz sprawnego jej chłodzenia.

Podczas tradycyjnego wirowania rozdział zachodzi pod wpływem wypadkowej siły działającej na cząsteczki, którą to można zapisać równaniem:

Fw = Va(rot-rcz) gdzie: Fw - wypadkowa siła,

V - objętość cząsteczki, a - przyspieszenie dośrodkowe, rot - gęstość otoczenia, rcz - gęstość danej cząsteczki.

Rozdział cząsteczek niewiele różniących się gęstością od medium, wymaga zatem długiego czasu wirowania z dużą wartością przyspieszenia dośrodkowego.

Znane są sposoby ułatwiające rozdział takich cząsteczek. W probówce wirówkowej można wytworzyć odpowiedni do potrzeb gradient gęstości i do tak przygotowanej probówki wprowadzić zawiesinę, którą chcemy rozdzielić. Nie mniej jednak przygotowanie probówek z określonym gradientem gęstości pochłania dodatkowy czas, ponadto w czasie jego przygotowywania należy postępować bardzo ostrożnie, aby go nie zaburzyć.

Zdecydowana większość cząsteczek biologicznych czy też całych struktur, np. krwinki czerwone, jest obdarzona ładunkiem elektrycznym, wynikającym z ich budowy chemicznej. Białka w roztworach wodnych wykazują właściwości amfoteryczne. Grupy jonowe białek pochodzą od niezwiązanych peptydowo grup -NH₂ oraz -COOH. Dodatnie ładunki pochodzą od grup -NH₃+ aminokwasów, głównie: lizyny, argininy i histydyny. Natomiast ładunek ujemny pochodzi ze zdysocjowanych grup -COO^-, głównie kwasów: asparaginowego i glutaminowego. Dysocjacja tych grup zależy od pH środowiska, nadając cząsteczce danego białka, zależnie od składu aminokwasowego, ładunek dodatni bądź ujemny. Wartość tego ładunku jest na tyle istotna, że stanowi podstawę rozdziału w polu elektrycznym podczas elektroforezy.

Znane są też powszechnie wirówki służące np. do oznaczania zawartości tłuszczu w mleku, posiadające komorę z pokrywą. W dnie komory osadzony jest rotor z uchwytami na probówki, wprowadzany w ruch obrotowy przy pomocy jednostki napędowej.

Istotą wynalazku jest wirówka, która wokół wewnętrznej ściany komory ma umocowany elektromagnes, oddzielony od wnętrza komory osłoną termiczną.

Korzystnie jest, gdy elektromagnes ma postać pierścienia.

W wirówce według wynalazku, na cząsteczkę obdarzoną ładunkiem elektrycznym, umieszczoną w probówce, działa oprócz siły dośrodkowej oraz wyporu, dodatkowa siła, której wartość zależy od wielkości ładunku elektrycznego q, prędkości v poruszania się cząsteczki wraz z probówką oraz

PL 196 378 B1 indukcji magnetycznej B. Pojawiająca się siła jest prostopadła do wektorów v i B, działa zatem w kierunku promienia rotora. Zależnie do kierunku wektora B lub wartości ładunku elektrycznego, siła ta może powodować przemieszczanie się naładowanej cząsteczki do środka bądź na zewnątrz wirującej probówki.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wirówkę w przekroju poprzecznym, a fig. 2 - widok wirówki z góry.

Wirówka posiada cylindryczną obudowę 6, której wnętrze stanowi komora 8, zamknięta od góry pokrywą 1. W komorze 8 umieszczony jest pierścieniowy elektromagnes 7, oddzielony od wnętrza komory 8 osłoną termiczną 5. Wdnie komory 8 umocowany jest centrycznie rotor 2,z promieniście osadzonymi uchwytami 3 na probówki 4. Rotor 2 osadzony jest na wale jednostki napędowej 9, umieszczonej pod dnem komory 8.

Rotor 2 wiruje w stałym polu magnetycznym, wytwarzanym przez elektromagnes 7. Na cząsteczki, obdarzone ładunkiem elektrycznym, umieszczone w probówce 4 działa, oprócz siły dośrodkowej oraz wyporu, dodatkowa siła, której wartość zależy od wielkości ładunku elektrycznego q, prędkości v poruszania się cząsteczki wraz z probówką oraz indukcji magnetycznej B. Pojawiająca się siła jest prostopadła do wektorów vi B, działa zatem w kierunku promienia rotora. Zależnie do kierunku wektora B lub wartości ładunku elektrycznego, siła ta może powodować przemieszczanie się naładowanej cząsteczki do środka bądź na zewnątrz wirującej probówki.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Wirówka posiadająca obudowę tworzącą cylindryczną komorę zamkniętą od góry pokrywą oraz jednostkę napędową, na której wale, obrotowo zamocowanym centrycznie w dnie wspomnianej komory, osadzony jest rotor wyposażony w uchwyty na probówki, znamienna tym, że wokół wewnętrznej ściany komory (8) ma umocowany elektromagnes (7), oddzielony od wnętrza komory (8) osłoną termiczną (5).
2. 2. Wirówka według zastrz. 1, znamienna tym, że elektromagnes (7) ma postać pierścienia.