CN113287010A - 用于测量水含量的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于测量液体、气体和/或蒸汽中的水含量的装置(1)。水与反应物(6)反应，以生成氢气作为反应产物。然后，转换元件(8)根据所述氢气的化学计量体积来生成电信号。

Description

用于测量水含量的装置
背景技术
对于许多应用来说，在小于10微升/分钟的流态下高精度地测量水含量是至关重要的。如今，有多种现有的解决方案；但是，每种解决方案都存在缺陷。许多解决方案都需要昂贵的专用设备，这些设备依赖于外部电源并且需要实验室设置。示例包括热质量流量计，多普勒超声流量计，文丘里流量计，科里奥利流量计，仅举几例。
热质量流量计也被称为热风速计，其较容易使用。但是，它们被限制于在流过传感器的体积流内具有恒定且公知的密度和热容的流体的确定的连续流。因此，热风速计不能测量例如具有未知热物理参数的未知组成的水溶液中的水流量。
发明内容
因此，需要一种高精度的测量装置，该测量装置能够可靠且精确地确定在已知环境(例如微流体系统)中循环的水溶液的流量，该测量装置廉价并且能够以各种设置功能部署在上述流态下。
附图说明
附图通过示例而非限制的方式大体上示出了本文献中讨论的各种实施方式。
为了图示的简单和清楚起见，附图中所示的元件不一定按比例绘制。例如，为了清楚起见，其中的一些元件的尺寸可能相对于其它元件被夸大。此外，附图标记可能在附图当中重复，以指示一致或类似的元件。暗含了对之前出现的元件的引用，而不必进一步引用出现这些元件的附图或描述。附图中所示的元件的数量绝不应被解释为限制性的，并且仅用于说明性目的。附图列出如下。
图1是根据一些实施方式的测量装置的示意性截面侧视图；
图2A-2F是可用于图1的测量装置中的转换元件的各种实施方式的示意性截面侧视图；
图3是根据一些实施方式的安装在身体上以测量水的流量(例如，出汗率或流汗率)的测量装置的示意性横截面侧视图，水例如是由于从物质中排出流体而造成的；和
图4是根据一些实施方式的由测量装置采用的处理步骤的流程图。
具体实施方式
以下描述阐述了各种细节，以提供对本发明的透彻理解，并且本领域技术人员应当理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明。此外，省略了公知的方法、程序和组件，以突出本发明。
本发明涉及一种用于测量介质中的水含量的量和/或由介质的流动引起的水输送速率、和/或介质中的水流量和/或由含水的介质的流动引起的水流量的测量装置。
介质可以源自流体源10，该流体源可以是静态或动态类型的流体源。流体源10可以是储器和/或流体流。流体源10可以例如包括(例如，流动的)介质的身体源和/或非身体源。流体源10可以包括诸如活组织(例如皮肤组织)、非活组织、合成材料和/或非合成材料的物质或物质组成。
例如，测量装置可以操作用于测量介质中所含的水的量(例如，瞬时量)和/或流动介质(例如水溶液)中所含的水的水流速和/或输送速率。
在一些示例中，测量装置可以操作用以基于所测得的介质中所含的水的量分别测量介质的量(例如，瞬时量)。此外，测量装置可以操作用以基于所测得的水流速和/或通过介质的水输送速率来测量介质流速。
流动介质可包括例如身体物质或身体介质，其可包含水并且可从动物体和/或由动物体排出(例如，排泄或分泌)。身体物质可以包括例如汗液，眼泪，唾液，尿液和/或粪便。
在一些实施方式中，可基于所测得的水含量的量和/或水流速，使用测量装置来测量含水的介质的流量和/或含水的介质的瞬时量。
测量装置可以被实现为例如电化学传感器，该电化学传感器可以操作用来测量(例如，流动的)液体体积中相对较低或极低(例如，瞬时)的水含量(例如，水的量)和/或诸如例如血液、汗液、唾液和/或眼泪之类的含水液体的水流速。相应地是，测量装置在本文中也可称为“传感器”，其可以操作用于根据汗液中所含的水的量来测量出汗率。
尽管本公开的实施方式可以涉及所排出的体液的水流速的测量，但是这绝不应以限制的方式来解释。因此，实施方式通常可以涉及通过开放系统配置来执行例如在液体介质、气态介质和/或混合状态介质(例如蒸汽和/或固体流体介质)中所含的水的独立于相的流速(例如质量流量)测量(或水输送速率测量)，其中所述装置能够连续地经受介质的流动，例如，用于瞬时测量其中所含的水量和/或用于测量(例如，流动的或非流动的)介质中所含的水的流速。
在一些实施方式中，所述装置被配置用以使得能够例如独立于聚集状态和/或类型介质(混合状态或非混合状态)并且/或者独立于介质的组成来测量流动介质中每次输送的水的量。例如，该测量装置可以与含水量相对较高的介质(例如水溶液)相结合操作使用，并且/或者与含水量相对较低的介质(例如，介质中的水仅仅是痕量组分)相结合操作使用。
可选地是，该装置被配置用以能够测量在通道(例如，微流体装置的通道)中流动的介质中每时间单位输送的水的量。
可选地是，同一测量装置的动态范围可以允许测量介质中所含的水的量(例如，瞬时量)和/或水含量可能较高的介质中(例如，在水溶液中)以及水含量可能是较低的介质中(例如，水是痕量组分)所含的水的流速。
现在转到附图，图1是测量装置1的示意性截面侧视图，并且根据实施方式，包括例如两个主要元件，即反应器2，其直接或间接地与转换元件8接合并且/或者与转换元件8流体连通。反应器2包括例如(例如，聚合物的)壳体3，其可以至少部分地包裹用于捕获水分并过滤杂质的亲水性多孔过滤器4；气体供体6，其特征在于其与水反应时能够生成(例如氢气)气体；和疏水性过滤器膜5，其操作用于捕获未反应的水和其它反应物。转换元件8操作用于将气体转化为电信号10并能够以各种配置实现，如将进一步讨论的那样。
在一些实施方式中，亲水性多孔过滤器4能够被设置成与流体源10流体连通。因此，测量装置1可以操作用于通过测量介质中所含的水的量来测量介质的量，并且/或者通过在开放系统设置下测量通过流动介质的水输送速率来测量介质的流速，例如，用于正被排出的体液的(例如，连续的)流量测量。
在一些实施方式中，气体供体6可以设置在亲水性多孔过滤器4与疏水性过滤器膜5之间。在一些实施方式中，疏水性过滤器膜5可以设置在气体供体6和转换元件8之间。可选地是，亲水性多孔过滤器4，疏水性过滤器膜5，气体供体6和/或转换元件8可以以分层的方式设置。可选地是，壳体3可以从疏水性过滤器膜5的上表面5A侧向延伸至亲水性多孔过滤器4的下表面4B。因此，壳体3可以侧向包裹亲水性多孔膜4，气体供体6和疏水性过滤器膜5。在一些实施方式中，如图图1中所示，转换元件8可以在疏水性滤器膜5的上表面5A和壳体3的上表面或边缘3A上延伸。可选地是，上表面3A和5A可以是齐平的。在一些其它实施方式中，上表面3A和5A可以是不齐平的。另外，在一些其它实施方式中，转换元件8的尺寸可以设置为不在疏水性过滤器膜5的侧向边缘上延伸。可选地是，壳体3可以布置成在转换元件8的侧向边缘上侧向延伸。
在一些实施方式中，亲水性多孔过滤器4的下表面4B可以暴露于环境，例如，以允许连续测量例如正被动物体排出(例如从活着的哺乳动物的皮肤排出)的液体中的水含量和/或水流速。
在一些实施方式中，测量装置1可以包括用于允许将测量装置1例如与动物体可操作地(并且可选地是，可移除地)联接的紧固件，从而允许测量从动物体排出和/或被动物体排出的体液中所含的水含量和/或水流速。紧固件可以包括例如粘合剂、U形钉、大头钉、缝线等。
在一些实施方式中，测量装置1可以被构造成贴片状结构并且/或者被结合到贴片状结构中。
在一些实施方式中，测量装置1可以是可植入的测量装置1。
在一些实施方式中，测量装置1可与动物体的皮肤表面部分可操作地接合。在一些实施方式中，测量装置1可以与除了皮肤之外的身体器官的组织部分可操作地联接，诸如例如胃肠道、泌尿道的内表面和/或外表面；与腹膜等可操作地联接。
在一些实施方式中，测量装置1可以可操作地与导管和/或任何其它医疗装置联接起来，以测量存在于其中和/或在其中流动的水含量。
亲水性多孔过滤器4在上述流态下对液体和气体状态均提供恒定的流动阻力，并且亲水性不会阻碍液态水在低压下的通过或促进其通过，而低压可能与朝向气体供体6的低流量态有关。例如，多孔过滤器4的亲水性可以促进含水液体从流体源10朝向气体供体6通过。过滤器4可以由例如玻璃，陶瓷，金属和/或纤维素制成，并且例如可以具有450nm的孔径，以使液体和蒸汽通过，同时过滤颗粒或盐化合物。
在另一个实施方式中，亲水性多孔过滤器4被实现为孔径例如为5-500nm的阳极氧化铝或阳极氧化钛。
如图所示，气体供体6被设置在过滤器4的下游侧，以使得能够与通过水源施加的压力被输送通过初级多孔过滤器4的过滤后的水蒸汽反应。在某些过滤器4中，液态水还经由毛细作用从上游的反应器2的外部被输送通过到达内部。
在一些实施方式中，将CAH2用作气体供体。氢的替代供体包括例如金属氢化物，例如MgH2，NaAlH4，LiAlH4，LiH，LiBH2，LiBH4，非金属氢化物和/或一些碳水化合物。气体供体可以充当电池替代物，并且可以限定能够生成的累积电功率的上限。
在特定实施方式中，疏水性过滤器膜5被实现为屏障，以封围CaH-2，H2O和Ca(OH)2并防止它们进入下游的燃料电池。在另一个实施方式中，过滤器膜5被实现为组合纤维素/涤纶布。
如现在将要讨论的是，转换元件8通过多个转换元件实施方式中的任一个将气体转换成电信号。
测量装置1可以被配置成使得由此生成的氢气被释放到环境中。这样，响应于使疏水性多孔过滤器4(例如，连续地)经受(例如，流动的)可能包含水的介质，可以连续地生成氢气。
图2A-2F是转换元件8的各种实施方式的示意性截面侧视图。
具体地是，图2A描绘了被实现为质子交换膜(PEM)燃料电池的转换元件8的实施方式，在该实施方式中，与下游气体扩散电极(GDE)8C接触的氢被氧化，并且电子通过电导体在阳极侧11上离开电池。所产生的阳离子穿过PEM 8B。在GDE 8D处，氢离子与电子重新结合并通过与氧反应形成水。在特定实施方式中，PEM 8B被实现为全氟磺酸。
图2B描绘了采用PEM燃料电池构成的聚合物堆叠的转换元件8的实施方式。
图2C描绘了转换元件8的实施方式，其采用通过气流冷却的加热丝18。如图所示，至少一些气体被引导到电阻加热丝18上。由此产生的电阻或温度分布曲线的变化由电路20测量出来并例如经由引线16和/或无线发射器输出。应当理解的是，通过将可操作地与装置接合的任何流体介质(例如，水溶液)转换成纯气体，可以消除风速计的上述缺陷。要注意的是，流体介质的特征可以在于：其取决于组成的密度和热容量。
图2D描绘了采用多孔材料19的转换元件8的实施方式，该多孔材料19在其填充气体时的介电常数发生变化。由此产生的电容变化由电路21处理，并经由引线16和/或无线发射器输出信号。沸石是这种多孔材料的一个示例。
图2E描绘了转换元件8的实施方式，该转换元件采用差压传感器将气压转换成电信号。如图所示，当气体通过孔口17时，产生差压，并通过电路22将该差压转换为电信号，并且例如经由引线16和/或无线发射器输出信号。
图2F描绘了转换元件8的实施方式，其采用被构造用以响应于由气流生成的局部压力场而偏转的悬臂式膜或可拉伸膜。如图所示，气体向柔性元件24施加压力，并且通过电机械转换器或电路23来量化所产生的变形，并且例如经由引线16和/或无线发射器输出信号。
图3描绘了测量装置1的实施方式，该测量装置1被应用为安装到出汗的皮肤13上的出汗量表。
水和其它汗液成分被初级亲水性多孔过滤器4捕获，滤除非水性成分，并将剩余水含量输送到下游，在下游，其与设置于初级过滤器4下游边缘处的氢供体CaH26接触。在那里，CaH2与水发生反应，形成化学计量体积的氢气，其产生一个压力梯度，从而驱动氢气通过二级过滤器5。水过滤器5过滤未反应的水、CaH2和Ca(OH)2且相对于初级过滤器4具有的流动阻力较低，这种过滤在保护转换元件8方面可能会变得越来越至关重要，这是因为反应效率随时间而降低并且未反应的水的量增加，氢继续向下游流动，并与在该示例中被实现为单体膜电极组件(MEA)的转换元件8接触，该转换元件8具有夹在两个气体扩散电极GDE 8C和8D之间的质子交换膜PEM 8B，如上所述。GDE 8C和8D中的每一个均具有能够进行气体分布的导电支撑布和带有发生化学反应的催化剂的电极。催化剂涂覆的表面与PEM电解质8B接触。
如图所示，GDE 8C的氢被氧化成阳离子H+，电子在阳极11处离开测量装置1。阳离子通过固态电解质PEM 8B，并且在阴极12处，氧被还原并与阳离子结合，以产生水，如上所述。
PEM 8B是气体选择性可渗透膜，导致跨膜厚度产生氢和氧梯度。它充当质子向GDE8D提供质子H+的运送路径，同时阻挡氧和氧离子。GDE 8D与PEM的接触促进了质子向水的高转化率。
MEA 8A与气体分配通道8F连通，以使氢与膜表面的接触最大化。通过使用MEA，获得了高转化率。在特定实施方式中，未转化的过量氢能够在通过膜表面8D之后离开系统。
在另一个实施方式中，旁路通道(未示出)将已知的固定比例的氢直接引导出壳体3，并且不产生电信号，以防止燃料电池饱和并促进MEA 8A的小型化。根据由可用的水的量设定的化学计量限制，能够自行致动和停用测量装置1。
如所教导的那样，通过捕获静态和/或任何流动状态下的汗液并且基于其中所含的水的量将例如汗液转换成相应的总体电信号来实现所需的精确测量。
其它应用尤其包括对介质中的(例如，微小的)水含量和/或流速的测量，该介质包括流动的、部分流动的或不流动的固体或半固体材料和/或物质组成，包括例如土壤，混凝土，服装，聚合材料，非聚合材料，有机物质等。可以测量水含量的介质的其它示例包括大气。进一步的应用可以包括确定物体的(例如，水)渗透性，物体的与时间相关的蒸发行为和/或附加的特性。
在另外的应用中，能够独立于层流态和湍流态的雷诺数特征来实现对水含量(包括例如循环介质的流速)的精确测量。
此外，除了传感器的测量能力之外，传感器还生成可携带的电力。
测量装置1可以是相对有效的并且对于静态状态和非静态状态是有效的，并且在低至例如小于10微升/分钟的流速下具有高灵敏度。测量装置1对于液态、气态和蒸汽状态在像例如5-40℃的温度范围上也是有效的，具有几秒钟的快速响应时间，具有例如3-5秒的转换速率而达到标称输出功率，并且成本相对较低。其动态范围跨越例如至少五个数量级，并且具有很高的选择性，因为它能够识别并且测量任何介质中所包含的水的量，这些介质可以包括例如多种其它成分当中的水溶液。
图4是测量装置(例如水传感器)所采用的处理步骤的流程图，并且其可以被分为三个阶段：气体生成3100，信号生成3200和输出3800。
具体地是，在气体生成阶段3100中，如上所述，在步骤32处，水以液体、气体或蒸汽的形式利用亲水性材料被捕获。在步骤33中，水与反应物接触，该反应物的特征是其作为反应产物的气体生成特性。在步骤34中，所释出的气体被输送通过疏水膜5，同时过滤未反应的水和已反应的CaH2。
在阶段3200中，在步骤35处，通过上述任一个转换元件实施方式，将所释出的气体转换为电信号。在步骤36中，根据所采用的转换元件的类型，将信号测量为电流或电压。在步骤37中，根据给定的反应转化，将所测得的信号转换成对水流体的流量的定量测量结果。
在单步骤的输出阶段3800中，在步骤39处，将定量测量结果输出到例如显示屏。
附加示例：
一些示例涉及一种高精度的测量装置，该测量装置能够操作用以高精度地并且在涉及流速值的高动态范围下测量介质中的水含量和/或通过介质的水输送速率。进一步的示例涉及一种测量装置，其能够操作用以基于介质中的水含量和/或通过介质的水输送速率来测量介质的(例如，瞬时的)量和/或介质流量。
基于分子转换器原理，所捕获的水与反应物反应，该反应物的特征是其生成气体作为反应产物的能力。通过使用电化学转换元件，根据产生的气体和所转移的水的化学计量体积来生成电信号，该化学计量体积与循环的水溶液的流量有关。
示例1是用于定量水的含量(例如，任何流动的介质(例如，水溶液)的流量)的方法，该方法包括：使水流体与反应物氢供体接触；捕获所释出的氢气气流，该氢气气流具有水流体的化学计量当量；将氢气气流转换为电信号；根据电信号确定水流体的特性；并提供描述所确定的水流体特性的输出。
示例2包括示例1的主题，并且可选地是，其中介质是纯液体。
示例3包括示例1或示例2的主题，并且可选地是，其中介质是气体。
示例4包括示例1-3中任一个示例的主题，并且可选地是，其中介质处于混合状态，包括例如蒸汽和/或固液介质。
示例5包括示例1-4中任一个示例的主题，并且可选地是，其中反应物被实现为金属氢化物或非金属氢化物。
示例6包括示例5的主题，并且可选地是，其中金属氢化物选自MgH2，NaAlH4，LiAlH4，LiH，LiBH2和LiBH4。
示例7包括示例5或6的主题，并且可选地是，其中非金属氢化物被实现为CaH2。
示例8包括示例1至7中任一个示例的主题，并且可选地是，其中通过利用氢气流驱动燃料电池以产生电流的相对应的变化，实现将氢气流转换为电信号。
示例9包括示例1至8中任一个示例的主题，并且可选地是，其中将氢气流转换为电信号是通过利用氢气流渗透多孔电介质以产生多孔电介质的电容的相对应的变化来实现的。可选地是，能够通过使用热导率的多孔材料(例如气凝胶，多孔二氧化硅)来利用热导率的变化。
示例10包括示例9的主题，并且可选地是，其中多孔电介质被实现为沸石。
示例11包括用于定量流动的或非流动的介质中的水含量的测量装置(1)，该测量装置(1)包括：反应器(2)，其包括反应物氢供体，其中所述反应器(2)被构造用以释出氢气流，该氢气流具有与水相当的化学计量当量；反应物氢供体具有在与水反应时释出氢气的能力。可选地是，测量装置(1)还可以包括：转换元件，该转换元件被配置用以将氢气流转换为电信号；电路，其被配置用以根据电信号确定水流体的量。可选地是，测量装置(1)可以包括：被配置用以输出所述量的水流体的输出装置。根据该特定实施方式，这样的输出可以包括视觉，听觉，触觉或数字输出，或者它们的组合。
示例12包括示例11的主题，并且可选地是，其中介质被实现为液体，气体，蒸汽和/或液固介质。
示例13包括示例11或12的主题，并且可选地是，其中反应物氢供体被实现为金属氢化物或非金属氢化物。
示例14包括示例11至13中任一个示例的主题，并且可选地是，其中金属氢化物选自MgH2，NaAlH4，LiAlH4，LiH，LiBH2和LiBH4。
示例15包括示例13的主题，并且可选地是，其中金属氢化物被实现为CaH2。
示例16包括示例11至15中任一个示例的主题，并且可选地是，其中，转换元件被实现为由氢气流驱动的燃料电池。
示例17包括示例16的主题，并且可选地是，其中燃料电池包括质子交换膜(PEM)。
示例18包括示例11至17中任一个示例的主题，并且可选地是，其中，转换元件被实现为多孔电介质，其电容随氢气流的渗透程度而变化。
示例19包括示例18的主题，并且可选地是，其中多孔电介质被实现为沸石。
示例20包括示例11至19中任一个示例的主题，并且可选地是，其中，转换元件被实现为压力传感器，该压力传感器被配置用以响应于由氢气流生成的差压来生成电信号。
示例21包括示例11至20中任一个示例的主题，并且可选地是，其中，转换元件被实现为风速计，其被配置用以根据氢气流的气体流动来生成电信号。
示例23涉及一种用于测量介质中的水含量的测量装置(1)，包括：反应器(2)，该反应器包括反应物气体供体(6)，其中该反应器(2)构造用以释出氢气流，该氢气流具有与介质中的水相当的化学计量当量，反应物气体供体(6)具有在与水反应时释出氢气的能力；和转换元件(8)，其被配置用以将氢气流转换为电信号，其中反应器(2)被构造为使得反应物气体供体(6)能够连续地经受含水介质的流动。
示例24包括示例23的主题，并且可选地是，还包括：电路(20、21、22、23)，其被配置用以根据电信号来确定与水流体的特性有关的值；和输出装置，其配置用以输出所述量的水流体。
示例25包括示例23或24的主题，并且可选地是，其中，水流体被实现为液体，气体和/或蒸汽。
示例26包括示例23至25中任一个示例或多个示例的主题，并且可选地是，其中反应物气体供体(6)被实现为金属氢化物或非金属氢化物。
示例27包括示例26的主题，并且可选地是，其中金属氢化物选自MgH2，NaAlH4，LiAlH4，LiH，LiBH2和LiBH4。
示例28包括示例27的主题，并且可选地是，其中金属氢化物实施为CaH2。
示例29包括示例23-28中任一个示例或多个示例的主题，并且可选地是，其中，转换元件(8)被实现为由氢气流驱动的燃料电池(8A，8B)。
示例30包括示例29的主题，并且可选地是，其中燃料电池(8A，8B)包括质子交换膜(PEM)。
示例31包括示例23至30中任一个示例的主题，并且可选地是，其中，转换元件(8)被实现为多孔电介质(19)，其电容随氢气流的渗透程度而变化。
示例32包括示例31的主题，并且可选地是，其中多孔电介质(19)被实现为沸石。
示例33包括示例23至32中任一个示例或多个示例的主题，并且可选地是，其中，转换元件(8)被实现为压力传感器，该压力传感器被配置用以响应于由氢气流生成的差压来产生电信号。
示例34包括示例23至33中任何一个示例或多个示例的主题，并且可选地是，其中，转换元件(8)被实现为风速计，该风速计被配置用以根据氢气流的气体流动来生成电信号。
示例35包括示例23至34中任一个示例或多个示例的主题，并且可选地是，其被配置为使气体供体(6)与动物体直接或间接接触，以测量由动物体排出的身体介质中所含的水含量，并且其中身体介质包括例如汗液，血液，唾液，眼泪，尿液和/或粪便。
示例36包括示例23至35中任一个示例或多个示例的主题，并且可选地是，还包括亲水性多孔过滤器(4)，其中气体供体(6)被设置在该亲水性多孔过滤器(4)内并且/或者成层置于该亲水性多孔过滤器(4)上方，其中亲水性多孔过滤器(4)能够与流体(10)流体连通。
示例22涉及根据示例11至21或23至36中任一个示例的测量装置的用途。
示例37包括用于定量与水有关的特性的方法，该方法包括：
使水流体与反应物气体供体接触，以生成氢气；捕获所释出的氢气气流，该氢气气流具有所述水流体的化学计量当量；将所述氢气气流转换成电信号；根据所述电信号来确定水流体的量；以及释放所捕获的氢气气流，以允许重复使水流体与反应物气体供体接触以生成氢气的步骤。
示例38包括示例37的主题，并且可选地是，其中，水流体被实现为液体，蒸汽，固体流体介质和/或气体。
示例39包括示例23至36的测量装置(1)中的任一个测量装置的用途。
在整个本申请中，本发明的各种实施方式可以以范围格式呈现。应当理解的是，范围格式的描述仅是为了方便和简洁，而不应被解释为对本发明的范围的不灵活的限制。因此，应该将范围的描述视为已具体公开了所有可能的子范围以及所述范围内的各单个数值。例如，对范围诸如从1到6的描述应被视为已具体公开了诸如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等的子范围，以及所述范围内的各单个数字，例如1、2、3、4、5和6。这与范围的广度无关。
每当在本文中指示数值范围时，其意图均包括在所指示的范围内的任何引用数字(小数或整数)。短语“在第一指示数字和第二指示数字之间的范围”和“从第一指示数字到第二指示数字的范围”在本文中可以互换使用，并且是指包括第一和第二指示的数字以及它们之间的所有的小数和整数。
除非另有说明，否则关于量值或数值的术语“大约”和/或“接近”可以暗示在相应的量值或数值的-10％至+10％的包含范围内。
“与……流体连通”是指“间接或直接与……流体连通”。
“联接”是指“间接或直接联接”。
应当理解的是，在不同的实施方式、示例等中公开的特征的组合也包括在本发明的范围内。
尽管本文已经图示并描述了本发明的某些特征，但是本领域普通技术人员现在将想到许多修改，替换，改变和等同例。因此，应当理解的是，权利要求书旨在覆盖落入本发明的真实精神内的所有这样的修改和改变。

Claims (17)

1.一种用于测量介质中的水含量的测量装置(1)，包括：
包括反应物气体供体(6)的反应器(2)，其中所述反应器(2)被构造用以释出氢气流，所述氢气流具有与所述介质中的水相当的化学计量当量，所述反应物气体供体(6)具有在与水反应时释出氢气的能力；和
转换元件(8)，其被配置用以将所述氢气流转换成电信号，
其中所述反应器(2)被构造成使得所述反应物气体供体(6)能够连续地经受含水介质的流动。
2.如权利要求1所述的测量装置(1)，还包括：电路(20、21、22、23)，所述电路(20、21、22、23)被配置用以根据所述电信号来确定与水流体的特性有关的值；和输出装置，其被配置用以输出所述量的水流体。
3.根据权利要求1或2所述的测量装置(1)，其中，所述水流体被实现为液体、气体和/或蒸汽。
4.根据权利要求1至3中任一项或多项所述的测量装置(1)，其中，所述反应物气体供体(6)被实现为金属氢化物或非金属氢化物。
5.根据权利要求4所述的测量装置(1)，其中，所述金属氢化物选自MgH2，NaAlH4，LiAlH4，LiH，LiBH2和LiBH4。
6.根据权利要求5所述的测量装置(1)，其中，所述金属氢化物被实现为CaH2。
7.根据权利要求1至6中任一项或多项所述的测量装置(1)，其中，所述转换元件(8)被实现为由所述氢气流驱动的燃料电池(8A，8B)。
8.根据权利要求7所述的测量装置(1)，其中，所述燃料电池(8A，8B)包括质子交换膜(PEM)。
9.根据权利要求1至8中任一项或多项所述的测量装置(1)，其中，所述转换元件(8)被实现为多孔电介质(19)，其电容随所述氢气流的渗透程度而变化。
10.根据权利要求9所述的测量装置(1)，其中，所述多孔电介质(19)被实现为沸石。
11.根据权利要求1至10中任一项或多项所述的测量设备(1)，其中，所述转换元件(8)被实现为压力传感器，所述压力传感器被配置用以响应于由所述氢气流生成的差压来生成所述电信号。
12.根据权利要求1至11中任一项或多项所述的测量装置(1)，其中，所述转换元件(8)被实现为风速计，其被配置用以根据所述氢气流的气体流动来生成所述电信号。
13.根据权利要求1至12中任一项或多项所述的测量装置(1)，所述测量装置被构造成使得所述气体供体(6)与动物体直接或间接接触，以测量所述动物体排出的身体介质中所含的水含量，并且其中，所述身体介质包括：例如，汗液，血液，唾液，眼泪，尿液和/或粪便。
14.根据权利要求1至13中任一项或多项所述的测量装置(1)，还包括亲水性多孔过滤器(4)，其中，所述气体供体(6)被设置在所述亲水性多孔过滤器(4)内并且/或者成层置于所述亲水性多孔过滤器(4)上方，其中所述亲水性多孔过滤器(4)能够与所述流体源(10)流体连通。
15.一种用于量化与水有关的特性的方法，该方法包括：
使水流体与反应物气体供体接触，以生成氢气；
捕获所释出的氢气气流，该氢气气流具有所述水流体的化学计量当量；
将所述氢气气流转换成电信号；
根据所述电信号确定水流体的量；和
释放所捕获的氢气气流，以允许重复使水流体与所述反应物气体供体接触以生成氢气的步骤。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述水流体被实现为液体、蒸汽和/或气体。
17.根据权利要求1至14中任一项所述的测量装置(1)的用途。
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