Капиллярный кондуктометрический датчик Советский патент 1993 года по МПК G01N27/02 

Изобретение относится к области физико-химических исследований жидких сред, в первую очередь биологического происхождения, и может быть использовано для лабораторных исследований методом измерения электрических параметров жидкостей (полное сопротивление, активная и . реактивная составляющая) в области меди- цины для измерения сопротивления с диагностической целью, а также регистрации процессов межфазного разделения жидкостей типа оседания эритроцитов крови.

Наиболее близким к изобретению (прототипом) является датчик кондуктометра для клинических исследований, представляющий собой стеклянный капилляр с впаянными в него концентрическими о электродами, включенный в общий кожух из оргстекла.

Подобный датчик может использоваться для измерения параметров биожидкостей, т.к. требуются небольшие объемы жидкости - от десятков микролитров.

Серьезным недостатком Датчика является малая точность измерения и неудобство в эксплуатации при проведении большого количества исследований, что совершенно необходимо при измерениях с диагностическими целями. Невысокая .точность измерений объясняется тем, что при изготовлении датчиков путем сварки стекла с металлом трудно точно выдержать геометрические размеры датчиков, а параметры датчика (полное сопротивление, активная и реактивная составляющие) зависят от его геометрических размеров, например, активное сопротивление датчика .

R 4где р-удельноесопротивление раствора;

I - длина межэлёктродного пространства; . S - площадь сечения капилляра. .Учитывая разброс внутренних диамет- ров капилляров и неточность геометрического размера I при изготовлении датчиков, погрешность измерения достигает 2-3%.

(Л

С

О

W

,fcb

ю

При эксплуатации подобного датчика существенно осложняется его промывка, так как невозможно достичь полного совпадения внутреннего диаметра капилляра и электродов, в зоне перехода от электрода к капилляру образуются участки, где задерживаются частицы исследуемой жидкости, особенно в случае с кровью при ее свертывании. Это также приводит и к снижению точности.

Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей датчика. Поставленная цель достигается тем, что датчик выполнен в виде корпуса с капиллярным каналом и двумя электродами, в торцах корпуса установлены шайбы, герметично закрываю.щие капиллярный канал, а электроды выполнены в виде стержней диаметром, меньшим диаметра капиллярного канала, и проходят через центр каждой шайбы по ее оси, причем по крайней мере один электрод выполнен с возможностью перемещения в шайбе вдоль своей оси.

Сравнительный анализ показывает, что заявляемый датчик отличается от прототипа наличием новых признаков: датчик представляет собой корпус с капиллярным каналом, в торцах корпуса установлены шайбы, герметично закрывающие капиллярный канал, электроды выполнены в виде стержней диаметром, меньшим диаметра капиллярного канала, и проходят через центр каждой шайбы по ее оси, и хотя бы один электрод выполнен с возможностью перемещения в шайбе вдоль своей оси.

Предлагаемая конструкция датчика обеспечивает повышениеточности и расширение его функциональных возможностей.

Повышение точности измерения. Недостатком датчика-прототипа является малая точность измерения. Действительно, параметры кондуктометрического датчика зависят от точности его геометрических размеров. Так, активное сопротивление датчика

где р - удельное сопротивление;

I - длина межэлектродного пространства;

S - площадь сечения капилляра.

Поскольку диаметр капилляра имеет разброс при изготовлении и дополнительно искажается в процессе сварки электродов со стеклом, а также появляется неточность в размере I, то погрешность измерения сопротивлений составит 2-3%.

В предлагаемом датчике влияние разброса величин площади поперечного сечения S и расстояния между электродами I устраняется с помощью регулировок, т.е. величину отношения I/S можно воспроизводить в пределах 0,1-0,2%.

Расширение функциональных возможностей. При установке датчика в вертикальное положение приобретается чувствительность к измерению процесса оседания эритроцитов. Эта чувствительность обусловлена тем, что частицы, в данном случае эритроциты, оседая на поверхность нижнего электрода, установленного заподлицо, как бы образуют дополнительный конденсатор между электродом

и исходной жидкостью. Диэлектриком для этого конденсатора являются сами осевши эритроциты. Поскольку электрические свой ства эритроцитов отличаются от свойств йс ходной жидкости, то изменяется и

проводимость датчика, Прототип не имее1 такой чувствительности, так как электрода его сдвинуты от торцов и могут покрыться оседающими частицами только через длительное время.

Следует отметить, что применение обычного (стандартного) капилляра дополнительно облегчает эксплуатацию датчика при регистрации процесса оседания эритроцитов. Стандартный капилляр позволяет

легко увязать показания датчика в электрических величинах с общепринятыми показателями оседания эритроцитов в мм/ч, так как в одном и том же капилляре можно регистрировать процесс визуально.

Изложение позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию существенные отличия.

На чертеже представлена конструкция

датчика. В капилляре 4 установлены электроды 3 и 5. Каждый электрод снабжен регулировочным элементом (шайбой) 1 и 7, Для предупреждения вытекания жидкости предусмотрены прокладки 2 и 6.

Датчик работает следующим образом. Электроды 3 и 5 вставляются в регулировочные элементы 1 и 7 так, чтобы рабочая часть электрода выступала на заданную длину. Капилляр 4 заполняется исследуемой жидкостью. Электроды с регулировочными элементами вставляются с торцов в капилляры до упора. После этого датчик вставляется горизонтально в штатив, где осуществляется легкое сжатие всей конструкции и далее

производится измерение.

Если необходимо осуществить калибровку датчика, то он заполняется раствором

: с известной проводимостью, а нужная величина постоянной датчика А I/S достигается путем небольших перемещений

электродов с помощью регулировочных элементов (шайб), т.е. регулировкой величины I, При необходимости измерения скорости оседания эритроцитов датчик, заполненный жидкостью, устанавливается вертикально в штатив, нижний электрод устанавливается с помощью регулировочного винта заподлицо с торцевой поверхностью капилляра и производятся измерения.

Таким образом предлагаемый датчик по сравнению с прототипом, обеспечивает повышение точности измерений, расширение функциональных возможностей за счет измерения процесса оседания эритроцитов. Кроме того, значительно упрощается технология изготовления его, так как полностью

0

5

исключен сложный технологический процесс сварки стекла с металлом.

Формула изобретения Капиллярный кондуктометрический датчик, содержащий корпус с капиллярным каналом и два электрода, отличающий- с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности измерений, а торцах корпуса установлены шайбы, герметично закрывающие капиллярный канал, электроды выполнены в виде стержней с диаметром, меньшим диаметра капиллярного канала, и проходят через центр каждой шайбы по ее оси, причем по крайней мере один электрод выполнен с возможностью перемещения в шайбе вдоль своей оси.

Использование: область физико-химических исследований жидких сред. Датчик содержит корпус с капиллярным каналом и два электрода. Канал закрыт с двух сторон. Через шайбы проходят электроды в виде стержней с возможностью перемещения. 1 ил. .

ПЗ4 5 67

WAy / / 17 / /- /Y WL Д Ау тД1Г 1в№1яяш«| ||« « « | | |||1 || и шаи| и г «111|- M.J.., 1Г|

JEJSIEIII i- - E zd

„.,.„ .Ш

.fl I тишиI I IIHIHIIIII ..11 и«««иж.|..11.11.1