CH668837A5

CH668837A5 - Messelektrode zur ph-messung.

Info

Publication number: CH668837A5
Application number: CH5218/85A
Authority: CH
Inventors: Uvo Dr Hoelscher
Original assignee: Draegerwerk Ag
Priority date: 1985-03-01
Filing date: 1985-12-06
Publication date: 1989-01-31
Also published as: GB2171804A; DK84886D0; DK84886A; FR2578327B1; JPH0463340B2; DE3507183C1; JPS61205856A; GB2171804B; GB8605038D0; US4732662A; FR2578327A1

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung bezieht sich auf eine Messelektrode zur pH-Messung, insbesondere zur transcutanen Bestimmung des C02-Partialdruckes deren Bestandteile ein Metall und dessen Oxid enthalten.

Eine derartige Messelektrode ist aus der DE-OS 2121 047 bekanntgeworden. Diese benutzt als Metall beispielsweise Iridium und als Metalloxid Iridiumoxid, wobei der mit der Flüssigkeit in Berührung stehende Teil der Iridiumelektrode eine Beschichtung aus Iridiumoxid aufweist. Zur Erzielung dieser Iridiumoxidbeschichtung wird ein Verfahren angegeben, welches aus drei verschiedenen Verfahrensschritten besteht, um einen den Formkörper aus Iridium gleichmässig bedeckenden Oxidüberzug zu erhalten.

Aus der EP-A1 010 233 ist ein elektrochemischer Sensor zur transkutanen Messung des COî-Partialdruckes bekanntgeworden, welcher ebenfalls eine Iridium/Iridiumoxid-Mess-elektrode verwendet. Bei diesem elektrochemischen Sensor besteht der messempfindliche Teil der Messelektrode aus einem auf einen Trägerstempel aufplattierten Iridium-plättchen, welches durch elektrochemische und/oder ther-mochemische Oxidation mindestens partiell oxidiert ist.

Beide bekanntgewordenen Messelektroden weisen die Merkmale auf, dass zur Erzielung der Oxidschicht chemische, elektrochemische oder physikalische Methoden eingesetzt werden und die Dicke der Oxidschicht demzufolge sehr gering ist. Daraus ergibt sich, dass die Form der Elektrode durch den Oxidschichtträger vorgegeben ist. Dadurch ist eine nachträgliche mechanische Bearbeitung der Messelektrode nicht mehr möglich, um diese beispielsweise nach der Montage in einen Messkopf an die geometrischen Verhältnisse des Einbauortes anzupassen oder von festen Verschmutzungen zu reinigen. Bei den bekannten Messelektroden ist vielmehr darauf zu achten, dass sie unter keinen Umständen in irgendeiner Weise mechanisch verändert oder verletzt werden, nachdem die Oxidschicht aufgebracht wurde.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Messelektrode der genannten Art derart zu verbessern, dass der Elektrodenkörper den durch die Messaufgabe vorgegebenen Formen des Elektrodenträgers leicht angepasst werden kann und dass die bisher erforderlichen und aufwendigen Fertigungsschritte zu einem präzisen Zusammenbau von Messelektrode und Messkopf vermieden werden können. Nach durchgeführtem Zusammenbau soll die Messfläche an Messelektrode und Messkopf gemeinsam auf die endgültig vorgesehene Form gebracht werden können.

Zur Lösung der Aufgabe ist vorgesehen, dass die Messelektrode einen Kontaktkörper aufweist, in welchem das Metalloxid, das in unmittelbarem elektrischen Kontakt zu dem Metall steht, pulverförmig enthalten ist.

Der Vorteil der erfindungsgemässen Messelektrode besteht darin, dass der für die Messung notwendige Kontaktkörper in einem getrennten Arbeitsgang z.B. aus gesintertem Metall/Metalloxidgemisch hergestellt und auf den Elektrodenträger aufgebracht werden kann. Der Kontaktkörper ist in eingebautem Zustand mechanisch bearbeitbar und kann in seiner äusseren Gestalt der Messkopfform angepasst werden, ohne dass die messempfindliche Metall/Metalloxidschicht beschädigt wird. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass eine derartig hergestellte Messelektrode zur pH-Messung hochempfindlich auf Änderungen der pH-Werte reagiert, was ohne weiteres nicht für den Fachmann zu erwarten war. Alle bekannten Messelektroden sind so gestaltet, dass die sehr dünne messempfindliche Metall/ Metalloxidgrenzschicht ungehindert der zu untersuchenden Flüssigkeit ausgesetzt ist. Man war bisher der Meinung, dass durch ein Verteilen der messempfindlichen Grenzschicht in einem Matrixträger die Messelektrode auf Änderungen des pH-Wertes nur ungenügend und langsam anspricht. Deshalb wurden derartige Matrixelektroden stets ausschliesslich als Referezenlektroden eingesetzt, z.B. als Silber/Silberchlorid-Elektroden, welche ein konstantes Referenzsignal hoher Genauigkeit für die Messelektrode abgeben (DE-OS 2 912 834, EP-A 10 100 988).

Die erfindungsgemässe Messelektrode eignet sich daher nicht nur zur pH-Messung in Flüssigkeiten, sondern sie kann ebensogut zur transcutanen C02-Messung auf der Haut eingesetzt werden. Sie kann der besonders ausgeprägten halbkugelförmigen Ausbildung der Messfläche angepasst werden, und sie besitzt eine für die pH-Messung im Elektrolyten genügend kurze Ansprechzeit.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Metalloxid in einem Matrixträger aufgenommen sein.

Der Matrixträger mit dem Metalloxid kann vorteilhafterweise auf einer aus dem Metall bestehenden elektrischen Ableitung aufgebracht sein, beispielsweise in der Form, dass ein Metalldraht von einer das Metalloxid enthaltenden Schicht aus beispielsweise Polyvinylchlorid als Matrixträger umgeben ist.

Zweckmässigerweise kann der Matrixträger sowohl das Metalloxid wie dessen Metall in Pulverform enthalten, wobei die elektrische Ableitung aus einem beliebigen anderen Metall bestehen kann, ohne dass an der Grenzfläche zwischen Metalloxid und metallischer Ableitung ein die Messung störendes Kontaktpotential auftritt.

Besonders günstig erweist sich zur Bildung der Messelek2

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trode die Verwendung eines Metalls aus der Gruppe der Platinmetalle oder auch vorteilhafterweise Zirkonium oder Titan.

Für die Herstellung eines aushärtbaren und der speziellen Messelektrodenform anpassbaren Kontaktkörpers hat sich ein Mischungsverhältnis von etwa 45 Gew.% Metall und etwa 45 Gew.% Metalloxid mit etwa 10 Gew.% Matrixträger als besonders geeignet erwiesen. Hierbei kann der Matrix-träger zweckmässigerweise aus polymerisiertem Kunststoff wie Polyvinylchlorid oder ähnlichen aushärtbaren Stoffen wie Epoxidharz oder silikonhaltigen organischen Stoffen wie Silikonkautschuk, sowie auch aus Keramik oder Glas bestehen, welchen ein aushärtbarer Klebebinder zugesetzt sein kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 : die Messelektrode im Schnitt

Fig. 2 : einen Schnitt durch einen Messkopf zur transcutanen C02-Messung.

Die Figur 1 zeigt eine Metall/Metalloxid-Messelektrode 1, welche aus Acrylglas bestehende Elektrodenträger 2,3 enthält, wobei der Elektrodenträger 3 gegenüber dem Elektrodenträger 2 einen Freiraum für den Kontaktkörper 4 frei-lässt. Dieser besteht aus einer im Bereich B näher dargestellten Zusammensetzung, und zwar aus dem mit Punkten dargestellten Metall 5, dem durch offene Kreise dargestellten Metalloxid 6 und dem durch Kreuze dargestellten Matrixträger 7 in einem festgelegten Mischungsverhältnis. In den Kontaktkörper 4 taucht eine metallische Ableitung 8 zur s Weitergabe eines Signals an eine nicht dargestellte Messeinheit ein.

Im eingebauten Zustand nach Figur 2 befindet sich die pH-Messelektrode 1 in einem Messkopf 9 zur transcutanen Messung des CCb-Partialdruckes. Die pH-Messelektrode 1 ist io in bekannter Weise von einer Referenzelektrode 14 umgeben. Beide Elektroden werden über eine Heizung 15 auf einer bestimmten Temperatur gehalten, welche durch den Thermistor 16 überwacht wird. Ein Befestigungsring 10 drückt über einen Spannring 11 die Membran 13 gegen den 15 Messkopf 9 mit Referenzelektrode 14 und Messelektrode 1, wodurch der Elektrolyt 12 in engem Kontakt mit den Elektrodenoberflächen gehalten und von der Umgebung abgetrennt wird.

Beim Einbau der pH-Messelektrode 1 in den Messkopf 9 20 wird die Messelektrode 1 zunächst in den dafür vorgesehenen Raum innerhalb der Referenzelektrode 14 eingebracht und kann anschliessend zusammen mit den Oberflächen der Referenzelektrode 14 und des Messkopfes 9 nachgearbeitet werden, um die Oberfläche der Messelek-25 trode 1 in bündiger Zusammensetzung mit den übrigen Oberflächen zu erhalten. Dabei wird die messaktive Grenzfläche zwischen Metall und Metalloxid innerhalb des Kontaktkörpers 4 nicht zerstört oder beeinträchtigt.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

668837 PATENTANSPRÜCHE

1. Messelektrode zur pH-Messung, insbesondere zur transcutanen Bestimmung des CO2- Partialdruckes, deren Bestandteile ein Metall (5) und dessen Oxid (6) enthalten; dadurch gekennzeichnet, dass die Messelektrode (1) einen Kontaktkörper (4) aufweist, in welchem das Metalloxid (6), das in unmittelbarem elektrischen Kontakt zu dem Metall (5) steht, pulverförmig enthalten ist.

2. Messelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metalloxid (6) in einem Matrixträger (7) aufgenommen ist.

3. Messelektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrixträger (7) mit dem in ihm aufgenommenen Metalloxid (6) auf einer aus dem Metall (5) bestehenden elektrischen Ableitung (8) aufgebracht ist.

4. Messelektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrixträger (7) das Metall (5) und sein Metalloxid (6) in Pulverform enthält, und die elektrische Ableitung (8) aus einem metallischen Draht besteht.

5. Messelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall (5) ein Platinmetall ist.

6. Messelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall (5) Zirkonium oder Titan ist.

7. Messelektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktkörper (4) aus etwa 45 Gew.% Metall (5), etwa 45 Gew.% Metalloxid (6) und etwa 10 Gew.% Matrixträger (7) besteht.

8. Messelektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrixträger (7) aus polymerisiertem Kunststoff besteht.

9. Messelektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrixträger (7) aus Glas besteht.

10. Messelektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrixträger (7) aus Keramik besteht.