CZ305767B6

CZ305767B6 - Sensing element of liquid-entrained particles or substances

Info

Publication number: CZ305767B6
Application number: CZ2008-140A
Authority: CZ
Inventors: Václav Tesař
Original assignee: Ăšstav termomechaniky AV ÄŚR, v.v.i.
Priority date: 2008-03-07
Filing date: 2008-03-07
Publication date: 2016-03-09
Also published as: CZ2008140A3

Abstract

In the present invention, there is disclosed a sensing element in the body (10) of which, there is inlet (1) of investigated liquid, terminated by a nozzle (2), and at least one liquid outlet (5). The sensing element is characterized in that a detection component (3) detection surface (32) is situated opposite to the nozzle (2) mouth and opposite to a contraction wall situated alongside the nozzle (2). The detection component (3) is arranged inside a cavity performed between the nozzle (2) mouth and the outlet (5), wherein in the sensing element body (10), there is situated a detection component (3) movement detector (4).

Description

Čidlo částic nebo látek unášených tekutinouParticle or fluid entrained sensor

Oblast technikyField of technology

Vynález se týká širokého spektra vstupních členů řídicích a automatizačních systémů, ve kterých má být zjištěna existence, počet a/nebo charakter částic unášených tekutinou. Může také jít o zjišťování chemických, například organických, látek, jež jsou ve vyšetřované tekutině obsaženy nebo rozpuštěny. Jedná se o případ, kdy zjišťování probíhá tak, že se detekované částice nebo zjišťovaná látka z tekutiny oddělí a zachytí.The invention relates to a wide range of input members of control and automation systems in which the existence, number and / or nature of fluid-entrained particles is to be determined. It can also be the detection of chemical, for example organic, substances that are contained or dissolved in the fluid under investigation. This is the case when the detection takes place in such a way that the detected particles or the detected substance are separated and captured from the fluid.

Dosavadní stav technikyPrior art

Situací, kdy je požadována detekce přítomnosti, a popřípadě vyhodnocena koncentrace částic v tekutině, rychle roste. Mnohdy nevyhovuje dosavadní postup vyhodnocování v laboratořích a jsou žádoucí malé přenosné přístroje, které by takovou detekci mohly provést na místě. Jedná se zejména o detekci kontaminantů, například v tekutinách sloužících jako potraviny. Příkladem může být mléko. To je sváženo od různých dodavatelů a přítomnost například reziduí antibiotik u jediného dodavatele může znehodnotit celé dopravované množství mléka. Dosud se provádí kontrola kvality v laboratoři až po svezení a smíchání mléka od všech dodavatelů. Je žádoucí provádět detekci kontaminantů již při samém odběru, než dojde ke smíšení různých dodávek. K tomu je zapotřebí, aby bylo k dispozici velké množství detekčních přístrojů přímo při odběru u každého z dodavatelů. Jiné charakteristické příklady detekce částic jsou například měření koncentrace aerosolu v ovzduší, které by také mělo být prováděno ve velkém počtu míst, aby se zachytily i menší lokální zdroje nečistot. Podobně může jít o detekci bakterií a jiných patogenů v tělních tekutinách. Také v těchto případech, pokud vůbec je detekce s ohledem na nutné náklady prováděna, se dosud spoléhá na drahé a pomalé zjišťování kontaminace v laboratořích, které je vesměs až následné.The situation where the presence detection is required and, if necessary, the concentration of particles in the fluid is evaluated, increases rapidly. The current evaluation procedure in laboratories is often unsatisfactory, and small portable devices that can perform such detection on site are desirable. It is mainly the detection of contaminants, for example in liquids serving as food. An example is milk. This is weighed from different suppliers, and the presence of, for example, antibiotic residues in a single supplier can degrade the entire amount of milk transported. So far, quality control is performed in the laboratory after the collection and mixing of milk from all suppliers. It is desirable to perform the detection of contaminants at the time of collection before mixing the various supplies. This requires that a large number of detection devices be available at the time of collection from each of the suppliers. Other characteristic examples of particle detection are, for example, the measurement of aerosol concentration in the air, which should also be carried out in a large number of places in order to capture even smaller local sources of impurities. Similarly, it can be the detection of bacteria and other pathogens in body fluids. Also in these cases, if detection is performed at all with regard to the necessary costs, it still relies on expensive and slow detection of contamination in laboratories, which is mostly subsequent.

Laboratorní metody detekce a měření koncentrace nežádoucích částic obvykle vycházejí z oddělení částic jejich zachycením na filtrech. U takových částic, které svojí malou velikostí neumožňují oddělení filtrací, předchází jako výchozí detekční krok shluknutí částic. U biologických kontaminantů se například využívá aglomerace na částicích protilátek, které mají tu výhodu, že mohou být vysoce selektivní, tj. k aglomeraci dojde jen u přesně vymezeného druhu kontaminantů. Proces obvykle vyžaduje manuální obsluhu kvalifikovaným personálem. Jen výjimečně, tam kde jde o velká množství stereotypně prováděných analýz, je manuální zpracování nahrazováno například laboratorními roboty provádějícími výměnu filtračního materiálu, přenos tekutin mezi zkumavkami, dávkování reagens apod. Moderním požadavkům rozprostřené detekce na velkém počtu lokalit tyto postupy nevyhovují a jsou jednou ze základních překážek v cestě za dokonalejší kontrolou kontaminace.Laboratory methods for detecting and measuring the concentration of unwanted particles are usually based on the separation of particles by capturing them on filters. For such particles, which, due to their small size, do not allow separation by filtration, agglomeration of the particles precedes as a starting detection step. For example, biological contaminants use agglomeration on antibody particles, which has the advantage that they can be highly selective, i.e. agglomeration occurs only with a well-defined type of contaminant. The process usually requires manual operation by qualified personnel. Only exceptionally, where there are large numbers of stereotyped analyzes, manual processing is replaced by, for example, laboratory robots exchanging filter material, fluid transfer between tubes, reagent dosing, etc. Modern procedures do not meet modern requirements of distributed detection at a large number of sites and are one of the basic obstacles to better contamination control.

V literatuře jsou známy popisy detekčních čidel, které mají umožnit podstatně produktivnější provádění detekce. Vesměs jsou založeny na měření fyzikálních změn způsobených zachycenými částicemi. Částice mohou být imobilizovány zachycením na filtru, ale dnes dostupné metody měření změn jsou tak citlivé, že zaregistrují i poměrně malé množství zachycené na jednoduchém rovném detekčním povrchu, který je vhodným způsobem pro zachycení částic aktivován (někdy se o této aktivaci hovoří jako o funkcionalizaci povrchu). Aktivace může spočívat v nanesení vhodných protilátek nebo vrstvy porézní látky, v jejichž pórech se vyšetřovaná látka z tekutiny zachytí buď fyzikální adsorpcí, nebo chemisorpcí.Descriptions of detection sensors are known in the literature, which are intended to enable a much more productive detection. They are mostly based on the measurement of physical changes caused by trapped particles. Particles can be immobilized by trapping on a filter, but the methods of measuring changes available today are so sensitive that they detect even a relatively small amount trapped on a simple flat detection surface that is activated in a suitable way to trap particles (sometimes referred to as surface functionalization). ). Activation may involve the application of suitable antibodies or a layer of porous substance in the pores of which the test substance is captured from the fluid by either physical adsorption or chemisorption.

Základní informace o takové funkcionalizaci, zejména s použitím imobilizovaných protilátek, podává například monografie V. Tesař: „Pressure-Driven Microfluidics“, jíž vydalo nakladatelství Artech House Boston-London v roce 2007. Vysoká citlivost se nejvhodněji dosáhne tím, že seBasic information on such functionalization, especially with the use of immobilized antibodies, is given, for example, by the monograph V. Tesař: "Pressure-Driven Microfluidics", published by Artech House Boston-London in 2007. High sensitivity is best achieved by

- 1 CZ 305767 B6 součástka s funkcionalizovaným povrchem uvede do rezonančních oscilací a zjišťuje se hodnota rezonanční frekvence, která může být vysoce citlivá na změny hmotnosti detekční součástky.- 1 CZ 305767 B6 component with a functionalized surface is introduced into resonant oscillations and the value of the resonant frequency is determined, which can be highly sensitive to changes in the weight of the detection component.

Do této kategorie nově vyvíjených detekčních čidel patří též čidlo částic unášených tekutinou nebo látek v tekutině obsažených podle tohoto vynálezu.This category of newly developed detection sensors also includes a sensor for fluid-entrained particles or substances contained in the fluid according to the present invention.

Efektivní zachycení detekovaných částic resp. látek na funkcionalizovaném detekčním povrchu detekční součástky vyžaduje, aby se tekutina přinášející s sebou tyto částice nebo látky dostala do co nejmenší vzdálenosti k detekčnímu povrchu. Nejvýhodněji se toho dosahuje tím, že tekutina výtokem z tiysky vytváří tekutinový proud směřující pokud možno kolmo k detekčnímu povrchu a jde tedy o impaktní proudění. V trysce se tekutina urychlí a může tak proniknout stagnační vrstvou nepohyblivé tekutiny, jež je držena na povrchu účinkem viskozity.Effective capture of detected particles resp. substances on the functionalized detection surface of the detection component requires that the fluid carrying these particles or substances be brought to a minimum distance from the detection surface. Most preferably, this is achieved by the fluid flowing out of the nozzle generating a fluid stream directed as perpendicularly as possible to the detection surface and thus an impact flow. In the nozzle, the fluid accelerates and can thus penetrate the stagnant layer of immobile fluid, which is held on the surface by the effect of viscosity.

Uvedení detekční součástky do rezonančních oscilací je možné například elektromagneticky nebo piezoelektricky. S ohledem na výše zmíněný požadavek lokálních použití velkých počtů takového čidla v prostředí mimo laboratoře však není elektrické buzení oscilací výhodné, neboť klade poměrně vysoké nároky na elektrické zdroje. Je samozřejmě možné použít baterii jako u jiných bateriemi napájených spotřebičů, ale má to své nevýhody. Baterie často přestanou fungovat právě v situacích, kdy je čidlo nejvíce zapotřebí a náhradní baterie nejsou právě dosažitelné. Jak konstrukčně, tak provozně výhodnější - zejména tam, kde je vyšetřovaná tekutina tak jako tak k dispozici pod určitým přetlakem - je využít ke generaci oscilací detekční součástky přímo silového působení tekutinového proudu sloužícího k vytváření impaktního proudění. Hovoří se v takových případech o fluidickém provedení čidla. Jde o fluidický oscilátor se zpětnými vazbami, do nichž zasahuje detekční součástka, která v tomto případě má charakter vetknutého nosníku. I když se jedná o moderní provedení popsané v nejnovější světové literatuře, je z popisu tam uvedeného zřejmé, že nejde o uspořádání právě jednoduché. Prvotní příčinou je předpoklad, že silový účinek impaktního proudění má vždy jen jeden směr, a to směr od trysky. Generace oscilace součástky, jakou je vetknutý nosník, silovým působením je však daleko efektivnější, působí-li síla střídavě z opačných směrů. Proto má popsané uspořádání dvě navzájem protilehlé trysky působící na vetknutý nosník detekční součástky střídavě z obou stran. Je zde fluidický zesilovač s dvojicí zpětných vazeb. Oba zpětnovazební kanálky, jimiž se zpětné vazby zavádějí, se vzájemně kříží, a to komplikuje celkovou konfiguraci, neboť dutiny generátoru musí být vytvořeny v několika nezávisle zhotovovaných planámích systémech vzájemně ještě oddělených oddělovacími deskami.The introduction of the detection component into resonant oscillations is possible, for example, electromagnetically or piezoelectrically. However, in view of the above-mentioned requirement for local use of large numbers of such a sensor in an environment outside the laboratory, electrical excitation by oscillations is not advantageous, as it places relatively high demands on electrical resources. Of course, it is possible to use the battery as with other battery-powered appliances, but it has its disadvantages. Batteries often stop working in situations where the sensor is most needed and replacement batteries are not available. Both structurally and operationally more advantageous - especially where the fluid to be examined is still available under a certain overpressure - it is to use the force of the fluid stream used to generate the impact flow to generate the oscillations of the detection component directly. In such cases, there is talk of a fluid design of the sensor. It is a fluidic oscillator with feedback, into which the detection component intervenes, which in this case has the character of an embedded beam. Although this is a modern design described in the latest world literature, it is clear from the description given there that it is not a simple arrangement. The primary reason is the assumption that the force effect of the impact flow always has only one direction, namely the direction from the nozzle. However, the generation of oscillation of a component, such as an embedded beam, by force is much more efficient if the force acts alternately from opposite directions. Therefore, the described arrangement has two mutually opposite nozzles acting on the embedded beam of the detection component alternately from both sides. There is a fluid amplifier with a pair of feedbacks. The two feedback channels through which the feedbacks are introduced intersect each other, which complicates the overall configuration, since the generator cavities must be formed in several independently made flame systems still separated from each other by separating plates.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Uvedené nevýhody jsou odstraněny fluidickým čidlem částic nebo látek unášených tekutinou podle tohoto vynálezu. Čidlo má přívod vyšetřované tekutiny napojený na trysku a nejméně jeden vývod tekutiny. Podstatou řešení je, že proti ústí trysky a po její straně umístěné nejméně jedné kontrakční stěně se nachází detekční povrch detekční součástky, která je uchycena k tělesu čidla prostřednictvím deformovatelných částí, jako jsou například vlny nebo ohybová místa na konci nosníků, přičemž u tělesa čidla nebo přímo v něm je detektor oscilačních pohybů detekční součástky.Said disadvantages are eliminated by the fluid sensor of particles or substances entrained by the fluid according to the invention. The sensor has a fluid inlet connected to the nozzle and at least one fluid outlet. The essence of the solution is that against the mouth of the nozzle and on its side located at least one contraction wall there is a detection surface of the detection component, which is attached to the sensor body by deformable parts such as waves or bending points at the end of the beams. directly in it is the oscillating motion detector of the detection component.

Je tedy zřejmé, že je použita pouze jedna tryska. Přesto je generována střídavě působící síla na detekční součástku. Využívá se tzv. principu „aerodynamického paradoxu“, podle něhož je možné vyvodit výtokem tekutiny z trysky také silový účinek mající směr k trysce. Tento silový účinek se zejména projevuje jako tlaková síla generovaná při průtoku v úzkém prostoru mezi detekčním povrchem detekční součástky a kontrakční stěnou.It is thus clear that only one nozzle is used. Nevertheless, an alternating force is generated on the detection component. The so-called "aerodynamic paradox" principle is used, according to which it is possible to derive a force effect having a direction towards the nozzle by the outflow of fluid from the nozzle. This force effect manifests itself in particular as a compressive force generated during the flow in the narrow space between the detection surface of the detection component and the contraction wall.

Výhodou čidla částic unášených tekutinou podle tohoto vynálezu je především jednoduchost. Jeho součástí není fluidický zesilovač. Nejsou v něm také vytvořeny kanálky zpětných vazeb.The advantage of the fluid-entrained particle sensor according to the invention is above all simplicity. It does not include a fluid amplifier. There are also no feedback channels created in it.

-2CZ 305767 B6-2EN 305767 B6

Tato jednoduchost se nevyhnutelně odráží ve snadnosti výroby, v nízké ceně a vysoké spolehlivosti.This simplicity is inevitably reflected in ease of manufacture, low cost and high reliability.

Objasnění výkresůExplanation of drawings

Příklady provedení fluidických čidel částic unášených tekutinou jsou znázorněny na připojených devíti obrázcích. Na obr. 1 a obr. 2 je provedení s detekční součástkou 3 tvořenou vetknutým jazýčkem plochého hranolovitého tvaru. Obr. 2 přitom představuje detail provedení z obr. 1. Následující dva obrázky, obr. 3 a obr. 4, slouží k vysvětlení jevu tzv. „aerodynamického paradoxu“, na němž je založena funkce čidla podle vynálezu. Na obr. 3 je zobrazeno zjednodušené idealizované provedení čidla a na obr. 4 odpovídající průběh aerodynamických sil působících na detekční součástku 3. Na obr. 5 je znázorněn příklad provedení se zcela volnou detekční součástkou 3 ve tvaru koule. Na obr. 6 je naznačeno jiné provedení, s detekční součástkou 3 tvořenou tenkou membránou kruhového tvaru vetknutou na obvodě. Na obr. 7 a obr. 8 jsou dva různé pohledy na jedno z dalších alternativních provedení, u kterého je detekční součástka 3 tvořena tělesem upevněným na integrálně provedených dvou nosnících 35 majících ohybová místa 33 na svých koncích. Ohybová místa 33 odpovídající kloubům čtyřkloubového paralelogramu. Také poslední dva obrázky, obr. 9 a obr. 10, ukazují oba tentýž příklad provedení. Zde je detekční součástka 3 tvořena jazýčkem plochého hranolovitého tvaru jako na obr. 1, ale tento jazýček má v sobě vytvořenou drážku pro vedení tekutiny umožňující snímání pohybů čistě fluidicky, bez účasti elektroniky.Exemplary embodiments of fluid-entrained fluid particle sensors are shown in the accompanying nine figures. Fig. 1 and Fig. 2 show an embodiment with a detection component 3 formed by an embedded flat prism-shaped tongue. Giant. 2 represents a detail of the embodiment of FIG. 1. The following two figures, FIGS. 3 and 4, serve to explain the phenomenon of the so-called "aerodynamic paradox" on which the function of the sensor according to the invention is based. Fig. 3 shows a simplified idealized embodiment of the sensor and Fig. 4 shows the corresponding course of aerodynamic forces acting on the detection component 3. Fig. 5 shows an example of an embodiment with a completely free ball-shaped detection component 3. Fig. 6 shows another embodiment, with the detection component 3 formed by a thin circular membrane embedded in the circumference. Fig. 7 and Fig. 8 are two different views of one of the other alternative embodiments, in which the detection component 3 is formed by a body mounted on integrally formed two beams 35 having bending points 33 at their ends. Bending points 33 corresponding to the joints of a four-joint parallelogram. Also the last two figures, Fig. 9 and Fig. 10, both show the same embodiment. Here, the detection component 3 is formed by a flat prismatic tongue as in Fig. 1, but this tongue has a groove formed in it for guiding the fluid, allowing the sensing of movements purely fluidly, without the participation of electronics.

Příklady uskutečnění vynálezuExamples of embodiments of the invention

Základem provedení z obr. 1 a obr. 2 je těleso 10 čidla sestávající ze tří částí, uspořádaných jedna nad druhou a vzájemně spolu spojených. Na obr. 1 a obr. 2 jsou z nich patrné dvě součástky, deska 10a a spodní krycí deska 10b (obr. 2). Třetí součástka, která na obrázcích není nakreslena, je plochá horní krycí deska uzavírající svrchu dutinu znázorněnou na obr. 1. Dutina je vytvořena v desce 10a např. fotochemicky. Do této dutiny vede přívod 1 vyšetřované tekutiny, na nějž je napojena tryska 2. Po obou stranách ústí trysky 2 jsou rovné kontrakční stěny 13. Pro výtok tekutiny z dutiny slouží první vývod 5a, druhý vývod 5b, a třetí vývod 5c. Tekutina může libovolně vytékat kterýmkoliv z nich. Detekční součástka 3 tvořená jazýčkem plochého podlouhlého hranolovitého tvaru je zhotovena integrálně jako část desky 10a. Nachází se proti ústí trysky 2 a kontrakčním stěnám 13. Tato přilehlá strana představuje detekční povrch 32, který je opatřený povlakem z protilátek schopných na sebe vázat biologické kontaminanty určitého zvoleného druhu (tato volba je dána typem použití protilátky). Jazýček (detekční součástka 3) je užší než je tloušťka desky 10a. Na obr. 2 je jeho vzdálenost od krycích desek označena kótou δ. Tím, že je jazýček o tuto míru menší, může v dutině volně kmitat mezi spodní krycí deskou 10b a horní krycí deskou. Proti pohyblivému konci jazýčku je umístěn detektor 4 pohybu detekční součástky 3. Detektor 4 může být umístěn i jinde a variabilní je i jeho provedení.The basis of the embodiment of Fig. 1 and Fig. 2 is a sensor body 10 consisting of three parts, arranged one above the other and connected to each other. Fig. 1 and Fig. 2 show two components, a plate 10a and a lower cover plate 10b (Fig. 2). The third component, which is not shown in the figures, is a flat upper cover plate closing the cavity shown in Fig. 1 above. The cavity is formed in the plate 10a, e.g. photochemically. An inlet 1 of the examined fluid leads to this cavity, to which a nozzle 2 is connected. On both sides of the mouth of the nozzle 2 there are straight contraction walls 13. A first outlet 5a, a second outlet 5b and a third outlet 5c serve for the outflow of fluid from the cavity. The fluid can flow freely from any of them. The detection component 3 formed by the tongue of the flat elongated prismatic shape is made integrally as a part of the plate 10a. It is located opposite the nozzle orifice 2 and the contraction walls 13. This adjacent side represents a detection surface 32 which is coated with antibodies capable of binding biological contaminants of a certain selected species (this choice is determined by the type of antibody use). The tongue (detection part 3) is narrower than the thickness of the plate 10a. In Fig. 2, its distance from the cover plates is indicated by the dimension δ. Because the tongue is smaller by this amount, it can oscillate freely in the cavity between the lower cover plate 10b and the upper cover plate. A motion detector 4 of the detection component 3 is located opposite the movable end of the tongue. The detector 4 can also be located elsewhere and its design is variable.

Jakmile je do přívodu 1 přivedena vyšetřovaná tekutina, její výtok tryskou 2 uvede jazýček tvořící zde detekční součástku 3 v důsledku Clément-Desormesova jevu „aerodynamického paradoxu“ do vibračních pohybů. Jeho konec vykonává pohyby, během nichž se jeho detekční povrch 32 střídavě přibližuje a vzdaluje od kontrakčních stěn 13. Frekvence těchto vibrací závisí především na hmotnosti jazýčku a na jeho elastických vlastnostech. Tyto vlastnosti jsou neměnné, avšak jakmile detekční povrch 32 opatřený povlakem z protilátek začne na sebe vázat biologické kontaminanty z dopadající tekutiny, hmotnost se zvětší právě o přírůstek daný hmotností zachycených kontaminantů. Tím se frekvence vibrací sníží. Laserová dioda v detektoru 4 generuje dva koherentní světelné svazky, jejichž dráhy jsou na obr. 1 naznačeny: protínají se a v místě protnutí vytvářejí v důsledku interference soustavu světlých disků. Místo protnutí je tam, kde kmitá volný konec jazýčku, který tak střídavě některé disky zakiývá v rytmu svých oscilací. V detektoru 4 je pak dvojice fotodiod, reagujících na zakrývání světelných disků generováním elektrického signáAs soon as the fluid to be examined is introduced into the inlet 1, its discharge through the nozzle 2 causes the tongue forming the detection component 3 here due to the Clément-Desormes phenomenon of "aerodynamic paradox" into vibrational movements. Its end performs movements during which its detection surface 32 alternately approaches and moves away from the contraction walls 13. The frequency of these vibrations depends mainly on the weight of the tongue and on its elastic properties. These properties are unchanged, but as soon as the antibody-coated detection surface 32 begins to bind biological contaminants from the incident fluid, the weight increases by an increase in the weight of the trapped contaminants. This reduces the vibration frequency. The laser diode in the detector 4 generates two coherent light beams, the paths of which are indicated in Fig. 1: they intersect and form a system of light disks at the point of intersection due to interference. The point of intersection is where the free end of the tongue oscillates, which alternately oscillates some discs in the rhythm of its oscillations. In the detector 4 there is then a pair of photodiodes, which react to the covering of light disks by generating an electrical signal

-3 CZ 305767 B6 lu o intenzitě dané tím, kolik a jaké světelné disky jsou právě zakryty. Frekvenci kmitání jazýčku lze tedy stanovit z frekvence zakrývání světelných disků koncem jazýčku a z takto získaného elektrického signálu lze zjistit hmotnost biologických kontaminantů v daném okamžiku vázaných na protilátky na detekčním povrchu 32. V nejjednodušším případě logický obvod reagující na změnu vyvolanou přítomností kontaminantů generuje varovný signál. Pokud přítomnost kontaminantů neznamená ihned reálné nebezpečí, pak je možné využívat čidlo podle vynálezu k tomu, že odečítáním nárůstu množství kontaminantů v postupně následujících časových intervalech se zjistí koncentrace kontaminantů v tekutině nebo jiné parametry kontaminace.-3 CZ 305767 B6 lu about the intensity given by how many and which light disks are currently covered. The frequency of the oscillation of the tongue can thus be determined from the frequency of covering the light disks by the end of the tongue, and the electrical signal thus obtained can determine the mass of biological contaminants currently bound to antibodies on the detection surface 32. In the simplest case, the logic circuit If the presence of contaminants does not immediately constitute a real danger, then it is possible to use the sensor according to the invention to determine the concentration of contaminants in the fluid or other contamination parameters by subtracting the increase in the amount of contaminants in successive time intervals.

Popsaný příklad provedení čidla podle vynálezu zpravidla funguje v opakovaných funkčních cyklech, kdy je perioda zachycování detekovaných látek střídána s reaktivací detekčního povrchu 32, například průtokem regenerační tekutiny. Čidlo může bez podstatné změny, pouze volbou charakteru látky imobilizované na detekčním povrchu 32, sloužit k široké škále alternativních detekčních úloh. Použije-li se např. imobilizovaná vrstva granulovaného aktivního uhlí nebo porézní celulózová vrstva, pak se na velkém povrchu jejich pórovité struktury mohou zachytit fyzikální adsorpcí například těžké kovy. Regenerace se pak v takových případech provádí ohřevem na takové teploty, aby došlo k desorpci.The described embodiment of the sensor according to the invention generally operates in repeated functional cycles, where the period of capture of the detected substances is alternated with the reactivation of the detection surface 32, for example by the flow of regeneration fluid. The sensor can serve a wide range of alternative detection tasks without substantially changing the nature of the substance immobilized on the detection surface 32. If, for example, an immobilized layer of granular activated carbon or a porous cellulose layer is used, then heavy metals, for example, can be captured by physical adsorption over a large surface of their porous structure. In such cases, the regeneration is then carried out by heating to such temperatures as to cause desorption.

Podstatné na čidle podle vynálezu je mechanismus generace oscilací detekční součástky 3 využitím Clément-Desormesova jevu „aerodynamického paradoxu“. Tento jev je vysvětlen na dvojici následujících obrázků, kde na obr. 3 je naznačeno zjednodušené idealizované provedení základních součástek čidla a na obr. 4 je pak diagram odpovídajícího průběhu aerodynamických sil působících na detekční součástku 3. Tato detekční součástka 3 je na obr. 3 nakreslena jako volný kruhový disk. Není zde zakresleno vedení tohoto disku, které však je u praktických provedení nezbytné, aby se disk nemohl dostat například vlivem otřesů při transportu do nesprávné polohy vůči trysce 2. Charakteristické je, že jako u ostatních diskutovaných příkladů provedení, je kolem ústí trysky 2 dosti rozsáhlá kontrakční stěna 13, takže mezi ní a detekčním povrchem 32 zbývá pouze úzká mezera.Essential on the sensor according to the invention is the mechanism of generation of oscillations of the detection component 3 using the Clément-Desormes phenomenon of "aerodynamic paradox". This phenomenon is explained in a pair of the following figures, where Fig. 3 shows a simplified idealized embodiment of the basic components of the sensor and Fig. 4 is a diagram of the corresponding course of aerodynamic forces acting on the detection component 3. This detection component 3 is drawn in Fig. 3. as a free circular disk. The guidance of this disk is not shown here, which, however, is necessary in practical embodiments so that the disk cannot get into the wrong position relative to the nozzle 2, for example due to vibrations during transport. It is characteristic that as with other discussed embodiments, it is quite large around the nozzle mouth 2. the contraction wall 13, so that only a narrow gap remains between it and the detection surface 32.

Výsledná aerodynamická síla D působící na disk (detekční součástka 3), jakmile z trysky 2 vytéká tekutina, sestává ze dvou složek. Obě se mění s odlehlostí X disku (detekční součástky 3) od ústí trysky 2. Závislost je naznačena na obr. 4. V prvé řadě je to hybnostní složka síly D^, která je běžně u takových proudění uvažována. Hodnoty jsou v celém rozsahu vzdáleností kladné, tedy směřující od trysky 2. Velikost této silové složky s rostoucí hodnotou X postupně klesá. Druhá složka je zajímavější. Má výrazný vliv jen v uspořádáních s malou mezerou mezi kontrakční stěnou 13 a detekčním povrchem 32. V této mezeře tekutina proudí značnou rychlostí a o hodnotu její kinetické energie zde klesá tlaková energie. Tlak je zde tedy nízký. Musí postupně ve směru proudění narůstat, neboť na obvodu disku je tlak nakonec stejný jako mimo disk. Nízký tlak, menší než v okolí, působící v mezeře mezi kontrakční stěnou 13 a detekčním povrchem 32, vede tak tomu, že na disk (detekční součástku 3) působí ještě Clément-Desormesova tlaková složka síly D^d- Ta působí proti směru výtoku tekutiny z trysky 2, je tedy v souřadnicích použitých na obr. 3 a obr. 4 záporná. Tento obrácený směr v době objevu tohoto jevu byl považován za paradoxní, proti smyslu obvyklého očekávání. Odtud pochází Clément-Desormesovo označení jevu jako „aerodynamického paradoxu“. Tlaková složka síly Den všeobecně roste s rostoucí rychlostí proudění v mezeře mezi kontrakční stěnou 13 a detekčním povrchem 32 a tedy s klesající odlehlostí X disku (detekční součástky 3) od ústí trysky 2. Platí to ovšem jen do té míry, pokud není průtok přítomností detekční součástky 3 blokován. Při velmi malých hodnotách odlehlostí X disku od ústí trysky 2 mění tedy Clément-Desormesova tlaková složka síly Dcd své znaménko na kladné. Změna znaménka (tedy smyslu působení síly) se pak projevuje i u výsledné aerodynamické síly D působící na disk (detekční součástku 3), která je rovna součtu obou dvou složek, D„ a Dcd· Jak ukazuje charakteristický průběh na obr. 4, výsledná aerodynamická síla D je záporná (tzn. působí proti směru výtoku tekutiny z trysky 2) v určitém rozmezí označeném r. Na průběhu jsou patrné dva rovnovážné stavy, ve kterých je silový aerodynamický účinek na detekční součástku 3 nulový. Nacházejí se na začátku a na konci rozmezí r. Na začátku rozmezí r je stabilní rovnovážný stav S. Pokud nějaký vnější účinek vychýlí detekční součástku 3 z této rovnováhy,The resulting aerodynamic force D acting on the disk (detection component 3), as soon as the fluid flows out of the nozzle 2, consists of two components. Both vary with the distance X of the disk (detection component 3) from the mouth of the nozzle 2. The dependence is indicated in Fig. 4. It is primarily the momentum component of the force D 1 that is commonly considered for such flows. The values are positive over the entire range of distances, ie facing away from the nozzle 2. The magnitude of this force component gradually decreases with increasing value of X. The second component is more interesting. It has a significant effect only in arrangements with a small gap between the contraction wall 13 and the detection surface 32. In this gap, the fluid flows at a considerable speed and the pressure energy decreases by the value of its kinetic energy. The pressure is therefore low here. It must gradually increase in the direction of flow, because the pressure on the circumference of the disk is ultimately the same as outside the disk. The low pressure, less than in the vicinity, acting in the gap between the contraction wall 13 and the detection surface 32, thus leads to the Clément-Desormes pressure component of the force D 1 d acting on the disk (detection component 3). It acts against the fluid flow direction. from the nozzle 2, is thus negative in the coordinates used in Fig. 3 and Fig. 4. This reverse at the time of the discovery of this phenomenon was considered paradoxical, against the meaning of usual expectations. This is where Clément-Desormes describes the phenomenon as an "aerodynamic paradox." The pressure component of the force Den generally increases with increasing flow velocity in the gap between the contraction wall 13 and the detection surface 32 and thus with decreasing distance X of the disk (detection component 3) from the nozzle orifice 2. However, this only applies if the flow is not present components 3 blocked. Thus, at very small values of the distances X of the disk from the mouth of the nozzle 2, the Clément-Desormes pressure component of the force Dcd changes its sign to positive. The change of the sign (ie the sense of force) is then reflected in the resulting aerodynamic force D acting on the disk (detection component 3), which is equal to the sum of the two components, D „and Dcd · As the characteristic course in Fig. 4 shows, the resulting aerodynamic force D is negative (i.e. it acts against the direction of fluid flow from the nozzle 2) in a certain range marked r. Two equilibrium states are evident in the course, in which the force aerodynamic effect on the detection component 3 is zero. They are located at the beginning and at the end of the range r. At the beginning of the range r there is a stable equilibrium state S. If any external effect deviates the detection component 3 from this equilibrium,

-4CZ 305767 B6 směry působících sil jsou takové (jak naznačují šipky nakreslené na vodorovné ose diagramu), že detekční součástku 3 navrátí do rovnovážného stavu S. Druhý rovnovážný stav U na konci rozmezí r je nestabilní. Po výchylce se detekční součástka 3 do takové rovnováhy nenavrátí.-4GB 305767 B6 the directions of the applied forces are such (as indicated by the arrows drawn on the horizontal axis of the diagram) that they return the detection component 3 to the equilibrium state S. The second equilibrium state U at the end of the range r is unstable. After the deflection, the detection component 3 does not return to such an equilibrium.

Oscilace jsou vyvolány u detekční součástky 3 v okolí stabilního rovnovážného stavu S tím, že kromě uvedených aerodynamických sil působí na detekční součástku 3 ještě setrvačné síly. Detekční součástka 3 při návratu do stabilního rovnovážného stavu S se v něm nezastaví, nýbrž setrvačností pokračuje dále a dostane se tak do situace, kdy na ní působící výsledná aerodynamická síla D změní svůj směr. Změní se tak posléze i směr pohybu detekční součástky 3, která se zase navrací do stabilního rovnovážného stavu S, avšak z druhé strany. Ani tentokrát se v něm nezastaví, ale v důsledku své setrvačnosti překývne. Frekvence takto stále se opakujících oscilací však závisí především na setrvačnosti, tedy na hmotnosti detekční součástky 3.The oscillations are induced in the detection component 3 in the vicinity of a stable equilibrium state, in that, in addition to the aerodynamic forces mentioned, inertial forces also act on the detection component 3. Upon returning to the stable equilibrium state S, the detection component 3 does not stop therein, but continues with inertia and thus gets into a situation where the resulting aerodynamic force D acting on it changes its direction. Eventually, the direction of movement of the detection component 3 also changes, which in turn returns to a stable equilibrium state S, but on the other hand. Even this time, he won't stop there, but he will nod as a result of his inertia. However, the frequency of such constantly repeating oscillations depends mainly on the inertia, i.e. on the weight of the detection component 3.

Kontrakční stěna 13 obklopující ústí trysky 2 a detekční povrch 32 nemusejí být rovinné. Účelný může být například kuželovitý tvar, který do určité míry může zajistit centrování detekční součástky 3, která pak ani nemusí být nějak vedena. Příklad provedení části čidla podle tohoto vynálezu se zcela volnou detekční součástkou 3 je na následujícím obr. 5. Kontrakční stěna 13 má tvar dutého kužele, detekční součástkou 3 je dutá kulička. Ta musí mít velmi tenké stěny, aby její vlastní hmotnost byla malá. Její povrch je opět funkcionalizován, tj. opatřen vrstvou selektivně zachycující z protékající tekutiny právě jen částice, jejichž přítomnost v tekutině má být zjišťována. Zvětšení hmotnosti kuličky jako detekční součástky 3 zachycenými částicemi také v tomto případě sníží frekvenci jejích oscilací generovaných využitím Clément-Desormesova jevu „aerodynamického paradoxu“. K detekci vibračních pohybů kuličky slouží některý z běžných elektrických senzorů, například založený na magnetickém nebo opět optickém principu. Na obr. 5 není tento detektor 4 nakreslen. Pro zajištění správné polohy kuličky vůči trysce 2 je žádoucí, aby takto uspořádané čidlo bylo provozováno v naznačené poloze, kdy tryska 2 je orientována svisle vzhůru. Kulička pak má tendenci vlastní vahou zapadnout do kuželu kontrakční stěny 13. Aby se kulička nemohla příliš vzdálit od kužele kontrakční stěny 13 nebo vůbec z tělesa 10 čidla vypadnout, jsou její možné polohy v tělese 10 čidla vymezeny dutinou. Taje svrchu ohraničena víčkem 10c upevněným až po vložení kuličky do dutiny.The contraction wall 13 surrounding the nozzle orifice 2 and the detection surface 32 need not be planar. For example, a conical shape can be expedient, which to a certain extent can ensure the centering of the detection component 3, which then does not even have to be guided in any way. An example of an embodiment of a part of a sensor according to the invention with a completely free detection component 3 is shown in the following Fig. 5. The contraction wall 13 has the shape of a hollow cone, the detection component 3 being a hollow ball. It must have very thin walls so that its own weight is small. Its surface is again functionalized, ie provided with a layer that selectively captures from the flowing fluid only the particles whose presence in the fluid is to be detected. Increasing the mass of the ball as the detection component 3 by the trapped particles will also in this case reduce the frequency of its oscillations generated by using the Clément-Desormes phenomenon of "aerodynamic paradox". One of the common electrical sensors, for example based on the magnetic or optical principle, is used to detect the vibrational movements of the ball. In Fig. 5 this detector 4 is not drawn. In order to ensure the correct position of the ball relative to the nozzle 2, it is desirable that the sensor thus arranged be operated in the indicated position, with the nozzle 2 being oriented vertically upwards. The ball then tends to fit into the cone of the contraction wall 13 by its own weight. In order for the ball not to be too far from the cone of the contraction wall 13 or to fall out of the sensor body 10 at all, its possible positions in the sensor body 10 are defined by a cavity. It is melted from above by a lid 10c fixed only after the ball has been inserted into the cavity.

Předpokládá se však, že ve většině praktických provedení je detekční součástka 3 držena ve správné poloze vůči trysce 2 elastickými členy, jejichž prostřednictvím je připevněna do tělesa 10 čidla, a to na místech vzdálených od trysky 2. Jedna taková možnost je nakreslena na dalším obr. 6. Zde je detekční součástka 3 tvořena tenkou membránou kruhového tvaru, takže jde o případ podobný dříve popsanému případu z obr. 3. Membrána je vetknuta na obvodě do tělesa 10 čidla. Pro zvýšení poddajnosti je membrány na obvodě v blízkosti místa vetknutí opatřena vlnami 31. Membrána je tenká proto, aby docházelo k výrazné změně hmotnosti a tedy i změně frekvence jejích oscilací po zachycení zjišťovaných částic na detekčním povrchu 32. Malá tloušťka membrány je dosažena cestou chemického opracování (leptání) jejího povrchu. Také vlny 31 jsou vytvořeny anizotropním leptáním žlábků střídavě z obou stran membrány. I tryska 2 je v tomto případě zhotovena chemickým opracováním a proto její vnitřní stěny mají sklon stejný jako je sklon ostatních bočních povrchů vzniklých při tomto procesu.However, it is assumed that in most practical embodiments the detection component 3 is held in the correct position relative to the nozzle 2 by elastic members by means of which it is fixed to the sensor body 10 at locations remote from the nozzle 2. One such possibility is shown in the next fig. 6. Here, the detection component 3 is formed by a thin membrane of circular shape, so that it is a case similar to the previously described case of FIG. 3. The membrane is embedded in the circumference into the body 10 of the sensor. To increase the flexibility, the membrane is provided with waves 31 on the circumference near the point of embedding. The membrane is thin so that there is a significant change in weight and thus a change in the frequency of its oscillations after capturing the detected particles on the detection surface 32. Small membrane thickness is achieved by chemical treatment (etching) of its surface. Also the waves 31 are formed by anisotropic etching of the grooves alternately from both sides of the membrane. In this case, too, the nozzle 2 is made by chemical treatment, and therefore its inner walls have the same inclination as the inclination of the other side surfaces formed in this process.

Z některých konstrukčních požadavků může vyplynout to, že příčný rozměr detekčního povrchu 32 nemůže být velký a pokud je detekční součástka 3 držena ve správné poloze vůči trysce 2 elastickým členem, jako jsou třeba výše zmíněné vlny 31, může se tato uchycení detekční součástky 3 projevit tím, že kromě žádoucích translačních vibračních pohybů směrem k trysce 2 a od trysky 2 se detekční povrch 32 během vibrací výrazně vůči ose trysky 2 naklání. To vede k nestejné velikosti Clément—Desormesovy tlakové složky síly Dcd působící na obou stranách trysky 2. Protože tam, kde je mezera mezi kontrakční stěnou 13 a detekčním povrchem 32 menší, je tato síla většinou vyšší, vytváří se negativní zpětná vazba, která náklon detekční součástky 3 ještě více zvětší. Detekční součástka 3 se tak může na některé straně dotýkat kontrakční stěny 13, narážet na ni a přitom se opotřebovávat. Již usazené zachycené částice na detekčním povrchu 32 se přitom mohou zase uvolnit a tekutinou odplavovat. U dalšího příkladu provedení, naznačenéhoIt may be apparent from some design requirements that the transverse dimension of the detection surface 32 may not be large, and if the detection component 3 is held in position relative to the nozzle 2 by an elastic member, such as the aforementioned waves 31, these attachments of the detection component 3 may that, in addition to the desired translational vibrational movements towards and away from the nozzle 2, the detection surface 32 tilts significantly relative to the axis of the nozzle 2 during vibrations. This leads to an unequal magnitude Clément-Desormes pressure component of the force Dcd acting on both sides of the nozzle 2. Because where the gap between the contraction wall 13 and the detection surface 32 is smaller, this force is usually higher, a negative feedback is generated which tilts the detection components 3 enlarge even more. The detection component 3 can thus touch the contraction wall 13 on one side, strike it and wear it out. The trapped particles already deposited on the detection surface 32 can be released again and washed away by the liquid. In another exemplary embodiment, indicated

- 5 CZ 305767 B6 na obrázcích obr. 7 a obr. 8 je možnost takovýchto nežádoucích náklonů při vibračních pohybech detekční součástky 3 vyloučena resp. potlačena tím, že detekční součástka 3 je vedena elastickým provedením čtyřkloubového paralelogramu. Na rozdíl od klasických klounů s čepy je zde paralelogram zhotoven z jednoho kusu materiálu, a sice tím, že detekční součástka 3 má po jedné straně vytvořeny dva výběžky jako dva nosníky 35 mající na svých koncích ohybová místa 33 provedená jako lokální zmenšení příčného průřezu.- 5 CZ 305767 B6 in the figures Fig. 7 and Fig. 8 the possibility of such undesired inclinations during the vibrating movements of the detection component 3 is eliminated resp. suppressed by the fact that the detection component 3 is guided by an elastic design of the four-joint parallelogram. In contrast to conventional pinned clowns, the parallelogram is made of a single piece of material, in that the detection component 3 has two projections formed on one side as two beams 35 having bending points 33 at their ends designed as a local reduction in cross section.

Základní výhodou čidla podle vynálezu je to, že se obejde bez zdroje elektrické energie, jež by jinak byla potřebná pro vyvození oscilací jazýčku. Nicméně například provedení z obr. 1 se bez elektrického zdroje neobejde: v detektoru 4 je dioda jako zdroj světla a fotodioda (resp. fotodioddy) detekující světelné změny. Potřebné elektrické příkony a jejich napájení jsou však nesrovnatelně nižší než jaké by potřeboval výkonový člen, např. elektromagnetický vibrátor vyvolávající pohyby jazýčku. Znamená to, že elektrický zdroj u provedení podle vynálezu může být menší, levnější a např. v přenosném provedení s bateriemi může pracovat mnohem delší dobu bez jejich výměny. Provedení z obr. 7 a obr. 8 jde v tomto směru ještě dále. Pro monitorování oscilačních pohybů detekční součástky 3 je tam použit elektretový mikrofon 44. Ten ke své funkci vůbec nevyžaduje elektrický zdroj. Jsou mnohé aplikace, kde elektrický zdroj je buď vůbec nedostupný, nebo krajně nepraktický. Příkladem mohou být čidla implantovaná do těla nemocné osoby, kde slouží ke kontinuálnímu monitorování zdravotního stavu. Výměna baterií v implantátu je spojena s krajně nežádoucím operačním zásahem.The main advantage of the sensor according to the invention is that it avoids a source of electrical energy that would otherwise be needed to derive the oscillations of the tongue. However, for example, the embodiment of FIG. 1 does not do without an electrical source: in the detector 4 there is a diode as a light source and a photodiode (or photodiodes) detecting light changes. However, the required electrical inputs and their power supply are incomparably lower than what a power element would need, eg an electromagnetic vibrator causing movements of the tongue. This means that the power supply in the embodiment according to the invention can be smaller, cheaper and, for example, in the portable version with batteries it can work for a much longer time without replacing them. The embodiment of Fig. 7 and Fig. 8 goes even further in this direction. An electret microphone 44 is used to monitor the oscillating movements of the detection component 3. It does not require an electrical source for its function at all. There are many applications where the power supply is either unavailable at all or extremely impractical. An example is sensors implanted in the body of a sick person, where they are used for continuous monitoring of health status. Replacing the batteries in the implant is associated with extremely unwanted surgery.

Jinou možnost, jak se u implantátů zcela obejít bez elektrického zdroje ukazuje provedení z obr. 9 a obr. 10. Obr. 9 představuje ve zvětšenou základní desku fluidického čidla o miniaturní velikosti, v níž je k detekci pohybů využito principů fluidiky. Následující obr. 10 ukazuje v ještě větším zvětšení detail klíčové části takto provedeného čidla. V tomto provedení se využívá tlakový rozdíl ve vyšetřované tělesné tekutině uvnitř těla. Např. u krve jsou k dispozici velmi vysoké tlakové spády mezi vstupem a výstupem ze srdce. Ale i u jiných tělesných tekutin, má-li v těle probíhat jejich proudění, často existují využitelné tlakové rozdíly. U tohoto příkladu provedení se k detekci pohybů detekční součástky 3 využívá principů fluidiky. Vlastní čidlo je na levé straně obr. 9. Na pravé straně je integrálně v tomtéž tělese 10 čidla vytvořený fluidický zesilovač 6, který generovaný fluidický signál zesílí a popřípadě i dále zpracuje. Čidlo na levé straně obr. 9 je provedeno tak, že zcela připomíná výše popisované provedení podle obr. 1. Také zde je vyšetřovaná tekutina přiváděna přívodem 1, na nějž je napojena tryska 2. Detekční součástka 3 je také zde tvořená jazýčkem plochého podlouhlého hranolovitého tvaru, který je zhotoven odleptáním z tělesa 10 čidla. Rozdíl oproti provedení z obr. 1 je v tom, že na horní hraně jazýčku je vyleptána mělká drážka 37 procházející po celé jeho délce. Na vetknuté straně jazýčku navazuje drážka 37 na jazýčkový přívod 7. Na opačném, kmitajícím konci jazýčku končí drážka 37 tak, že tekutina z ní může volně vytékat. Proti tomuto konci jsou v tělese 10 čidla vytvořeny první kolektor 62 a druhý kolektor 63. Ty jsou napojeny na řídicí trysky fluidického zesilovače 6 tak, že první kolektor 62 je napojen na první řídicí trysku 64, kdežto druhý kolektor 63 je napojen na druhou řídicí trysku 65. Ještě více vpravo na obr. 9 je pak další dvojice kolektorů, které zachycují tekutinu přiváděnou napájecím přívodem 61 zesilovače 6.The embodiment of FIGS. 9 and 10 shows another possibility of completely avoiding implants in the case of implants. FIG. 9 shows an enlarged base plate of a fluid sensor of a miniature size, in which the principles of fluidics are used to detect movements. The following Fig. 10 shows in even greater magnification a detail of the key part of the sensor thus made. In this embodiment, a pressure difference in the examined body fluid inside the body is used. E.g. for blood, there are very high pressure drops between entering and leaving the heart. But even with other body fluids, if they are to flow in the body, there are often usable pressure differences. In this exemplary embodiment, the principles of fluidics are used to detect the movements of the detection component 3. The sensor itself is on the left side of Fig. 9. On the right side, a fluid amplifier 6 is formed integrally in the same sensor body 10, which amplifies and possibly further processes the generated fluid signal. The sensor on the left side of Fig. 9 is designed to be completely similar to the embodiment described above according to Fig. 1. Here, too, the fluid to be examined is supplied by an inlet 1 to which a nozzle 2 is connected. The detection component 3 is also formed here by a flat elongated prismatic tongue. which is made by etching from the sensor body 10. The difference from the embodiment of Fig. 1 is that a shallow groove 37 extending along its entire length is etched on the upper edge of the tongue. On the embedded side of the tongue, the groove 37 adjoins the tongue inlet 7. At the opposite, oscillating end of the tongue, the groove 37 terminates so that fluid can flow freely therefrom. Opposite this end, a first collector 62 and a second collector 63 are formed in the sensor body 10. These are connected to the control nozzles of the fluid amplifier 6 so that the first collector 62 is connected to the first control nozzle 64, while the second collector 63 is connected to the second control nozzle. 65. Even further to the right in Fig. 9 is another pair of collectors which capture the fluid supplied by the supply line 61 of the amplifier 6.

Tekutina, ve které je zjišťována přítomnost vyšetřovaných částic, je přiváděna pod pracovním přetlakem, zajišťujícím její průtok dutinami čidla, společným napájecím přívodem Π,. Ten se rozvětvuje do přívodu 1, jazýčkového přívodu 7, a do napájecího přívodu 61 zesilovače 6. Nejdůležitější je funkce přívodu 1, který zajistí, aby jazýček vibroval, a současně na něm deponuje zachycené vyšetřované částice. Část tekutiny procházející do jazýčkového přívodu 7 protéká drážkou 37 a vytéká z konce jazýčku. Podle toho, jak je jazýček v daném okamžiku vychýlen, proud opouštějící konec jazýčku dopadá více buď do protilehlého prvního kolektoru 62, nebo do druhého kolektoru 63 a prochází pak dále buď více do první řídicí trysky 64, nebo druhé řídicí trysky 65. Střetává se pak s výtokem procházejícím z napájecího přívodu 61 zesilovače 6.1 když tento výtok z napájecího přívodu 61 zesilovače 6 je mnohem intenzivnější, je přece jen účinkem výtoku z první řídicí trysky 64 nebo druhé řídicí trysky 65 poněkud vychýlen. Tato výchylka způsobí v následující další dvojicí kolektorů, které zachycují tekutinu přiváděnou napájecím příThe fluid in which the presence of the examined particles is detected is supplied under a working overpressure, ensuring its flow through the sensor cavities, through a common supply inlet Π ,. It branches to the inlet 1, the reed inlet 7, and to the power inlet 61 of the amplifier 6. The most important is the function of the inlet 1, which ensures that the tongue vibrates and at the same time deposits trapped particles under examination. A part of the fluid passing into the tongue inlet 7 flows through the groove 37 and flows out of the end of the tongue. Depending on how the tongue is deflected at a given moment, the current leaving the end of the tongue falls more either into the opposite first collector 62 or into the second collector 63 and then passes further either into the first control nozzle 64 or the second control nozzle 65. with the outflow passing from the supply inlet 61 of the amplifier 6.1, when this outflow from the supply inlet 61 of the amplifier 6 is much more intense, it is nevertheless slightly deflected by the outflow from the first control nozzle 64 or the second control nozzle 65. This deviation is caused in the following by another pair of collectors, which capture the fluid supplied by the supply

-6CZ 305767 B6 vodem 61 zesilovače 6, že dosti velké průtoky v těchto dvou kolektorech nejsou stejné. Rozdíl mezi nimi představuje výsledný fluidický signál ve výstupu zesilovače 6, který je tedy takto zesílen. Zesílený signál může být například veden do fluidického rezonančního obvodu, například tvořeného Helmholtzovým rezonátorem sestávajícím z akumulační dutiny a přívodního kanálku. Signál nesoucí informaci o hmotnosti zachycených částic se získává z poměrů, jež nastávají na boku rezonanční křivky ve frekvenční charakteristice rezonátoru.-6GB 305767 B6 water 61 of the amplifier 6 that the fairly large flows in the two collectors are not the same. The difference between them is the resulting fluid signal at the output of the amplifier 6, which is thus amplified. For example, the amplified signal may be fed to a fluidic resonant circuit, for example formed by a Helmholtz resonator consisting of an accumulation cavity and a supply channel. The signal carrying the mass information of the trapped particles is obtained from the ratios that occur on the side of the resonance curve in the frequency response of the resonator.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Velmi důležitou oblastí uplatnění vynálezu je zjišťování nežádoucích kontaminantů v kapalinách. Malé a výrobně nenákladné provedení detekce umožňuje zhotovení přístrojů natolik levných a snadno přenášených, aby detekce mohla být prováděna ve velkém počtu kontrolních míst.A very important field of application of the invention is the detection of undesirable contaminants in liquids. The small and inexpensive production of the detection enables the production of devices that are cheap and easy to carry so that the detection can be performed in a large number of control points.

Jednou z konkrétních aplikací je například zjištění biologických kontaminantů (bakterií nebo reziduí antibiotik) využitím jejich imunitní reakce s protilátkou znehybněnou na detekčním povrchu vystaveném v čidle do proudu protékající tekutiny. Může jít o již zmíněné provádění kontroly kvality mléka a jiných kapalných potravinových produktů přímo u jednotlivých dodavatelů.One particular application is, for example, the detection of biological contaminants (bacteria or antibiotic residues) by utilizing their immune reaction with an antibody immobilized on a detection surface exposed in a sensor to a flowing fluid. This may be the already mentioned implementation of quality control of milk and other liquid food products directly at individual suppliers.

Jiným příkladem použití mohou být čidla k monitorování zdravotního stavu osob nebo zvířat. Konkrétně se předpokládá uplatnění v monitorovacích přístrojích natolik levných a nenáročných na obsluhu, že mohou být vydány k provádění velmi častých kontrol přímo jednotlivým pacientům. Detekce pomocí imunitní reakce způsobem popsaným ve vynálezu může být prováděna v přístrojích tak malých, že je lze bez velkých traumat nebo obtíží přímo implantovat do těla nemocné osoby, kde slouží ke kontinuálnímu monitorování zdravotního stavu pacientů, s dálkovým přenosem zdravotních informací.Another example of use may be sensors for monitoring the health of individuals or animals. In particular, it is envisaged for use in monitoring devices which are so cheap and easy to operate that they can be issued to carry out very frequent checks directly on individual patients. Detection by immune response in the manner described in the invention can be performed in devices so small that they can be implanted directly into the body of a patient without major trauma or difficulty, where they serve to continuously monitor patients' health with remote transmission of health information.

Čidlo podle vynálezu může také být použito k monitorování škodlivých látek v ovzduší, a to opět vzhledem k malým rozměrům a nízké ceně k monitorování prováděnému ve velkém počtu individuálních lokalit. S dálkovým přenosem získaných informací mohou také taková čidla sloužit k detekci biologických, chemických nebo jaderných bojových látek a tak být významným prostředkem v protiteroristickém boji.The sensor according to the invention can also be used for monitoring harmful substances in the air, again due to its small size and low cost for monitoring carried out in a large number of individual locations. With the remote transmission of the information obtained, such sensors can also be used to detect biological, chemical or nuclear warfare agents and thus be an important tool in counter-terrorism combat.

Claims

PATENT CLAIMS

A sensor for particles or substances entrained by a fluid, in the body of which there is an inlet of the examined fluid terminated by a nozzle and at least one fluid outlet, characterized in that against the nozzle mouth (2) and against the contraction wall (13) on the nozzle side (2). ), the detection surface (32) of the detection component (3) is located in a cavity formed between the nozzle mouth (2) and the outlets (5), and in the sensor body (10) there is a detector (4) of motion of the detection component (3).

Sensor according to Claim 1, characterized in that the sensor body (10) is formed by a plate (10a) with a cavity inside which the detection component (3) is located and into which the nozzle (2) opens, and two cover plates (10b). on both sides of the plate (10a).

Sensor according to claim 2, characterized in that the detection component (3) is formed by a tongue of flat elongated prismatic shape which is made integrally as part of the plate (10a), said tongue being narrower than the thickness of the plate (10a).

Sensor according to Claim 1, characterized in that the contraction wall (13) has a conical shape and a ball-shaped detection component (3) in the cavity.

-7EN 305767 B6

Sensor according to claim 3, characterized in that the tongue-shaped detection component (3) is provided at one end with an arm (34) with two beams (35) projecting from the plate (10a), having both at their ends at the arm ( 34) and at opposite ends, after one of a total of four bending points (33).

Sensor according to Claim 3, characterized in that the detection component (3) has the shape of a wave membrane (31).

Sensor according to Claims 1 to 6, characterized in that the detector (4) is optical, acoustic or electromagnetic.

Sensor according to claim 3, characterized in that the detector (4) is fluid and is designed such that the tongue has a groove (37) extending along its entire length and terminating at the free end of the tongue against the first collector (62) and adjacent to a second collector (63) located therein in the sensor body (10), each of the collectors (62, 63) being connected to one control nozzle (64, 65) of the fluid amplifier (6).