[发明专利]多电极离子探头

说明书

技术领域

本发明涉及离子探头领域。

背景技术

在许多情况下期望测量流体的离子浓度，包括在生产设置时对流体 的测试，对于药物生产而言，有食品加工和/或食物质量、水质量的测试 等。离子浓度或活性的测量结果可以指示反应的完成、指示组分的比值 等等。

一种测量可以包括对pH浓度的测量，其包括测量被测试流体的酸 性。pH测量结果可以指示流体的酸性或碱性状况或浓度。

pH测量结果包括对溶液中的氢离子的测量结果，表示为约零到十 四之间的对数数值(有时对于呈极度酸性的溶液其扩展至负数)。在pH 标度上，酸性非常大的溶液具有低pH值，诸如零或一，对应于高浓度 的氢离子(H+)。相反，碱性非常大的溶液具有高pH值，对应于非常 少量的氢离子(或相应的大量OH-离子)。诸如基本上纯水的中性溶液 的pH值约为七。

图1示出包括有效(active)电极和参考电极的现有技术的pH计探 头的一部分。有效电极由在一端处具有离子敏感玻璃泡的玻璃管组成。 该管包含电解质和电极。离子敏感玻璃泡的外部上的玻璃与要测试的流 体交换离子。这在该玻璃泡外面的水化层中产生电荷。内部电解质与离 子敏感玻璃相相互作用并反映由玻璃外面的离子形成的电位。

参考电极常常被包括在单独的腔室和溶液中，而且也与正在测试的流 体离子连通。由此形成两个电极之间的电势，类似于电池。在电极之间形 成的电势与溶液中的离子浓度直接相关。参考电极提供可以与测量电极相 比较的稳定电位。例如，可以根据表格、公式、或其它算法对该电势进行 处理以得到离子浓度测量结果，诸如pH值。

在有效电极与接地电极之间形成离子电路，从而产生可测量的电 势。参考电位是已知的、基本上恒定的量，其可以与处理电压(即，电 压测量结果)相比较并由现有技术的pH计来解释。可以处理有效电极 与参考电极之间的电势，以确定外部测试流体中的离子浓度。

离子和/或pH测量结果的准确度可能受到例如包括温度和/或受污 染电解质溶液在内的各种因素的影响。不准确的常见来源可能是从参考 电极产生的不适当或不准确的参考信号。如果参考信号是不准确的，则 结果得到的pH或离子测量结果将受到影响。因此，获得适当且准确的 参考值非常重要。

参考电极被包含在包括诸如盐桥的能够实现参考电极与外部测试 流体之间的离子连通的离子桥的管或腔室内。然而，离子桥可以允许一 定流体交换、使得内部缓冲溶液受到污染和使得内部参考电极可能中 毒、以及使得待测量流体受到污染。

pH探头的主要问题在于参考电极组件的内部填充溶液与外部测试 流体之间的接合部。接合部的堵塞或故障通常导致非常慢或错误的读 数。该接合部还可能使得填充溶液被测量介质污染。这可能使参考电极 劣化，此劣化随后致使pH探头不准确且通常必须将其替换。一种现有 技术的解决方案是采用参考电极与外部介质之间的多个接合部和腔室。 另一现有技术的解决方案已使用流动接合部，其中，填充溶液的连续供 应被给送到参考电极室并经由小孔或管道离开。这具有防止填充溶液和 参考电极的污染的优点，但具有麻烦地向电极铺设管道且由于测量介质 被填充溶液污染而必须将测量介质发送以丢弃的缺点。

较新的方法是将有效电极和参考电极两者都封装在不可渗透的腔 室内，诸如例如玻璃室。这在授予Harman的美国专利No.4,650,562中 示出。Harman中的参考电极12通过pH敏感玻璃泡与外部测试流体连 接，类似于有效电极11的结构。因此，外部测试流体无法与参考电极 的内部填充溶液混合并污染该内部填充溶液。

发明内容

提供一种多电极离子计。该多电极离子计包括被配置为接收多个离 子浓度电压测量结果并根据所述多个离子浓度电压测量结果生成离子 浓度测量结果的计量电子装置和与该计量电子装置通信的三个或更多 单独的电极单元。所述三个或更多电极单元向所述计量电子装置生成所 述多个离子浓度电压测量结果。

提供一种多电极离子探头。该多电极离子探头包括至少四个电极室 和形成在所述至少四个电极室中的至少四个相应的离子敏感区，其中所 述至少四个电极室基本上被密封。所述至少四个离子敏感区使得所述至 少四个电极室与所述多电极离子探头的外部之间能够进行离子相互作 用。所述多电极离子探头还包括位于所述四个电极室中的至少四个相应 的电极。