Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФОРМ ВОДЫ В БИОЛОГИЧЕСКИХ И ФИЗИЧЕСКИХ ОБЪЕКТАХ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФОРМ ВОДЫ В БИОЛОГИЧЕСКИХ И ФИЗИЧЕСКИХ ОБЪЕКТАХ

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФОРМ ВОДЫ В БИОЛОГИЧЕСКИХ И ФИЗИЧЕСКИХ ОБЪЕКТАХ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: медицина, физика, для определения различных форм воды в биологических и физических объектах. Сущность изобретения: нагревают образец в сосуде, промываемом потоком газа, измеряют массу образца и непрерывно детектируют содержание водяного пара в газовом потоке. Водяной пар перед детектированием преобразуют в водород на раскаленном железе. 3 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2047178
Класс(ы) патента: G01N33/48, G01N33/49, G01N5/04
Номер заявки: 5022361/14
Дата подачи заявки: 16.01.1992
Дата публикации: 27.10.1995
Заявитель(и): Научно-производственное предприятие "Ярсинтез"; Ярославский государственный педагогический институт им.К.Д.Ушинского
Автор(ы): Панков А.Г.; Левин В.Н.; Трубин А.М.; Болдина В.И.
Патентообладатель(и): Научно-производственное предприятие "Ярсинтез"; Ярославский государственный педагогический институт им.К.Д.Ушинского
Описание изобретения: Изобретение относится к определению воды в биологических и физических объектах, касается оценки функционального состояния биологического объекта и может быть применено в практике клинической и спортивной медицины. Изобретение может быть также применено при исследовании физических объектов различного агрегатного состояния, содержащих воду в различных формах: полимеров, минералов, продуктов сельского хозяйства, лекарств, пищевых продуктов и т.д.
Известны различные способы определения воды в веществах, определяемые воздействием на объект исследования и методами регистрации воды.
Изобретение относится к способам определения воды в веществах, включающим высушивание анализируемого образца в сосуде, который продувается газом (динамический режим), и измерение количества воды, унесенного потоком газа.
Известен способ определения малых количеств воды в полимерах, в котором предложено нагревать пробу полимера в течение 20 мин при температуре более 100оС в потоке гелия, поглощать десорбированную воду из потока гелия прокаленным хлоридом кальция, хлоридом бария или их смесью, десорбировать из соответствующих солей воду при нагревании и определять ее количество методом газовой хроматографии.
Недостатком этого способа является то, что с его помощью можно измерить лишь общее содержание воды в материале и нельзя определить различные ее формы. Кроме того, хлориды кальция и бария непрерывно поглощают и накапливают воду, присутствующую в малых концентрациях, что при десорбции дает систематическую ошибку.
Наиболее близким к изобретению является способ определения различных форм воды при термическом анализе почв, в котором в процессе разложения образца в камере стандартного дериватографа выделяющиеся водяные пары поступают вместе с газом-носителем в детектор, соединенный с камерой. Сигнал детектора записывается на диаграмме в виде кривой, по которой судят о присутствии различных форм воды в образце.
Недостатком известного способа является низкая чувствительность. Предел обнаружения выделяющихся паров воды составляет 2-3 мг, поэтому для исследования берут большие пробы (около 500 мг). Для некоторых объектов исследования, например, биологических, использование проб такой величины затруднительно или невозможно. Другим недостатком известного способа является замедление и потеря информации вследствие адсоpбции воды на стенках газовых линий, ведущих к детектору и в самом детекторе. Особенно велик этот отрицательный эффект в области малых концентраций, где образующиеся в результате адсорбции "хвосты" не фиксируются малочувствительным детектором.
Предлагаемый способ решает задачу повышения чувствительности определения различных форм воды и задачу ускорения определения.
Согласно предлагаемому способу определения различных форм воды в биологических и физических объектах образец нагревают в сосуде, промываемом потоком газа, измеряют массу образца, водяной пар в потоке газа перед детектированием преобразуют в водород на раскаленном железе и непрерывно детектируют в потоке.
Отличием от прототипа является то, что водяной пар в потоке газа перед детектированием преобразуют в водород на раскаленном железе.
На фиг.1 приведена схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 и 3 кривые, иллюстрирующие этот способ.
Устройство состоит из сосуда с нагревателем (испаритель) 1, в который помещают образец, сосуда с нагревателем, содержащего реактивное железо (конвертер) 2, детектора 3, измерительной схемы 4 и самописца 5.
Через последовательно соединенные испаритель, конвертер и детектор пропускают газ-носитель аргон. Образец вещества взвешивают и помещают в испаритель. Испаритель с образцом нагревают в необходимом режиме. Выделяющаяся из образца вода в виде пара переносится газом-носителем в конвертер с реактивным железом, нагретым до 600оС. В результате реакции вода дает эквивалентное количество водорода. Водород в смеси с газом-носителем поступает в детектор по теплопроводности. Сигнал детектора преобразуется измерительной схемой и записывается самописцем в виде кривой. Запись продолжают до окончания процесса испарения, о чем судят по выходу пера самописца на нулевую линию. После этого образец снова взвешивают.
Площадь под кривой определяет общее содержание воды в образце, а ее отдельные части (пики) содержание ее различных форм. Градуировку прибора проводят путем введения проб воды известной массы в испаритель и измерения площадей получаемых пиков.
Вследствие большой разницы в теплопроводности водорода и аргона предел обнаружения воды предлагаемым способом составляет 1-2 мкг, т.е. на три порядка ниже, чем у прототипа. Масса образца при этом составляет 1-2 мг. Поскольку водород в отличие от воды не сорбируется на стенках аппаратуры, измерение выделившейся воды и соответственно ее форм в образце предлагаемым способом является более быстрым и точным.
П р и м е р 1. Определение различных форм воды в молодых эритроцитах крови.
Через систему испаритель конвертер детектор (фиг.1) непрерывно пропускают сухой аргон со скоростью 45 мл/мин. Температура испарителя в начале опыта равна 37оС. Образцы эритроцитов получают центрифугированием крови в гепаринизированных капиллярах. От пограничного слоя с плазмой берут 5% длины капилляра, заполненного форменными элементами крови, что соответствует 1-2 мкл молодых эритроцитов. Образец переводят в предварительно взвешенную алюминиевую лодочку и вводят в испаритель. Под действием потока газа из образца выделяется вода в виде пара, преобразуется на конвертере в водород, который записывается детектором в виде кривой, соответствующей формам: I свободная вода и II слабосвязанная вода (см. фиг.2). По окончании записи этой кривой температуру испарителя поднимают до 110оС. В результате выделяется и записывается в виде пика форма III прочносвязанная вода. По окончании опыта извлекают сухой остаток в лодочке из испарителя и взвешивают.
Массовую долю Xi i-й формы воды в образце, выраженную в определяют по формуле
Xi= · 100, (1) где Si площадь под кривой, соответствующая i-й форме воды, см2;
f градуировочный коэффициент устройства, мг/см2;
m масса сухого остатка, мг.
Общее содержание Х воды, в рассчитывают по формуле
X · 100. (2)
Площади, соответствующие формам I, II и III воды, равны: S1 19,40 см2; SII 18,55 см2; SIII 1,29 см2; градуировочный коэффициент f 0,0270 мг/см2; масса сухого остатка m 0,54 мг. Подставив эти величины в (1) и (2), получаем массовые доли воды, в разных форм в образцах: ХI 32,75% ХII 31,1% XIII2,19, и общее содержание воды Х 66,25%
П р и м е р 2. Определение различных форм воды в ржавчине.
Через систему испаритель конвертер детектор непрерывно пропускают сухой аргон со скоростью 35 мл/мин. Температура испарителя в начале опыта равна 25оС. В испаритель вводят образец ржавчины массой 7,32 мг. Под действием потока газа из образца выделяется свободная вода, преобразуется на конвертере в водород, который записывается детектором в виде пика IV (см. фиг.3). По окончании записи пика IV производят непрерывный программированный нагрев испарителя, в результате чего выделяются и записываются на диаграмме три пика V, VI и VII связанной воды при 135, 210, 370оС соответственно. Чтобы пики поместились на диаграмме, чувствительность прибора была заглублена в 10 раз. Эти пики идентифицированы как результат разложения гидроксидов железа:
V αFeO(OH); VI Fe(OH)2; VII Fe(OH)3.
Расчеты из серии опытов дают следующее соотношение форм воды в долях массы: IV 0,132 ± 0,010, V 0,275 ± 0,015, VI 0,464 ± 0,015, VII 0,129 ± 0,010, что соответствует следующему соотношению воды и гидроксидов железа: IV свободная вода 0,22 V 0,48 VI 0,40 VII 0,09
Как видно из приведенных примеров, предлагаемый способ позволяет определять различные формы воды в биологических и физических объектах с высокой чувствительностью и оперативностью.
Формула изобретения: СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФОРМ ВОДЫ В БИОЛОГИЧЕСКИХ И ФИЗИЧЕСКИХ ОБЪЕКТАХ путем нагревания образцов в сосуде, промываемом потоком газа, измерения массы образца и непрерывного детектирования водяного пара в газовом потоке, отличающийся тем, что водяной пар перед детектированием преобразуют в водород на раскаленном железе.