DE69121691T2

DE69121691T2 - Messvorrichtung und Verfahren zum Reinigen einer Messelektrode der genannten Vorrichtung

Info

Publication number: DE69121691T2
Application number: DE69121691T
Authority: DE
Inventors: Gert-Inge Bertinsson; Leif Mattisson; Goeran Ohlsson
Original assignee: Gambro AB
Current assignee: Gambro Lundia AB
Priority date: 1991-02-04
Filing date: 1991-12-31
Publication date: 1997-01-23
Anticipated expiration: 2012-01-01
Also published as: SE500491C2; SE9100328L; SE9100328D0; EP0498080B1; DK0498080T3; EP0498080A2; US5261283A; DE69121691D1; JPH04319623A; ES2090226T3; EP0498080A3; JP3228544B2

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung, welche wenigstens eine Meßelektrode besitzt, die in einer Flüssigkeitsleitung angeordnet ist, durch welche eine Flüssigkeit fließen kann und in welcher die Flüssigkeit selbst Abscheidungen auf der Elektrode verursachen kann.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Reinigen der Meßelektrode der Meßvorrichtung.
Die Erfindung ist prinzipiell dafür bestimmt, in Verbindung mit der Messung von Fließgeschwindigkeiten und speziell relativ kleiner Unterschiede zwischen zwei proportional größeren Strömen verwendet zu werden. Die Erfindung kann beispielsweise benutzt werden, um die Ultrafiltration bei Dialyse, vorzugsweise Hämodialyse zu messen. Bei der Hämodialyse fließt ein Strom von einer Dialyseflüssigkeit in der Größenordnung von 0 bis 1000 ml/min zu der Dialyseeinrichtung. Dieser Strom wird aus der Dialyseeinrichtung mit der Ultrafiltration gesteigert, welcher gewöhnlich in der Größenordnung von 0 bis 40 ml/min oder möglicherweise etwas höher ist.

Stand der Technik

In der GB-B-2 003 274 und in der GB-A-2 056 691 sind zwei ähnliche Systeme für elektromagnetische Flußmessungen beschrieben. Zwei parallele Leitungen der Ströme, deren Strömungsgeschwindigkeitsunterschied gemessen werden soll, werden in beiden Systemen verwendet. Gemäß dem ersterwähnten Dokument erfolgt die Messung mit Hilfe von drei Elektroden, die je nach dem fließenden Medium und einem äußeren Magnetfeld beeinflußt werden. Gemäß dem letzteren Dokument werden zwei Hauptelektroden auf die gleiche Weise beeinflußt, die mit mehreren Erdungselektroden zusammenarbeiten.
Beide Systeme leiden unter dem Nachteil, daß die fließenden Medien die beiden Leitungen bzw. die Elektroden auf unterschiedliche Weise beeinflussen können. Wenn die Konstruktionen beispielsweise zur Messung der Ultrafiltration während Dialyse verwendet werden, bekommt man Abscheidungen aus dem unreinen Dialysat auf den Elektroden und/- oder auf den Leitungswänden selbst. Eine Abscheidung der Größenordnung weniger µm oder noch dünnere Schichten können dabei zu erheblichen Ablesungsfehlern führen.
Eine Besserung der beiden oben erwähnten Systeme ist in der EP-B1-0 106 940 erwähnt, wodurch mögliche Ablesungsfehler mit Hilfe wiederholter Kalibrierung kompensisert werden.
Die EP-A2-337 292 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung der Elektroden einer solchen Meßvorrichtung durch Verbinden der Meßelektroden in einer elektrolytischen Zelle und Anlegen einer Spannung an die Zelle. Die Elektroden werden durch den Strom gereinigt, der durch die elektrolytische Zelle geht.

Beschreibung der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben beschriebenen Systeme zu verbessern.
So bekommt man eine Meßvorrichtung mit wenigstens einer Meßelektrode, die in einer Leitung angeordnet ist, durch welche eine Flüssigkeit fließen kann, die Abscheidungen auf der Elektrode verursachen kann, wobei Einrichtungen zur Verbindung der Meßelektrode als eine Elektrode in einer elektrolytischen Zelle, die eine zweite Elektrode enthält, und Einrichtungen zum Anlegen einer Spannung zwischen diesen Elektroden zur Reinigung der Meßelektrode vorgesehen sind.
An der Kathode, d. h. am negativen Pol, wird der Wasserstoff des Wassers zu Wasserstoffgas unter gleichzeitiger Bildung von Hydroxidionen reduziert. Ein Teil dieses Wasserstoffgases wird in einem atomaren Zustand in dem darunterliegenden Elektrodenmetall (Adsorption) gelöst, während der restliche Teil des produzierten Wasserstoffgases Blasen auf den Elektrodenoberflächen bildet. Die Wasserstoffgasblasen werden direkt auf der äußersten atomaren Schicht der Elektrode gebildet und treiben daher wirksam Schmutz von der Oberfläche weg, während gleichzeitig Lösung sehr nahe dem Metall kräftig bewegt wird.
Während der Reinigung muß die Leitung, in welcher die Meßelektrode angeordnet ist, mit einer Lösung gefüllt werden, wie beispielsweise mit Wasser, Dialyselösung oder einem anderen Elektrolyten, die Strom zwischen der Anode und der Kathode leiten können. Die Temperatur muß wenigstens so sein, daß die Lösung oder der Elektrolyt sich in ihrer bzw. seiner flössigen Phase befindet. Eine Temperatur höher als diese erleichtert die Reinigung. Der Druck auf die Flüssigkeit in der Leitung darf nicht höher als jener sein, daß Wasserstoffgasblasen gebildet werden.
Die zweite Elektrode ist vorzugsweise eine Erdungselektrode. Sie kann jedoch alternativ auch eine andere Meßelektrode sein. Hierbei kann gegebenenfalls ein Wechselstrom niedriger Frequenz verwendet werden, so daß beide Meßelektroden abwechselnd gereinigt werden.
Die Vorrichtung kann auch zwei oder mehr Meßelektroden einschließen. Es ist dabei zweckmäßig, diese parallel über die Flüssigkeit zu einer oder mehreren Erdungselektroden für gleichzeitige Reinigung zu verbinden.
Das Wasserstoffgas, welches sich in dem Kathodenmetall gelöst hat, kann zusammen mit Sauerstoffgas, welches an der Anode oder den Anoden abgeschieden wurde, ein galvanisches Element bilden, wenn die elektrolytische Spannung beendet wurde. Das galvanische Element kann den Betrieb der Strömungsmeßeinrichtung unterbrechen oder stören.
Gemäß der Erfindung umfaßt die Vorrichtung Einrichtungen zum Kurzschließen der verbundenen Elektroden nach der Reinigung, um in diesen gebildeten Wasserstoff bzw. Sauerstoff zu vertreiben, wobei der Kurzschluß so angeordnet ist, daß er während einer Zeitdauer in der Größenordnung von 1 bis 60 sec, vorzugsweise wenigstens 5 sec, aufrecht erhalten bleibt.
Alternativ umfaßt die Vorrichtung eine Einrichtung zum Anlegen einer Spannung an die verbundenen Elektroden nach der Reinigung in entgegengesetzter Richtung zu der Reinigungsspannung während einer Zeitdauer in der Größenordnung von 1 bis 60 sec, vorzugsweise wenigstens 5 sec.
Durch diese Maßnahmen werden Wasserstoff oder Sauerstoff, die sich während der Elektrolyse bilden können, abgetrieben.
Außerdem bekommt man nach der Erfindung Verfahren zur Reinigung der Elektroden, wie in den Ansprüchen erwähnt.
Weitere Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen Weitere Ziele, Vorteile und Merkmale werden klarer in der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung erklärt.

Kurze Beschreibung der Figuren

Figur 1 zeigt eine Darstellung einer Fließleitung mit zwei eingeschlossenen Meßelektroden und zwei Erdungselektroden.
Figur 2 zeigt ein Blockschema einer vollständigeren Einrichtung nach der Erfindung mit zwei Fließleitungen.

Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung

Figur 1 zeigt eine Fließleitung 1 mit zwei Meßelektroden 3 und 4 und zwei Erdungselektroden 13 und 14. Eine ähnliche Leitung 1 mit Meßelektroden 3 und 4 ist auch in Figur 2 gezeigt, welche weiterhin eine Strömungsmeßeinrichtung zeigt, die auch eine zweite Leitung 2 mit zwei Meßelektroden 5 und 6 einschließt. Das Meßverfahren kann in der Weise durchgeführt werden, die weiter im einzelnen in den oben erwähnten Patentveröffentlichungen beschrieben ist, und braucht daher hier nicht in weiteren Einzelheiten beschrieben zu werden.
Kurz gesagt werden die vier Elektroden 3 bis 6 mit einer Verbindungseinrichtung 7 verbunden, deren Zweck es ist, die Spannungen zuzuführen, die für die Reinigungsstufe erforderlich sind, bzw. die Elektroden mit einer Meßeinrichtung zu verbinden. Die Meßeinrichtung ist in Figur 2 durch die Teile 9 und 10 wiedergegeben, welche ihrerseits mit einem Mikroprozessor 11 oder einer ähnlichen derartigen Einrichtung verbunden sind, die so angeordnet ist, daß sie sowohl die Meß- als auch die Reinigungsstufen steuert. Für die Reinigungsstufe erforderliche Spannungen bekommt man mit Hilfe einer Steuereinrichtung 8, die mit den Meßelektroden 3 bis 6 über die Einrichtung 7 und mit einer oder mit beiden der Erdungselektroden 13 und 14 verbunden ist. Die letzteren sind in Figur 2 nicht gezeigt, doch ist die Verbindung zu ihnen durch das Bezugszeichen 15 wiedergegeben. Das Bezugszeichen 12 bedeutet eine äußere Steuereingabe zu der Steuereinrichtung 8. Schließlich kann festgestellt werden, daß die Leitungen 1 und 2 in einer solchen Weise, wie weiter im einzelnen in den oben erwähnten Patentveröffentlichungen beschrieben ist, welche hier in die vorliegende Beschreibung einbezogen werden, unter dem Einfluß eines elektromagnetischen Feldes stehen.
Die Erfindung ist natürlich nicht alleine auf das oben beschrieben Beispiel und die Beispiele, die in den genannten Patentveröffentlichungen beschrieben sind, beschränkt, sondern wird durch die folgenden Ansprüche definiert. Beispielsweise sollte die Erfindung für allgemeine Reinigung irgendeiner Meßelektrodentype geeignet sein, die in Berührung mit einer Flüssigkeit steht.

Claims

1. Meßvorrichtung mit wenigstens einer Meßelektrode (3-6), die in einer Leitung (1, 2) angeordnet ist, durch welche eine Flüssigkeit fließen kann, die Abscheidungen auf der Elektrode verursachen kann, wobei Einrichtungen (7, 8, 11) zur Verbindung der Meßelektrode als eine Elektrode in einer elektrolytischen Zelle, die eine zweite Elektrode (13, 14 oder 3-6) einschließt, und Einrichtungen (8) zum Anlegen einer Spannung zwischen diesen Elektroden zur Reinigung der Meßelektrode vorgesehen sind, gekennzeichnet durch Einrichtungen (7, 8, 11) zum Kurzschließen der verbundenen Elektroden (3-6, 13, 14) nach dem Reinigen, wobei der Kurzschluß so angeordnet ist, daß er während einer Zeitdauer in der Größenordnung von 1 bis 60 sec, vorzugsweise wenigstens 5 sec, aufrecht erhalten wird.

2. Meßvorrichtung mit wenigstens einer Meßelektrode (3-6), die in einer Leitung (1, 2) angeordnet ist, durch welche eine Flüssigkeit fließen kann, die Abscheidungen auf der Elektrode verursachen kann, wobei Einrichtungen (7, 8, 11) zur Verbindung der Meßelektrode als eine Elektrode in einer elektrolytischen Zelle, die eine zweite Elektrode (13, 14 oder 3-6) einschließt, und Einrichtungen (8) zum Anlegen einer Spannung zwischen diesen Elektroden zur Reinigung der Meßelektrode vorgesehen sind, gekennzeichnet durch Einrichtungen (7, 8, 11) zum Anlegen einer Spannung an die verbundenen Elektroden (3-6, 13, 14) nach dem Reinigen in entgegengesetzter Richtung zu der Reinigungsspannung während einer Zeitdauer in der Größenordnung von 1 bis 60 sec, vorzugsweise wenigstens 5 sec.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßelektrode (3-6) so angeordnet ist, daß sie als eine Kathode, d. h. mit einem negativen Potential, während der Reinigung verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (13, 14) in der Form einer Erdungselektrode vorliegt.

5. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche mit zwei oder mehr Meßelektroden (3-6), dadurch gekennzeichnet, daß diese Meßelektroden so angeordnet sind, daß sie parallel über die Flüssigkeit mit einer oder mehreren Erdungselektroden (13, 14) für gleichzeitige Reinigung verbunden sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (8) zum Anlegen einer Spannung so angeordnet sind, daß eine Spannung in der Größenordnung von 0,5 bis 15 Volt während wenigstens 0.1 bis 5 sec angelegt wird.

7. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche mit einer Strömungsmeßeinrichtung, die zwei Leitungen (1, 2) einschließt, durch welche unterschiedliche Flüssigkeitsströme fließen können und von denen jede mit zwei Meßelektroden (3, 4 bzw. 5, 6) versehen ist, die dazu bestimmt sind, den Strömungsunterschied zwischen den beiden Leitungen (1, 2) zu messen, welche so angeordnet sind, daß sie einem elektromagnetischen Feld ausgesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß alle Meßelektroden (3-6) parallel zu entsprechenden Erdungselektroden (13, 14), die mit den Flüssigkeitsströmen verbunden sind, verbunden sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie so angeordnet ist, daß sie die Unterschiede in den Flüssigkeitsströmen zu bzw. von einer für Hämodialyse bestimmten Dialyseeinrichtung mißt.

9. Verfahren zur Reinigung einer Meßelektrode in einer Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 8 mit den Stufen, in denen eine Flüssigkeit an der Meßelektrode vorbeifließt, die Meßelektrode als eine Elektrode in einer elektrolytischen Zelle, die eine zweite Elektrode einschließt, verbunden wird und eine Spannung zwischen diesen Elektroden zur Reinigung der Meßelektrode angelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die verbundenen Elektroden nach dem Reinigen während einer Zeitdauer in der Größenordnung von 1 bis 60 sec, vorzugsweise wenigstens 5 sec, kurzgeschlossen werden.

10. Verfahren zur Reinigung einer Meßelektrode in einer Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8 mit den Stufen, in denen eine Flüssigkeit an der Meßelektrode vorbeifließt, die Meßelektrode als eine Elektrode in einer elektrolytischen Zelle, die eine zweite Elektrode einschließt, verbunden wird und eine Spannung zwischen diesen Elektroden zur Reinigung der Meßelektrode angelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannung an die verbundenen Elektroden nach der Reinigung in entgegengesetzter Richtung zu der Reinigungsspannung während einer Zeitdauer in der Größenordnung von 1 bis 60 sec, vorzugsweise wenigstens 5 sec, angelegt wird.