CS268093B1

CS268093B1 - Probe for surface measurement of oxygen partial pressure

Info

Publication number: CS268093B1
Application number: CS871530A
Authority: CS
Inventors: Lubomir Ing Pribyla
Original assignee: Pribyla Lubomir
Priority date: 1987-03-09
Filing date: 1987-03-09
Publication date: 1990-03-14
Also published as: CS153087A1

Abstract

Řešení se týká oboru měření neelektrických veličin, lékařství, bio- e chemie apod. Podstatou sondy je, že těleso sondy z elektricky izolačního a tepelně prostupného materiálu má na stranfr-elektrod konvexní tvar, přičemž konvexní strana s elektrodami je překryta fólií propouštějící kyslík a na protilehlé straně jsou spolu s polovodičovými prvky upraveny kontaktní plošky a soubor přívodů pro připojení přívodního kabelu.The solution concerns the field of measurement of non-electrical quantities, medicine, bio-chemistry, etc. The essence of the probe is that the probe body made of electrically insulating and thermally permeable material has a convex shape on the electrode side, while the convex side with the electrodes is covered with an oxygen-permeable foil and on the opposite side, contact pads and a set of leads for connecting the supply cable are arranged together with semiconductor elements.

Description

Vynález se týká sondy pro povrchové měření parciálního tlaku kyslíku.The invention relates to a probe for surface measurement of oxygen partial pressure.

Dosavadní sondy pro povrchové měření parciálního tlaku kyslíku jsou vesměs tvaru disku s provrtanými otvory pro průchod drátových elektrod, uložených v izolační, skleněné trubičce, na jehož druhé straně je upraven termistor pro měření teploty a cívka odporového vodiče jako vyhřívací prvek. Celek je zapouzdřen v plastikovém pouzdru. Je známa také sonda, jejíž těleso je vytvořené z destičky z elektricky izolačního, tepelně prostupného materiálu, na jehož jedné straně jsou metodou plošného spoje vytvořeny elektrochemické měřicí elektrody opatřené elektrolytem a· na druhé straně upraven jeden polovodičový prvek zapojený jako topné těleso o druhý polovodičový prvek zapojený jako měřič teploty, přičemž elektrochemické měřicí elektrody i polovodičové prvky jsou překryty membránou propouštějící kyslík.Conventional probes for surface measurement of oxygen partial pressure are generally disk-shaped with drilled holes for the passage of wire electrodes housed in an insulating glass tube, on the other side of which a thermistor for measuring temperature and a coil of a resistance conductor are provided as a heating element. The unit is encapsulated in a plastic case. A probe is also known, the body of which is made of a plate of electrically insulating, heat-permeable material, on the one hand of which electrochemical measuring electrodes provided with electrolyte are formed by a printed circuit board and on the other hand one semiconductor element connected as a heating element connected as a temperature meter, wherein the electrochemical measuring electrodes and the semiconductor elements are covered by an oxygen-permeable membrane.

Nevýhodou prvé skupiny sond je technologická náročnost výroby, a tím i relativně vysoké náklady. Kromě toho, s ohledem na relativně vysoký tvar a malou dosavadní plochu, mechanické uchycení k měřenému předmětu, zejména pokud jde o lidské tělo, zvláště'při dlouhodobém měření, je obtížné, takže dochází k nedokonalému plošnému styku s měřeným povrchem, -a tím i ke zkreslení měřených hodnot. Nevýhodou poslední uvedené sondy je možnost ovlivnění měřené hodnoty změnou vnějšího tlaku na membránu a náročné napínání membrány.The disadvantage of the first group of probes is the technological complexity of production, and thus relatively high costs. In addition, due to the relatively high shape and small current area, mechanical attachment to the measured object, especially with regard to the human body, especially during long-term measurements, is difficult, so that imperfect surface contact with the measured surface occurs, and thus to distort the measured values. The disadvantage of the latter probe is the possibility of influencing the measured value by changing the external pressure on the diaphragm and demanding tensioning of the diaphragm.

Mnohé z těchto nevýhod odstraňuje sonda pro povrchové měření parciálního tlaku kyslíku podle vynálezu, jejíž podstata spočívá v tom, že těleso sondy, vyrobené z elektricky izolačního a tepelně prostupného materiálu, má na straně elektrochemických elektrod konvexní tvar, přičemž konvexní strana s^Lelektrodami je překryta membránou propouštějící kyslík a protilehlá strana je spolu s polovodičovými prvky,. kontaktními ploškami a spojem souboru přívodů s kontaktními ploškami op‘atřena krycí ochrannou hmotou. ’Many of these disadvantages are eliminated by the probe for surface measurement of oxygen partial pressure according to the invention, the essence of which is that the probe body made of electrically insulating and thermally permeable material has a convex shape on the electrochemical electrodes side, the convex side with ^L electrodes being covered an oxygen-permeable membrane and the opposite side is together with the semiconductor elements. contact pads and the connection of the set of leads to the contact pads is provided with a covering protective material. '

Výhodou sondy podle vynálezu je její výrobní jednoduchost a s tím spojené nízké výrobní náklady. S ohledem na řádové rozdíly mezi rozjněry dosedací plochy a výškou sondy umožňuje sonda podle vynálezu jednoduché připevnění ke zkoumanému objektu při trvale kvalitním kontaktu s měřeným povrchem i při dlouhodobých měřeních. Navíc je tato sonda řádově odolnější proti ovlivnění změnou tlaku na membránu a výrobně jednodušší použitím souboru přívodů použitelných, například pro integrované obvody. Soubor přívodů umožňuje snadnou záměnu sondy v unifikované patici.The advantage of the probe according to the invention is its simplicity of production and the associated low production costs. With regard to the order of magnitude differences between the resilience of the bearing surface and the height of the probe, the probe according to the invention allows easy attachment to the object under examination with permanent quality contact with the measured surface even during long-term measurements. In addition, this probe is an order of magnitude more resistant to the effects of changing the pressure on the diaphragm and simpler to manufacture using a set of leads usable, for example, for integrated circuits. The set of leads allows easy replacement of the probe in a unified socket.

Příklad provedení sondy podle vynálezu je znázorněn na připojeném výkresu, kde na obr. 1 bokorys sondy se souborem přívodů, na obr. 4 půdorys s vyznačenými elektrodami, na obr. 3 pohled na spodní stranu sondy opatřenou kontaktními ploškami se souborem přívodu a na obr. 2 je detail konvexního povrchu tělesa sondy.An exemplary embodiment of a probe according to the invention is shown in the accompanying drawing, where in Fig. 1 a side view of a probe with a set of leads, in Fig. 4 a plan view with marked electrodes, 2 is a detail of the convex surface of the probe body.

Na obr. 1 vystupuje ze spodní strany tělesa 2 soubor přívodů 11.In Fig. 1, a set of leads 11 protrudes from the underside of the body 2.

• Na obr. 4 jsou na konvexním povrchu tělesa !_ naneseny metodou vypalovaných vodivých spojů elektrochemické měřicí elektrody 2> 2 ^ze kterých elektroda 2 je sonda a elektroda 2 je katoda pokrytá elektroizolačni vrstvou £ mimo aktivní plochu 5• In Fig. 4, the convex surface of the body! _ Deposited by the method of fired conductive joints electrochemical measuring electrode 2> 2 ^from which the probe electrode 2 and the cathode electrode 2 is covered by electrical insulating layer outside the active area £ 5

Na obr. 2 jsou aktivní plocha 2 katody 2 ^a anoda 2 > uložené na konvexní ploše tělesa 2, smáčeny elektrolytem 6 překrytým folií 12 propouštějící kyslík.In FIG. 2, the active surface 2 of the cathode 2 ^{and the} anode 2, mounted on the convex surface of the body 2, are wetted by an electrolyte 6 covered by an oxygen-permeable foil 12.

Na obr. 3 jsou na spodní straně tělesa 2 uloženy polovodičové prvky 2· 2 ze kterých > polovodičový prvek 2 je zapojen jako topné těleso a polovodičový prvek 2 í^e zapojen jaj ko čidlo teploty. Drátové vývody £ polovodičových prvků 2> 2 jsou přivařeny na kontaktní í plošky 15 a spolu s polovodičovými prvky 2· 2 3^SOU zality krycí ochrannou hmotou 10In FIG. 3, on the underside of the body 2 mounted semiconductor elements 2 · 2 of which> semiconductor element 2 is connected as a heating element and a semiconductor element 2 connected ^te aye ko temperature sensor. The wire leads £ of the semiconductor elements 2> 2 are welded to the contact pads 15 and, together with the semiconductor elements 2 · 2 3, are ^{encapsulated with} a covering protective material 10.

Na kontaktní plošky 15 je připájen nebo přilepen soubor přívodů 11 umožňující rychlou záměnu čidla vyjmutím z unifikované patice nebo je k nim, obzvláště v případě zmenšeni rozměrů čidla, připájen přívodní kabel.A set of leads 11 is soldered or glued to the contact pads 15, allowing the sensor to be quickly replaced by removing it from the unified socket, or a lead cable is soldered to them, especially in the case of reduced sensor dimensions.

Sonda, jejíž těleso 2 může být například tvořeno korundovým plátkem upraveným na jedné straně do konvexního a přibližně kruhového tvaru o průměru 11 mm, tloušťce 0,8 mm, výšce vrcholu konvexní plochy 0,5 mm, se přiloží na tělo pacienta, po obvodu utěsní a přiváže obvazem nebo přilepí leukoplastí.The probe, the body 2 of which may, for example, be formed by a corundum blade arranged on one side in a convex and approximately circular shape with a diameter of 11 mm, 0.8 mm thick, top height of the convex surface 0.5 mm, is placed on the patient's body, sealed around the circumference and bandaged or glued with a bandage.

Na aktivní ploše 5. katody 3 probíhá (v případě difúze kyslíku k aktivní ploše 5) .elektrochemická reakce, přičemž jejím vnějším projevem je proud tekoucí mezi anodou 2 a katodou 2· Tento proud je úměrný množství kyslíku v blízkosti aktivní plochy 5. Uvolňování kyslíku z těla pacienta a jeho difúze k aktivní ploše 2 sondy je podporováno tepelným ohřevem s místním překrvením. Přítlačná síla sondy, způsobující kontakt s tělem pacienta, neovlivní hodnotu sondou měřeného kyslíku. Množství kyslíku je vyhodnocováno měřicí jednotkou, která může být například sestavena z kardiomonitoru řady LKM 200 (Tesla Valašské Meziříčí) a interfejsu, který zabezpečí vzájemné přizpůsobení.An electrochemical reaction takes place on the active surface 5 of the cathode 3 (in the case of oxygen diffusion to the active surface 5), its external manifestation being a current flowing between the anode 2 and the cathode 2. This current is proportional to the amount of oxygen near the active surface 5. from the patient's body and its diffusion to the active surface 2 of the probe is supported by thermal heating with local congestion. The pressing force of the probe, causing contact with the patient's body, does not affect the value of the oxygen measured by the probe. The amount of oxygen is evaluated by a measuring unit, which can be assembled, for example, from a cardiomonitor of the LKM 200 series (Tesla Valašské Meziříčí) and an interface that ensures mutual adjustment.

Konvexní tvar tělesa 2 umožňuje optimální a přitom relativně snadné napnutí fólie 12.The convex shape of the body 2 allows an optimal and at the same time relatively easy tensioning of the film 12.

Vynález je možno s výhodou využít zejména k lékařským účelům, ale také pra oblast biochemických a jiných výzkumů, při-práci potápěčů, horníků a podobně. .....The invention can be advantageously used in particular for medical purposes, but also in the field of biochemical and other research, the work of divers, miners and the like. .....

Claims

- OBJECT OF THE INVENTION

A probe for surface measurement of oxygen partial pressure, comprising a body made of electrically insulating, thermally permeable material, on one side of which electrochemical measuring electrodes provided with electrolyte are formed by fired conductive connections and on the opposite side are contact pads, a set of leads and at least two semiconductor elements, one of which is connected as a heating element and the other as a temperature meter, characterized in that the body (1) has a convex shape on the electrode side J (2), (3), the convex side with the electrodes (2), (5) is covered by an oxygen-permeable foil (12) and the opposite side, together with the semiconductor elements (7), (8), the contact pads (15) and the connection of the set of leads (11) to the contact pads, is provided with a covering protective material (10).