Гальванический датчик для измерения концентрации кислорода в потоке Советский патент 1978 года по МПК G01N27/46 

(54) ГАЛЬВАНИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ КИСЛОРЮДА В ПОТОКЕ потока и уБеличе1шя гицроццнамического сопротивления датчика, Эгэ приводит к до полнительной травме элементов крови и н позволяет использовать датчик в венозны магистралях аппарата, в которых перемещение крови происходит в результате гравитационного оттока из организма. Таким образом, указанный датчик не обеспечивает измерений содержания кислорода на нижнем пределе диапазона ла- минерных потоков жидкости, применяемом в аппаратах искусственного кровообращения. Цель изобретения - расширение диапазона измерения скоростей потоков жидкости в области ламинарного течения. Поставленная «ель достигается тем, что датчик снабжен контактирующей с газопроницаемой мембраной решеткой из газонепррницаемого материала, например, фольги, с системой щелевых отверстий, расположенных последовательно и ориен тированных шириной по ходу потока. Причем ширина щелевого отверстия от« носится к толщине мембрань как 1:6. На чертеже представлена конструктивная схема предлагаемого гальванического датчика. Датчик содержит корпус 1, газопроницаемую мембрану 2, электрохимнчес- кую ячейку 3 с электродами: свинцовым анодом 4 и катодом 5, выполненным в виде напыленного, на внутреннюю поверхность мембраны слоя драгоценного метал ла (золота или серебра). . Анод 4 и катод 5 изолированы оруг от друга целлофановой прокладкой 6, яв. ляющейся одновременно ионообменииком. Датчик снабжен маской 7 из газонепро-. кидаемого материала, например фольги, с системой отверстий 8, при этом маска 7 контактирует с газопроницаемой мембраной 2. Отверстия 8 на маске 7 ориен тированы ми}шмальными размерами в направлении потока жидкости. Датчик работает следующим образом, Катод 5 из напыленного на внутреннюю поверхность мембраны 2 TDimoro слоя драгметалла пропускает внутрь ячей ки 3 кислород, поступающий из исследуе мой жидкости через отверстия 8 на газо непроницаемой маске. Количество кисло рода, поступившее внутрь электрохимической ячеЙ1си 3, пропорционально его парциальному давлению. При этом на катоде 5 происходит электрохимическое восстановление мопекулярного кислорода до ОН-ионов, а 6 34 на аноде 4 - окисление свинца и образование гидроокиси. Поток кислорода вызывает поток ОМионов в 25% растворе щелочи КОН, которой пропитана прокладка 6 - иоиэобменник. В результате окислительно-восстановительной реакции при замыкании через сопротивление во внешней цепи протекает электрический ток, пропорциональный Ш ффузии кислорода внутрь датчика. Диффузионный слой в потоке жидкости над поглощаемой поверхностью начинается с ее передней кромки и имеет наибольшую толщину на конце, В зависимости от изменения диффузионного слоя величина диффузионного потока кислорода также изменяется на единицу длины в направлении потока жидкости. При уменьшении линейного размера газопроницаемого отверстия вдоль потока жидкости уменьшается толщина диффузионного слоя и возрастает независимость диффузионного потока от скоростей движения . жидкости. Наибольшая степень независимости от диффузионного слоя достигается при соотношении минимального размера отверстия к толщине мембраны 1:6. Шаг между отверстиями 8 определяется расCTOiiHHeM, на котором отсутствует влияШ1е потребления кислорода из набегающего потока, вследствие чего уменьшается влияние диффузионного слоя на результаты измерений. Благодаря тому, что электрическая ячейка 3 размещена в мембране 2 и электрод - катод 5 напылен на внутреннюю поверхность мембраны 2, общая толщина ячейки составляет не более О,8 мм. В результате установки тонкостенной ячейки 3 в осевой плоскости корпуса 1 в виде проточной трубы устраняется, по сравнеьшю с прототипом, необходимость в дополнительной турбулизации, снижается гидродинамическое сопротивление и не нарушается ламинарный характер течения жидкости. Расположе1ше по центру потока ячейки 3 улучшает обмывание чувствительной поверхности и тем самым повышает точность измерений. В настоящее время изготовлен макет гальванического датчика кислорода, имеющий диаметр проточной тру&1 1О мм, с электрохимической ячейкой толщиной О,8 мм, загерметизированной в стенке корпуса. При толщине мембрань 120 мк, минимальном размере отверстия 60 мк, шаге между отверстиями 3 мм уменьшен нин«НИИ предел диапазона иамеряемыл. потоков до 0,5 л/мин При работе с кровью маска с отверстиями покрывается силиконом обладающим высокой газонепроницаемость и антитромбогенными свойствами. Перепад гидродинамического давления на датчике снижен до 10 мм водного столба. Формул изобретения 1, Гальванический датчик для измерения концентрации кислорода в потоке, содержащий корпус, газопроницаемую мембрану, анод, катод, выполненный в виде напыленного слоя металла на внутреннюю поверхность мембраны, и электролит, о т.л ичающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения 6 236 скоростей потоков жидкости в области ламинарного течения, датчик снабжен контактирующей с газопроницаемой мембраной решеткой из газонепроницаемого материала, например, фольги с системой щелевых отверстий, расположенных последовательно и ориентированных щириной по ходу потока, 2. Гальванический датчик по п, 1, отличающийся тем, что щирина щелевого отверстия относится к толпщне мембраны как 1:6. Источ1шки информашга, принятые во внимание при экспертизе: 1. Авторское свидетельство СССР № 27729О, кл. q О1 N 27/46, 197О. 2, Авторское свидете.тьство СССР № 299794, кл. Q О1 N 27/46, 1972.

А-А