Brevet FR2631122A1 — publié le 19891110

Dispositif pour mesurer des composantes gazeuses, à l'état de vapeur ou à l'état d'aérosol d'un gaz à mesurer La présente invention concerne un dispositif pour mesurer des composantes gazeuses, à l'état de vapeur ou à l'état d'aérosol d'un gaz à mesurer, dans lequel la composante à déceler est absorbée dans une solution réactive et dans lequel, sur la base d'une réaction entre la composante et la solution réactive à l'aide d'électrodes dans la solution réactive, une modification de résistance de la solution réactive est déterminée comme grandeur de mesure par l'intermédiaire d'un dispositif de mesure de résistance, le gaz de mesure pénétrant dans un récipient d'essai en passant par un élément d'étanchéité laissant passer le fluide à déceler et hermétique pour la solution réactive. Un dispositif de mesure avec une cellule électrolytique est décrit dans le brevet américain US-C 3 838 971. Dans la cellule électrolytique, deux électrodes se trouvent dans une solution d'acide sulfurique ou d'acide phosphorique. Cet électrolyte est exposé à une atmosphère de gaz à mesurer, et il s'agit de déterminer la teneur en alcool dans le gaz respiratoire humain comme composante à déceler du gaz à mesurer. La conductibilité électrique de la cellule est déterminée par l'intermédiaire d'un dispositif de mesure à 2C résistance, et on établit ainsi la composante à déceler de teneur en alcool. Un dispositif de mesure du type mentionné en introduction, avec un récipient à essai qui présente des électrodes et des raccords électriques pour la connexion à un dispositif de mesure de résistance, est connu par le brevet allemand DE-C 21 47 718 pour la surveillance de la teneur en gaz carbonique dans le système en circuit fermé d'une anesthésie par inhalation. La présente invention a pour but de configurer la détermination connue de composantes d'un gaz à mesurer, par mesure de résistance dans une cellule électrolytique, de telle sorte que la réalisation de la mesure soit possible d'une manière particulièrement simple et avec un remplacement rapide de l'objet de l'analyse. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que la solution réactive est disposée dans un récipient d'essai qui peut être incorporé avec possibilité de remplacement dans le dispositif de mesure et qui est conçu comme article perdu, récipient qui reçoit les électrodes, et qui est fermé, au moins d'un côté, par un élément d'étanchéité laissant passer le fluide à déceler, et hermétique pour la solution réactive. L'utilisation de récipients d'essai remplaçables facilite notablement la 2631 122 réalisation de la mesure. Il apparaît avantageux de configurer le récipient d'essai en tube à essai ou en plaquette. De tels récipients d'essai, sous forme de tubes à essai ou de plaquettes, peuvent être opportunément pourvus d'électrodes raccordables au dispositif de mesure. Selon une autre corifiguration, éventuellement avantageuse, il peut être prévu que le récipient d'essai présente, au moins d'un côté, un septum perforable pour l'introduction d'une électrode reliée au dispositif de mesure. Les électrodes peuvent alors être avantageusement disposées fixement dans le dispositif de mesure, et le récipient d'essai est incorporé dans le dispositif -de mesure de telle sorte que les électrodes, configurées par exemple en forme d'aiguilles, perforent chacune un septum du récipient d'essai, par exemple une couche d'étanchéification transperçable à la manière du caoutchouc. De la sorte, les électrodes sont amenées en contact avec la solution réactive comme électrolyte, et le récipient d'essai rempli peut, comme cellule électrolytique pour la mesure de résistance, être relié, par exemple, à un dispositif de mesure conductométrique à affichage direct. Le tube à essai peut avantageusement être configuré en tube à diffusion, et ce, d'une manière favorable, de telle manière que sont prévues des deux côtés, comme fermeture, des bouchons laissant passer le fluide à déceler et hermétiques pour la solution réactive, les deux électrodes étant situées décalées à distance entre elles dans le sens longitudinal du tube à essai. Selon une autre configuration opportune possible, le tube à essai peut être conçu pour un passage forcé, et être configuré avec un raccord de refoulement pour le raccordement à un dispositif de refoulement pour le refoulement du gaz à mesurer, pompe aspirante ou pompe refoulante par exemple. Une autre forme de réalisation, opportune notamment en cas de passage forcé à travers le tube à essai, peut prévoir que le tube à essai est fermé des deux côtés par des bouchons laissant passer le gaz à mesurer et le fluide à déceler et hermétiques pour la solution réactive, et que les deux électrodes sont disposées dans l'espace intérieur du tube à essai, en vis-à-vis perpendiculairement au sens longitudinal. Le choix entre les systèmes à électrodes situées à distance dans le sens longitudinal du tube à essai et à électrodes situées en vis-à-vis perpendiculairement au sens longitudinal, est fonction de la résistance interne de la solution réactive, et de sa modification par la composante à déceler d'un gaz à mesurer. - Une amélioration supplémentaire peut éventuellement être obtenue par le fait que le récipient d'essai, c'est-à-dire-le tube à essai ou la plaquette, est pourvu d'un code barres pour la lecture automatique des valeurs. de paramètres importantes dans le dispositif de mesure. De la sorte, différentes valeurs initiales de la cellule électrolytique, qui apparaissent- différentes lors de la fabrication en série de récipients à essai (par exemple type de gaz, charge de production, valeurs limite, etc. ), peuvent être lues et mémorisées automatiquement dans un appareil évaluateur ("personal monitor") dès l'incorporation du récipient d'essai dans le dispositif de mesure, et prises en compte d'une manière correspondante. Un dispositif opportun pour mesurer des composantes gazeuses, à l'état de vapeur ou à l'état d'aérosol d'un gaz à mesurer, dans lequel la composante à déceler est absorbée dans une solution réactive et dans lequel, sur la base d'une réaction entre la composante et la solution réactive à l'aide d'électrodes dans la solution réactive, une modification de résistance de la solution réactive est déterminée comme grandeur de mesure par l'intermédiaire d'un dispositif de mesure de résistance, peut être alimenté avec une solution réactive qui contient une substance qui réagit avec la composante à déceler et forme un produit de réaction, qui modifie lui-même la conductibilité par réaction avec la solution réactive. Une telle solution réactive est utilisable, non seulement dans des récipients à essai remplaçables, mais aussi, d'une manière générale, en cas d'emploi de dispositifs de mesure de résistance pour des cellules électrolytiques à- chargement gazeux, à l'état de vapeur ou à l'état d'aérosol. En choisissant une substance adéquate, il est également possible de déterminer les composantes d'un gaz à mesurer qui n'engendrent pas directement une modification de la résistance, mais qui ne fournissent que par l'intermédiaire d'un produit de réaction, apparaissant comme produit intermédiaire, un effet sous la forme d'une modification de la résistance ou encore d'une modification de la conductibilité de la solution réactive. Comme exemple de solution réactive qui contient une substance qui réagit avec la composante à déceler et forme un produit de réaction, qui modifie lui-même la conductibilité par réaction avec la solution réactive, on peut citer la réaction entre l'acide chlorhydrique et la soude caustique, selon l'équation suivante HCP + NaOH-- NaCl + H20 263 1 1 2 2 Une autre prescription avantageuse pour le choix d'une solution réactive, elle-aussi applicable qu'il s'agisse ou non de récipients à essai remplaçables, peut consister en ceci que cette solution réactive contient une substance fortement dissociée, qui réalise une combinaison peu dissociée avec la composante à déceler. En la matière, on citera comme exemple la réaction entre l'ammoniac, la soude caustique et l'iodure de mercure de potassium, selon l'équation suivante NH3 + 3 NaOH + 2 K2(HgI4) 1O (Hg2N)I'H20 + 2 H20 + 4 KI + 3 NaI 1 0 Dans cette configuration, il peut être en outre opportun de choisir la substance de telle sorte que la combinaison peu dissociée est pour l'essentiel insoluble dans la solution réactive, et précipite. Comme exemple d'une telle combinaison, on peut considérer la réaction entre l'acide chlorhydrique et le nitrate d'argent, ou entre le dioxyde de soufre et l'hydroxyde de baryum et l'eau, selon les équations suivantes *,- tA3 A *CAt HNO SO2. Ba(OH)2 - H 2O BaSO4 + 2 H20. S 2 B a ( O 2 -H 4 2 Une autre configuration possible, éventuellement opportune, peut prévoir de choisir la substance de telle sorte que la combinaison peu dissociée reste soluble dans la solution réactive, mais que, cependant, la part d'ions dissous, et par suite la résistance de la cellule électrolytique, se modifie. En la matière, on peut citer comme exemple la réaction entre l'acétone et l'hydrazine, selon l'équation suivante: (CH3)2-C= 0 + NH2NH2 (CH3)2-C=NNH + H 0 L'invention va être maintenant décrite plus en détails à l'aide du dessin annexé, dans lequel la figure 1 représente un dispositif de mesure avec un tube à essai à diffusion; la figure 2 représente un dispositif de mesure avec un tube à essai à passage forcé; et la figure 3 représente une plaquette avec des septums perforables. -35 La figure 1 représente un tube à diffusion 1, sous forme d'article perdu, destiné à mesurer des composantes gazeuses, à l'état de vapeur ou à l'état d'aérosol d'un gaz à mesurer qui se diffuse des deux côtés dans le tube, dans le sens des flèches. Le tube à diffusion I est fermé des deux côtés par des bouchons poreux 3, 4 en PTFE (polytétrafluoroéthylène), qui laissent passer le fluide à déceler, mais qui sont hermétiques à la solution réactive 2. Les deux électrodes 5, 6 sont situées décalées à distance l'une de l'autre dans le sens longitudinal du tube à essai 1. Les électrodes 5, 6 sont reliées à un dispositif de mesure conductométrique, représenté de manière simplifiée. Ce dernier contient un générateur d'impulsions 7, qui produit une succession d'impulsions de tension négative et de tension positive à une fréquence de 50 à 1000 Hz, et de préférence de 100 à 200 Hz. Une résistance de fuite de grille 8 et une résistance cathodique de polarisation 9 font partie d'une triode 10, dont l'anode est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance anodique 11, à une source de tension anodique 12. La valeur de tension initiale à la grille de la triode 10, modifiée par l'influence de la modification de la résistance entre les électrodes 5, 6 du tube à essai 1, modifie avec une amplification correspondante le courant anodique, qui peut être prélevé, avec possibilité de réglage, à la résistance anodique 11, par un prélèvement à travers l'instrument de mesure indicateur 13, afin de déterminer la grandeur mesurée. Dans la forme de réalisation prévue pour l'application pratique, le tube à essai est long d'environ 10 cm, et il possède un diamètre de 1 cm. Pour mesurer du gaz chlorhydrique, la solution réactive servant d'électrolyte est une solution de nitrate d'argent, et les deux électrodes 5, 6, réalisées en platine, sont disposées à une distance mutuelle d'environ 6 cm. Dans la configuration selon la figure 2, il est prévu un tube à essai 14, sous forme d'article perdu, qui, en vue d'un passage forcé, est relié par un raccord emboîtable à un dispositif de refoulement 15. Les bouchons poreux sont désignés 16, 17, et les deux électrodes 18, 19 sont ici situées en vis-à-vis perpendiculairement au sens longitudinal du tube à essai 14. Les électrodes 18, 19 sont reliées au dispositif de mesure conductométrique comme représenté à la figure 1. La solution réactive 20 est avantageusement introduite dans le tube à essai 14, utilisé en position verticale, de manière à remplir environ les 2/3 du volume du tube. Dans la configuration selon la figure 3, il est prévu comme récipient d'essai une plaquette 21, sous forme d'article perdu. Cette dernière est fermée sur son côté avant et sur son côté arrière par des couches de membranes 22, 23 perméables à la composante à déceler. L'espace creux de la plaquette d'essai 21 est rempli d'une solution réactive 24. Dans la face de bord latéral 25 de la plaquette d'essai 21 se trouvent des éléments d'étanchéification élastiques 26, 27, qui sont des septums perforables qui, lors de l'enfoncement de la plaquette d'essai 21 dans un support correspondant du dispositif de mesure, sont perforées par des. électrodes 28, 29 en forme d'aiguilles. Les fils de connexion 30, 31 sont reliés de la manière connue à un dispositif de mesure conductométrique, par exemple comme à la figure 1. Comme les électrodes en forme d'aiguilles 28, 29 ne-sont pourvues que sur leurs pointes de parties conductrices, on obtient, si la profondeur de pénétration est suffisante, des résistances de contact d'électrode qui restent identiques par rapport à la solution réactive servant d'électrolyte. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour mesurer des composantes gazeuses, à l'état de vapeur ou à l'état d'aérosol d'un gaz à mesurer, dans lequel la composante à déceler est absorbée- dans une solution réactive et dans lequel, sur la base d'une réaction entre la composante et la solution réactive à l'aide d'électrodes dans la solution réactive, une modification de résistance de la solution réactive est déterminée comme grandeur de mesure par l'intermédiaire d'un dispositif de mesure de résistance, le gaz de mesure pénétrant dans un récipient d'essai en pasoant par un élément d'étanchéité laissant passer le fluide à déceler et hermétique pour la solution réactive, c a r a c t é r i s é en ce que la solution réactive (2; 20; 24) est disposée dans un récipient d'essai (1; 14.; 21) qui peut être incorporé avec possibilité de remplacement dans le dispositif de mesure (7-13) et qui est conçu comme article perdu, récipient qui reçoit les électrodes (5, 6; 18, 19; 28, 29), et qui est fermé, au moins d'un côté, par un élément d'étanchéité (3, 4; 16, 17; 22, 23; 26, 27) laissant passer le fluide à déceler, et hermétique pour la solution réactive. 2. Dispositif selon la revendication l,- c a r a c t é r i s é en ce que le récipient d'essai est un tube à essai (1; 14). 3. Dispositif selon la revendication 1, c a- r a c t é r i s é en ce que le récipient d'essai est configuré en plaquette (21). 4. Dispositif selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que le récipient d'essai est pourvu d'électrodes (5, 6; 18, 19; 28, 29) raccordables au dispositif de mesure (7-13). 5. Dispositif selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que le récipient d'essai (21) présente, au moins d'un côté, un septum perforable (26, 27) pour l'introduction d'une électrode (28, 29) reliée au dispositif de mesure. 6. Dispositif selon la revendication 2, c a r a c t é r i s é en ce que le tube à essai est configuré en tube à diffusion (1). 7. Dispositif selon la revendication 6, c a r a c t é r i s é en ce que le tube à diffusion (1) est fermé des deux côtés par des bouchons (3, 4) laissant passer le fluide à déceler et hermétiques pour la solution réactive, et en ce que les deux électrodes (5, 6) sont décalées à distance cntre elles dans le sens longitudinal du tube à essai (1). 8. Dispositif selon la revendication 2, c a r a c t é r i s é en ce que le tube à essai (14) est conçu pour un passage forcé, et est configuré avec un raccord de refoulement pour le raccordement à un dispositif de refoulement (15) pour le gaz à mesurer. 9. Dispositif selon la revendication 8, c a r a c t é r i s é en ce que le tube à essai (14) est fermé des deux côtés par des bouchons (16, 17) laissant passer le gaz à mesurer et le fluide à déceler et hermétiques pour la solution réactive, et en ce que les deux électrodes (18, 19) sont disposées dans l'espace intérieur du tube, en vis-à-vis perpendiculairement au sens longitudinal. 10. Dispositif selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que le récipient d'essai est pourvu d'un code barres pour la lecture automatique des valeurs de paramètres importantes dans le dispositif de mesure. 11. Dispositif pour mesurer des composantes gazeuses, à l'état de vapeur ou à l'état d!aérosol d'un gaz à mesurer, dans lequel la composante à déceler est absorbée dans une solution réactive et dans lequel, sur la base d'une réaction entre la composante et la solution réactive à l'aide d'électrodes dans la solution réactive, une modification de résistance de la solution réactive est déterminée comme grandeur de mesure par l'intermédiaire d'un dispositif de mesure de résistance, notamment selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que la solution réactive contient une substance qui réagit avec la composante à déceler et forme un produit de réaction, qui modifie lui-même la conductibilité par réaction avec la solution réactive. 12. Dispositif pour mesurer des composantes gazeuses, à l'état de vapeur ou à l'état d'aérosol d'un gaz à mesurer, dans lequel la composante à déceler est absorbée dans une solution réactive et dans lequel, sur la base d'une réaction entre la composante et la solution réactive à l'aide d'électrodes dans la solution réactive, une modification de résistance de la solution réactive est déterminée comme grandeur de mesure par l'intermédiaire d'un dispositif de mesure de résistance, c a r a c t é r i s é en ce que la solution réactive contient une substance fortement dissociée, qui réalise une combinaison peu dissociée avec la composante à déceler. 13. Dispositif selon la revendication 12, c a r a c t é r i s é en ce que la substance est choisie de telle sorte que la combinaison peu dissociée est pour l'essentiel insoluble dans la solution réactive, et précipite. 14. Dispositif selon la revendication 12, c a r a c t é r i s é en ce que la substance est choisie de telle sorte que la combinaison peu dissociée reste soluble dans la solution réactive, la part d'ions dissous se modifiant.