PL223405B1 - Bezkontaktowy detektor konduktometryczny - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest bezkontaktowy detektor konduktometryczny do mikroanalizy chemicznej.

Mikroanalizatory chemiczne w chwili obecnej stanowią odrębną gałąź chemii analitycznej. Ich gwałtowny rozwój wiąże się z zaletami jakie niesie za sobą zmniejszenie rozmiarów urządzeń analitycznych. Jednym z głównych celów jest zmniejszenie ilości zużywanych odczynników jak również skrócenie czasu analizy, z uwagi na redukcję kosztów produkcji również możliwość produkcji jednorazowych analizatorów (szczególnie ważnych przy zastosowaniu w medycynie). Jednym z nielicznych wad stosowania mikrourządzeń jest mniejsza czułość w porównaniu z tradycyjnymi urządzeniami pomiarowymi. Wiele laboratoriów zajmujących się mikrotechnologiami skupionych jest obecnie na modyfikacji już istniejących urządzeń, w celu zwiększenia czułości pomiarów.

Znany jest z polskich opisów patentowych, PL 214974 i PL 213514 mikrokonduktometr przepływowy, w którym analizowany roztwór nie styka opisach się z elektrodami. W przytoczonych zgłoszeniach patentowych mikroukłady składają się z mikrokanału przepływowego z dwoma otworami: wlotowym i wylotowym. W płaszczyźnie mikrokanału, przez który przepływa analizowany roztwór, znajdują się mikrokanały wypełnione cieczą (elektrolitem o dużej przewodności lub roztworem eute ktycznym - mieszaniną dwóch metali, zmieszanych w takim stosunku aby w temperaturze pokojowej mieszanina pozostawała w fazie ciekłej). Wszystkie mikrokanały z podłączoną aparaturą stanowią moduł detekcyjny. Do jednej z elektrod podłączony jest generator funkcyjny, do drugiej zaś konwerter prąd - napięcie, z którego sygnał przesyłany jest do programu zapisującego na dysku komputera zmiany uzyskiwanego sygnału w czasie. Opisane mikrourządzenie wykonano w jednolitym materiale takim jak polimer lub szkło.

Detektor konduktometryczny według wynalazku składa się z czterech płytek ułożonych jedna na drugiej i połączonych w sposób trwały. Najkorzystniejsze materiały do wykonania płytek to polimery, szkło lub ceramika. W trzech dolnych płytkach wykonano mikrorowki które po uszczelnieniu będą st anowiły mikrokanały. Dolna płytka posiada mikrokanał zakończony otworem wlotowym i wylotowym. Druga od dołu płytka posiada dwa mikrokanały wraz z otworami wlotowymi i wylotowymi na końcach tych mikrokanałów i jeden mikrokanał detekcyjny z otworami wykonanymi na końcach tego mikrokanału. Ponadto w płytce tej znajdują się analogiczne i umieszczone w tych samych miejsc ach jak w dolnej płytce otwory. Wszystkie trzy mikrokanały znajdują się w tej samej płaszczyźnie. Trzecia płytka posiada jeden mikrokanał oraz otwory na jego końcach. Trzecia płytka jest analogiczna jak płytka druga przy czym obrócona jest o 180° w poziomie w stosunku do płytki drugiej. Górna płytka ma za zadanie uszczelnić mikrokanał płytki trzeciej. Wszystkie mikrokanały znajdują się na konturze krzyża. Do górnej płytki doklejone są również tulejki umożliwiające przyłączenie wężyka do mikrokanału detekcyjnego, ponadto zbiorniki na roztwór eutektyczny oraz wszystkie otwory wlotowe poprzednich płytek. We wszystkich czterech płytkach można wykonać na ich rogach dwa otwory montażowe, służące prawidłowemu złożeniu wszystkich płytek przed procesem łączenia termicznego.

Detektor składa się więc z czterech elektrod, rozmieszczonych przestrzennie, symetrycznie wokół kanału detekcyjnego. W odróżnieniu od detektorów opisanych powyżej prezentowany detektor posiada dodatkową parę elektrod ułożoną w dwóch innych płaszczyznach. Przekłada się to bezpośrednio na lepszą czułość pomiaru. W związku z tym, możliwe jest analizowanie związków o mniejszym stężeniu niż w przypadku detektora z dwiema elektrodami.

Detektor według wynalazku został zilustrowany na rysunku, na którym Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 i Fig. 4 przedstawiają odpowiednio pierwszą, druga, trzecią i czwartą płytkę od dołu stanowiące poszczególne elementy detektora, Fig. 5 przedstawia detektor w widoku z góry, Fig. 6 przedstawia przekrój detektora wzdłuż linii A-A, Fig. 7 przedstawia przekrój detektora wzdłuż linii B-B a Fig. 8 przedstawia przekrój detektora wzdłuż linii C-C.

Detektor według wynalazku składa się z czterech płytek z polimetakrylanu metylu) - PMMA, każda o wymiarze 5 cm x 5 cm. W trzech dolnych płytkach wykonano mikrorowki, które po uszczelnieniu będą stanowiły mikrokanały. Wszystkie wykonane mikrorowki mają kształt kwadratu w przekroju o wymiarach 200 pm x 200 pm. Dolna płytka (27) posiada wyfrezowany mikrokanał 4 zakończony otworem wlotowym 2 i wylotowym 1, druga od dołu płytka (26) posiada wyfrezowane dwa mikrokanały 8 i 11 wraz z otworami wlotowymi 7 i 12 i wylotowymi 9 i 10 na końcach tych mikrokanałów i jeden mikrokanał detekcyjny 14 z otworami 6 i 13 wykonanymi na końcach mikrokanału 14. Ponadto w płytce tej znajdują się analogiczne i umieszczone w tych samych miejscach jak w dolnej płytce (27) otwoPL 223 405 B1 ry 1 i 2. Wszystkie trzy mikrokanały znajdują się w tej samej płaszczyźnie. Trzecia płytka (25) posiada jeden mikrokanał 15 oraz na jego końcach otwory 17 i 16. Trzecia płytka (25) jest analogiczna jak płytka druga (26) przy czym obrócona jest o 180° w poziomie w stosunku do płytki drugiej. Wszystkie mikrokanały znajdują się na konturze krzyża. Płytki (25), (26) i (27) mają grubość 400 pm każda. Górna płytka (24) o grubości 5 mm ma za zadanie uszczelnić mikrokanał 15. Do górnej płytki (24) doklejone są również tulejki 19 i 22 umożliwiające przyłączenie wężyka do mikrokanału detekcyjnego 14, ponadto zbiorniki na roztwór eutektyczny 18, 20, 21 i 23 oraz wszystkie otwory wlotowe poprzednich płytek, mianowicie otwory 2, 7, 12 i 17. We wszystkich czterech płytkach zostały wykonane na ich rogach dwa otwory montażowe 3 i 5, służące prawidłowemu złożeniu wszystkich płytek przed procesem łączenia termicznego.

Wykonanie mikrokanałów obejmuje wykonanie projektu w powszechnie znanych programach graficznych. Następnie program sterujący maszyną frezującą zgodnie z projektem wykonuje mikrorowki w płytce polimerowej. Każda z płytek frezowana jest oddzielnie. Następnie powierzchnia płytek jest oczyszczona przy użyciu strumienia wody o podwyższonym ciśnieniu. Proces ten pozwala na usunięcie wszystkich drobnych elementów polimerowych, które znajdują się w mikrorowkach po procesie frezowania. Następnie w otwory 3 i 5 wkładany jest element w kształcie walca idealnie dopasowany rozmiarem do rozmiarów otworów 3 i 5. Tak przygotowane cztery płytki zostają poddane procesowi łączenia termicznego.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Bezkontaktowy detektor konduktometryczny zawierający płytkę posiadającą dwa mikrokanały wraz z otworami wlotowymi i wylotowymi na końcach tych mikrokanałów i jeden mikrokanał detekcyjny z otworami wykonanymi na końcach tego mikrokanału oraz górną płytkę uszczelniającą, znamienny tym, że składa się z czterech płytek (24), (25), (26) i (27) ułożonych jedna na drugiej i połączonych w sposób trwały, dolna płytka (27) posiada mikrokanał zakończony otworem wlotowym (2) i wylotowym (1), druga od dołu płytka (26) posiada dwa mikrokanały (8) i (11) wraz z otworami wlotowymi (7) i (12) odpowiednio i wylotowymi (9) i (10) odpowiednio na końcach tych mikrokanałów i jeden mikrokanał detekcyjny (14) z otworami (6) i (13) wykonanymi na końcach tego mikrokanału detekcyjnego (14) a ponadto w płytce tej znajdują się analogiczne i umieszczone w tych samych miejscach jak w dolnej płytce (26) otwory (1) i (2), wszystkie trzy mikrokanały (8), (11) i (14) znajdują się w tej samej płaszczyźnie, trzecia płytka (25) posiada jeden mikrokanał (15) oraz otwory (16) i (17) na jego końcach przy czym trzecia płytka (25) jest analogiczna jak płytka druga (26) przy czym obrócona jest o 180° w poziomie w stosunku do płytki drugiej (26), górna płytka (24) zawiera otwory wlotowe (2), (7), (12) i (17), zbiorniki na roztwór eutektyczny (18), (20), (21) i (23) i elementy (19) i (22) umożliwiające przyłączenie wężyka do mikrokanału kanału detekcyjnego (14) a ponadto wszystkie mikrokanały (4), (8), (11), (14) i (15) znajdują się na konturze krzyża.
2. 2. Detektor według zastrz. 1, znamienny tym, że we wszystkich czterech płytkach (24), (25), (26) i (27) znajdują się na ich rogach dwa otwory montażowe (3) i (5).
3. 3. Detektor według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że jako materiał do wykonania płytek stosuje się polimery, szkło lub ceramikę.