RU2650045C2 - Способ и устройство для распознавания жидкости - Google Patents
Способ и устройство для распознавания жидкости Download PDFInfo
- Publication number
- RU2650045C2 RU2650045C2 RU2015119452A RU2015119452A RU2650045C2 RU 2650045 C2 RU2650045 C2 RU 2650045C2 RU 2015119452 A RU2015119452 A RU 2015119452A RU 2015119452 A RU2015119452 A RU 2015119452A RU 2650045 C2 RU2650045 C2 RU 2650045C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquid
- charged particles
- particles
- positive electrode
- channel
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 144
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 140
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 27
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 24
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 7
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 12
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 8
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 8
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 5
- RYYVLZVUVIJVGH-UHFFFAOYSA-N caffeine Chemical compound CN1C(=O)N(C)C(=O)C2=C1N=CN2C RYYVLZVUVIJVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 3,7-bis(dimethylamino)phenothiazin-5-ium Chemical compound C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010291 electrical method Methods 0.000 description 3
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LPHGQDQBBGAPDZ-UHFFFAOYSA-N Isocaffeine Natural products CN1C(=O)N(C)C(=O)C2=C1N(C)C=N2 LPHGQDQBBGAPDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229960001948 caffeine Drugs 0.000 description 2
- VJEONQKOZGKCAK-UHFFFAOYSA-N caffeine Natural products CN1C(=O)N(C)C(=O)C2=C1C=CN2C VJEONQKOZGKCAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- -1 Na + and Cl - Chemical class 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 235000013373 food additive Nutrition 0.000 description 1
- 239000002778 food additive Substances 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000013322 soy milk Nutrition 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/447—Systems using electrophoresis
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/447—Systems using electrophoresis
- G01N27/44704—Details; Accessories
- G01N27/44717—Arrangements for investigating the separated zones, e.g. localising zones
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/447—Systems using electrophoresis
- G01N27/44756—Apparatus specially adapted therefor
- G01N27/44791—Microapparatus
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Electrostatic Separation (AREA)
Abstract
Предложены способ и устройство для распознавания жидкости, содержащей положительно заряженные частицы и/или отрицательно заряженные частицы. Согласно изобретению электрическое поле прикладывается к жидкости посредством приложения напряжения к положительному электроду и отрицательному электроду, расположенным в жидкости, для притягивания отрицательно заряженных частиц к положительному электроду, чтобы сконцентрировать отрицательно заряженные частицы в первой части жидкости, и притягивания положительно заряженных частиц к отрицательному электроду, чтобы сконцентрировать положительно заряженные частицы во второй части жидкости, причем напряжение регулируется на основании по меньшей мере одного из веса заряженных частиц и величины заряда заряженных частиц. Первый результат распознавания получается посредством распознавания по меньшей мере одной части жидкости из первой части жидкости, второй части жидкости и третьей части жидкости, в которой отрицательно заряженные частицы и положительно заряженные частицы имеют уменьшенную концентрацию. Распознавание выполняется по меньшей мере в одной части жидкости, в которой концентрация заряженных частиц изменена. Так как концентрация частиц в жидкости влияет на чувствительность распознавания жидкости, то изобретение обеспечивает возможность улучшить чувствительность распознавания частиц в жидкости. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к распознаванию жидкости, и в частности относится к способу и устройству для распознавания жидкости.
Уровень техники
Задача распознавания жидкости часто состоит в распознавании частиц, таких как ионы и молекулы, в жидкостях, таких как вода и напитки, для различных целей. Например, целевыми частицами могут являться ионы металлов, такие как Ca++, Mg++, связанные с жесткостью воды, кофеин, белок и т.д.
Типичной проблемой при распознавании частиц в жидкости является низкая чувствительность из-за относительно низкой концентрации целевых частиц в жидкости или помех со стороны других частиц, содержащихся в жидкости.
Раскрытие изобретения
Принимая во внимание проблему, упомянутую выше, было бы полезно повысить чувствительность распознавания жидкости.
В некоторых случаях требуется распознать заряженные частицы, включающие в себя положительно заряженные частицы и/или отрицательно заряженные частицы. Например, положительно заряженные частицы, которые должны быть распознаны, могут являться ионами металлов, кофеином, белком, аминокислотами, а отрицательно заряженные частицы могут являться Cl-, SO4 2- и ацетатом. Таким образом, также было бы полезно улучшить чувствительность распознавания заряженных частиц в жидкости.
В некоторых случаях требуется распознать незаряженные частицы. Например, незаряженные частицы, которые должны быть распознаны, могут являться этанолом в алкоголе, глицерином в косметической жидкости и этилацетатом в пищевых добавках. Распознаванию незаряженных частиц могут мешать заряженные частицы в жидкости. Таким образом, также было бы полезно уменьшить или исключить помехи со стороны заряженных частиц при распознавании незаряженных частиц с тем, чтобы улучшить чувствительность.
В первом аспекте изобретения предложен способ распознавания жидкости, которая содержит положительно заряженные частицы и/или отрицательно заряженные частицы. Способ содержит этапы, на которых:
прикладывают электрическое поле к жидкости посредством приложения напряжения к положительному электроду и отрицательному электроду, расположенным в жидкости, для притягивания отрицательно заряженных частиц к положительному электроду, чтобы сконцентрировать отрицательно заряженные частицы в первой части жидкости, и притягивания положительно заряженных частиц к отрицательному электроду, чтобы сконцентрировать положительно заряженные частицы во второй части жидкости; и
получают первый результат распознавания посредством распознавания по меньшей мере одной части жидкости из первой части жидкости, второй части жидкости и третьей части жидкости, в которой отрицательно заряженные частицы и положительно заряженные частицы имеют уменьшенную концентрацию.
Прикладываемое электрическое поле изменяет концентрацию заряженных частиц в первой, второй и третьей частях жидкости, и по меньшей мере одна из них распознается. То есть, распознавание выполняется по меньшей мере в одной части жидкости, в которой концентрация заряженных частиц изменена. Так как концентрация частиц в жидкости влияет на чувствительность распознавания жидкости, возможно улучшить чувствительность.
Более того, электрическое поле прикладывается, используя положительный электрод и отрицательный электрод. Следовательно, изменение концентрации частиц в жидкости достигается без высоких дополнительных расходов или увеличенной сложности распознавания.
Распознавание может выполняться, используя любой датчик, распознающий свойства жидкости на основании различных способов распознавания, включающих в себя, но не в качестве ограничения, удельную электропроводность, электромагнитное излучение, рефрактометрию, ультразвук и электрохимию.
Жидкость может являться водой, напитком, кофе, соевым молоком и т.д.
Одной из задач распознавания жидкости может являться детектирование целевых частиц. В одном из вариантов осуществления, способ дополнительно содержит детектирование целевых частиц на основании первого результата распознавания.
Результаты детектирования могут являться либо качественными, либо количественными. В одном из вариантов осуществления, детектирование целевых частиц содержит детектирование того, присутствуют ли целевые частицы в жидкости. В другом варианте осуществления, детектирование целевых частиц содержит определение количества целевых частиц. Например, мерой количества целевых частиц в жидкости может являться концентрация или коэффициент поглощения целевых частиц в жидкости.
Целевые частицы могут являться заряженными частицами или незаряженными частицами. По меньшей мере одна часть жидкости может выбираться из первой, второй и третьей части жидкости согласно различным факторам, таким как свойства целевых частиц, концентрация целевых частиц и/или способ распознавания.
В одном из вариантов осуществления, по меньшей мере одна часть жидкости содержит первую часть жидкости, если целевые частицы заряжены отрицательно; по меньшей мере одна часть жидкости содержит вторую часть жидкости, если целевые частицы заряжены положительно; и по меньшей мере одна часть жидкости содержит третью часть жидкости, если целевые частицы не заряжены.
Таким образом, в случае, когда целевые частицы заряжены, распознавание выполняется в части жидкости, в которой сконцентрированы целевые частицы. Так, чувствительность может быть улучшена благодаря более высокой концентрации целевых частиц. В случае, когда целевые частицы не заряжены, распознавание выполняется в третьей части жидкости, в которой заряженные частицы, как создающие помехи частицы, имеют уменьшенную концентрацию. Так, чувствительность может быть улучшена благодаря уменьшенным помехам со стороны заряженных частиц.
В одном из вариантов осуществления, по меньшей мере одна часть жидкости содержит первую часть и вторую часть жидкости, если целевые частицы заряжены отрицательно или положительно.
Распознавание как части жидкости, в которой целевые частицы сконцентрированы, так и части жидкости, в которой целевые частицы имеют уменьшенную концентрацию, далее в материалах настоящей заявки называется двусторонним распознаванием.
Преимущество двустороннего распознавания состоит в том, что относительные результаты могут использоваться для определения изначальной концентрации в жидкости.
Более того, двустороннее распознавание имеет дополнительное преимущество. Когда используется неизбирательный датчик, относительные результаты распознавания от двух частей могут использоваться для получения избирательного результата. Так как единственная разница между двумя частями состоит в относительной концентрации заряженных частиц, разница в результатах распознавания прямо отражает это. Когда известно, что в жидкости присутствует некоторое количество заряженных частиц, результат неизбирательного датчика дает относительные количества заряженных частиц.
В одном из вариантов осуществления, по меньшей мере одна часть жидкости содержит вторую или третью часть жидкости, если целевые частицы заряжены отрицательно; по меньшей мере одна часть жидкости содержит первую или третью часть жидкости, если целевые частицы заряжены положительно.
Таким образом, распознавание выполняется в части жидкости, в которой целевые частицы имеют уменьшенную концентрацию. В некоторых случаях, распознавание может являться неточным из-за того, что изначальная концентрация целевых частиц слишком высокая для используемого датчика, а именно, датчик выдает свое максимальное показание. В этих случаях было бы полезно распознавать часть жидкости, в которой целевые частицы имеют уменьшенную концентрацию, с тем, чтобы получить точное показание датчика и достичь улучшенной чувствительности.
В одном из вариантов осуществления, способ дополнительно содержит получение второго результата распознавания посредством распознавания жидкости, когда электрическое поле не прикладывается; и этап детектирования содержит детектирование целевых частиц на основании первого результата распознавания и второго результата распознавания.
Таким образом, распознавание выполняется до и после концентрации заряженных частиц с помощью электрического поля, чтобы получить соответствующие результаты распознавания. Так как разница между первым результатом распознавания и вторым результатом распознавания вызвана лишь электрической концентрацией, чувствительность может быть улучшена посредством объединения двух результатов распознавания.
В одном из вариантов осуществления, напряжение регулируется на основании по меньшей мере одного из веса заряженных частиц и величины заряда заряженных частиц. Например, более тяжелые частицы требуют более высокого напряжения. В качестве другого примера, чем больше заряд, тем меньше требуемое напряжение.
Таким образом, заряженные частицы могут эффективно концентрироваться посредством использования подходящего напряжения. Более того, напряжение может регулироваться, чтобы выборочно распознавать частицы разного веса и величины заряда.
Дополнительно, отметим, что нет необходимости знать абсолютный вес частиц, и относительного значения достаточно. Например, предполагая, что известно, что заданное напряжение является подходящим для заряженной частицы, напряжение может быть увеличено для другой заряженной частицы, которая несет такую же величину заряда, но имеет больший вес, чем заряженная частица.
В одном из вариантов осуществления, последовательно прикладываются несколько напряжений, и первый результат распознавания содержит несколько измерений, каждое из которых соответствует одному из нескольких напряжений.
В примере, прикладывается пошагово возрастающее напряжение, и на каждом шагу производится распознавание. Это делает возможной дифференциацию среди заряженных частиц, имеющих одинаковую полярность, но разные массы или разные величины зарядов.
В другом примере, прикладывается непрерывно возрастающее напряжение, и распознавание производится непрерывно. Как только показание датчика насыщается на определенном значении, соответствующее напряжение может обозначать концентрацию целевых частиц в жидкости.
В варианте осуществления, этап распознавания содержит этапы, на которых: собирают одну из по меньшей мере одной из первой части, второй части и третьей части жидкости в камере; и распознают собранную часть жидкости в камере.
Так как соответствующая часть жидкости собирается перед распознаванием, нет необходимости осуществлять распознавание во время концентрации заряженных частиц, используя электрическое поле. Таким образом, нет необходимости прикладывать электрическое поле, когда производится распознавание. Это особенно полезно для распознавания на основе электрических способов, таких как удельная электропроводность и электрохимия, так как результаты распознавания электрических способов могут испытывать помехи со стороны электрического поля, используемого для концентрации заряженных частиц.
Как отмечается, в некоторых случаях возможно калибровать и преодолевать такие помехи. Таким образом, электрический способ может использоваться без сбора соответствующей части жидкости перед осуществлением распознавания.
Во втором аспекте изобретения предложено устройство для распознавания жидкости, которая содержит положительно заряженные частицы и/или отрицательно заряженные частицы. Устройство содержит:
камеру для содержания жидкости;
положительный электрод и отрицательный электрод, расположенные в жидкости и выполненные с возможностью приложения электрического поля к жидкости для притягивания отрицательно заряженных частиц к положительному электроду, чтобы сконцентрировать отрицательно заряженные частицы в первой части жидкости, и притягивания положительно заряженных частиц к отрицательному электроду, чтобы сконцентрировать положительно заряженные частицы во второй части жидкости, когда напряжение прикладывается к положительному электроду и отрицательному электроду;
источник питания, соединенный с положительным электродом и отрицательным электродом, и выполненный с возможностью приложения к ним напряжения; и
узел распознавания, выполненный с возможностью получения первого результата распознавания посредством распознавания по меньшей мере одной части жидкости из первой части жидкости, второй части жидкости и третьей части жидкости, в которой отрицательно заряженные частицы и положительно заряженные частицы имеют уменьшенную концентрацию.
В одном из вариантов осуществления, узел распознавания может содержать один или более датчиков. В одном из примеров, датчик может являться избирательным датчиком. В другом примере, датчик может являться неизбирательным датчиком.
В одном из вариантов осуществления, положительный электрод и отрицательный электрод расположены на расстоянии друг от друга, чтобы разделять жидкость на первую часть жидкости рядом с положительным электродом, вторую часть жидкости рядом с отрицательным электродом и третью часть жидкости посередине между положительным электродом и отрицательным электродом.
В одном из вариантов осуществления, устройство дополнительно содержит собирающий узел для сбора одной из по меньшей мере одной из первой части, второй части и третьей части жидкости в отдельную камеру для распознавания.
В одном из вариантов осуществления, устройство содержит по меньшей мере один из первого канала, второго канала и третьего канала, при этом камера содержит впуск для приема жидкости, по меньшей мере один из первого выпуска, расположенного рядом с положительным электродом, второго выпуска, расположенного рядом с отрицательным электродом, и третьего выпуска, расположенного посередине между положительным электродом и отрицательным электродом; первый канал находится в соединении по текучей среде с первым выпуском; второй канал находится в соединении по текучей среде со вторым выпуском; а третий канал находится в соединении по текучей среде с третьим выпуском.
Таким образом, первая часть, вторая часть и третья часть жидкости, соответственно, пропускаются через первый канал, второй канал и третий канал. Таким образом, соответствующая часть жидкости может отдельно распознаваться или собираться. В одном из примеров, жидкость в трех каналах может повторно сходиться в один поток на выходе из каналов.
Термины «камера» и «канал», в качестве используемых в материалах настоящей заявки, должны интерпретироваться в широком смысле. Таким образом, подразумевается, что термины включают в себя полости и каналы любой требуемой формы или конфигурации, с помощью которых жидкости могут удерживаться или направляться. Например, такая полость для жидкости может содержать проточную ячейку, через которую постоянно проходит жидкость, или, в качестве альтернативы, камеру для содержания определенного отдельного количества жидкости в течение определенного периода времени.
В одном из вариантов осуществления камера, первый канал, второй канал и третий канал являются микроструйными.
Следовательно, необходим лишь небольшой объем жидкости. Более того, датчик и электроды могут иметь небольшой размер, что приводит к очень небольшим дополнительным затратам.
Термин «микроструйный», используемый в материалах настоящей заявки, должен пониматься, не ограничиваясь, как относящийся к конструкциям или устройствам, с помощью которых текучая среда (текучие среды) может пропускаться, направляться, смешиваться, разделяться или обрабатываться иным образом, при этом микроструйные конструкции или устройства геометрически ограничены небольшим, обычно субмиллиметровым, масштабом. Например, один или более размеров могут обычно составлять менее 500 микрон.
В одном из вариантов осуществления, камера, первый канал, второй канал и третий канал подвергаются поверхностной микрообработке.
Краткое описание чертежей
Вышеприведенные и другие задачи и признаки настоящего изобретения станут более очевидны из последующего подробного описания, рассматриваемого в соединении с прилагаемыми чертежами, на которых:
Фиг. 1 показывает примерное устройство для распознавания жидкости согласно одному из вариантов осуществления изобретения;
Фиг. 2 показывает экспериментальный результат распознавания жидкости, используя устройство по фиг. 1;
Фиг. 3 показывает примерное устройство для распознавания жидкости согласно одному из вариантов осуществления изобретения; и
Фиг. 4 показывает экспериментальный результат распознавания жидкости, используя устройство по фиг. 3; и
Фиг. 5 показывает экспериментальный результат распознавания жидкости согласно одному из вариантов осуществления изобретения.
Осуществление изобретения
Теперь обратимся к вариантам осуществления изобретения, один или более примеров которых проиллюстрированы на чертежах. Варианты осуществления приведены в качестве пояснения изобретения, и не подразумеваются как ограничение изобретения. Например, признаки, проиллюстрированные или описанные в качестве части одного варианта осуществления, могут использоваться с другим вариантом осуществления для получения еще одного дополнительного варианта осуществления. Подразумевается, что изобретение охватывает такие и другие модификации и изменения, которые попадают в пределы сущности и объема изобретения.
Фиг. 1 показывает примерное устройство для распознавания жидкости согласно одному из вариантов осуществления изобретения.
Как показано на фиг. 1, устройство 10 содержит камеру 12, положительный электрод (то есть анод) 14, отрицательный электрод (то есть катод) 16, источник 18 питания и узел распознавания (не показан).
Камера 12 используется для содержания жидкости, которая должна быть распознана. Положительный электрод 14 и отрицательный электрод 16 располагаются в камере 12, чтобы быть погруженными в жидкость и находиться на расстоянии друг от друга. Источник 18 питания может являться источником питания постоянного тока (DC), способным обеспечивать заданное напряжение.
Когда источник 18 питания обеспечивает заданное напряжение на положительном электроде 14 и отрицательном электроде 16, электрическое поле генерируется и прикладывается к жидкости, содержащейся в камере. Под воздействием электрического поля отрицательно заряженные частицы в жидкости (если они существуют) притягиваются к положительному электроду, чтобы быть сконцентрированными в части жидкости рядом с положительным электродом. Более того, чем дальше часть жидкости от положительного электрода, тем ниже концентрация отрицательно заряженных частиц. Подобным образом, под воздействием электрического поля положительно заряженные частицы в жидкости (если они существуют) притягиваются к отрицательному электроду, чтобы быть сконцентрированными во второй части жидкости рядом с положительным электродом.
Производится эксперимент, чтобы показать концентрацию заряженных частиц под воздействием электрического поля, используя устройство 10. В этом эксперименте камера 12 заполняется 300 мл водного раствора метиленового синего, коэффициент поглощения которого составляет 2,34 мкМ, и к электродам прикладывается напряжение 60 В. Так как метиленовый синий (проиллюстрированный на фиг. 1 в виде кругов 22) несет положительный заряд после растворения в воде, ожидается, что он будет притягиваться к катоду 16. По прошествии 60 минут образцы раствора берутся из части раствора рядом с положительным электродом (далее в материалах настоящей заявки называемой областью анода), части раствора посередине между электродами (далее в материалах настоящей заявки называемой средней областью) и части раствора рядом с отрицательным электродом (далее в материалах настоящей заявки называемой областью катода), и затем распознаются, как соответственно изображено тремя пунктирными стрелками 24, 26 и 28. Коэффициент поглощения каждого из этих образцов записан в таблице 1, а нормированный коэффициент поглощения показан на фиг. 2. Обращаясь к фиг. 2, ось x показывает индекс образцов, x1, x2, x3, указывающих на образцы, взятые из области анода, средней области и области катода, соответственно; ось y показывает нормированные коэффициенты поглощения этих образцов. Как видно из таблицы 1 и/или фиг. 2, коэффициент поглощения в области катода является самым высоким, а коэффициент поглощения в области анода является самым низким, что свидетельствует о том, что положительно заряженные частицы метиленового синего притягиваются к катоду и концентрируются в области катода.
| Таблица 1 | ||
| Коэффициент поглощения(ед. погл.) | Концентрация (мкМ) | |
| Область анода | 0,037 | 1,57 |
| Средняя область | 0,051 | 2,17 |
| Область катода | 0,077 | 3,28 |
Время, требуемое для того, чтобы заряженные частицы были притянуты к соответствующему электроду, зависит от прикладываемого напряжения, а также от расстояния между электродами. В частности, намного меньший канал (например, 200 микрометров) был бы пригоден для применения в распознавании, и требуемое время также было бы намного короче, как описано ниже.
Фиг. 3 показывает примерное устройство для распознавания жидкости согласно одному из вариантов осуществления изобретения.
Как показано на фиг. 3, устройство 300 содержит камеру 310, положительный электрод 315 и отрицательный электрод 316, расположенные на двух противоположных боковых поверхностях камеры 310. В одном из примеров, две противоположные боковые поверхности камеры 310 могут изготавливаться из проводящих материалов с тем, чтобы напрямую служить в качестве электродов.
Далее, обращаясь к фиг. 3, устройство 300 дополнительно содержит первый канал 320, второй канал 330 и третий канал 340. Камера 310 содержит впуск 311 для приема жидкости, по меньшей мере одно из первого выпуска 312, расположенного рядом с положительным электродом 315, второго выпуска 313, расположенного рядом с отрицательным электродом 316, и третьего выпуска 314, расположенного посередине между двумя электродами 315, 316. Первый канал 320, второй канал 330 и третий канал 340, соответственно, находятся в соединении по текучей среде с первым выпуском 312, вторым выпуском 313 и третьим выпуском 314.
Когда жидкость втекает в камеру 310, она разделяется на три потока, которые, соответственно, проходят через три канала 320, 330, 340, как обозначено тремя стрелками на фиг. 2.
Когда напряжение прикладывается к электродам 315, 316, отрицательно заряженные частицы в жидкости должны притягиваться к стороне положительного электрода 315, а положительно заряженные частицы в жидкости должны притягиваться к стороне отрицательного электрода 316. Таким образом, ожидается, что поток, проходящий через первый канал 320, содержит увеличенное количество отрицательно заряженных частиц, поток, проходящий через второй канал 330, содержит увеличенное количество положительно заряженных частиц, а поток, проходящий через третий канал 340, не содержит существенное количество заряженных частиц, как проиллюстрировано на фиг. 3.
Производится эксперимент для демонстрации концентрации заряженных частиц под воздействием электрического поля, используя устройство 300. В этом эксперименте, камера 310 имеет ширину канала 200 мкм. Раствор NaCl с удельной проводимостью 10 мкСм/см втекает в камеру 310 со скоростью 1 мл/мин. Напряжение в 2.0 В прикладывается к электродам, чтобы сгенерировать электрическое поле. В данном эксперименте, потоки из первого канала 320 и второго канала 330 сходятся (не показано) и называются выпуском отходов, а поток из третьего канала 340 называется главным выпуском.
В данном эксперименте ионы в выпуске отходов и в главном выпуске, соответственно, подсчитываются и записываются на фиг. 4. Как показано на фиг. 4, ось x представляет время в минутах, а ось y представляет подсчитанное количество ионов. Кривая с точками представляет подсчитанное количество ионов в выпуске отходов, а кривая с треугольниками представляет подсчитанное количество ионов в главном потоке. Время t1 - это момент времени, когда электрическое поле включается, а время t2 - это момент времени, когда электрическое поле выключается. Как показано на фиг. 4, когда электрическое поле включено (то есть, к электродам прикладывается напряжение в 2.0 В), подсчитанное количество ионов в выпуске отходов существенно превышает это значение в главном потоке. Когда электрическое поле включено (то есть, к электродам не прикладывается напряжение), подсчитанное количество ионов в выпуске отходов по существу совпадает с этим значением в главном потоке. Это свидетельствует о том, что ионы, включающие в себя Na+ и Cl-, в жидкости притягиваются к электродам и концентрируются в потоках, проходящих через первый и второй каналы, когда электрическое поле прикладывается к жидкости. Более того, как видно на фиг. 4, время, требуемое для того, чтобы заряженные частицы сконцентрировались, составляет всего одну или две минуты, что является приемлемым в применениях для распознавания.
Фиг. 5 показывает экспериментальный результат распознавания жидкости согласно одному из вариантов осуществления изобретения. В данном эксперименте, сначала чистая вода втекает в канал, имеющий ширину W 80 микрон, со скоростью v 100 мкл/мин и делается фотография (как показано на фиг. 5(a)) канала. Затем вода с флуоресцентным анионным индикатором втекает в тот же канал с той же скоростью, и делаются фотографии канала в трех разных случаях. В первом случае, электрическое поле не прикладывается, и соответствующая фотография показана на фиг. 5(b). Во втором случае, противоположные боковые поверхности канала используются в качестве электродов, и прикладывается напряжение в 2 В, с левой стороной, являющейся положительным электродом, и правой стороной, являющейся отрицательным электродом, соответствующая фотография показана на фиг. 5(c). В третьем случае, прикладывается напряжение в -2 В, с левой стороной, являющейся отрицательным электродом, и правой стороной, являющейся положительным электродом, соответствующая фотография показана на фиг. 5(d).
Известно, что яркость фотографии обозначает концентрацию флуоресцентного анионного индикатора, а именно, что чем выше концентрация в области, тем ярче эта область. Как и ожидалось, фотография чистой воды очень темная (смотрите фиг. 5(a)), так как она не содержит флуоресцентный анионный индикатор, а фотография воды с флуоресцентным анионным индикатором в случае, когда электрическое поле не прикладывается, является равномерно яркой (смотрите фиг. 5(b)), так как флуоресцентный анионный индикатор должен равномерно распределяться в воде без электрического поля. Как видно на фиг. 5(c) и (d), область у стороны положительного электрода ярче, что указывает на то, что флуоресцентный анионный индикатор притягивается к положительному электроду.
Стоит отметить, что вышеописанные варианты осуществления приведены скорее для описания, чем для ограничения изобретения, и стоит понимать, что могут вноситься модификации и изменения без отклонения от сущности и объема изобретения, что очевидно для специалистов в данной области техники. Такие модификации и изменения рассматриваются как находящиеся в пределах объема прилагаемой формулы изобретения. Объем охраны настоящего изобретения определен прилагаемой формулой изобретения. Кроме того, любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны трактоваться как ограничение формулы изобретения. Использование глагола «содержать» и его спряжений не исключает наличия элементов или этапов, отличных от изложенных в пункте формулы изобретения. Использование единственного числа при описании элемента или этапа не исключает наличия множества таких элементов или этапов.
Claims (32)
1. Способ распознавания жидкости, которая содержит положительно заряженные частицы и/или отрицательно заряженные частицы, причем способ содержит этапы, на которых:
прикладывают электрическое поле к жидкости посредством приложения напряжения к положительному электроду и отрицательному электроду, расположенным в жидкости, для притягивания отрицательно заряженных частиц к положительному электроду, чтобы сконцентрировать отрицательно заряженные частицы в первой части жидкости, и притягивания положительно заряженных частиц к отрицательному электроду, чтобы сконцентрировать положительно заряженные частицы во второй части жидкости, причем напряжение регулируется на основании по меньшей мере одного из веса заряженных частиц и величины заряда заряженных частиц;
получают первый результат распознавания посредством распознавания по меньшей мере одной части жидкости из первой части жидкости, второй части жидкости и третьей части жидкости, в которой отрицательно заряженные частицы и положительно заряженные частицы имеют уменьшенную концентрацию.
2. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором детектируют целевые частицы на основании первого результата распознавания.
3. Способ по п. 2, в котором
по меньшей мере одна часть жидкости содержит первую часть жидкости, если целевые частицы заряжены отрицательно;
по меньшей мере одна часть жидкости содержит вторую часть жидкости, если целевые частицы заряжены положительно; и
по меньшей мере одна часть жидкости содержит третью часть жидкости, если целевые частицы не заряжены.
4. Способ по п. 2, в котором по меньшей мере одна часть жидкости содержит первую часть и вторую часть жидкости, если целевые частицы заряжены отрицательно или положительно.
5. Способ по п. 2, в котором по меньшей мере одна часть жидкости содержит вторую часть или третью часть жидкости, если целевые частицы заряжены отрицательно; и по меньшей мере одна часть жидкости содержит первую часть или третью часть жидкости, если целевые частицы заряжены положительно.
6. Способ по п. 2, в котором:
способ дополнительно содержит этап, на котором получают второй результат распознавания посредством распознавания жидкости, когда электрическое поле не прикладывается; и
этап детектирования содержит этап, на котором детектируют целевые частицы на основании первого результата распознавания и второго результата распознавания.
7. Способ по п. 1, в котором последовательно прикладывают несколько напряжений, и первый результат распознавания содержит несколько измерений, каждое из которых соответствует одному из нескольких напряжений.
8. Способ по п. 1, в котором этап распознавания содержит этапы, на которых:
собирают одну из по меньшей мере одной из первой части, второй части и третьей части жидкости в камере; и
распознают собранную часть жидкости в камере.
9. Устройство для распознавания жидкости, которая содержит положительно заряженные частицы и/или отрицательно заряженные частицы, причем устройство содержит:
камеру для содержания жидкости;
положительный электрод и отрицательный электрод, расположенные в жидкости и выполненные с возможностью приложения электрического поля к жидкости для притягивания отрицательно заряженных частиц к положительному электроду, чтобы сконцентрировать отрицательно заряженные частицы в первой части жидкости, и притягивания положительно заряженных частиц к отрицательному электроду, чтобы сконцентрировать положительно заряженные частицы во второй части жидкости, когда напряжение прикладывается к положительному электроду и отрицательному электроду;
источник питания, соединенный с положительным электродом и отрицательным электродом, и выполненный с возможностью приложения к ним напряжения;
причем источник питания сконфигурирован с возможностью настройки напряжения с использованием по меньшей мере одного из веса заряженных частиц или величины заряда заряженных частиц;
узел распознавания, выполненный с возможностью получения первого результата распознавания посредством распознавания по меньшей мере одной части жидкости из первой части жидкости, второй части жидкости и третьей части жидкости, в которой отрицательно заряженные частицы и положительно заряженные частицы имеют уменьшенную концентрацию.
10. Устройство по п. 9, в котором положительный электрод и отрицательный электрод расположены на расстоянии друг от друга, чтобы разделять жидкость на первую часть жидкости рядом с положительным электродом, вторую часть жидкости рядом с отрицательным электродом и третью часть жидкости посередине между положительным электродом и отрицательным электродом.
11. Устройство по п. 9, в котором узел распознавания содержит датчик, который является неизбирательным датчиком.
12. Устройство по п. 9, дополнительно содержащее собирающий блок для сбора одной из по меньшей мере одной из первой части, второй части и третьей части жидкости в отдельную камеру для распознавания.
13. Устройство по п. 9, дополнительно содержащее по меньшей мере одно из первого канала, второго канала и третьего канала, при этом
камера содержит впуск для приема жидкости, по меньшей мере одно из первого выпуска, расположенного рядом с положительным электродом, второго выпуска, расположенного рядом с отрицательным электродом, и третьего выпуска, расположенного посередине между положительным электродом и отрицательным электродом;
первый канал находится в соединении по текучей среде с первым выпуском;
второй канал находится в соединении по текучей среде со вторым выпуском; и
третий канал находится в соединении по текучей среде с третьим выпуском.
14. Устройство по п. 13, в котором камера, первый канал, второй канал и третий канал являются микроструйными.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012083487 | 2012-10-25 | ||
| CNPCT/CN2012/083487 | 2012-10-25 | ||
| PCT/IB2013/058469 WO2014064551A1 (en) | 2012-10-25 | 2013-09-12 | Method and device for sensing a liquid |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015119452A RU2015119452A (ru) | 2016-12-20 |
| RU2650045C2 true RU2650045C2 (ru) | 2018-04-06 |
Family
ID=49620247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015119452A RU2650045C2 (ru) | 2012-10-25 | 2013-09-12 | Способ и устройство для распознавания жидкости |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20150293056A1 (ru) |
| EP (1) | EP2912448A1 (ru) |
| JP (1) | JP2015532978A (ru) |
| BR (1) | BR112015009077A2 (ru) |
| RU (1) | RU2650045C2 (ru) |
| WO (1) | WO2014064551A1 (ru) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102017202777A1 (de) * | 2017-02-21 | 2018-08-23 | BSH Hausgeräte GmbH | Wasserführendes Haushaltsgerät und Verfahren zum Betreiben eines wasserführenden Haushaltsgeräts |
| US10670544B2 (en) * | 2018-08-13 | 2020-06-02 | Saudi Arabian Oil Company | Impedance-based flowline water cut measurement system |
| US11187044B2 (en) | 2019-12-10 | 2021-11-30 | Saudi Arabian Oil Company | Production cavern |
| US11460330B2 (en) | 2020-07-06 | 2022-10-04 | Saudi Arabian Oil Company | Reducing noise in a vortex flow meter |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4201643A (en) * | 1974-06-07 | 1980-05-06 | United Kingdom Atomic Energy Authority | Analytical apparatus |
| US5374834A (en) * | 1993-10-12 | 1994-12-20 | Massachusetts Institute Of Technology | Ionic liquid-channel charge-coupled device |
| WO2002059590A1 (en) * | 2000-11-28 | 2002-08-01 | Nanogen, Inc. | Microstructure apparatus and method for separating differently charged molecules using an applied electric field |
| US20040256230A1 (en) * | 1999-06-03 | 2004-12-23 | University Of Washington | Microfluidic devices for transverse electrophoresis and isoelectric focusing |
| RU67892U1 (ru) * | 2007-07-12 | 2007-11-10 | Закрытое акционерное общество "Энергия МЗ" | Устройство для разделения взвешенных частиц и жидкости |
| WO2009147554A1 (en) * | 2008-05-27 | 2009-12-10 | Koninklijke Philips Electronics N. V. | Isoelectric focusing biochip |
| US20100116657A1 (en) * | 2007-03-28 | 2010-05-13 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Method and apparatus for concentrating molecules |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3458428A (en) * | 1966-11-03 | 1969-07-29 | Beckman Instruments Inc | Continuous particle electrophoresis apparatus having improved particle band stability |
| JPS6213001Y2 (ru) * | 1979-09-29 | 1987-04-03 | ||
| JPS62237990A (ja) * | 1986-04-09 | 1987-10-17 | Koichi Nishina | 稀薄電解質水容液の濃縮法 |
| JPH06130034A (ja) * | 1992-10-15 | 1994-05-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 電気泳動装置 |
| US6001229A (en) * | 1994-08-01 | 1999-12-14 | Lockheed Martin Energy Systems, Inc. | Apparatus and method for performing microfluidic manipulations for chemical analysis |
| JP3486981B2 (ja) * | 1994-09-29 | 2004-01-13 | 孝雄 津田 | 液体試料の濃縮方法及び液体試料の濃縮装置 |
| JP2000224980A (ja) * | 1999-02-05 | 2000-08-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 細菌濃縮装置 |
| GB0215779D0 (en) * | 2002-07-08 | 2002-08-14 | Deltadot Ltd | Material separation device |
| US20040053315A1 (en) * | 2002-08-12 | 2004-03-18 | Caliper Technologies Corp. | Methods and systems for monitoring molecular interactions |
| JP4462051B2 (ja) * | 2005-01-28 | 2010-05-12 | 富士ゼロックス株式会社 | 微粒子分散液の濃縮方法、及び微粒子分散液の濃縮装置 |
| JP2008272650A (ja) * | 2007-04-27 | 2008-11-13 | Sekisui Chem Co Ltd | 脱塩処理方法及び脱塩処理装置 |
| JP2009097938A (ja) * | 2007-10-16 | 2009-05-07 | Fuji Xerox Co Ltd | 荷電粒子分散原液の精製方法及び微小流路装置 |
| JP2012002771A (ja) * | 2010-06-21 | 2012-01-05 | Hitachi Chem Co Ltd | 環境分野での簡易微量分析に供する抽出液のイオン物質を濃縮する方法と、それに用いる抽出液濃縮用キット |
| US8986529B2 (en) * | 2010-09-13 | 2015-03-24 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Isotachophoresis having interacting anionic and cationic shock waves |
-
2013
- 2013-09-12 US US14/438,011 patent/US20150293056A1/en not_active Abandoned
- 2013-09-12 JP JP2015538588A patent/JP2015532978A/ja active Pending
- 2013-09-12 EP EP13792750.5A patent/EP2912448A1/en not_active Withdrawn
- 2013-09-12 RU RU2015119452A patent/RU2650045C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2013-09-12 WO PCT/IB2013/058469 patent/WO2014064551A1/en active Application Filing
- 2013-09-12 BR BR112015009077A patent/BR112015009077A2/pt not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4201643A (en) * | 1974-06-07 | 1980-05-06 | United Kingdom Atomic Energy Authority | Analytical apparatus |
| US5374834A (en) * | 1993-10-12 | 1994-12-20 | Massachusetts Institute Of Technology | Ionic liquid-channel charge-coupled device |
| US20040256230A1 (en) * | 1999-06-03 | 2004-12-23 | University Of Washington | Microfluidic devices for transverse electrophoresis and isoelectric focusing |
| WO2002059590A1 (en) * | 2000-11-28 | 2002-08-01 | Nanogen, Inc. | Microstructure apparatus and method for separating differently charged molecules using an applied electric field |
| US20100116657A1 (en) * | 2007-03-28 | 2010-05-13 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Method and apparatus for concentrating molecules |
| RU67892U1 (ru) * | 2007-07-12 | 2007-11-10 | Закрытое акционерное общество "Энергия МЗ" | Устройство для разделения взвешенных частиц и жидкости |
| WO2009147554A1 (en) * | 2008-05-27 | 2009-12-10 | Koninklijke Philips Electronics N. V. | Isoelectric focusing biochip |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015119452A (ru) | 2016-12-20 |
| US20150293056A1 (en) | 2015-10-15 |
| JP2015532978A (ja) | 2015-11-16 |
| WO2014064551A1 (en) | 2014-05-01 |
| EP2912448A1 (en) | 2015-09-02 |
| BR112015009077A2 (pt) | 2017-07-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20210396701A1 (en) | Nanopore-based sequencing with varying voltage stimulus | |
| RU2650045C2 (ru) | Способ и устройство для распознавания жидкости | |
| JP5604862B2 (ja) | 流路デバイス、複素誘電率測定装置及び誘電サイトメトリー装置 | |
| US8702947B2 (en) | Device and method for measuring microspheres | |
| WO2015151226A1 (ja) | 粒子分析装置及び粒子分析方法 | |
| EP3418717A1 (en) | A microfluidic apparatus for separation of particulates in a fluid | |
| EP3553512B1 (en) | Particle analyzing device and particle analysis method | |
| CN205517823U (zh) | 一种提高电阻脉冲法颗粒检测精度的微流控芯片装置 | |
| CN104755918B (zh) | 用于感测液体的方法和设备 | |
| US9855684B2 (en) | Electrophoresis systems, devices, and associated methods of analysis | |
| CN107917906A (zh) | 等离子体分光分析方法和来自非靶材的等离子体发光的抑制剂 | |
| JP2015172571A (ja) | プラズマ分光分析方法 | |
| TWI668441B (zh) | 自我校正之重金屬檢測器 | |
| US12031895B2 (en) | Method of identifying biologic particles | |
| JP5722610B2 (ja) | 微生物数測定用セル、およびこれを用いた微生物数測定装置 | |
| US20160041078A1 (en) | Apparatus for detecting particles | |
| Lin et al. | Capillary electrophoresis and electrospray ionization on a single-thread microfluidic system for rapid mass spectrometry detection | |
| CN208140680U (zh) | 一种水中重金属离子含量检测装置 | |
| KR20150099462A (ko) | 플라즈마 분광 분석 방법 | |
| KR101745478B1 (ko) | 적혈구 침강 속도 측정 장치 및 측정 방법 | |
| Zheng et al. | Rapid measurement of specific membrane capacitance and cytoplasm conductivity on single cells | |
| US10060896B2 (en) | Static equilibrium path for measurements of dynamic flows | |
| US10670555B2 (en) | Static equilibrium path for measurements of dynamic flows | |
| CN109563480A (zh) | 从血液中检测细胞的个体化微过滤方法 | |
| CN204359744U (zh) | 一种水中溶解性总固体测定仪 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180913 |