CZ37079U1 - Průtoková komůrka pro současné stanovení analytů elektrodami ISE - Google Patents
Průtoková komůrka pro současné stanovení analytů elektrodami ISE Download PDFInfo
- Publication number
- CZ37079U1 CZ37079U1 CZ2023-40958U CZ202340958U CZ37079U1 CZ 37079 U1 CZ37079 U1 CZ 37079U1 CZ 202340958 U CZ202340958 U CZ 202340958U CZ 37079 U1 CZ37079 U1 CZ 37079U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- flow
- ise
- ion
- flow cell
- analytes
- Prior art date
Links
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims description 44
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 6
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 claims description 2
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 claims description 2
- 210000005056 cell body Anatomy 0.000 claims description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 8
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 4
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 4
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 3
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000004313 potentiometry Methods 0.000 description 2
- 239000012088 reference solution Substances 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940075397 calomel Drugs 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L dimercury dichloride Chemical compound Cl[Hg][Hg]Cl ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/28—Electrolytic cell components
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/28—Electrolytic cell components
- G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
- G01N27/333—Ion-selective electrodes or membranes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/28—Electrolytic cell components
- G01N27/401—Salt-bridge leaks; Liquid junctions
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/4035—Combination of a single ion-sensing electrode and a single reference electrode
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Description
Průtoková komůrka pro současné stanovení analytů elektrodami ISE
Oblast techniky
Technické řešení se týká průtokového uspořádání miniaturních iontově selektivních elektrod (ISE), které umožňuje současné průtokové měření několika analytů (iontů). Miniaturizací je zajištěna malá spotřeba chemikálií. Technické řešení také zajišťuje eliminaci elektrických interferencí mezi jednotlivými průtokovými měřícími celami.
Dosavadní stav techniky
Iontově selektivní elektrody jsou senzory, které umožňují stanovit aktivitu analytů ve zkoumaném vzorku na základě elektrického potenciálu, který se vytváří na rozhraní mezi analyzovaným vzorkem, iontově selektivní membránou a vnitřním referenčním roztokem (případně pevnou látkou, která nahrazuje vnitřní roztok) [KORYTA, Jiří a Karel STULÍK. Iontově selektivní elektrody. Praha: Academia, 1984.; RIEGER, Philip H. Electrochemistry. USA: Prentice-Hall, 1987. ISBN 0-13-248907-4.]. Potenciál ISE nelze samostatně stanovit. Vždy musí být stanoven vzhledem k vhodnému referenčnímu potenciálu, který je typicky určen vhodnou referenční elektrodou. Referenčním standardem potenciálu je vodíková elektroda [ČÍHALÍK, Jaroslav. Potenciometrie. Praha: Nakladatelství československé akademie věd, 1961.]. Realizace vodíkové referenční elektrody v průtokovém uspořádání je velmi obtížná i v laboratorních podmínkách. Proto se používají jednodušší referenční elektrody jako je například argentochloridová nebo kalomelová referenční elektroda.
Metodou měření je potenciometrie.
Aktivní selektivní a detekční prvek je vhodný selektivní iontoměnič ukotvený v plastické nebo anorganické matrici (například sklo). Jako detekční prvek může sloužit i monokrystal vhodné látky (např. AgCl) nebo polykrystalický materiál. Jako detekční prvek může sloužit i kapalinové rozhraní.
Typické napětí, které vzniká na iontoměničové membráně při teplotě 25 °C se mění o 59,2/n mV při změně aktivity o jeden řád, kde n - je mocenství stanovovaného iontu.
Obecně je závislost potenciálu na aktivitě dána Nernstovým vztahem (1):
(1)
Kde «z je součin dalších aktivit, které se podílejí na vytváření měřeného potenciálu a které se musí minimálně měnit.
Provedený rozbor ukazuje, že pro dosažení rozlišení aktivit cca 1 % je nutné měření potenciálu s rozlišením 59,2 pV. Měření potenciálu s tímto rozlišením je již ovlivněno konstrukčním uspořádáním elektrody.
- 1 CZ 37079 U1
Negativně se projevují zejména:
• Povrchové proudy, které snižují odpor mezi vnějším analyzovaným roztokem a vnitřním referenčním roztokem elektrody.
• Termoelektrické napětí na spoji různých kovů v konstrukci elektrody a přívodních vodičů • Indukovaná napětí z vnějších elektrických polí.
• Potenciály, které mohou vzniknout v důsledku proudění kapaliny
Na druhé straně má průtokové měření i nezanedbatelné výhody. Jsou to zejména:
• Potenciál se rychleji ustaluje • Lze dosáhnout toho, že změny koncentrací analytu na povrchu aktivní membrány jsou menší než u klasického měření ponořováním elektrod. Tím je snížen šum.
• Ve spojení s mikrofluidikou je možno analyzovat podstatně menší objemy než v případě manuálního ponořování elektrod.
Podstata technického řešení
Průtoková komůrka pro současné stanovení analytů iontově selektivními elektrodami, která je tvořena tělem průtokové komůrky, držákem průtokové komůrky, alespoň jednou iontově selektivní elektrodou a referenční elektrodou, přičemž tělo průtokové komůrky zahrnuje jednotlivé průtokové cely, mezi kterými je umístěno těsnění a ve kterých jsou umístěny iontově selektivní elektrody a referenční elektroda, přičemž tělo průtokové komůrky je umístěno v držáku, který je opatřen vstupním náustkem a výstupním náustkem, kde koncová část vstupního náustku je pevně ale rozebíratelně spojena s celou a kde vstupní náustek prochází přítlačným šroubem pro vytvoření hermeticky utěsněného spojení průtokových cel.
Technické řešení zlepšuje existující konstrukce tak, aby bylo možno současně měřit několik iontů a současně byla eliminována jejich elektrická interakce.
Objasnění výkresů
Obr. 1: Průtoková komůrka pro současné stanovení koncentrací 3 analytů K+, Cl- a Na+ elektrodami ISE
Obr. 2: Detail vstupního náustku
Obr. 3: Ukázka řezu části sestavy
Obr. 4: Průtoková komůrka pro současné stanovení koncentrací 4 analytů K+, Cl-, Ca2+ a Na+ s odstraněním elektrochemických interakcí mezi elektrodami ISE
Příklady uskutečnění technického řešení
Technické řešení je ukázáno na dvou příkladech:
Příklad 1: Průtoková komůrka pro současné stanovení koncentrací 3 analytů K+, Cl- a Na+ elektrodami ISE (Obr. 1)
Příklad 2: Průtoková komůrka pro současné stanovení koncentrací 4 analytů K+, Cl-, Ca2+ a Na+ s odstraněním elektrochemických interakcí mezi elektrodami ISE (Obr. 4)
- 2 CZ 37079 U1
Příklad 1
Technické řešení průtokové komůrky pro současné stanovení koncentrací 3 analytů K+, Cl- a Na+ elektrodami ISE je zobrazeno na Obr. 1. Jednotlivé průtokové cely s ISE elektrodami, tvořící celkovou průtokovou komůrku, jsou umístěny v držáku 1.16, který je opatřen vstupním náustkem 1.17 umožňujícím napojení přívodní hadičky, který má vnitřní průměr 0,1 až 3 mm, typicky 0,8 mm a prochází přítlačným šroubem 1.19 který přitlačuje koncovou část náustku na první průtokovou celu s ISE 1.11. Výstup první průtokové cely 1.11 pro ISE pro draslík je napojen na druhou průtokovou celu 1.12 pro ISE pro chloridy, která je napojena na třetí celu 1.14 pro ISE pro sodík, jež je napojena na průtokovou celu 1.15 pro referenční argentochloridovou elektrodu, jejíž výstup je hermeticky spojen s výstupním náustkem 1.18. Výstupní náustek 1.18 má vnitřní průměr 0,1 až 3 mm, typicky 0,8 mm. Přítlačný šroub 1.19 zajišťuje hermetické propojení všech průtokových cel s ISE. Detailní provedení šroubu 1.19 se vstupním náustkem 1.17, který má vnitřní průměr 0,1 až 3 mm, typicky 0,8 mm je na Obr. 2.
Průtokovou komůrku (Obr. 1) pro současné stanovení koncentrací 3 iontů elektrodami ISE je možné sestavit ve více variantách.
Do průtokových komůrek lze umístit jiné typy ISE nebo je možno do držáku 1.16 umístit více průtokových komůrek, což umožňuje měření více analytů než 3.
Jednotlivé průtokové cely 1.11, 1.12, 1.13, 1.15, obsahují ISE elektrody 1.1, 1.2, 1.3 pro draslík, chloridy, sodík a referenční argentochloridovou elektrodu 1.5. Napětí měřené jednotlivými 3 ISE elektrodami je vedeno k vyhodnocovací jednotce stíněnými kabely 1.6, 1.7, 1.8, 1.10.
Detail vstupního náustku 1.17 je na Obr. 2. Náustek dosedá přítlačnou plochou 2.1 na první průtokovou celu 1.11. a je s ní hermeticky spojen (Obr. 3). Stejným způsobem jsou vzájemně propojeny další průtokové komůrky. Obr. 3 také ukazuje vnitřní uspořádání průtokových komůrek.
Tělo 3.1 průtokové cely je opatřeno kruhovým vybráním 3.2, do kterého je vložen „O“ kroužek 3.3, a kruhovým výstupkem 3.4, který těsně ale rozebíratelně zapadá do následující průtokové cely nebo do koncové části držáku průtokových cel. Hermetičnost spojení dvou průtokových cel je zajištěna „O“ kroužkem 3.3. Dosednutím těsnících ploch vybrání 3.2 a výstupku 3.4 je zajištěn minimální objem spojení dvou cel a minimální změna geometrie toku analyzované tekutiny.
Čelo 3.7 ISE elektrody může být rovné (Obr. 3), což platí například pro ISE elektrody 1.1, 1.2, 1.4 pro draslík, chloridy, vápník a referenční argentochloridovou elektrodu 1.5 (Obr. 1), nebo je čelo 3.8 ISE elektrody vypouklé, pokud je aktivní část ISE elektrody kulovitá (Obr. 3), což například platí pro ISE elektrodu 1.3 pro sodík (Obr. 1).
Analyzovaná kapalina je ve styku s ISE membránou elektrody v průtokovém kanále 3.5, v případě že je čelo ISE rovné (Obr. 3). V případě, že je čelo ISE elektrody vypouklé, je v místě osazení ISE elektrody v průtokovém kanálu 3.6 polokulové zahloubení.
Čela 3.7 a 3.8 ISE elektrod jsou opatřena závitem 3.9, kterým jsou spojeny s průtokovou celou pomocí závitu 3.13 v jejím těle. Aktivní membrána 3.10 ISE je na čele 3.7 nebo 3.8 ISE elektrody upevněna lepením nebo nalisováním pomocí vsuvky 3.11. Na dně těla 3.1 průtokové komůrky je vložen teflonový kroužek 3.12, který zajišťuje těsné a spolehlivé spojení mezi tělem 3.1 průtokové cely a čelem 3.7 nebo 3.8 ISE elektrody.
Naznačeným způsobem lze řadit i větší počet průtokových cel, a tím dosáhnout kontinuálního současného měření více analytů (iontů).
- 3 CZ 37079 U1
Příklad 2
Průtoková komůrka pro současné stanovení koncentrací 4 analytů K+, Cl-, Ca2+ a Na+ s odstraněním elektrochemických interakcí mezi elektrodami ISE je zobrazena na Obr. 4. Jednotlivé průtokové 5 cely s ISE elektrodami jsou stejné jako v příkladu 1. Mezi ně je však vložena průtoková cela 4.1, která zajišťuje, že na vstupu i výstupu každé ISE elektrody je stejný potenciál jako na referenční elektrodě 1.5.
Claims (3)
1. Průtoková komůrka pro současné stanovení analytů iontově selektivními elektrodami, která je tvořena tělem (3.1) průtokové komůrky, držákem (1.16) průtokové komůrky, alespoň jednou iontově selektivní elektrodou (1.1) a referenční elektrodou (1.5), vyznačující se tím, že tělo (3.1) průtokové komůrky zahrnuje jednotlivé průtokové cely (1.11, 1.12, 1.13, 1.14 a 1.15), mezi kterými je umístěn O kroužek (3.3) a ve kterých jsou umístěny iontově selektivní elektrody (1.1, 1.2, 1.3 a 1.4) a referenční elektroda (1.5), přičemž tělo (3.1) průtokové komůrky je umístěno v držáku (1.16), který je opatřen vstupním náustkem (1.17) a výstupním náustkem (1.18), kde přítlačná plocha (2.1) vstupního náustku (1.17) je pevně ale rozebíratelně spojena s celou (1.11) a kde vstupní náustek (1.17) prochází přítlačným šroubem (1.19) pro vytvoření hermeticky utěsněného spojení průtokových cel (1.11, 1.12, 1.13, 1.14 a 1.15).
2. Průtoková komůrka pro současné stanovení analytů iontově selektivními elektrodami dle nároku 1, vyznačující se tím, že mezi aktivní plochu iontově selektivní membrány a dnem průtokové cely (1.11, 1.12, 1.13, 1.14) je vložen elastický kroužek (3.12), j ehož povrch má kluzné vlastnosti a který je s výhodou vyroben z teflonu.
3. Průtoková komůrka pro současné stanovení analytů iontově selektivními elektrodami dle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že mezi jednotlivými průtokovými celami (1.11, 1.12, 1.13, a 1.14) jsou vloženy pomocné cely (4.1), které jsou vodivě spojeny s celou (1.15) s referenční elektrodou (1.5).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2023-40958U CZ37079U1 (cs) | 2023-05-05 | 2023-05-05 | Průtoková komůrka pro současné stanovení analytů elektrodami ISE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2023-40958U CZ37079U1 (cs) | 2023-05-05 | 2023-05-05 | Průtoková komůrka pro současné stanovení analytů elektrodami ISE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ37079U1 true CZ37079U1 (cs) | 2023-05-30 |
Family
ID=86606864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2023-40958U CZ37079U1 (cs) | 2023-05-05 | 2023-05-05 | Průtoková komůrka pro současné stanovení analytů elektrodami ISE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ37079U1 (cs) |
-
2023
- 2023-05-05 CZ CZ2023-40958U patent/CZ37079U1/cs active IP Right Grant
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6398931B1 (en) | Combination ion-selective electrode with a replaceable sensing membrane | |
| US3492216A (en) | Electrochemical device | |
| US3322662A (en) | Electrolytic oxygen sensor | |
| GB1457491A (en) | Analysis system | |
| Arquint et al. | Micromachined analyzers on a silicon chip | |
| US8925374B2 (en) | Electrochemical detection cell for liquid chromatography system | |
| US3505195A (en) | Electrode system for electro-chemical measurements in solutions | |
| Liu et al. | Implementation of a microfluidic conductivity sensor—A potential sweat electrolyte sensing system for dehydration detection | |
| EP0772041A1 (en) | Reference electrode assembly | |
| US5728290A (en) | Polarographic sensor and method of using same | |
| CZ37079U1 (cs) | Průtoková komůrka pro současné stanovení analytů elektrodami ISE | |
| Rumpf et al. | Calibration-free measurement of sodium and potassium in undiluted human serum with an electrically symmetric measuring system | |
| US11209380B2 (en) | Sensor with nonporous reference junction | |
| CN116297739A (zh) | 多离子浓度检测芯片与判断溶液中多种离子浓度的方法 | |
| US3479270A (en) | Flow cell assembly | |
| JPS61176846A (ja) | イオン濃度測定方法 | |
| JP7696003B2 (ja) | 追加の参照測定を有する電気化学測定 | |
| Rumenjak et al. | The study of some possible measurement errors in clinical blood electrolyte potentiometric (ISE) analysers | |
| Bakker | Improving Robustness, Sensitivity and Simplicity of Potentiometric Sensors Through Symmetry and Conceptual Design | |
| RU2537094C1 (ru) | Проточная мультисенсорная потенциометрическая ячейка для анализа малых объемов жидких образцов | |
| CA2593815A1 (en) | Amperometric sensor comprising counter electrode isolated from liquid electrolyte | |
| RU40486U1 (ru) | Твердотельный ионоселективный электрод для сенсора | |
| Romanova et al. | Miniature potentiometric system for determination of H+, K+, Na+, Сl–, NO3–-and Ca2+ ions in liquid biological environment, St | |
| Naser et al. | A Flow-through-cell Module containing inexpensive ChemFETs for Differential pH-sensing in Aqueous Solutions | |
| Rumenjak et al. | A simple and inexpensive multichannel potentiometric blood analyzer for single and nonroutine measurements of electrolyte concentrations |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20230530 |