DE4027696A1 - Durchflusszelle fuer ein elektrolytmessbauteil - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Durchflußzelle für ein Bauteil zur Messung von Dichten von Elektrolyten in Blutseren, Blutplasma, Urin und dergleichen.

In einem Falle, wo zu bestimmende Dichten von Elektrolyten in Flüssigkeiten kontinuierlich mit einem automatischen che­ mischen Analytikbauteil gemessen werden, wird das "Durch­ flußsystem" zu deren Messung verwandt, während die Flüssig­ keiten eine nach der anderen eingegossen werden, da die mechanische Anordnung des Systems einfach ist und das System einen leichten Umgang mit den Flüssigkeiten ermöglicht.

Die japanische Offenlegungschrift Sho 60-2 22 760 mit dem Titel "Meßbauteil mit ionenselektiven Elektroden" offenbart ein Bauteil mit einem Teil (oder einer Durchflußzelle) zum definieren eines Meßdurchgangs, welcher mit einem Eingang und einem Ausgang ausgestattet ist, durch welche Flüssigkei­ ten eingeführt und abgelassen werden, und mit ionenselekti­ ven Elektroden, welche entlang dem Meßdurchgang in einem bestimmten Intervall angeordnet sind, worin der Meßdurchgang eine Vielzahl von gekrümmten Teilen aufweist, wobei jeder der gekrümmten Teile benachbart einer der Elektroden ange­ ordnet ist.

Das konventionelle Meßbauteil hat einen Meßdurchgang und einen Vergleichsflüssigkeitflußdurchgang, durch welche die Flüssigkeiten zu einer Referenzelektrode fließen. In einem Fall, wo die Geschwindigkeit der zu messenden Elektrolyte in Flüssigkeiten hoch ist, werden mit Sicherheit eine Vielzahl von Durchflußzellen, eine Vielzahl von Referenzelektroden und eine Vorrichtung zur Beibehaltung der Temperatur jeder der Vielzahl von Durchflußzellen benötigt. Zusätzlich benö­ tigt jede der Vielzahl von Durchflußzellen eine Referenz­ elektrode und eine Temperatureinstellvorrichtung. Dies bewirkt, daß die Werte, welche durch Messung der Elektrolyte in den Flüssigkeiten erlangt wurden, verschieden in jeder Durchflußzelle werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Elektrolytmeßbauteil oder eine Durchflußzelle bereitzustellen, welche imstande ist, die Elektrolytmessung bei hoher Geschwindigkeit durch­ zuführen, ohne daß irgendwelche Unregelmäßigkeiten bei den gemessenen Werten auftreten.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 Einen Teil einer Schnittansicht, welche eine grund­ legende Anordnung der Erfindung darstellt;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht, welche einen Teil der Anordnung von Fig. 1 darstellt;

Fig. 3 eine Ansicht, welche einen Teil der Anordnung von Fig. 1 vergrößert darstellt;

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung, welche einen Teil der Anordnung von Fig. 1 darstellt;

Fig. 5 einen Teil einer Schnittansicht, welche eine Ausfüh­ rungsform der Durchflußzelle gemäß vorliegender Erfindung darstellt; und

Fig. 6 ein Diagramm, zur Erläuterung einer anderen Ausfüh­ rungsform der Durchflußzelle gemäß vorliegender Erfindung.

Eine grundlegende Anordnung einer Ausführungsform gemäß vor­ liegender Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis Fig. 4 wie folgt beschrieben.

In Fig. 1 wird durch das Bezugszeichen 1a eine transparente feste Durchflußzelle bezeichnet, welche aus Epoxydharz gebildet ist und ähnlich einem rechtwinkligen Paralellepiped geformt ist, wie in Fig. 2 gezeigt. Ein linearer Flußdurch­ gang 2 für eine Vergleichsflüssigkeit und ein im Zickzack verlaufender Flußdurchgang 3 für eine zu untersuchende Flüs­ sigkeit sind in der Durchflußzelle 1a gebildet. Der Fluß­ durchgang 3 für die zu untersuchende Flüssigkeit weist lineare Teile 3b und gekrümmte Teile 3a auf, in welchem die benachbarten linearen Teile 3b an ihren einen Enden durch das gekrümmte Teil 3a verbunden sind. Die benachbarten linearen Teile 3b des Flußdurchgangs 3 der zu untersuchenden Flüssigkeit sind durch eine sensitive Schichtfläche 11a einer ionenselektiven Elektrode abgetrennt, welche unten beschrieben wird. Mit anderen Worten, die benachbarten linearen Teile 3b stehen mit ihren Enden der sensitiven Schichtfläche 11a der ionenselektiven Elektrode gegenüber. Der Flußdurchgang 2 der Vergleichsflüssigkeit und der Fluß­ durchgang 3 der zu untersuchenden Flüssigkeit besitzen kreisförmige Abschnitte mit im wesentlichen gleichen Durch­ messern und sie stehen über ihrem Verbindungspunkt (A) mit­ einander in Verbindung. Ein lineares Teil 3c des Flußdurch­ gangs 3 der zu untersuchenden Flüssigkeit, welches mit der Verbindung (A) in Verbindung steht, ist von der Verbindung (A) zu dem linearen Teil 3b des Durchgangs 3 nach oben geneigt, um der Vergleichsflüssigkeit, welche in den Fluß­ durchgang 2 der Vergleichsflüssigkeit eingeführt wurde, nicht zu erlauben, in den Flußdurchgang 3 der zu untersu­ chenden Flüssigkeit aufgrund eines osmotischen Druckes zurückzufließen. Das lineare Teil 3c des Flußdurchgangs 3 der zu untersuchenden Flüssigkeit steht mit einem Ausfließ­ durchgang 4 und einem Verbindungsstück 5 in Verbindung, wel­ cher in die Durchflußzelle 1a geschraubt ist.

Das andere Ende des Flußdurchgangs 3 der zu untersuchenden Flüssigkeit steht mit einem Eingangsverbindungsstück 6 in Verbindung, welches ebenso in die Durchflußzelle 1a geschraubt ist.

Der Flußdurchgang 2 der Vergleichsflüssigkeit steht mit einem Ende mit der Verbindung (A) und mit einem anderen Ende mit einem Eingangsverbindungsstück 7 in Verbindung, welches in die Durchflußzelle 1a geschraubt ist. Bezugszeichen 8 repräsentiert eine Öffnung oder eine Vertiefung, welche mit einem Innenschraubgewinde versehen ist und in welche eine bekannte Vergleichselektrode derart geschraubt ist, daß die sensitive Schichtfläche an dem Ende des vorderen Teils der Vergleichselektrode mit dem Flußdurchgang 2 der Vergleichs­ flüssigkeit kontaktiert wird.

Drei Öffnungen oder Vertiefungen 9 sind in einer vertikalen Linie auf einer Seite der Durchflußzelle 1a mit einem bestimmten Intervall zwischen ihnen angeordnet. Jeder von ihnen besitzt ein Innenschraubgewinde und ist wie ein Kreis geformt und tritt an ihrer inneren Fläche mit einem Ende des linearen Teils 3b des Flußdurchgangs 3 der zu untersuchenden Flüssigkeit in Verbindung.

Eine ionenselektive Elektrode 10 soll Elektrolyte wie Na, K und Cl messen; und der Stoff, aus dem die sensitive Schicht der Elektrode gebildet ist, verändert sich abhängig von der Art der zu messenden Elektrolyte, jedoch ist die struktu­ relle Anordnung der Elektrode dieselbe.

Im Falle der Elektrode 10 ist ein Elektrodenkörper 11 in einem Paar hohler Halter 12 und 13 angeordnet, welche jeweils geschraubt sind.

Der Halter 12 besitzt ein Außenschraubgewinde an seinem Ende des vorderen Teils und wird in die Öffnung 9 der Durchfluß­ zelle 1a geschraubt.

Wie in Fig. 4 gezeigt, ist eine Dichtpackung wie ein Zylin­ der geformt und ist an seinem oberen Ende mit einem Vor­ sprung 14a versehen, welcher in eine Kerbe 9a eingepaßt wird, welche sich auf der inneren Umfangsfläche der kreis­ förmigen Öffnung 9 entlang achsialer Richtung davon erstreckt, so daß die Dichtpackung 14 in der Öffnung 9 gehalten werden kann, ohne darin zu rotieren. Die Dicht­ packung 14 besitzt ein kreisförmiges Loch 14b in dem Zentrum ihres naheliegendes Ende des vorderen Teils, wobei das kreisförmige Loch 14b mit der Endfläche des linearen Teils 3b des Durchgangs 3 in Verbindung steht.

Eine ringförmige Unterlegscheibe 15 wird zwischen die Dicht­ packung 14 und die Vorderseite des Halters 12 dazwischen gelegt, und wenn der Halter 12 in die Öffnung 9 geschraubt wird, drückt die Unterlegscheibe 15 die Dichtpackung 14 in die Richtung, in welche der Halter 12 geschraubt wird, um die Vorderseite des Elektrodenkörpers 11 zu befestigen.

Wie in Fig. 3 gezeigt, wird die sensitive Schichtfläche 11a des Elektrodenkörpers 11 dem kreisförmigen Loch 14b der Dichtpackung 14 entgegengesetzt, und ist so entgegengesetzt den Endflächen der linearen Teile 3b des Durchgangs 3 ange­ ordnet.

Der Rückseitenhalter 13 soll verhüten daß der Elektroden­ körper 11 aus dem Vorderseitenhalter 12 herausgeholt wird, und wird in den Halter 12 geschraubt.

Bezugszeichen 11b bezeichnet einen elektrischen Verbindungs­ anschluß, welcher sich von dem hinteren Ende des Elektroden­ körpers 11 erstreckt, und eine Leitung zum Anschließen des Elektrodenkörpers 11 an ein nicht gezeigtes, bekanntes Volt­ meter, welches mit dem Anschluß verbunden ist.

Wenn eine zu untersuchende Flüssigkeit in den Flußdurchgang 3 der zu untersuchenden Flüssigkeit durch das Verbindungs­ stück 6 eingeführt wird, fließt die Flüssigkeit durch das erste lineare Teil 3b des Durchgangs 3 und kontaktiert die sensitive Schichtfläche 11a der Elektrode 10, welche tiefer als die zwei anderen Elektroden 10 angeordnet ist. Die Flüs­ sigkeit fließt weiter durch die zweiten, dritten und vierten Teile 3b, 3a und 3b des Durchgangs 3 und kontaktiert die sensitive Schichtfläche 11a der Elektrode 10, welche zwi­ schen den zwei Elektroden 10 angeordnet ist. Des weiteren fließt sie durch die fünften, sechsten und siebten Teile 3b, 3a und 3b des Durchgangs 3 und kontaktiert die sensitive Schichtfläche 11a der Elektrode 10, welche höher als die zwei anderen Elektroden 10 angeordnet ist. Des weiteren fließt sie durch die achten und neunten Teile 3b und 3c des Durchgangs 3 und kontaktiert eine Flüssigkeit, die vergli­ chen werden soll, und wird danach durch das Verbindungsstück 5 abgelassen.

Wie in Fig. 3 gezeigt, wird jeder der sensitiven Schichtflä­ chen 11a der Elektroden 10 derart relativ zu den linearen Teilen 3b des Durchgangs 3 positioniert, daß die Flüssig­ keit, welche untersucht werden soll, durch die Endfläche eines linearen Teils 3b zu der sensitiven Schichtfläche 11a geblasen und in die Endfläche des anderen linearen Teils 3b genommen wird.

Dies befähigt die Ionenelektroden 10, schneller auf die zu untersuchende Flüssigkeit zu antworten.

Die Vergleichsflüssigkeit wird durch das Verbindungsstück 7 in den Flußdurchgang 2 der Vergleichflüssigkeit eingeführt und mit der sensitiven Schichtfläche der Vergleichselektrode kontaktiert, und danach mit der zu untersuchenden Flüssig­ keit am Verbindungspunkt (A) während des Flusses durch den Durchgang 2 kontaktiert, und schließlich durch das Verbin­ dungsstück 5 abgelassen.

Wenn die zu untersuchende Flüssigkeit sukzessive mit den ionenselektiven Elektroden 10, wie oben beschrieben, kontak­ tiert wird, können die Elektrolyte in der Flüssigkeit auf der Basis der Vergleichslösung durch Messung der an den ionenselektiven Elektroden erzeugten Potentiale quantitativ bestimmt werden. Die Temperatur der Durchflußzelle wird durch eine nicht gezeigte Temperatureinstellvorrichtung zuverlässig gehalten.

Eine andere Ausführungsform der Durchflußzelle gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben. Dieselben Komponenten, welche auch in Fig. 1 bis Fig. 4 dargestellt sind, werden mit denselben Bezugszei­ chen bezeichnet; die Beschreibung dieser Komponenten wird weggelassen.

Ein Flußdurchgang 15 einer zu untersuchenden Flüssigkeit enthält gekrümmte Teile 15a und lineare Teile 15b und 15c und der Durchgang von 15 wird durch die Teile 15a, 15b und 15c gebildet, wie in dem Fall des in Fig. 1 dargestellten Flußdurchgangs 3 der zu untersuchenden Flüssigkeit.

Verbindungsstücke 16 und 17 entsprechen den in Fig. 1 darge­ stellten Verbindungsstücken 6 und 5 und ein Verbindungspunkt (B) entspricht dem in Fig. 1 dargestellten Verbindungspunkt (A).

Eine Durchflußzelle 1b entspricht der in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Durchflußzelle 1a.

Ein Flußdurchgang 2 einer Vergleichsflüssigkeit ist in der Durchflußzelle 1b gebildet, und zwei Leitungen der Fluß­ durchgänge 3 und 5 der zu untersuchenden Flüssigkeit sind in der Durchflußzelle 1b gebildet. Eine Vergleichselektrode ist in die Öffnung 8 geschraubt.

Die Ionenselektiven Elektroden 10 sind elektrisch an die Vergleichselektrode an der Verbindung (B) angeschlossen.

Dieselben oder unterschiedliche Flüssigkeiten, welche unter­ sucht werden sollen, werden nacheinander oder gleichzeitig durch die Verbindungsstücke 6 und 16 in die zwei Leitungen der Flußdurchgänge 3 und 15 der zu bestimmenden Flüssigkeit eingeführt, und beide Flüssigkeiten werden miteinander an dem Verbindungspunkt (B) während der Durchführung der Elek­ trolytmessung kontaktiert.

Wenn die zwei Leitungen der Flußdurchgänge der zu untersu­ chenden Flüssigkeit auf diese Art in einer Durchflußzelle gebildet werden, kann die Elektrolytmessung bei einer höhe­ ren Geschwindigkeit erlangt werden. Darüber hinaus benötigt die Durchflußzelle 1b nur eine Temperatureinstelleinrich­ tung, so daß die durch die Messung erlangten Werte für zuverlässig befunden werden können.

Eine weitere Ausführungsform der Durchflußzelle entsprechend vorliegender Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben.

Fig. 6 zeigt ein Diagramm, welches drei Leitungen der Fluß­ durchgänge der zu untersuchenden Flüssigkeit darstellt und eine Leitung des Flußdurchgangs der Vergleichsflüssigkeit, welche in einer Durchflußzelle gebildet sind. Dieselben Kom­ ponenten wie jene, dargestellt in Fig. 1, werden mit densel­ ben Bezugszeichen bezeichnet; die Beschreibung dieser Kompo­ nenten wird ausgelassen.

Dieselben Flußdurchgänge 18, 19 und 20 der zu untersuchenden Flüssigkeit wie die in Fig. 1 und Fig. 5 dargestellten Fluß­ durchgänge 3 und 15, und ein Flußdurchgang 2 einer Ver­ gleichsflüssigkeit sind in einer Durchflußzelle 1c gebildet. Symbol (C) repräsentiert einen Verbindungspunkt.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebe­ nen Beispiele beschränkt. Der Stoff, aus dem die Durchfluß­ zelle gebildet ist, kann Metall, synthetisches Harz oder Glas sein. Des weiteren können vier oder mehr Leitungen von Flußdurchgängen der zu untersuchenden Flüssigkeit in einer Durchflußzelle gebildet sein.

Gemäß vorliegender Erfindung kann die Geschwindikgeit der Messung der zu untersuchenden Elektrolyte in einer Flüssig­ keit erhöht werden. Darüber hinaus können Unregelmäßigkeiten von gemessenen Werten unter Verwendung einer Vielzahl von Durchflußzellen reduziert werden.

Für den Fachmann ergeben sich zusätzliche Vorteile und Modi­ fikationen. Daher wird die Erfindung in ihrem breiteren Aspekten nicht auf spezifische Details und verkörperte Bau­ teile beschränkt, welche hierin dargestellt und beschrieben werden. Demgemäß können verschieden Variationen gemacht wer­ den, ohne vom Umfang des generellen erfinderischen Konzeptes abzuweichen, welches durch die Ansprüche und ihre Äquiva­ lente definiert ist.

Claims (5)

1. Eine Durchflußzelle für ein Elektrolytmeßbauteil mit einem Körper, welcher Flußdurchgänge (2, 3, 18, 19, 20) für zu untersuchende Flüssigkeiten und Vergleichsflüs­ sigkeiten aufweist, eine Vielzahl von Öffnungen (9), welche mit dem Flußdurchgang der zu untersuchenden Flüs­ sigkeit in Verbindung stehen und in welche eine Vielzahl von ionenselektiven Elektroden (10) eingepaßt sind, und eine Öffnung (8), welche mit dem Flußdurchgang der Ver­ gleichsflüssigkeit in Verbindung steht und in welche eine Vergleichselektrode eingepaßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Flußdurchgang (3) der zu untersuchenden Flüssigkeit lineare Eingangs- und Ausgangsteile (3b) aufweist, wel­ che an ihren einen Enden mit jeder der ionenselektiven Elektrodenöffnungen (9) in Verbindung stehen, und eine Einrichtung (3a) zum Anschließen des linearen Ausgangs­ teils, welches mit der ionenselektiven Elektrodenöffnung in Verbindung steht, an das lineare Eingansteil (3b), welches mit der nächsten ionenselektiven Elektrodenöff­ nung in Verbindung steht.

2. Die Durchflußzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Anschlußeinrichtung ein gekrümmtes Teil (3a) ist, welches an die anderen Enden der linearen Aus­ gangs- und Eingangsteile des Flußdurchgangs der zu untersuchenden Flüssigkeit angeschlossen ist.

3. Eine Durchflußzelle für ein Elektrolytmeßbauteil, gekennzeichnet durch:
einen Körper, welcher mindestens einen Flußdurchgang (3, 18, 19, 20) einer zu untersuchenden Flüssigkeit und einen Flußdurchgang (2) einer Vergleichsflüssigkeit auf­ weist, eine Vielzahl ionenselektiver Elektrodenöffnungen (9), welche mit dem Flußdurchgang der zu untersuchenden Flüssigkeit in Verbindung stehen, und eine Vergleichs­ elektrodenöffnung (8), welche mit dem Flußdurchgang der Vergleichsflüssigkeit in Verbindung steht, und eine Ein­ richtung (A, B, C) zum Anschließen des Flußdurchgangs der zu untersuchenden Flüssigkeit mit dem Flußdurchgang der Vergleichsflüssigkeit.

4. Die Durchflußzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Vielzahl der Flußdurchgänge (3, 18, 19, 20) der zu untersuchenden Flüssigkeit in dem Körper gebildet sind und jede der Flußdurchgänge der zu untersuchenden Flüssigkeit lineare Teile (3b) und eine Einrichtung (3a) zum Anschließen jeder dieser linearen Teile aneinander aufweist.

5. Eine Durchflußzelle mit: einem Körper, welcher mindestens einen Flußdurchgang (3, 18, 19, 20) einer zu untersuchenden Flüssigkeit auf­ weist; einem Flußdurchgang (2) einer Vergleichsflüssig­ keit, welche mit dem Flußdurchgang der zu untersuchenden Flüssigkeit in Verbindung steht; einer Vielzahl von ionenselektiven Elektrodenöffnungen (9), welche mit dem Flußdurchgang der zu untersuchenden Flüssigkeit in Ver­ bindung steht; und einer Vergleichselektrodenöffnung (8), welche mit dem Flußdurchgang der Vergleichsflüssig­ keit in Verbindung steht; dadurch gekennzeichnet, daß der Flußdurchgang der zu untersuchenden Flüssigkeit aus­ gestattet ist mit linearen Eingangs- und Ausgangsteilen (3b), welche mit ihren einen Enden mit jeder der ionen­ selektiven Elektrodenöffnungen in Verbindung stehen; und mit einer Einrichtung (3a) zum Anschließen des linearen Ausgangsteils, welcher mit der ionenselektiven Elektro­ denöffnung in Verbindung steht, an das lineare Ein­ gangsteil, welches mit der nächsten ionenselektiven Elektrodenöffnung in Verbindung steht.