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Development of a miniaturepCO2 electrode for biomedical applications

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Medical and biological engineering Aims and scope Submit manuscript

Abstract

A miniaturepCO2 electrode for possible CO2 measurement in a biological system was constructed and evaluated. ThepCO2 electrode employed a miniature pH glass electrode and the Severinghaus configuration. The electrode was evaluated in both gas and liquid phases. A good linear relation existed between the measured electrode potential of thepCO2 electrode and the logarithm of the CO2 concentration at 20°C in both gas and liquid phases. The temperature dependence of the electrode over the temperature range of 20–60°C was evaluated. From 20 to 40°C, a change of CO2 of 0·15%/°C at a CO2 level of 9·6 mole% was observed. The response time,pCO2 and temperature-hysteresis effects, and long-term stability of thepCO2 electrode were also investigated and discussed.

Sommaire

On a construit et évalué une électrode miniature pCO2 pour la mesure éventuelle du CO2 dans un système biologique. L'électrode pCO2 emploie une électrode de PH en verre et la configuration Severinghaus. L'électrode a été évaluée sur des phases liquides et gaseuses. Il existait une bonne relation linéaire entre le potentiel d'électrode de l'électrode pCO2 et le logarithme de la concentration de CO2 à 20° en phase liquide et gaseuse. On a évalué la dépendance de l'électrode dans l'intervall le de température de 50 à 60°C. De 20 à 40°C, on a observé un changement de 0,15% de CO2 par degré centigrade pour une concentration de 9,6 moles de CO2. La durée de réponse, les effets d'hystérésie température pCO2 et la stabilité prolongée de l'électrode pCO2 ont été aussi étudiés et discutés.

Zusammenfassung

Eine pCO2-Miniaturelektrode für die evtl. CO2-Messung in einem biologischen System wurde gebaut und beurteilt. Bei der pCO2-Elektrode wurde eine pH-Glaselektrode in Miniaturausführung in der Severinghaus-Ausführung verwendet. Die Elektrode wurde im gasförmigen und im flüssigen Zustand beurteilt. Zwischen dem gemessenen Elektrodenpotential der pCO2-Elektrod und dem Logarithmus der CO2-Konzentration bei 20°C bestand ein gutes lineares Verhältnis im gasförmigen und flüssigen Zustand. Die Temperaturabhängigkeit der Elektrode im Temperaturbereich von 20–60°C wurde beurteilt. Zwischen 20 und 40°C wurde eine Änderung von 0·15% CO2 pro °C bei einem CO2-Gehalt von 9,6 Mol.% beobachtet. Ferner wurden Reaktionszeit, pCO2 und Temperaturhysteresewirkungen sowie die langfristige Stabilität der pCO2-Elektrode untersucht und besprochen.

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Lai, N.C., Liu, C.C., Brown, E.G. et al. Development of a miniaturepCO2 electrode for biomedical applications. Med. & biol. Engng. 13, 876–882 (1975). https://doi.org/10.1007/BF02478092

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