DE2952496C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektrodenmembran mit ringförmigem Träger, die besonders zur Gasanalyse, insbesondere in Flüssig­ keiten, z. B. bei der Blutuntersuchung geeignet ist, wobei sie eine hydrophobe Flüssigkeitssperre aber eine Gasdiffusion ge­ stattende semipermeable Membran bildet.

Diese Membranen werden bisher meist als dünne Folien mit Papier- oder Papplagen beschichtet, die mit einer oder mehreren Öff­ nungen versehen sind, um für die Membran ein Fenster zu bilden. Die gesamte Membran wird über eine mit einer Öffnung versehene Elektrodenspitze gelegt und z. B. mit einem O-Ring in Lage ge­ halten, worauf die Papier- oder Papplage abgerissen wird. Da die Membran häufig ausgewechselt werden muß, ist dies ein zu wiederholender Vorgang, wobei die Membran leicht beschädigt werden kann. Auch ist die Herstellung der Membran- und Papier­ schichten aufwendig.

Bisweilen werden auch die verstärkenden Papierschichten und die Membranfolie perforiert, um ein Abreißen des Papierträgers zu er­ leichtern. Wie sich herausstellte, führt dies noch häufiger zu einer Beschädigung der Membran. Werden die Papierschutzschichten und Perforierungen weggelassen, so ist die Auswechslung der Mem­ bran sehr umständlich. Schwierigkeiten der Herstellung entstehen besonders aus dem Erfordernis, eine zur Gasdiffusion vergleichs­ weise dünne Membran mit einem die erforderliche mechanische Festigkeit ergebenden, sehr viel dickeren Papier- oder Pappträger zu versehen.

Die Erfindung hat eine leichter herzustellende und zu gebrauchen­ de und gegen Beschädigung beim Auswechseln besser geschützte Elektrodenmembran für die Gasdiffusion zur Aufgabe.

Die Aufgabe wird durch die Elektrodenmembran mit ringförmigem Träger der Erfindung dadurch gelöst, daß ein einstückig mit dem ringförmigen Träger geformter mittlerer dünner Teil aus gasdiffun­ dierbarem Material die Membran darstellt, um deren Umfang eine Reihe vor die Abtrennung des Trägers von der Membran erleichternde Perforierungen angebracht sind, und zwischen dem Träger und der Membran ein Übergangsteil vorgesehen ist, dessen Dicke von der dünneren Membrandicke bis zur Dicke des Trägers zunimmt.

Diese Membran kann mit ihrem Träger in einer entsprechend be­ messenen und profilierten Form einstückig aus einem beim Formen fließenden, und die Profilierung verschiedener Dicke ergebenden Material, z. B. Silikongummi, geformt werden. Der Tragteil ver­ leiht der dünneren Membran beim Aufsetzvorgang gute mechanische Festigkeit, während die Perforierung ein leichtes, aber für den Membranteil beschädigungsfreies Abtrennen des Trägerteils ge­ stattet. Gleichzeitig kann der Membranteil so dünn ausgebildet werden, daß eine ausgezeichnete Gasdiffusion gewährleistet ist. Die weitere Erläuterung erfolgt an Hand der Zeichnungen. Die

Fig. 1a und 1b zeigen auseinandergezogen einen Teil einer Gasdiffusionselektrode und -membran, in der Fig. 1b im aufge­ setzten Zustand der Membran. Die

Fig. 2 zeigt zum Vergleich den Querschnitt einer bisher üb­ lichen Membran mit Trag- und Verstärkungsschichten aus Papier. Die

Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Membran nebst Träger von oben betrachtet. Die

Fig. 4 zeigt die Elektrodenmembran nach der Fig. 3 im ver­ größerten Schnitt entlang der Schnittlinie 4-4 der Fig. 3.

Eine Anordnung zur Gasdiffusionsanalyse verwendet z. B. eine in der Fig. 1a und der Fig. 1b gezeigte Elektrode 10 mit einer Öffnung 11 an ihrem freien Ende 13 und einer ringförmigen Aus­ nehmung oder Rille 12. Eine mit ihrem Träger 16 verbundene Membran 14 wird unmittelbar über der Öffnung 11 mit einem O-Ring 18 in der ringförmigen Rille 12 gehalten.

Wie die Fig. 1b erläutert wird die Membran gestreckt und der Trägerteil 16 entlang der Rißlinie oder Perforierung 15 abge­ rissen oder abgeschnitten. Die vom O-Ring gehaltene Membran kann dann mit einer Schutzhülse 20 abgedeckt werden. Zur Gasanalyse wird die Membran in ein fluides Mittel eingetaucht. Sonstige, hier nicht interessierende Elektroden- und Vorrichtungsteile sind in der Zeichnung zur Vereinfachung weggelassen.

In einer bekannten, zum Vergleich in der Fig. 2 dargestellten Membrananordnung 24 wird die gestreckte Membranschicht 26 von einem auf ihr befindlichen Trägerring 28 aus Papier oder Pappe gehalten. Der Ring ist an der Membran an der Kontaktfläche 29 befestigt, z. B. festgeklebt. Über die Membran wird oft noch eine Schutzlage 30 aus Papier oder anderem Material gelegt. Nahe dem Innenrand des Ringes 28 ist in der Membran eine ringförmige Per­ forierung 32 angebracht.

Die Fig. 3 zeigt demgegenüber die erfindungsgemäße Membran­ struktur 40. Sie ist einstückig geformt, und enthält einen ring­ förmigen Trägerteil 42, einen ringförmigen Übergangsteil 52 und einen zentralen kreis- bzw. scheibenförmigen Membranteil 44. In dem Übergangsteil 52 ist zur leichteren Abtrennung des Träger­ teils vom zentralen Membranteil eine kreisförmige Perforierung 46 konzentrisch zueinander angebracht.

Die Perforierung ist im Übergangsteil 52 vorzugsweise konzentrisch angebracht. Nur als Beispiel beträgt ihr Durchmesser etwa 24,99 mm, wobei die Löcher 5,59 mm lang und im Abstand von 1,27 mm zuein­ ander angeordnet sind. Im Einzelnen vgl. auch die Fig. 4.

Der Membranteil 44 reicht von der Mittellinie C radial bis zum Randbereich 54 an dem Übergangsteil 52 (s. Klammer 50), und hat eine für die Gasdiffusion ausreichende Dicke t.

Im Beispielsfall beträgt die durch die Klammern 50 angeordnete Ausdehnung etwa 20,8-21,8 mm, die Dicke t etwa 0,076-0,127 mm, während der konzentrisch um die Membran liegende Übergangsteil 52 etwa 3 mm lang ist. Er reicht bis zu dem Außenrand 48 des Träger­ teils 42 radial nach außen und hat eine gekrümmte Innenfläche 39 mit einem Krümmungsradius von etwa 0,76 mm (s. die Klammern 56). Der Übergangsbereich 52 beginnt etwa am Rand 54 und nimmt in seiner Dicke um t′ im Vergleich zur Dicke des Membranteils 44 auf eine Dicke t′ von etwa 0,25-0,3 mm am radialen inneren Ende 38 des gekrümmten Teils 39 zu. Die durch die Klammern 56 bezeich­ nete Ausdehnung des Übergangsteils 52 ist im Beispielsfall etwa 3 mm. Der dickere, ringförmige Trägerteil 42 hat dann eine Dicke von z. B. 12,7-15 mm. Der Trägerteil reicht vom Rand 48 am Über­ gangsteil 52 radial nach außen bis zu einem Rand 58. Seine durch die Klammern 59 bezeichnete Ausdehnung beträgt im Beispielsfall etwa 12-13 mm. Die Dicke des Übergangsteils 52 nimmt von t am Rand 54 des Membranteils 44 bis auf T am Rand 48 des Trägerteils 42 zu. Infolgedessen kann der Membranteil dünn genug geformt werden, um eine Gasdiffusion zuzulassen, während der sehr viel dickere Trägerteil 42 sehr viel starrer und kräftiger ist, und dem Gesamtkörper gute mechanische Festigkeit verleiht.

Hierzu kann eine (nicht gezeigte) Form verwendet werden, die der gezeigten Anordnung mit zum Trägerteil zunehmender Dickenabmessung entspricht, so daß die zu formende Masse von den Membranteil durch den Übergangsteil bis zum Trägerteil fließt. Der in seiner Dicke gleichmäßig zunehmende Übergangsteil erleichtert diesen Material­ fluß und verleiht die zur Erhaltung der Abmessungsgenauigkeit er­ forderliche Starrheit und Festigkeit.

Als Beispiel wird der Gesamtkörper aus Silikonharzen oder Silikon­ gummi geformt. Nach Alterung von einigen Tagen oder Wochen ent­ stehen Membranen nahezu ohne Tropfenbildung.

Die ringförmige Perforierung 46 (Fig. 3 und 4) erleichtert die Abtrennung des ringförmigen Trägerteils 42 vom Membranteil 44. Obwohl Membranen rißfest ausgebildet werden, verlieren sie ihre Festigkeit durch eine Perforierung und reißen dann leicht. In der erfindungsgemäßen Membranstruktur ist die Perforierung aber außerhalb des eigentlichen Membranteils vorgesehen, nämlich im Übergangsteil 52. Der Gesamtkörper kann also ohne Gefahr der Be­ schädigung der Membran gehandhabt, z. B. auf eine Elektrodenspitze aufgesetzt und auf ihr befestigt werden, dann aber leicht an der Perforierung 46, insbesondere durch Erzeugung eines Anfangsrisses mit einem scharfen Werkzeug, abgetrennt werden.

Claims (5)

1. Elektrodenmembran mit ringförmigen Träger, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein einstückig mit dem ringförmigen Träger (42) geformter mittlerer dünner Teil aus gasdiffundierbarem Material die Membran darstellt, um deren Umfang eine Reihe von die Ab­ trennung des Trägers von der Membran erleichternde Perforierun­ gen angebracht sind, und zwischen dem Träger und der Membran ein Übergangsteil (52) vorgesehen ist, dessen Dicke von der dünnen Membrandicke bis zur Dicke des Trägers zunimmt.

2. Elektrodenmembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran die scheibenförmige Mitte eines kreisförmigen Teils bildet und 0,076-0,127 mm dick ist.

3. Elektrodenmembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangsteil einen axial verjüngten Teil und einen konti­ nuierlich gleichmäßig gekrümmten Teil aufweist.

4. Elektrodenmembran nach Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Perforierungen als dünnwandige Ausnehmungen in dem Übergangsteil in kreisförmiger Anordnung ausgebildet sind.

5. Elektrodenmembran nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Membran-, Träger- und Übergangsteil aus Sili­ kongummi geformt sind, wobei der Membranteil verformbar und der Trägerteil halb starr ist.