Способ определения содержания мочевины в протоке диализирующего раствора и устройство для его осуществления

(9) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ий институтдырев ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРВ 1158913, кл. С 01 й 27/48, 1983,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ МОЧЕВИНЫ В ПРОТОКЕ ДИАЛИЗИРУЮЩЕГО РАСТВОРА И УСТРОЙСТВОДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к медицине, вчастности, для определения и автоматического управления содержания мочевины вконтуре диализирующего раствора при егоэлектрохимической регенерации и можетбыть использовано при проведении гемодиализа и гемофильтрации в аппаратах "искусственная почка". Целью изобретенияявляется повышение достоверности измезов 601 й 27/48,А 61 М 1/ рения при изменяющемся значении рН. Поставленная цель достигается тем, что в способе определения содержания мочевины в диализирующем растворе, включающем циклическую поляризацию платинового электрода от катодного потенциала до потенциала адсорбции кислорода, регистрацию тока, предварительно регистрируют ток при катодном пределе циклирования потенциала (-0,91) - (-0,97) В относительно потенциала хлорсеребряного электрода в растворе с исходным значением рН, указанное значение тока используют для определения момента изменения полярности поляризации с катодной на анодную и производят анодную поляризацию с постоянным размахом потенциала 2,46 - 2,62 В. В устройстве для определения концентрации мочевины для реализации поставленной цели введены источник 2 постоянного напряжения, блок 3 выборки, три резистора 4-6, 2 с.п.ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к физико-хими-ческим методам определения органическихвеществ в растворах и может быть использовано при проведении гемодиализа в аппаратах " искусственная почка" для непрерывного контроля за .содержанием мочевины в контуре диализирующего раствора при его электрохимической регенерации.Цель изобретения - повышение досто верности измерения при изменяющемся , значении рН,Сущность способа основана на снижении адсорбции кислорода на восстановлен ной поверхности платинового электрода при наличии в растворе мочевины. Это сни жение вызвано конкурирующей адсарбцией мочевины, причем ее поверхностная концентрация на электроде связана логарифмической зависимостью с объемной концентрацией мочевины. На практикеудобно циклировать электрод, при этом вос становление поверхности платиновогоэлектрода происходит на катодной ветви поляризации, а регистрацию снижения адсорбции кислорода можно вести по изменению количества электричества на ее анодной ветви. Однако продукты электроли за, растворенные в диализирующем раство, ре, сильно искажают потенциодинамическуюхарактеристику платинового электрода, поэтому в качестве эквивалентного снижения ад, сорбции кислорода при наличии в растворе , мочевины используют мгновенную величину тока 1 при внодном пределе циклированияпотенциала Ед, При этом величина тока 1+связана с объемной концентрацией мочевины в растворе См следующим соотношением:1+ - а - Ь 19 См.Однако при изменении рН диализирующего раствора в ходе его электрохимической регенерации величина ародного предела циклирования Ед срвигается, что приводит к изменению тока при неизменной концентрации мочевины в растворе. Таким образом, изменение рН раствора вносит значительную погрешность при определении мочевины в диализирующем растворе.Измерение рН раствора в потоке диалиэирующего раствора и коррекция значения Ед с помощью электронной схемы управления датчиком значительно усложняют способ.Поэтому с целью упрощения способа иникелирования влияния колебаний рН растворе в качестве опорного сигнала выбирают ток катодного выделения водорода ( ) при катодном пределе циклированияройства, с помощью которого реалиэует ся предлагаемый способ.При снижении рН раствора Екривая сдвигается в катодную сторону, при этом ток 1+ уменьшается (1112+), а ток 1. увеличивается (1112), Таким обра зом, концентрация мочевины, рассчитанная по указанной формуле, как бы, увеличивается, хотя фактически она постоянна, Этого можно избежать, если при циклировании платинового электрода изменение полярности поляризации с 5 1015 202530 354045 потенциала: Ек(-0,91) - (-0,97)В относительно потенциала хлорсеребряного электрода сравнения в исходном диализирующем растворе с рНо =7,4 (диализирующий раствор из концентрата фирмы "ОавЬчо"). Величина тока 1 определяется только рН раствора и мало зависит от концентрации мочевины в растворе и присутствия продуктов электролиза.Кроме того, по сдвигу анодного (или катодного) предела циклирования в растворе с текущим значением рН можно измерять это значение. Тем самым отпадает необходимость в применении дополнительных электродов для измерения рН.П р и м е р, Для измерения концентрации мочевины в протоке диализирующего раствора используют трехэлектродную стеклянную ячейку с измерительным платиновым электродом в виде сферы площадью Я - 6,6.10 см и хлорсеребряным электродом сравнения (ХСЭ). Раствор подается в нижнюю частьдатчика и проходит вверх перпендикулярно поверхности измерительного электрода со скоростью 0,5 л/мин.Диализирующий раствор готовится иэконцентрата фирмы СавЬчо" и имеет следующий состав, мэкв/л: Ив+ 135; Мд 1,0 а 7; С 107.5; СНзСОО 35; рН,4; т- -36,8 й 0,1 ОС.Для приготовления растворов используется мочевина марки Ч.Д,А, а ее концентрация контролируется на приборе фирмы "Вес 1 еап". Измерительный платиновый электрод подвергается циклической поляризации со скоростью разметки потенциала Ч - 0,2 В/с помощью потенциостата ПИ-1 и программатора ПРв пределах (-0,93 - (+1,65)В относительно ХСЭ в растворе с исходным значением рНо " 7,4,На фиг,1 представлена потенциодинамическая Ехарактеристика Рс электрода в диализирующем растворе с постоянной концентрацией мочевины; на фиг.2 - функциональная блок-схема уст1668925 5 10 заклюой реа при рации то по- необющего аппа- усло 1006 ). катодной на анодную проводить после достижения тока выделения водородаопределенного значения. Критерием правильности выбора интервала значений катодного предела циклирования потенциала, при котором фиксируется токи изменяется полярность поляризации, является постоянство суммы тока ( + ) в растворе с постоянной концентрацией мочевины и разными значениями его рН, а также разброс этих значений при изменении рН Устройство включает источник 1 задаваемого напряжения, регулируемый источник2 постоянного напряжения, блок 3 выборки, 20масштабирующие резисторы 4-6, регулирующий усилитель 7, электрохимический датчик 8 с вспомогательным электродом9,рабочим электродом 10 и электродом 11сравнения, согласующий усилитель 12, токовый усилитель 13 и компаратор 14 напряжений.Устройство работает следующим образом,Источник 1 вырабатывает задающее напряжение треугольной формы, которое через резистор 4 подается на инвертирующийвход регулирующего усилителя 7, которыйвыполняет функцию электронного регулятора, обеспечивающего регулирование потенциала рабочего электрода и сумматоравнешних воздействий.Согласующий усилитель 12 с коэффициентом усиления, равным единице, осуществляет согласование высокого выходного 40сопротивления электрода сравнения с инвертирующим входом регулирующего усилителя7 через масштабирующий резистор 5.Токовый усилитель работает в режимепреобразователя ток-напряжение и обеспечивает измерение тока .электрохимического датчика 8 и согласование с блоком 3 икомпаратором 14. На второй вход компаратора 14 подается опорное напряжение Оол,соответствующее граничному значению отрицательного тока через датчик 8. При этомкомпаратор 14 вырабатывает управляющийсигнал, который устанавливает на источнике 2 постоянного напряжения такой уровеньнапряжения смещения, при котором происходит срабатывание компаратора 14.В момент срабатывания компаратора14 переключается генератор треугольногонапряжения (источник 1) и уровень выходного напряжения начинает расти. Так как разность между максимальным положительным и максимальным отрицательным напряжениями заранее задана, то наибольшее положительное напряжение оказывается зависящим от момента срабатывания компаратора 14, который зависит от текущего значения рН контролируемого раствора. Заполненный уровень напряжения пропорционален концентрации мочевины в контролируемом диализирующем растворе и не зависит от текущего значения его рН. Технический эффект устройствачается в реализации злектрохимичесгенерации диализирующего растворпроведении гемодиализа и гемофильв аппаратах "искусственная почка",зволяет сократить со 180-200 до 2-3 лходимое количество диализирураствора и создать малогабаритнуюратуру для автономных и домашних Формул а и зоб рете н и 1,Способ определения содержания мочевины в протоке диализирующего раствора, заключающийся в циклической поляризации платинового электрода от катодного потенциала до потенциала адсорбции кислорода, регистрации тока, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности измерения при изменяющемся значении рН, регистрируют ток при катодном пределе циклирования потенциала (-0,91) -(-0,97)В относительно потенциала хлорсеребряного электрода в растворе с исходным значением рН, измеренное значение тока используют для определения момента изменения полярности поляризации с катодной на анодную и производят анодную поляризацию потенциалом 2,46- 2,62 В, регистрируют ток в момент изменения полярности с анодной на катодную, измеренное значение тока используют для определения содержания мочевины,2.Устройство для определения содержания мочевины в протоке диализирующего раствора, содержащее электрохимический датчик, регулирующий усилитель, инвертирующий вход которого соединения с источником задаваемого напряжения, а выход - с вспомогательным электродом злектрохимического датчика, согласую.ций усилитель, вход которого соединен с электродом сравнения, а выход - с инвертирующим входом регулирующего усилителя, токовый усилитель, инвертирующий вход которого соединен(Йгг Составитель А. Сапко Техред М,Моргентал,Редактор И. Шулла Корректор О, Кундри Тираж 382дарственного комитета по иэоб 113035, Москва, Ж, Рауказ 2652 е ВНИИПИ Го оизводственно-иэдательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина рабочим электродом электрохимического атчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с елью повышения достоверности измерения при изменяющемся значении рН раствора, в него введены три регистра, блок выборки, источник постоянного напряжения, вход которого соединен с выходом источника задаваемого напряжения, а выход - с его входом, первый вход блока выборки единен с вторым выходом источника пооянного напряжения, а второй вход - с ыходом токового усилителя, первый входмпаратора соединен с выходом токового усилителя, а выход соединен с управляющим входом источника постоянного напряжения, второй вход компаратора соединен с источником опорного напряжения, выход 5 источника задаваемого напряжения соединен с входом первого резистора, выход согласующего усилителя соединен с входом второго резистора, инвертирующий вход регулируемого усилителя соединен с выхо дами первого и второго резисторов, третийрегистр соединен параллельно токовому усилителю. Подписноеетениям и открытиям при ГКНТ СССшская наб., 4/5