Устройство для электрофореза

Авторы патента:

G01N27/26 - путем определения электрохимических параметров; путем электролиза или электрофореза (определение коррозионной стойкости G01N 17/00; путем разделения на составные части с использованием адсорбции, абсорбции или подобных процессов или с использованием ионного обмена, например хроматографии G01N 30/00; иммуноэлектрофорез G01N 33/561; электрохимические процессы и аппараты вообще B01J; стандартные элементы H01M 6/28)

1 558206

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соаетсхнх

Социалистически»

Республик (61) Дополнительное и апт. сгпд-ву (22) Заявлено 21.07.75 (21) 2159319/25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15.05.77. Бюллетень ¹ 18

Дата опубликования описания 20.06.77 (51) М. Кл.- "С 01N 27/2G

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 543.275 (088.8) по лелем изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Ю. С. Веселов и И. С. Лавров (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОФОРЕЗА

Изобретение относится к области исследования химических и физических свойств веществ.

Известны устройства для электр офореза, которые применяются в практике изучения физических и кол лоидно-химических свойств систем с жидкой дисперсионной средой. Прибор для микроэлектрофореза основан на принципе ультрамикроскопического наблюдения за движением частиц в переменном электрическом поле и включает в себя плоскопараллельную прозрачную кювету, содержащую электродные камеры с неподвижными сетчатыми электродами, соединенными с источником переменного напряжения. Для замера напряженности поля в кювете размещены два щупа, соединенные с ламповым вольтметром. Прибор предназначен для измерения подвижности частиц в электрическом поле (1).

Однако прибор не позволяет измерять силу внешнего электрического поля, действующего на частицы в момент их передвижения в кювете.

Известно также устройство для изучения электрофореза (микрокамера АбрамсонаДорфмана), содержащее прозрачную плоскопараллельную ячейку, соединенную с ней буферные камера с электродами и кранами для подвода и отвода дисперсной пробы (2).

С помощью этого устройства также невозможно измерить силу внешнего электрического поля, действующую на отдельные дисперсные частицы в дисперсионной среде.

Целью изобретения является ооеспечение

5 возможности измерения силы внешнего электрического поля, действующей на частицы.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что электроды, закреплены на диэлектрических поршнях, установленных в буфер10 ных камерах с возможностью перемещения вдоль ячейки, а в донной части ячейки установлен пьезодатчик, электрически связанный с регистратором, На чертеже изображено устройство для

15 электрофореза, разрез.

Принцип действия устройства заключается в следующем.

Силу внешнего электрического поля, действующую на одну дисперсную частицу, непо20 средственно замерить невозможно. Однако, если на эту частицу воздействовать другой силой (например, импульсом гидравлического давления) и обеспечить движение частицы на некотором малом пути S с такой же средней

25 скоростью, как и в случае воздействия электрического поля, то можно считать, что силы, двигающие частицы в первом и во втором случаях, равны между собой, при этом силы, препятствующие движению (сопротивление)

ЗО также одинаковы.

Устройство устроено следующим образом.

Плоскопараллельная ячейка 1, выполненная из стекла, боковыми частями соединена с буферными камерами 2 и 3 так, что полость ячейки служит связующим звеном полостей

4 и .5 буферных камер. Так как прибор paGoтает под напряжением, то буферная камера выполнена из диэлектрика и представляет собой цилиндры с тщательно обработанной внутренней поверхностью.

Внутри цилиндров находятся подвижные поршни 6 и 7, изготовленные также из диэлектрика. Поршни соединены со штоками 8, которые, в свою очередь, кинематически связаны с микрометрическими винтами 9. При повороте головок 10 и 11 поршни перемещаются вдоль цилиндров. К лобовой поверхности каждого поршня прикреплены (специальным клеем) плоские электроды 12 и 13, изготовленные из материала, нерастворимого в электрическом поле (например, из пластины, платинированного титана и др.) . Для подключения электродов к источнику питания служат тоководы 14 и 15, выведенные по каналам за пределы устройства.

В донной части плоскопараллельной я;ейки 1 установлен пьезодатчик 16, который подает электрические сигналы об изменении давления внутри ячейки, смонтированный таким образом, что не создает дополнительного гидравлического сопротивления и не препятствует передвижению дисперсных частиц вдоль ячейки. Датчик 16 каналами связи 17 соединен с измерительной аппаратурой: например, осциллографом 18, усилителем 19, вторичным (показывающим или регистрирующим) прибором 20.

Краны 21 и 22 заполняют рабочую полость устройства исследуемой дисперсной системы и осушают (промывают) его по окончании работы.

Для удобства определения скорости движения частиц на внутренней поверхности ячейки 1 нанесены штрихи и П, видимые под микроскопом. Расстояние S между штрихами используется в качестве базы для сравнения электрофоретической подвижности частицы с подвижностью этой же частицы под действием импульса гидравлического давления.

Величина S выбирается в зависимости от свойств дисперсной системы (размера, формы и природы частиц, природы дисперсионной среды и др. факторов) в пределах 10вЂ”

100 мкм. Вместо штрихов I и II можно использовать штрихи окулярной сетки микроскопа.

Устройство устанавливается на предметном столике микроскопа (на чертеже микроскоп изображен в виде объектива 23, окуляра 24 и осветительной системы 25).

Через поршни 6 и 7 при повороте головок микрометрических винтов 9 исследуемой пробе передается микроимпульс давления.

Воздействуя на дисперсную частицу, микроимпульсное давление P„передвигает ее вдоль

5582064 ячейки. Величина Р„ на участке пути S измеряется с помощью пьезодатчика и комплекса измерительных приборов.

Регулируя импульсы давления Р„, можно

5 IIo oGpaTb скорость QPHJKBIlHH частицы, ную скорости электрофореза этой же частицы.

Знак величину давления Р„и измерив размер частицы, можно вычислить внешнюю силу, псредвигaþùóIo частицу вдоль ячейки.

Р= Р„Г, где f. вЂ” лобовая поверхность частицы, воспринимающая усилие Р. Определенная таким образом сила t эквивaëåíòíà силе электри-!

5 ческого поля Р,. Сила Р, представляет собой лиоо электрофоретическую силу (в случае отсутствия электроосмоса), либо геометрическую сумму электрофоретической и электроос IoTIpII«ecI(ot силы (при наличи;I электроос20 моса) .

Определение силы электрпчсского поля Р, с помощью описанного устройства осуществляют в два этапа с выполнение:ë следующих операций.

25 Псрвый этап: устройство закрепляют на предметном столике микроскопа; через краны 21 и 22 прибор заполняют исследуемой дисперсной систсмои; затем объектив 23 микроскоп а фокусируют на стационарный уро30 4 вснь (вЂ” илп вЂ” глубины ячейки), в котором

5 5 отсутствует электроосмотичсскос движение жидкости и, следовательно, на частицу не действует электроосмотическия сила; регулируют

35 и измеряют с помощью микрометрических винтов 9 расстояние между электродами, обеспе III a ÿ тем сам ым Т1)ебуему10 напряженность электрического поля; подключают электроды к источнику тока и приступают к наблюде40 нию в окуляр 24 за движением частицы на отрезке S; несколько раз замеряют время tI, в течение которого частица проходит путь от риски 1 до риски II; вычисляют среднюю величину этого времени:

45 где ц вЂ” число измерений; определяют среди:ою скорость движения частицы на участке S под действием электрического поля

U,, напряжение с электродов снимают, открыва 5 ют краны для выпуска газов из буферных камер и несколько минут дисперсной системе дают «успокоиться».

Во втором этапе датчик 16 подключают к приборам 18 вЂ” 20; краны закрывают и продол60 жают наблюдение на окуляр за той же частицей, что и в I этапе, измеряют размер частицы а, поворотом головки 10 через поршень на жидкость передают микроимпульсное давление, под действием которого частица передвиG5 IaeTcII oJII II eHIIH; замеряют время, за ко5 торое частица проходит путь (от риски 1 до риски II) и регистрируют импульсное -iaaëåние по показаниям приборов 18 или 20; поворотом головки 11 частицу возвращают в исходное положение и опыт повторяют.

Регулируя микроимпульсное давление, величина которого зависит от угла и скорости поворота головок 10 и 11, за несколько проходов (3 вЂ” 5) подбирают такую скорость дви>кения частицы, при которой время fq перемещения ее от риски 1 до риски II оказывается равным среднему времени t„электрофоретического перемещения частицы на том же расстоянии.

По показаниям приборов записывают импульсное давление Р„в режиме 4=1!, вычисляют внешнюю силу, передвигающую частицу:

Р= P„F.

Сила Р эквивалентна искомой электрофоретической силе Р„т. е. P--P,.

Приборы 18 вЂ” 20 отключают от датчика 16.

Открывают краны 21 и 22, осушают и промывают прибор.

Для проверки предлагаемого конструктивного решения изготовлен и испытан макет описанного устройства.

В качестве дисперсной системы использовалась пресная вода, длительно хранящаяся в цементированных цистернах. Дисперсная фаза (частицы SIO>) характеризовалась следующими показателями а=0,32 вЂ” 0,48 мкм, вЂ” потенциал= (вЂ” )32 мВ.

558206

Измеренную электрофоретическую силу Р, сравнивали с теоретической электрофоретической силой Р,, вычисленной по формуле етеор

Рэ = е,.- г Е, 5 этеор где в вЂ” диэлектрическая проницаемость среды;

„- вЂ” элcêòðокиHåòè÷åñêèé потенциал;

r вЂ” радиус частицы;

11 Е вЂ” напряженность поля.

Расхождение результатов не превышало

25% что подтверждает принципиальную работоспособность устройства.

Формула изобретения

Устройство для электрофореза, содержащее прозрачн ю плоскопараллельн!ую ячейку, соединенные с ней буферные камеры с электро20 дами и кранами для подвода и отвода дисперсной исследуемой пробы, о т л и ч а ю щ е еся тем, что, с целью обеспечения возможности измерения силы внешнего электрического поля, депству1ощеи на частицы, электроды

25 закреплены на диэлектрических поршнях, установленных в буферных камерах с возможностью перемещения вдоль ячейки, а в донной части ячейки установлен пьсзодатчпк, электрически связанный с регистратором.

33 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе заявки:

1..1акокрасочные материалы и их применение, 1970, ¹ 3, 51 вЂ” 53.

2. Руководство к практическим работам по

35 коллоидной химии М-.1., 1964, О. Н. Григоров стр. 202.

Устройство для препаративного электрофореза // 544898

Способ определения штерновского -потенциала несферических коллоидных частиц // 507811

Ячейка для измерения электрокинетического потенциала // 495596

Способ определения морозоустойчивости растений // 488548

Состав для производства твердых электролитов // 459448

Измеритель электрофоретической подвижности всплывающих частиц // 458756

Способ автоматического контроля содержания газов в жидких и газовых средах // 446820

Устройство для микроскопического электрофореза суспензий // 442405

Микроэлектрофоретическая камера // 441502

Способ определения нитрит-иона в растворе // 2105296

Изобретение относится к электрохимическим методам анализа с использованием ионоселективных электродов и может быть использовано для повышения чувствительности и селективности способа

Способ определения мышьяка (iii) // 2105297

Изобретение относится к электроаналитической химии, а именно к способу определения мышьяка (III), включающему концентрирование мышьяка на поверхности стеклоуглеродного электрода в растворе кислоты с последующей регистрацией аналитического сигнала, при этом концентрирование мышьяка (III) проводят на поверхности стеклоуглеродного электрода, покрытого золотом, в растворе до 3,0 M в интервале потенциалов -0,40-(-0,45)B в течение 1-10 мин с последующей регистрацией производной анодного тока по времени при линейной развертке потенциала

Способ измерения потенциала рабочего электрода электрохимической ячейки под током // 2106620

Изобретение относится к области электрохимии, электрохимических процессов и технологий в части измерения потенциала электродов под током, а именно к способу измерения потенциала рабочего электрода электрохимической ячейки под током, основанному на прерывании электрического тока, пропускаемого между рабочим и вспомогательным электродами, и измерении текущего потенциала рабочего электрода, при этом процесс измерения текущего потенциала Eизм рабочего электрода производят относительно электрода сравнения непрерывно по времени t, затем по измеренным значениям потенциала рассчитывают первую производную от зависимости изменения текущего потенциала рабочего электрода от времени: (t)=Eизм

Способ получения активированных кислого и щелочного растворов // 2108300

Изобретение относится к способу получения активированных кислого и щелочного растворов, включающему электрохимическое разделение водного раствора электролита, при этом электрохимическому разделению подвергают мочу животных и/или человека

Способ адсорбционного концентрирования необратимо адсорбирующихся на металлах соединений // 2114424

Изобретение относится к адсорбции компонентов, а именно к способу адсорбционного концентрирования необратимо адсорбирующихся на металлах соединений путем наложения электрического поля в электрохимической ячейке, при этом перед концентрированием проводят адсорбцию на жидкометаллическом электроде из раствора, содержащего адсорбируемые соединения, при интенсивном перемешивании и потенциале электрода, обеспечивающем необратимую адсорбцию, а концентрирование после отстаивания осуществляют путем сокращения поверхности электрода с необратимо адсорбируемыми соединениями при переводе электрода из ячейки в капилляр. Изобретение относится к анализу материалов с помощью оптических методов путем адсорбции компонентов

Способ определения потенциала поверхности // 2119157

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к области аналитической электрохимии, и может быть использовано при определении свойств грунтов, горных пород, строительных материалов, а также свойств поверхностей раздела фаз

Полупроводниковый материал для адсорбционных сенсоров низкомолекулярных органических соединений и способ его изготовления // 2119695

Изобретение относится к составу полупроводниковых материалов, используемых в адсорбционных сенсорах для обнаружения и количественной оценки концентрации низкомолекулярных органических соединений, преимущественно кетонов в выдыхаемом людьми воздухе, и к технологии изготовления таких полупроводниковых материалов

Электрохимический датчик концентрации водорода в газовых и жидких средах // 2120624

Способ определения содержания нефтепродуктов в воде // 2126965

Устройство для анализа воды // 2132049