Флуоресцентний необоротний оптичний сенсор pH.

Вимірювання pH за допомогою оборотного барвника.

Безперервний контроль рівня pH в крові має суттєве значення для збільшення незалежної терапії пацієнтів з метаболічними та респіраторними захворюваннями. Для внутрішньо-судинного вимірювання pH крові розроблені мініатюрні датчики (рис. 19.7), які працюють в діапазоні 7.0 – 7.6 pH з точністю в 00.1 одиниць pH.

Рис. 19.7 Оборотний оптоволоконний хімічний датчик pH.

Оборотна колориметрична індикаторна система зафіксована в середині іон проникної камери на периферійному кінці двох полімерних волокон. В середині камери з індикаторним барвником змішані світло розширювані мікросфери, які призначенні для оптимізації розсіювання світла назад до збирального волокна.

Оборотний індикаторний барвник - феноловий червоний барвник є типовим pH чутливим барвником, який існує в двох формах в залежності від того знаходиться він в кислотному або в лужному розчинах. Ці форми мають різні оптичні спектри при цьому пік оптичного поглинання збільшується зі збільшенням ПШ для лужної форми барвника (рис. 19.8) .

Рис. 19.8 . Світло прошло через розчин барвника визначається.

k – константа, що показує номінальне співвідношення інтенсивностей зеленого та червоного світла .

c – константа, що залежить від геометрії датчика, сумарної концентрації барвника, та коефіцієнт поглинання барвника.

Δ – різниця між pH та pK.

pK – константа іонізації барвника.

Зазначена система є двох променевим спектрофотометром в якій співвідношення зеленого та червоного світла використовуються в наслідок залежності пропускання розчинів зеленого світла від pH і незалежністю від pH пропускання червоного.

Багато колориметричних методів та флуоресцентних методів є необоротними, внаслідок утворення міцного хімічного зв’язку реагенту з аналізом, або необоротного творення продукту їх реакції.

Рис. 19.9. Одноволоконний судинний сенсор газів крові.

Датчик базується на необоротній хімічній реакції, тому для його тривалої роботи необхідно або довго існуючий реагент, або система безперервної подачі.

Флуоресцентний pH сенсор містить pH чутливий барвник гідроксильпірен – трисульфонової кислоти, яка є водорозчинним флуоресцентним барвником з pК = 0.7 , використовується в якості внутрішньо-судинного газового та pH датчика з діапазоном pH чутливості від -1 до +1.

Цей датчик містить реагенти, які ковалентно зв’язані з целюлозною матрицею, яка закріплена на кінці оптоволокна, непрозора целюлозна оболонка, яка спрямована поверх матриці забезпечує механічну цілісність системи, і її ізоляцію від навколишнього середовища принцип що лежить в флуоресцентних вимірювань, полягає в тому що флуоресцентні барвники, випромінюють світлову енергію на довжині хвилі відмінній від довжини хвилі збудження на якій вони її поглинають.

Рис. 19. 10. Спектри флуоресцентної pH чутливого барвника.

Довжина хвилі піка збудження для кислої форми барвника складає 410 нм , а для лужної форми 460 нм, також видно що спектри випромінювання, як кислої так і лужної форм барвника мають пік на довжині 520 нм. Внаслідок відмінних довжин хвиль збудження та випромінювання можна використовувати одне оптоволокно і для передачі енергії випромінювання на датчик і для прийому від цього датчика. Внутрішньо-судинні датчики на флуоресцентних барвниках, повинні буди достатньо стабільні для збереження точності вимірювання протягом 3 днів використані в організмі пацієнта. Ці датчики є одноразовими окрім того барвник повинен реагувати на фізіологічні зміни в газовому складі крові і відповідно повинен мати широкий динамічний діапазон і короткий час відгуку.

Пропорційно вимірювальний принцип, що лежить в основі двоххвильового методу використовуються при розробці оптичних систем вимірювання які не залежать від систем параметрів, а саме:

1. Втрат оптичного сигналу внаслідок вигуку волокна.

2. Не співпадіння оптичних осей.

3. Інших змін в оптичному шляху, які можуть внести похибку і бути інтерпретовані як зміни концентрації аналіту.

Цей метод реалізований шляхом вибору флуоресцентних барвників з двома піками поглинаннями, або випромінювання або шляхом використання барвників, один з яких чутливий до вимірювання параметру, а інший не чутливий. Для сенсора (рис. 19.9) випромінювання викликає збудження на 410 нм виражає відносну кількість лужної форми , а випромінювання викликане збудженням на 460 нм – це відносна кількість кислої форми барвника. Співвідношення цих кількостей є величиною pH.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Внутрішньо судинні вимірювання насичення киснем.	\|	Особливості наукового виробництва та завдання обліку витрат на НДР за договорами з замовниками

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.003 сек.