181287. lajstromszámú szabadalom • Elektroanalitikai mérési elrendezés
3 181287 4 Folyamatos és ugyanakkor kellően nagy pontosságú mérésekre pedig egyáltalán nincs is lehetőség, hiszen a hagyományos mérőcellák felépítése nem teszi lehetővé a hibajelek mérés közben történő meghatározását, következésképpen a méréssel egyidőben történő illesztést sem. A találmány szerinti mérési elrendezés felépítésének alapja az a gondolat, hogy egy elektroanalitikai mérőcellában elhelyezett érzékelő elem egyedi jellemző paraméterek (pl. standardpotenciál, válaszfüggvény-meredekség) változása a mérés folyamata alatt is nyomon követhető — ily módon kompenzálható - azáltal, hogy a mérőcellában a mintával érintkező érzékelő elemen kívül egy vagy több, ahhoz kémiailag hasonló felépítésű és vele galvanikus kapcsolatban levő érzékelő elemet helyezünk el, amely vagy amelyek egy vagy több, legalább két különböző, standardizálásra szolgáló közeggel érintkeznek. Az ily módon felépített érzékelőt - összetett felépítése miatt - integrált érzékelőnek nevezzük. A mérőcellán belül ehhez kapcsolódik legalább két, rendre a mintával, illetve a standardizálásra szolgáló közegekkel belső elektrolit közvetítésével kapcsolatban levő, az elektronikus jelfeldolgozóhoz csatlakozó vonatkozási elektród. A standardizálásra szolgáló közeggel érintkező érzékelő elem valamely elektrokémiai paraméterének (pl. „öregedés” miatt bekövetkező) megváltozásából adódó hibajel - a hasonló kémiai felépítés következtében - a mintával érintkező érzékelő elem szóban forgó elektrokémiai paraméterének megváltozásából adódó hibajel nagyságára vonatkozó kvantitatív információt tartalmaz; ily módon lehetőség nyílik a kérdéses hibajel mérés közben történő kompenzálására. A hasonló kémiai felépítésen azt értjük, hogy az érzékelők valamennyi elektrokémiai paramétere az adott mérési pontosság által meghatározott mértékben azonos. Az érzékelő elemek (hasonló kémiai felépítésük ellenére) kismértékben eltérő elektrokémiai viselkedéséből adódó esetleges zavaró hatások kiküszöbölését szolgálja az az előnyös megoldás, hogy az érzékelő elemeket - vagy azok közül legalább kettőt - egyetlen, kémiailag homogén felépítésű testből képezzük ki, vagyis az érzékelő elemek közötti galvanikus kapcsolatot magának az érzékelő elemnek az anyagával biztosítjuk. Folyamatos vagy szakaszosan folyamatos mérések közben fellépő áramlási potenciálok zavaró hatását küszöböli ki az a megoldás, amelyben a standardizálásra szolgáló közegek közül egyet vagy többet folyamatosan vagy szakaszosan folyamatosan áramoltatunk. A diffúziós potenciálok zavaró hatásának kiküszöbölését célozza az a további előnyös megoldás, hogy a vonatkozási elektródok és a standardoldatok, illetve a minta között levő belső elektrolitok összetétele azonos a velük kapcsolatban levő standardoldatok összetételével, illetve a minták várható átlagos összetételével. További találmányi gondolat az a felismerés, hogy több, integrált érzékelőt tartalmazó mérőcella építhető össze oly módon, hogy azok a mintán keresztül vannak egymással galvanikus kapcsolatban, és hogy a mintával érintkező vonatkozási elektródjuk közös, amiáltal a mintának egyidejűleg több elektrokémiai paramétere (pl. különböző ionok koncentrációja) határozható meg. Végül az automatizálást célzó kivitelnél a mérési elrendezés jelfeldolgozója analóg és/vagy digitális eszközökkel, előnyösen egy beépített algoritmus segítségével az egy vagy több mérőcellán létrejövő mérőjelek felhasználásával a mérni kívánt egy vagy több paraméter számszerű értékét hibakompenzációval számítja ki. A találmány szerinti integrált érzékelőből és több vonatkozási elektródból felépített mérőcellával rendelkező elektroanalitikai mérési elrendezést az ábrák alapján mutatjuk be anélkül, hogy a találmány oltalmi körét kizárólag a bemutatott kiviteli alakokra korlátoznánk. A rajzon az 1. ábra: egy integrált érzékelőt tartalmazó pH-mérő elrendezés, a 2. ábra: két integrált érzékelőt tartalmazó Na-K mérő elrendezés, a 3. ábra: az integrált érzékelő elektromos helyettesítő képe Az 1. ábra egy integrált érzékelőből és három vonatkozási elektródból felépített, pH-mérésre szolgáló mérőcellát tartalmazó mérési elrendezést szemléltet. Az 1. ábrán az 1 mérőcellában pH-érzékeny üvegből kialakított mikrokapilláris 5 érzékelő elem 2 mintán keresztül van kapcsolatban a minta-oldali 8 vonatkozási elektród 33 belső elektrolitjával. Szintén az 1 mérőcellában az 5 érzékelő elemmel teljesen azonos felépítésű 6 érzékelő elem 3 standardizálásra szolgáló közegen első pH standardoldaton keresztül kapcsolódik az első standard-oldali 9 vonatkozási elektródhoz. Ezekhez teljesen hasonlóan 7 érzékelő elem 4 standardizálásra szolgáló közegen második pH standardoldaton) keresztül a második standard-oldali 10 vonatkozási elektródhoz csatlakozik. Az 1 mérőcellában elhelyezkedő pH-érzékeny üvegből kialakított mikrokapilláris 5-, 6- és 7 érzékelő elemek közötti galvanikus kapcsolatot 16 elektrolit biztosítja. Az 5-, 6- és 7 érzékelő elem és a 16 elektrolit közösen alkotják 19 integrált érzékelőt. A 9-, illetve 10 vonatkozási elektródok 33 belső elektrolitjai előnyösen a 3-, illetve a 4 standardizálásra szolgáló közegekkel (pH standardoldatokkal) azonosak. A 21 elektronikus jelfeldolgozó az 1 mérőcella 8-, 9- és 10 vonatkozási elektródjaihoz kapcsolódik oly módon, hogy 17 első mérőköre az első standard-oldali 9- és a minta-oldali 8 vonatkozási elektródokhoz, 18 második mérőköre a 10 második standard-oldali 10- és a minta-oldali 8 vonatkozási elektródokhoz van kapcsolva. A 2. ábra Na+- és K+-ionérzékeny — egymással a 2 mintán keresztül galvanikus kapcsolatban levő és közös minta-oldali 8 vonatkozási elektróddal rendelkező — 19 integrált érzékelőket és 9-, 10-, valamint 14- és 15 vonatkozási elektródokat tartalmazó 1- és 22 mérőcellákból kialakított mérési elrendezést szemléltet. Az ábrán a Na+-ionérzékeny 1 mérőcella az 1. ábrán látható 1 mérőcellával teljesen azonos felépítésű, azzal a különbséggel, hogy a mikrokapilláris 5-, 5 IC 15 20 25 .10 )5 40 45 50 55 60 65 2
