AT398133B - Ionenselektive elektrodenanordnung - Google Patents
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Description
AT 398 133 B
Die Erfindung betrifft eine ionenselektive Elektrodenanordnung (ISE), bei der auf einem, gegebenenfalls den Gateisolator bzw. das Gateoxyd eines IFSETS darstellenden Isolator, eine planare, leitfähige Elektrode bzw. Elektrodenschicht aufgebracht ist, die mit zumindest einer Isolierschicht, vorzugsweise aus SiOx, SiNx, Polyimid oder Polymetacrylat, bis auf zumindest ein Fenster abgedeckt ist, wobei das Fenster mit einer ionenselektiven Membran abgedeckt ist, wobei zum Schutz bzw. zur Stabilisierung der leitfähigen Elektrode die Elektrode von zumindest einer weiteren auf die Elektrode aufgebrachten leitfähigen Schicht, vorzugsweise aus einem gegenüber dem Elektrodenmaterial, unterschiedlichen Material, z.B. unterschiedlichen Metall, insbesondere Gold, oder unterschiedlichen Verbindung, abgedeckt ist, wobei auf diese weitere Schicht eine Metallschicht, vorzugsweise Ag oder La, und darauf eine Schicht aus einem schwer löslichen Salz, insbesondere einem Halogenid dieses Metalles, vorzugsweise AgCI bzw. LaF3, aufgebracht ist, wobei X das in der Meßlösung zu messende Ion ist, auf das die ionenselektive Membran in der Hauptsache sensitiv bzw. selektiv ist oder X ein Ion ist, auf das die Membrane nicht hauptspezifisch sensitiv bzw. selektiv ist, und wobei auf diesem Innenelektrolyten die ionenselektive Membran aufgebracht ist.
Sensoren dieser Art sind z.B. aus der EP-A2-241991 bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung liegt der Innenelektrolyt in verteilter Form in einer Polymer-Matrix vor, wodurch optimale Reaktionsbedingungen nicht erreicht werden können und Driftempfindlichkeit voriiegt.
Insbesondere in der chemischen Analytik, medizinischen Diagnostik und biotechnischen Prozeßsteuerung gibt es einen großen Bedarf an Sensoren zur Erfassung von lonenaktivitäten, wie z.B. Wasserstoff-, Kalium-, Natrium- oder andere Ionen. Die Messung dieser Parameter erfolgt am einfachsten mit ionenselektiven Elektroden (ISE). Diese Elektroden gestatten es, die Meßgröße direkt am Meßort in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Derartige ionenselektive Elektroden, die auf dem Prinzip der ionenselektiven Membran beruhen, sind für eine Vielzahl von Ionen erhältlich, losbesondere die Entwicklung von lipophilen neutralen lonencarriermolekülen hat den Weg für die Herstellung hochselektiver ISE bereitet.
Die bekannten ISE werden jedoch den Anforderungen der modernen Medizin zum Teil nicht gerecht. Für die ambulante Diagnostik oder für die Akutmedizin wären miniaturisierte, billige Wegwerfsensoren ein Vorteil, ebenso wäre für die Intensivstation ein in-vivo-monitoring relevanter Elektrolyte wichtig. Darüberhin-aus ist aber auch die simultane Bestimmung mehrerer Ionen in der modernen Diagnostik vorteilhaft. Alle diese Forderungen sind aber mit den konventionellen ISE nicht zu erfüllen, da diese nicht gut miniaturisierbar, nicht gut für die Massenproduktion geeignet und nicht integrierbar sind, sowie keine sicheren Langzeitmessungen zulassen.
Die Erfindung beseitigt diese Nachteile und sieht bei einer ionenselektiven Elektrodenanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vor, daß der feste Innenelektrolyt hohe Reinheit (weniger 0,1 %
Fremdstoffe) besitzt.
Die erfindungsgemäße Elektrodenanordnung gestattet es, die Meßgröße direkt am Meßort in exakt definierte elektrische Signale umzuwandeln, bietet sehr genaue Resultate ohne wesentliche Drift und ist einfach ersetzbar. Ferner ist die erfindungsgemäße Elektrodenanordnung für die Massenproduktion in Dünnschichttechnologie geeignet.
Der im folgenden näher beschriebene Aufbau der erfindungsgemäßen Elektrodenanordnung ermöglicht einen guten Zusammenhalt bzw. eine gute gegenseitige Haftung der einzelnen aufgebrachten Schichten, insbesondere der ionenselektiven Membran und des Innenelektrolyten und die Möglichkeit, ein stabiles Potential durch den definierten und kompakten, festen Innenelektrolyten auszubilden. Die aus mehreren planaren Schichten bzw. Schichtteilen bestehende ionenselektive Elektrodenanordnung kann durch entsprechende Methoden der Dünnschichttechnologie, wie z.B. Aufdampfen, Aufsputtern, Plasmaabtragung od.dgl. hergestellt werden. Derartige Anordnungen sind billig zu erstellen, können mit anderen elektronischen und elektrischen Bauteilen integriert werden und in der Medizin und Biologie als Wegwerfsensor eingesetzt werden; auch die Anbringung an einem Katheter, z.B. zur Durchführung von Messungen im Vollblut, ist ohne weiters möglich, eine Meßmethode, die bislang nicht befriedigend gelöst wurde.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung, den Patentansprüchen und den Zeichnungen zu entnehmen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen Fig.1,2,3 und 4 schematisch den prinzipiellen Aufbau von ionenselektiven Elektroanordnungen. Fig. 5,6,7 und 8 erfindungsgemäße Elektrodenanordnungen mit speziellen Schichten und Membranformen, Fig.9 eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, Fig.10 die Kombination einer erfindungsgemäßen Elektrodenanordnung mit einem ISFET, Fig.11 eine Elektrodenanordnung an einem Katheter und Fig.12 eine Elektrodenanordnung eingesetzt zur Durchflußmessung.
Fig.1 zeigt einen einfachen Aufbau einer Elektrodenanordnung, bestehend aus einem isolierenden Substrat 1, bzw. einer entsprechenden Isolierschicht, z.B. aus Glas oder einem mit einer Siiiziumnitrid-schicht isolierten Metallsubstrat, auf welche Isolierschicht 1 eine leitfähige Schicht 2 aufgebracht ist, die als 2
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Elektrodenschicht fungiert. Diese Schicht 2 kann aus einem Metall, wie z.B. Titan, Platin, Silber aus Halbleitern, z.B. Germanium, Sizilium, oder aus leitfähigen Kunststoffen, z.B. Polypyrol od.dgl. bestehen. Diese Leiterbahn 2 wird von einer (oder mehreren) Isolationsschicht 3, z.B. aus Siliziumnitrid, Polyimid od.dgl., abgedeckt. Die eigentliche Elektrodenfläche (eine oder mehrere) bleibt durch eine Öffnung 10 (bzw. eine Anzahl von Öffnungen) in der Isolierschicht 3 in definierter Weise frei und wird mit einer ionenselektiven Membrane 9 abgedeckt.
Da die ionenselektive Membran einen hohen Anteil an Weichmacher hat, typisch sind etwa 66 %, kann es in Abhängigkeit vom Material, auf dem die ionenselektive Membran aufgebracht wird, zu Haftungsproblemen kommen. Bei Silizium oder Siliziumnitrid als Grundschicht kann durch Silieren, z.B. mit HMDS bzw. Hexamethyldisilazan oder einem ähnlichen Mittel, die Haftung zwischen der Isolierschicht und der Membran verbessert werden.
Fig.2 zeigt eine Anordnung, bei der die leitfähige Elektrode 2 beidseitig von der Isolierschicht 3 begrenzt ist und die Kontaktierung der leitfähigen Elektrode 2 mittels eines leitfähigen Materiales 11 erfolgt, das in einer Durchführung oder Bohrung in einem Grundkörper 1 ausgebildet ist. Diese Kontaktierung kann anstelle der in Fig.1 dargestellten Leiter 2a treten.
Fig.3 zeigt eine Anordnung, bei der die Haftung zwischen der Membrane 9 und der Isolierschicht durch eine Haftschicht 8 verbessert wird. Diese Haftschicht 8 kann z.B. mit der Membran eine chemische Verbindung eingehen, so daß eine optimale Haftung erzielt wird. Diese Haftschicht 8 kann dann entfallen, wenn die Isolierschicht 3 gleichzeitig als Haft- und Isolierschicht ausgebildet ist. Entsprechend Fig.2 ist auf dem Substrat 1 mit seiner leitfähigen Elektrode 2, die von der Isolierschicht 3 abgedeckt bzw. begrenzt ist, die vorzugsweise aus anorganischem Material wie Siliziumnitrid bzw. Siliziumoxid oder -dioxid besteht, die weitere Isolier- bzw. Haftschicht 8 aufgebracht, die vorzugsweise aus Polymetacrylat besteht, um eine chemische Verbindung mit der über der Öffnung 10 in der Isolierschicht 3 bzw. Haftschicht 8 liegenden ionenselektiven Membrane 9 zu gewährleisten. Fig.3 zeigt ferner, daß auf eine auf die Elektrode 2 aufgebrachte Metallschicht 4 eine Schicht aus Redoxpolymer 6' aufgebracht werden kann, auf der die Membran 9 aufgebracht ist, die aus Polypryrol, Polyanilin oder Polythiphen bestehen kann.
Fig.4 zeigt allgemein den Aufbau einer ionenselektiven Elektrodenanordnung, bei dem auf einem isolierenden Substrat bzw. Grundkörper 1, z.B. aus Glas, einem mit Siliziumnitrid beschichteten Metallsubstrat od.dgl., eine Leiterbahn 2 angeordnet ist, aus der mittels der Isolationsschicht 3, z.B. Siliziumnitrid oder Polyimid, eine Elektrode abgegrenzt ist. Die freibleibende Elektrodenfläche 2 wird mit einer Schicht 4 belegt, die aus einem gegenüber dem Elektrodenmaterial unterschiedlichen Material, z.B. unterschiedlichen Metall oder Verbindung besteht, um die Elektrodeneigenschaften zu gewährleisten bzw. die Elektrode gegen Oxidation od.dgl. zu schützen. Diese Schicht 4 kann allein oder in Kombination mit einer weiteren Schicht 5 aufgebracht werden. Dabei besteht die Schicht 4 aus einem Metall und die Schicht 5 aus einem schwer löslichen Salz (vorzugsweise Halogenid) dieses Metalles. Die Schicht 4 kann z.B. aus einem Edelmetall, insbesondere Gold, bestehen, das den Vorteil der geringen Oxidbelegung besitzt und deshalb ein definiertes Oberflächenpotential gewährleistet. Die Schicht 4 könnte ferner auch aus Silber bestehen und die Schicht 5 aus Silberchlorid, welche Anordnung als Elektrode zweiter Art ein stabiles Chloridpotential aufweist.
Fig.5 zeigt eine erfindungsgemäße Elektrodenanordnung, bei der die Elektrode 2 mit einer Schicht 4 aus einem Metall und diese Metallschicht mit einer Schicht 5 aus einem schwer löslichen Salz dieses Metalles bedeckt ist. Eine direkt auf der Elektrode 2 allenfalls aufgebrachte leitfähige Schicht zum Schutz derselben ist nicht dargesteiit. Diese Metallsalze sind insbesondere die Halogenide bzw. Fluoride dieser Metalle. Als Metalle für die Schicht 4 kommen insbesonderee Silber oder Lanthan in Frage. Die von der Elektrode 2 und den Schichten 4 und 5 gebildete Ableitelektrode und die Isolierschicht werden von einer weiteren Schicht bzw. von einem Innenelektrolyten 6 aus einem Metallsalz, insbesondere einem Metallhalogenid, z.B. Natriumchlorid, Natriumflorid, abgedeckt. Erfindungswesentlich zur Erzielung genauer Meßresultate ist es, daß der feste Innenelektrolyt hohe Reinheit (weniger 0,1% Fremdstoffe) besitzt. Der feste Innenelektrolyt 6 kann aber auch von einer festen Säure, z.B. Oxalsäure oder einer festen Base, z.B. KOH, gebildet sein. Der Innenelektrolyt 6 enthält das Anion des schwerlöslichen Metallsalzes (z.B. Wien, am 20.September 1993 CI bei der Silberchlorid-Elektrode) und als Kation jenes Ion, auf das die Membran hauptsächlich selektiv ist (z.B. Natrium). Ist diese Substanz aus technologischen Gründen nicht verwendbar, so kann das Kation auch durch ein solches Kation ersetzt werden, auf das die Membran nur begrenzt selektiv reagiert, wobei allerdings auch diese Schicht aus einem hochreinen Material mit sehr geringem Fremdstoffanteil bestehen muß. So könnte z.B. die Schicht 5 aus hochreinem NaCI bestehen, auch wenn die Membran 9 spezifisch bzw. hauptsächlich auf Kaliumionen selektiv anspricht.
Wie Fig.5 ferner zu entnehmen ist, wird die gesamte Elektrodenanordnung bzw. die Schichte des Innenelektrolyten 6 mit einer Membran 9 abgedeckt, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme einer Haftschicht 8, 3
AT 398 133 B die vorteilhafterweise bis unter die Schicht des Innenelektrolyten 6 reicht. Während der Messung wird durch den osmotischen Druck Wasser durch die Membran 9 transportiert. Dieser Vorgang kann auch dazu genutzt werden, um Wasser durch eine beliebige Membran 9 zu transportieren, falls es für einen Meßvorgang unterhalb der Membran benötigt wird, z.B. für eine amperome-5 irische Sauerstoffmessung. Dieses Wasser bildet mit dem Metallsalz des Innenelektrolyten 6 eine gesättigte Lösung und es entsteht ein Innenelektrolyt, der definierte Potentiale an der Ableitelektrode, d.h. den Schichten 5 und/oder 4 und der Elektrode 2 und an der Membraninnenseite bildet. Diese beiden Potentiale bleiben solange stabil, bis die gesamte Menge des festen Innenelektrolyten, insbesondere die gesamte Salzmenge gelöst worden ist. Ab diesem Zeitpunkt setzt eine potentiale Änderung ein (120 mV pro io Konzentrationsdekade des Innenelektrolyten). Durch den eben beschriebenen Vorgang wird die Lebensdauer der Elektrodenanordnung limitiert. Ein derartiger Sensoraufbau ist daher für Kurzzeitmessungen gut einsetzbar (einige Stunden), insbesondere für Einmalmessungen ist dieser Aufbau zufriedenstellend und ausreichend.
Damit man derartige Sensoren bzw. Elektrodenanordnungen auch für andere Anwendungen einsetzen 15 kann, z.B. zur kontinuierlichen postoperativen Kontrolle des Kaliumwertes im Blut , ist eine größere Lebensdauer (z.B. drei Tage) erforderlich. Um dies zu erreichen, muß einerseits der für die Funktion der Elektrodenanordnung wesentliche Wassertransport durch die Membran 9 möglichst gering gehalten werden, anderseits jedoch die Metallsalzmenge möglichst groß gewählt werden. Da aber der Widerstand gegen den Wassertransport proportional dem elektrischen Widerstand der Membran 9 ist, ergibt sich durch diese 20 Bedingung eine minimale Dicke für die Membran.
Zusätzlich kann zur Verlängerung der Lebensdauer eine Anordnung, wie z.B. in fig.6, gewählt werden. Über die Schicht des Innenelektrolyten wird eine Wasserhemmschicht 7 aufgebracht, in der mindestens eine Öffnung bzw. Pore 12 vorgesehen ist. Tatsächlich ist eine Vielzahl von Poren bzw. Öffnungen 12 vorgesehen, die Durchmesser bzw. Transferwege in der Größenordnung von einigen Mikrometern , 25 vorteilhafterweise von etwa 20 bis 40 Mikrometern besitzen. Damit wird der Wassertransport durch die Größe des Transferweges 12 in der Wasserhemmschicht 7 begrenzt. Schematisch ist in der Zeichnung der Transferweg durch eine Öffnung 12 dargestellt; in der Praxis besteht dieser Transferweg aus einer Vielzahl von Öffnungen, von denen jede einen gewissen Wassertransport zuläßt. Diese Wasserhemmschicht 7 besteht insbesondere aus anorganischem Material, z.B. SiNx, in das im nachhinein Öffnungen geätzt so werden. Diese Wasserhemmschicht 7 kann auch durch eine organische Polymer-Filterschicht gebildet werden, deren Transferquerschnitt einen Wassertransport in gebremster Weise ermöglicht; derartige organische Schichten sind z.B. aus Teflon, Poly-HEMA oder einer leitfähigen Polymerschicht, z.B. Polypyrol, herzustellen.
Um die Membran 9 besser an dem Innenelektrolyten 6 verankern zu können, ist bei einem Aufbau 35 gemäß Fig.9 die ionenselektive Membran 9 in dem Bereich zwischen dem innenelektrolyten 6 und der Wasserhemmschicht 7 angeordnet. Es würde ausreichen, daß zwischen der Wasserhemmschicht 7 und dem Innenelektrolyt 6 vorhandene Membranmaterial einzusetzen, jedoch ist es vorzuziehen, wenn dieses Membranmaterial durch die Transferöffnungen 12, die ebenfalls mit Membranmaterial gefüllt sein können, mit auf der Wasserhemmschicht 7 angeordneten weiterem Membranmaterial in Verbindung stehen. Dabei 40 ist wiederum Sorge zu tragen, daß die Membran 9 auf der Wasserhemmschicht 7 gut haftet, wozu Haftschichten ähnlich denen, wie sie mit 8 bezeichnet sind, eingesetzt werden können.
Bei dem Aufbau gemäß Fig.9 ergibt sich durch die Membranbelegung innerhalb und außerhalb der Wasserhemmschicht 7 eine Anordnung, bei der die Membran 9 durch den osmotischen Druck an den Innenelektrolyten 6 angepreßt und damit fixiert wird. Damit wird ein Undefinierter Wasserfluß verhindert. A5 Fig.7 zeigt eine Anordnung, bei der die laterale Ausdehnung der Membran 9 durch eine ringförmige Umgrenzung 13 aus anorganischem Material, z.B. Siliziumnitrid, oder aus organischem Material, z.B. Polyimid oder Polymethylmetacrylat, begrenzt wird. Gleichzeitig ergibt sich dadurch eine Schutzwirkung gegen ein Abstreifen der Membran 9.
Fig.8 zeigt eine weitere Ausbildung einer erfindungsgemäßen Elektrodenanordnung, bei der die zusätz-50 liehe Verankerung der Membran 9 durch eine Haftschicht 8 auf der Isolierschicht 3 erfolgt. Zusätzlich oder anstelle der Haftschicht 8 wird die Membran 9 durch eine nach außen hin sich verjüngenden Ausnehmung (Trichter) 15 in einer Schicht bzw. Halteschicht 44 gehalten. Dieser konische Aufbau, der einen rückspringenden Querschnitt mit einen elektrodenseitig sich vergrößerndem Durchmesser aufweist, kann z.B. durch eine Polyimidschicht oder Poiymethylmetacrylatschicht erreicht werden. Eine andere Ausbildung dieses 55 Aufbaus kann z.B. durch einen Aufbau aus zwei Schichten erfolgen, bei dem die Isolierschicht 14 aus geätztem Silizium besteht und nachträglich auf die von den Schichten 1 , 3 und 9 gebildete Struktur aufgebracht, insbesondere aufgeklebt wird. Bei dieser in Fig.8 gezeigten Ausbildung einer Elektrodenanordnung wird eine Abstützung der Membran 9 erreicht, sodaß sich gegen den osmotischen Druck ein 4
Claims (9)
- AT 398 133 B mechanischer Gegendruck aufbauen kann, wodurch aber nicht nur eine mechanische Fixierung, sondern auch eine weitere Wasserhemmung, insbesondere bei der Verwendung eines gesättigten Innenelektrolyten, erreicht wird. Insbesondere mit derartigen Anordnungen ist es leicht möglich, mehrere ionenselektive Elektrodenanordnungen, insbesondere in Kombination mit anderen Sensoren, z.B. Temperatur- und/oder Sauerstoffsensoren auf einem Träger bzw. einer Tragschicht anzuordnen bzw. darin zu integrieren. Die in Fig.7 und 8 dargestellten Anordnungen können insbesondere mittels mikrogeätztem Silizium durch Glasbondverfahren oder durch Verwendung von Polymerklebeschichten verwirklicht werden. Dabei und auch bei den anderen Elektrodenaufbauten kann die Membran 9 aufgedruckt werden, die sodann mit der Abdeckschicht 13 bzw. 14 umgeben bzw. abgedeckt wird. Fig.10 zeigt eine Elektrodenanordnung, bei der die Isolierschicht 1 als Gate eines ISFET ausgebildet ist. Dieser Aufbau bietet eine günstige Meßwertgewinnung direkt am Sensor. Fig.10 zeigt einen Standardaufbau eines ISFET, wobei mit 31 das Drain, mit 32 die Source, mit 23 das Substrat, mit 25 eine Isolieranordnung, mit 26 die Kontaktierungen, mit 27 eine Referenzelektrode und mit 28 die in einem Behälter 21 befindliche Lösung bezeichnet werden. Auf dem Gate 1 ist eine erfindungsgemäße Elektrodenanordnung angebracht, wobei die Elektrode 2, die auf dieser angeordnete Schicht 4 und die Membran 9 ersichtlich sind. Die Elektrode 2 und die Membran 4 sind von einer Isolierschicht 3 begrenzt, die von einer Abdeckung bzw. Hülle 30 kontaktiert ist, um einen Flüssigkeitsaustritt zu verhindern. Die entsprechenden Meßwerte werden durch nicht dargestellte Kontaktleitungen von der Elektrodenanordnung abgenommen und einer Auswerteeinrichtung zugeführt. Fig.11 zeigt eine Anordnung, bei der zwei erfindungsgemäße Elektrodenanordnungen 21 und ein weiterer Sensor, z.B. Temperatursensor am vorderen Ende eines Katheters 18 angeordnet sind, der eine Perfusionsöffnung 16 und entsprechende, zu einer Auswerteeinheit 20 führende Kontaktleitungen 2a umfaßt. Fig.12 zeigt den Einbau von zwei erfindungsgemäßen Elektrodenanordnungen 21 in einem Flußkanal 17, wobei die Elektrodenanordnung mittels einer Vergußmasse 20 am Flußkanal 17 festgelegt ist. Die Flächenabmessungen einer erfindungsgemäßen Elektrodenanordnung betragen vorteilhafterweise 40 x 40 um2 bis zu einem mm2. Die Dicke von Metallschichten (Schichten 2,4) beträgt etwa 50 - 150 nm, die Dicke der Salzschichten (Schichten 5,6) etwa 0,5 - 3 um), die Dicke der Isolierschichten etwa 1 - 3 um, die Dicke der Membran etwa 30 bis 100 um. Patentansprüche 1. lonenselektive Elektrodenanordnung (ISE), bei der auf einem, gegebenenfalls den Gateisolator bzw. das Gateoxyd eines IFSETS darstellenden Isolator, eine planare, leitfähige Elektrode bzw. Elektrodenschicht aufgebracht ist, die mit zumindest einer Isolierschicht, vorzugsweise aus SiOx, SiNx, Polyimid oder Polymetacrylat, bis auf zumindest ein Fenster abgedeckt ist, wobei das Fenster mit einer ionenselektiven Membran abgedeckt ist, wobei zum Schutz bzw. zur Stabilisierung der leitfähigen Elektrode die Elektrode von zumindest einer weiteren auf die Elektrode aufgebrachten leitfähigen Schicht, vorzugsweise aus einem gegenüber dem Elektrodenmaterial, unterschiedlichen Material, z.B. unterschiedlichen Metall, insbesondere Gold, oder unterschiedlichen Verbindung, abgedeckt ist, wobei auf diese weitere Schicht eine Metallschicht, vorzugsweise Ag oder La, und darauf eine Schicht aus einem schwer löslichen Salz, insbesondere einem Halogenid dieses Metalles, vorzugsweise AgCI bzw. LaF3, aufgebracht ist, wobei auf die Schicht (5) aus schwer löslichem Salz ein fester Innenelektrolyt (6) der Formel X-Halogenid, vorzugsweise X-Chlorid, aufgebracht ist, wobei X das in der Meßlösung zu messende Ion ist, auf das die ionenselektive Membran (9) in der Hauptsache sensitiv bzw. selektiv ist oder X ein Ion ist, auf das die Membrane (9) nicht hauptspezifisch sensitiv bzw. selektiv ist, und wobei auf diesem Innenelektroiyten (6) die ionenselektive Membran (9) aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Innenelektrolyt (6) hohe Reinheit (weniger 0,1 % Fremdstoffe) besitzt.
- 2. Elektrodenanspruch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenelektrolyt (6) aus einem Metallsalz oder aus einer festenSäure, vorzugsweise Oxalsäure, oder aus einer festen Base, z.B. KOH, besteht.
- 3. Elektrodenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht des Innenelektrolyten (6) durch eine Wasserhemmschichte (7) abgedeckt ist, die zur Ausbildung eines Transferweges insbesondere zwischen der Membran (9) und der leitfähigen Elektrode (2) bzw. dem Innenelektrolyten (6) mindestens eine Öffnung bzw. Pore (12) aufweist. 5 AT 398 133 B
- 4. Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Wasserhemmschicht (7) und dem Innenelektrolyten (6) ein Hohlraum (13) zur Aufnahme von Membranmaterial (9) ausgebildet ist, wobei gegebenenfalls dieses Membranmaterial über die Poren bzw. Öffnungen (12) mit weiterem auf die Wasserhemmschicht (7) aufgebrachten Membranmaterial in s Verbindung steht.
- 5. Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ionenselektive Membran (9) durch eine ringförmige sich über die Höhe der Membran (9) erstreckende Umrandung (13), vorteilhafterweise aus Polyimid oder Polymethylmetacrylat, in ihrer seitlichen Ausdeh- io nung begrenzt ist.
- 6. Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Halterung bzw. Abdeckung der ionenselektiven Membran (9) eine Deckschicht (14), vorteilhafterweise aus Polyimid oder Polymethylmetacrylat, auf die Isolierschicht (3) und/oder eine gegebenenfalls vorhandene 15 Isolationsschicht (8) aufgebracht ist, die mit einer sich zur Elektrode (2) hin erweiternden Ausnehmung (15) die Membran (9) umschließt.
- 7. Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Isolations- und Haftschicht (8), vorzugsweise Polymetacrylat, auf der Isolierschicht (3) bzw. zwischen 20 der Isolierschicht (3) und der Membran (9) angeordnet ist.
- 8. Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß von der leitfähigen Elektrode (2) eine Leiterbahn (2a) abgeht, die zwischen dem Isolator (1) und der Isolierschicht (3) nach außen bzw. zu einer Auswerteeinrichtung (20) geführt ist oder daß die leitfähige 25 Elektrode (2) durch eine Durchführung (11) im Isolator (1) kontaktiert ist.
- 9. Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Anordnung durch aufeinanderfolgendes Aufdampfen, Aufsputtem oder Aufbringen nach anderen Dünnschichtverfahren von Schichten der vorgesehenen Materialien hergestellt wird und wobei gegebenen- 30 falls die Membranmateriaiien durch Aufdrucken aufgebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die insbesondere aus Silizium bestehende Umrandung (13) bzw. die Abdeckschicht (14) mit dem Isolator (1), der Isolierschicht (3) oder der Isolationsschicht (8) verklebt werden. Hiezu 5 Blatt Zeichnungen 35 40 45 50 6 55
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|---|---|---|---|---|
| US20220280935A1 (en) * | 2021-03-05 | 2022-09-08 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. | System and method for detecting biomolecules |
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| EP0307973A2 (de) * | 1983-08-24 | 1989-03-22 | Cordis Europa N.V. | Ionenselektiver Feldeffekttransistor, der in einer Vorrichtung mit einer Messschaltungen zur selektiven Messung von Ionen in einer Flüssigkeit gebraucht werden kann |
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1989
- 1989-06-26 AT AT155989A patent/AT398133B/de not_active IP Right Cessation
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| US12090477B2 (en) * | 2021-03-05 | 2024-09-17 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. | System and method for detecting biomolecules |
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