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Mikrofluidik

Messung von gelösten Gasen in mikrofluidischen Einheiten

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Eine Vorkammer im Inneren der Einheit diente dem Gastransfer, wobei CO2 von einer gasgefüllten Kammer durch eine PDMS-Membran in das durch das Gerät gepumpte Wasser diffundierte. Der CO2-Gehalt in der gasgefüllten Kammer wurde zwischen 5 % und 10 % gewechselt. Eine sehr viel kleinere Durchflussrate von 30 µm wurde gewählt, um den üblichen Durchflussraten in mikrofluidischen Einheiten zu entsprechen. Diese Anordnung erzeugte CO2-Niveaus in der strömenden Flüssigkeit, die unter der Gleichgewichtskonzentration lagen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass sich die strömende Flüssigkeit nur einen sehr begrenzten Zeitraum innerhalb der Gastransferkammer befand.

Messungen von CO2 in einer mikrofluidischen Einheit

Sowohl die Wiederholbarkeit der Messungen, als auch die Ansprechzeit der chemisch optischen Durchflusszelle waren bei einer Durchflussrate von 900 µl/min signifikant besser als die der elektrochemischen Durchflusszelle vom Severinghaus-Typ (s. Abb. 2). Die Ansprechzeit des chemisch optischen Sensors betrug etwa nur die Hälfte der Ansprechzeit des Severinghaus-Sensors, wobei der chemisch optische Sensor 99 % des endgültigen Wertes nach 3,7 min anzeigte, im Vergleich zu 7,8 min beim elektrochemischen Sensor. Die Werte des chemisch optischen CO2-Sensors im stationären Zustand waren gleichmäßig und wiederholbar während der ganzen Messzeit. Die Sensorantwort des Severinghaus-Sensors dagegen zeigte Schwankungen von etwa 10 torr. Darüber hinaus sprangen die Werte dieses Sensortyps, pendelten sich aber üblicherweise innerhalb von Sekunden wieder ein. Mindestens einmal jedoch dauerte dieser Prozess mehrere Minuten. Im Gegensatz dazu war der Verlauf der Messungen mit dem chemisch optischen Sensor kontinuierlich und ebenmäßig. Außerdem war die Ansprechzeit schneller.

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