SU744285A1

SU744285A1 - Apparatus for dielectrophoretic separation of dispersed particles

Info

Publication number: SU744285A1
Application number: SU782588542A
Authority: SU
Inventors: Виктор Михайлович Фомченков; Анатолий Игнатьевич Мирошников
Original assignee: Институт биологической физики АН СССР
Priority date: 1978-03-07
Filing date: 1978-03-07
Publication date: 1980-06-30

Description

1one

Изобретение отиоеитс к технике разделени дисперсных частиц, отлнчающихс по электрическнм характеристикам или размерам , в частности, биологических объектов, и может быть использовано в микробиологи- 5 ческо/ н химической нромышленностн, а также в научных исследовани х.The invention relates to a technique for the separation of dispersed particles, differing in electrical characteristics or size, in particular, biological objects, and can be used in the microbiological / chemical industry, as well as in scientific research.

Известны устройства дл диэлектрофоретического разделеии частиц, содержащие цилиндрическую камеру разделени , систе- Ю му элект юдов, одним из которых служит цилиндрический корпус камеры, а вторым - металлическа проволока, проход ида ио оси камеры; входиой и коллекторные патрубки 1.15Devices for dielectrophoretic separation of particles are known, comprising a cylindrical separation chamber, a system of electrons, one of which is the cylindrical body of the chamber, and the second is the metal wire, the passage of the axis of the chamber; inlet and collector pipes 1.15

К этому типу отпоснтс и наиболее близкое к нредлагаемому устройство дл диэлектрофоретического разделени клеток 2, содержащее цнлиидрическую камеру разделени с виещнпм и осевым электрода- 20 ми, иодключенньши к источиику неременного напр жени , входным и выходным иатрубкам.This type of device and the closest to the proposed device for dielectrophoretic separation of cells 2, containing a clinical separation chamber with a direct and axial electrode 20, and connected to a source of non-simultaneous voltage, input and output and tubes.

Раздел ема смесь вводитс в камеру разделени через входиой патрубок и дви- 25 жетс ламинарным иотоком через систему электродов, создающих ортогональное потоку неоднородное электрическое поле. Под действием иол в области центральиого электрода скапливаютс частицы, имеющие 30The separable mixture is introduced into the separation chamber through an inlet pipe and moves with a laminar current through a system of electrodes that create a non-uniform electric field orthogonal to the flow. Under the action of an iol, particles that have 30 particles accumulate in the region of the central electrode.

больщий размер или большую электрическую пол ризуемость. Эти частицы иотоком несущей жидкости вывод тс через вторую коллекторную трубку.larger size or greater electrical polarizability. These particles are discharged by a current of carrier fluid through a second collector tube.

Однако это устройство ие обеспечивает высокой эффективности разделени слабопол ризующихс частиц, в частностн, суспендпроваииых клеток.However, this device does not provide high separation efficiency for slightly polarized particles, in particular, suspended cells.

Целью насто щего изобретенн вл етс увеличение эффективиости диэлектрофоре тического разделенн частнц.The purpose of the present invention is to increase the efficiency of the dielectrophoretic separated particle.

Поставлеппа цель достигаетс тем, что устройство спабжеио цилиидрпческим излучателем ультразвука, который расположен снаружи камеры разделенн коаксналыю ей и подключен к псточпику иеременного напр жени , синхронизированному ио частоте и фазе с источником переменного напр женп , подключенным к электродам разделительио камеры.The goal is achieved by the fact that the device is a spherical ultrasound emitter that is located outside the camera and is connected to the transmitter and connected to a separate voltage source.

Па чертеже изображено устройство в разрезе.Pa drawing shows the device in section.

VcTpoiicTBo состоит из входного иатрубка 1, цилиндрической камеры разделени 2, BiicHuiero электрода 3 и осевого электрода 4, цеитральиой коллекторной трубки 5, двух выходных патрубков 6 и 7, цилиндрического излучател ультразвука 8 с фланцами 9, иа которых укренлены штуцеры 10. Осевой электрод фиксируетс по оси камеры с помоиило пробки 11 и исрегоролки 12,VcTpoiicTBo consists of an inlet tube 1, a cylindrical separation chamber 2, a BiicHuiero electrode 3 and an axial electrode 4, a collector tube 5, a two outlet nozzles 6 and 7, a cylindrical ultrasound emitter 8 with flanges 9, and which are fixed with fittings 10. The axial electrode is fixed along The camera axes with the trap of the plug 11 and the split 12,

в KOTOpOii ;;Ы110;11 С Ы отверсти 111. То. стсиок цилпидрпчсской камеры разделепп 2 II матсриа,, нз которого она изготовл етс , выбираютс такими, чтоб у;п тразвуковыс волны проходи.ти через iiee с ми11имал1 иым11 иотер ми. Геомет)ичсек11е размерв излучател улвтразвука 8 выбираютс такими, чтобв в месте расположени камеры возбуждаласв сто ча улвтразвукова волиа, колебательиа скорость которой иаиравлена по всему ссчеппю камеры вдоль радиуса ио паиравлеппю к осевому электроду пли от него. Таким образом, диаметр камеры не превышает длнну ультразвуковой волны. Электроды 14 и 15 ультразвукового излучател 8 подключены к источнику neiJeMCHHorcj папр жеии 16, а электроды 3 и 4 камеры )азделеии - к источнику иеременпого наир жени 17. Частоты колебаний источников 16 и 17 выб 1рают равными, а пх фазы синхронизируют с номощыо синхронизатора 18.in KOTOpOii ;; КЫ110; 11 СЫ holes 111. That. The camera section of the camera section 2 II of the device, from which it is manufactured, is chosen so that the sound waves pass through the iiee with 11,111,111 hot and hot. Geometrically, the size of the radiator of ultrasound 8 is chosen such that at the location of the camera it is excited by the stand of the ultrasound wave, the oscillation speed of which is equal to the entire radius of the camera along the axial electrode or from it. Thus, the diameter of the chamber does not exceed the length of the ultrasonic wave. The electrodes 14 and 15 of the ultrasonic transducer 8 are connected to the neiJeMCHHorcj cable 16 source, and the electrodes 3 and 4 chambers) of the section to the alternating plate 17. The oscillation frequencies of the sources 16 and 17 are equal, and the sync phases are synchronized with the synchronizer 18.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Вводима через иатрубок 1 раздел ема смесь через отверсти 13 поступает в камеру разделеии , пройд через которую, выводитс через выходиые натрубкп 6 и 7. При нодключении электродов 3 и 4 к источнику перемеиного электрнческого ганр жепи 17 в камере разделени периеидикул рно нотоку жидкости устаиавл нзаетс иеоднородиое электрическое поле. Через внутреннюю полость излучател 8, заключенную между излучателем 8 и камерой 2, с помощью щтуцеров 10 осутцествл етс пепрерывпое иротекаппе охлаждаюидей жидкости , обеспечивающей термостатироваппе устройства в целом и передачу ультразвуковой энергии к камере разделени 2. Электроды 14 и 15 ультразвукового излучател подключаютс к источиику переменного электрического наир женп , частота и фаза колебаннй которого сиихропизированы с источиико.м наир жени 17, с иомои1,ыо синхронизатора 18. Таким образом, иа нротскающую через ка.меру разделеии еусиензпю действуют спифазные ультразвуковое и электрическое иоле, чаетота и нанравление которы.х совиадают. В результате диснерсные частицы нол ризуютс , во-иервых, электрическим полем, и, во-вторых, ультразвуковым полем, которые иаводит на них дополпительный электрический дииол1)Иый момент , обусловлеииый деформацией их двойного электрического сло . Взаимодейетвие суммарного динольного момента чаетицы с электрическим нолем ириводит к возппкиовению силы, направлеппой в область максимальной папр жеппости нол - к осевому электроду 4. В результате к моменту выхода из камеры в области центрального электрода собираютс частицы, имеющие большпй электрический дииольиый момеитThe divided mixture is introduced through the pipe 1 through the holes 13 into the separation chamber, passing through which is output through the outlet pipes 6 and 7. When electrodes 3 and 4 are connected to the source of the interchangeable electronic gap 17 in the separation chamber, the liquid will disappear and the interface will be dispersed. electric field. Through the internal cavity of the radiator 8, which is enclosed between the radiator 8 and the chamber 2, with the help of clampers 10, the interrupting fluid flow of the cooling device, providing the thermostats of the device as a whole and the transmission of ultrasonic energy to the separation chamber 2, is transmitted. Electrodes 14 and 15 of the ultrasonic radiator are connected to a source of alternating electrical energy. The frequency and phase of oscillations of which are synchronized with the source of the transmitter 17, with the homogeneity of the synchronizer 18. Thus, The eusienzpu units are acyclic ultrasonic and electric iole, each one of which is directed. As a result, the disnergic particles are zeroed, in the first place, by the electric field, and, secondly, by the ultrasound field, which leads to an additional electric diol 1) The other moment caused by the deformation of their electric double layer. The interaction of the total dinol moment of the teapot with an electric zero and leads to the recovery of force, directed to the area of maximum impurity zero to the axial electrode 4. As a result, by the time of exit from the chamber in the region of the central electrode, particles having a large electrical diol moment are collected

Фор м у „та и 3 о б р е т е и и Form m y ta and 3 about b e e e and u

Устройетво дл диэлектрофоретичеекого разделени диеперсных частиц, содержащее цнлнндрнческую камеру разделени с виещним и осевым электродами, подключенным к источнику неременного наир жеНИИ , входной и выходные патрубки, отличающеес тем, что, с целью повышени эффективности разделени , оно снабжено цилиндрическим излучателем ультразвука, установленным снаружи камеры разделени коаксиально ей и подключенным к источнику неременного нанр жени , синхронизированному но частоте и фазе с источником переменного напр жени , подключенным к электродам разделительной камеры .Device for dielectrophoretic separation of dipers particles containing a central separation chamber with real and axial electrodes connected to a source of uninterrupted radiation injector, inlet and outlet nozzles, which is equipped with a cylindrical ultrasound radiator. coaxial to it and connected to a non-temporal source, synchronized to the frequency and phase with a source of alternating voltage, to the separation chamber electrodes.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination

1.Патент США, кл. 204-299, № 3423306, 1969.1. US patent, cl. 204-299, No. 3423306, 1969.

2.В. Д. Мазон, Р. М. Townsley «Canadian Journal of Microbiologic, vol. 17, p. 879, 1971.2.V. D. Mazon, R.M. Townsley Canadian Journal of Microbiologic, vol. 17, p. 879, 1971.

Claims

Device for dielectrophoretic separation of dispersed particles, comprising a cylindrical separation chamber with external and axial electrodes connected to an AC voltage source 744285, input and output nozzles, characterized in that, in order to increase the separation efficiency, it is equipped with a cylindrical ultrasound emitter mounted outside the separation chamber coaxial to it and connected to an AC voltage source synchronized in frequency and phase c. a source of alternating voltage connected to the valuable electrodes of the separation chamber.