РН-ЗОНД Российский патент 1996 года по МПК A61N1/04 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для определения концентрации водородных ионов (pH) биологических сред, в частности, для гастроэнтерологической pH-метрии, то есть pH-метрии в пищеводно-желудочном тракте человека, а также в технической pH-метрии, например, для контроля pH различных (жидких и др.) сред в пищевой промышленности.

Известен pH-зонд для преобразования химического параметра среды pH в электрический сигнал постоянного тока (ЭДС), содержащий катомельной (H/HCl) электрод сравнения, измерительные сурьмяные электроды, закрепленные в эластичной трубке и проводники, соединенные с электродами и проходящие внутри трубки.

Основным недостатком данного зонда является применение в конструкции электрода сравнения каломельного полуэлемента, состоящего из ядовитых компонентов (ртути и хлористой ртути). Ртуть и хлористая ртуть (каломель) находятся в керамической капсуле (корпусе) с отверстием (электролитическим ключом), поэтому возможно попадание ртути или ее паров в пищеводно-желудочный тракт через отверстие в капсуле или при ее разрушении.

Известен электрод для регистрации биоэлектрических процессов, содержащий цельный корпус с двумя камерами и электролитическими ключами. Одна камера содержит полуэлемент, погруженный в смесь порошков хлорида серебра и хлорида калия, а вторая камера заполнена буферным раствором. Достоинством такого электрода является повышение точности измерений.

К недостаткам можно отнести, в частности, то, что корпус электрода выполнен цельным. Это очень затрудняет подготовку такого электрода к измерениям, а именно очистку электролитических ключей и заполнение камеры буферным раствором, особенно при малых размерах корпуса (диаметр корпуса 3 мм и менее).

Известен pH-зонд (прототип), содержащий измерительные сурьмяные электроды в виде колец, жестко закрепленных на тонкостенных втулках, шланг, натянутый на втулки, хлорсеребряный электрод сравнения, размещенный в неметаллическом корпусе, состоящем из основания и колпака с отверстием, и проводники, проходящие внутри шланга и связывающие электроды с разъемом. Преимуществом данного зонда по сравнению с известным зондом является его безопасность для исследуемых за счет исключения ртути и каломели.

К недостаткам зонда можно отнести следующее. Во-первых, при ежедневном цикле измерений он имеет достаточно большое время подготовки к работе (около 2 ч), особенно летом при температуре окружающей среды выше 20^oC Это связано с необходимость размачивания хлористого калия внутри корпуса хлорсеребряного электрода через капиллярное отверстие в керамическом колпаке. Во-вторых, при многократном режиме (не менее 100 циклов измерений) работы время непрерывного измерения pH жидкой среды ограничено 1,5 2 часами. При большей длительности измерения происходит постепенное вымывание хлористого калия из колпака через отверстие, что снижает срок службы pH-зонда и его надежность.

Техническим результатом изобретения является уменьшение времени подготовки зонда к работе, увеличение ресурса и повышение надежности при многократном режиме работы с большой длительностью цикла измерения.

Данный технический результат достигается тем, что в известном pH-зонде, содержащем измерительные сурьмяные электроды в виде колец, жестко закрепленных на тонкостенных втулках, шланг, натянутый на втулки, хлорсеребряный электрод сравнения, размещенный в неметаллическом корпусе, состоящем из основания и колпака с отверстием, и проводники, проходящие внутри шланга и связывающие электроды с разъемом, корпус хлорсеребряного электрода содержит второй колпак с отверстием, соединенный последовательно с первым колпаком эластичной трубкой, натянутой на колпаки, а полости внутри второго колпака и эластичной трубки заполнены неметаллическим пористым материалом, пропитанным раствором хлористого калия.

Суть изобретения заключается в следующем. Наличие в конструкции корпуса хлорсеребряного электрода, второго керамического колпака с отверстием, последовательно соединенного с первым колпаком отрезком эластичной трубки, концы которой натянуты на оба колпака позволило создать на базе известного корпуса с одной камерой (полостью) корпус с двумя камерами (полостями). Причем вторая камера, состоящая из отрезка эластичной трубки и керамического колпака с отверстием, заполненных неметаллическим пористым материалом, например, жгутом из хлопчатобумажной ткани, пропитанного раствором хлористого калия, легко снимается с первого колпака. Это позволяет проводить быструю подготовку зонда к работе, а именно, промывку капиллярного отверстия в первом колпаке, заполнение полости во второй камере путем капиллярной пропитки жгута из х/б ткани раствором хлористого калия и соединение второго колпака с первым за счет натягивания свободного конца эластичной трубки. Следует отметить, что наличие второй камеры (колпака с трубкой) защищает полость первого основного колпака корпуса хлорсеребряного электрода от "высыхания". Поэтому время ежедневной подготовки pH-зонда уменьшается с 2 ч. до 0,1^oC0,2 ч. При этом в течение рабочего дня даже при температуре окружающей среды 20 25^oC и выше отпадает необходимость длительной подготовки (размачивания и др. ). Во-вторых, исключает непосредственный контакт с жидкой измеряемой средой электролитического ключа (капиллярного отверстия) в колпаке первой камеры, в котором размещен хлорсеребряный полуэлемент. С жидкой средой непосредственно контактирует электролитический ключ второго колпака. То есть второй колпак защищает полость в первом колпаке от "вымывания" из нее хлористого калия, а следовательно, увеличивает срок службы и надежность зонда. При этом длительность цикла измерения в жидко среде может быть увеличена до 25 и более часов при многократном режиме работы.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен общий вид предлагаемой конструкции pH-зонда. pH-зонд содержит измерительные сурьмяные электроды 1 в виде колец, жестко закрепленные на тонкостенных втулках 2, шланг 3, натянутый на втулки, хлорсеребряный электрод сравнения 4, размещенный в неметаллическом корпусе, состоящем из основания 5 и колпака 6 с отверстием 7 (электрическим ключом), полость которого заполнена порошком хлористого калия 8. Электроды 1 и 4 соединены с низкочастотным разъемом 9, проводниками 10, проходящими внутри шланга 3. В качестве шланга используется полимерная эластичная трубка. Колпак 6, в котором размещен хлорсеребряный полуэлемент (Ag/AgCl), соединен со вторым колпаком 11 эластичной трубкой 12, концы которой натянуты на колпаки. Колпак 11 имеет отверстие 7 (электролитический ключ). Полости эластичной трубки 12 и колпака 11 заполнены металлическим пористым материалом 13, например, жгутом из хлопчатобумажной ткани, пропитанным раствором хлористого калия.

При погружении pH-зонда в измеряемую жидкую среду между измерительным сурьмяным электродом и хлорсеребряным электродом сравнения образуется разность потенциалов, величина которой определяется концентрацией водородных ионов (pH) в измеряемой среде. То есть посредством зонда происходит преобразование химического параметра среды pH в электрический сигнал (ЭДС).

Таким образом, предлагаемая конструкция pH-зонда позволит: во-первых сократить время ежедневной подготовки зонда более чем в 10 раз (с 2 ч. до 0,1:0,2 ч.); во-вторых, повысить ресурс и надежность работы зонда; в-третьих, повысить длительность цикла измерения более чем в 10 раз (с 2 ч до 20 ч и более) при многократном режиме работы.

Испытание таких зондов подтвердили их эффективность.

Использование: изобретение относится к медицинской технике и предназначено для определения концентрации водородных ионов /pH/ биологических сред. Сущность изобретения: pH-зонд содержит измерительные сурьмяные электроды в виде колец, жестко закрепленных на тонкостенных втулках, шланг, натянутый на втулки, хлорсеребряный электрод сравнения, расположенный в неметаллическом корпусе, состоящем из основания и колпака с отверстием, и проводники, проходящие внутри шланга и связывающие электроды с разъемом. Корпус хлорсеребряного электрода содержит второй колпак с отверстием, соединенный последовательно с первым колпаком эластичной трубкой, натянутой на колпаки. Полости второго колпака и эластичной трубки заполнены неметаллическим пористым материалом, пропитанным раствором хлористого калия. 1 ил. 1

РН-зонд, содержащий измерительные сурьмяные электроды в виде колец, жестко закрепленных на тонкостенных втулках, шланг, натянутый на втулки, хлорсеребряный электрод сравнения, расположенный в неметаллическом корпусе, состоящем из основания и колпака с отверстием, и проводники, проходящие внутри шланга и связывающие электроды с разъемом, отличающийся тем, что корпус хлорсеребряного электрода содержит второй колпак с отверстием, соединенный последовательно с первым колпаком эластичной трубкой, натянутой на колпаки, а полости второго колпака и эластичной трубки заполнены неметаллическим пористым материалом, пропитанным раствором хлористого калия.