CN103852508B - 用于记录分析物浓度的传感器 - Google Patents

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Abstract

一种用于记录分析物浓度的传感器,包括:外壳;在所述外壳内布置的传感器元件,所述传感器元件具有压向所述外壳的外壳壁的前表面,其中,所述外壳壁具有暴露所述前表面的分析物敏感区域的开口,以及其中,所述传感器元件具有用于电接触的至少一个接触元件;在所述外壳内容纳的内部电解质,所述内部电解质经由在外壳壁中布置的电化学液体接界与围绕所述外壳的介质接触;以及延伸到所述内部电解质内的参考电极,其中,在所述外壳内布置了柔性电路卡,其包括:至少一个第一导电迹线,所述第一导电迹线与所述传感器元件的所述至少一个接触元件连接;以及,至少一个第二导电迹线,所述第二导电迹线用作所述参考电极的电势感测元件。

Description

用于记录分析物浓度的传感器
技术领域
本发明涉及用于记录在所测量的介质中的分析物浓度的传感器。
背景技术
确定在所测量的介质中的分析物的浓度在例如化学或医药的技术中、在食品技术中、在生物技术中的许多工业应用中以及在例如环境测量技术中的非工业分析应用中扮演着重要的角色。具有承载分析物敏感部件的传感器元件的传感器被应用于在实验室中以及在工业处理工厂中频繁地确定离子浓度。分析物敏感部件可以例如是分析物敏感膜。因此,例如,已知pH玻璃电极的玻璃膜对于在所测量介质中的H+离子、相应地H3O+离子的浓度敏感。
替代地,分析物敏感部件也可以是半导体元件,例如,包括EIS结构的部件,诸如离子敏感的、场效应晶体管(ISFET)或具有EIS结构的电容器,该电容器的电容取决于要确定的物质的浓度。首字母缩略词“EIS”代表“电解质绝缘体半导体”,即,传感器具有层结构,该层结构具有在半导体层上或在半导体衬底上施加的至少一个绝缘层,该至少一个绝缘层在传感器的测量操作中与电解质、即所测量的介质接触。在绝缘层和所测量的介质之间的界面处产生电压降。通过绝缘层的适当选择,特别是通过提供在绝缘层上的或作为绝缘层的部件的分析物敏感涂层,可以以下述方式设置传感器的灵敏度:电压降可以用作用于分析物浓度的测量。因此,例如,在氧化钽(V)(Ta2O5)层和含水测量溶液之间的界面处的电压降必然取决于所测量溶液的pH值。通过其他层结构的应用,可以形成EIS传感器元件,它们以对应的方式针对其他离子敏感。通过使得在EIS结构上的、可包括例如酶的适当检测器结构不动,也可通过这样的传感器来测量诸如葡萄糖或青霉素的非离子物质的浓度。
已经提到的离子敏感场效应晶体管同样具有这样的EIS结构。ISFET的晶体管栅极在pH敏感ISFET的情况下例如由可以包括Ta2O5的pH敏感的绝缘层形成。在ISFET的源极和漏极之间的半导体沟道中的电荷载体密度因此对应地取决于与栅极接触的介质的pH值。DE19857953A1例如描述了用于使用ISFET来测量液体的离子浓度、相应pH值的传感器。
具有分析物敏感部件的这样的传感器元件——特别是基于半导体的元件——频繁地例如被以小板或芯片的形式,实施为芯片或芯片阵列,其具有用于分析物敏感部件的电接触的前或后接触元件。具有这样的传感器元件的传感器频繁地被实施为杆状测量探头,其包括介质可浸没的外壳,其中,传感器元件被布置使得其分析物敏感部件接触被测量的介质。在这样的情况下,在外壳内保护地布置了用于分析物敏感部件的电接触的接触元件,经由该接触元件传感器元件与传感器电子器件连接。测量探头能够经由电缆或无线地与诸如测量晶体管或总线耦合器的上级单元连接。该上级单元可以向测量探头供应能量,分别接收和进一步处理从传感器电子器件输出的测量信号,或者它可以向传感器电子器件输出信号。在US6,117,292、US6,153,070或EP1396718A1中公开了这样的传感器的示例。
在EP1396718A1中描述的是具有作为传感器元件的ISFET的传感器。通过压力施加部分,将ISFET在背向其离子敏感表面区域的后表面处按压抵靠传感器外壳的端表面。压力施加部分具有中央开口,该开口暴露ISFET的离子敏感表面,而在防止被测量介质接触的传感器的内部布置了ISFET的源极连接和漏极连接。压力施加部分通过排除介质的周围的超声波焊接而与传感器外壳连接。
在外壳内延伸的内部管道将传感器外壳的外壳内部划分为传感器内部空间和传感器中间空间。传感器中间空间用作参考电极空间,即,它包含参考电解质,参考电极延伸进该参考电解质内。与ISFET的前或后接触元件连接的连接导线被引入经过传感器内部空间,用于接触ISFET的源极和漏极。该连接导线用于ISFET与传感器的显示装置的连接。使用诸如基于环氧树脂粘结剂的封装化合物的封装化合物从内部管道向ISFET的后表面回填传感器内部空间,以便提供对于ISFET的机械支持。
EP1396718A1通过示例示出了先前一直遵循的原理:具有传感器内部空间,其用于传感器元件的电势感测导线的接触和引导;以及,电解质填充的中间空间,其中,布置了作为规则被实施为第二类型的参考电极的参考电极。制造根据该原理实施的现有技术的这些传感器要求多个独立的加工步骤,并且因此十分复杂和昂贵。
而且,这样的传感器的传感器外壳频繁地包含与电势感测导线连接的传感器电路,其经常是电子传感器电路,也被称为传感器电子器件,其用于测量信号的初始处理,特别是放大测量信号,并且在给定的情况下数字化测量信号。潮气进入传感器电子器件内的渗透会导致传感器的故障。结果,必须付出大量的努力,以便保证填充了电解质的参考电极空间相对于传感器电子器件的密封,作为一条规则该传感器电子器件同样被容纳在传感器外壳中。
发明内容
因此,本发明的目的是提供一种初始描述类型的电化学传感器,其被改善用于克服上述的缺点。特别是,该传感器应当能够以较少的努力来制造,并且保证包含传感器电路的传感器外壳的区域相对于在外壳中容纳的内部电解质的改善的密封。
通过在方案1中限定的传感器来实现根据本发明的目的。
用于记录分析物浓度的本发明的传感器包括:
-外壳;
-在所述外壳内布置的传感器元件,所述传感器元件具有被压向所述外壳的外壳壁的前表面,其中,所述外壳壁具有暴露所述前表面的分析物敏感区域的开口,以及
其中,所述传感器元件具有用于电接触的至少一个接触元件;
-在所述外壳内容纳的内部电解质,所述内部电解质经由在外壳壁中布置的电化学液体接界(junction)与围绕所述外壳的介质接触;以及
-延伸到所述内部电解质内的参考电极,
其中,在所述外壳内布置了柔性电路卡,其包括:至少一个第一导电迹线,所述第一导电迹线与所述传感器元件的所述至少一个接触元件连接;以及,至少一个第二导电迹线,所述第二导电迹线用作所述参考电极的电势感测元件。
提供到所述传感器元件的所述至少一个接触元件的引线以及引向柔性电路卡中的所述参考电极的引线两者使得有可能省略在所述传感器元件的连接导线被引入穿过的饱和度传感器内部空间和诸如包含在参考电解质中浸没的所述参考电极的参考电极空间的包含内部电解质的传感器中间空间之间的先前分为的两个空间。所述柔性电路卡可以直接位于所述导电参考电解质中,使得不再要求所述连接导线被引入其中的空间对于包含所述内部电解质的空间的介质密封。这简化了所述传感器的制造,因为不再要求安装用于形成与所述内部电解质隔离的内部空间的复杂的内部管道。对此增加的是下述事实:在所述外壳内部中的所述内部管道的省略使得可获得更多的可用空间。以这种方式,有可能也在所述外壳中容纳柔性电路卡,所述柔性电路卡的长度显著地超过所述外壳的轴长。这便利了具有不同外壳长度的各种传感器类型的制造,使得为了将所述传感器元件的所述接触元件与传感器电路连接,不必在库存中保留不同长度的电路卡变体。
如果存在所述传感器元件的多个接触元件,则可以将所有所需的连接线实现为所述柔性电路卡的导电迹线。
所述柔性电路卡的基础材料是塑料薄片,例如,聚酰亚胺膜。用作用于所述传感器元件的连接线的导电迹线和/或用作以到所述参考电极的引线的形式的电势感测元件的导电迹线可以在电绝缘的基础材料内延伸或被另外的塑料材料的涂层覆盖,使得它们/它不与所述内部电解质接触。
所述内部电解质可以被包含于在所述外壳内形成的第一室中,其中,所述外壳具有对于所述第一室密封的第二室,在所述第二室中,容纳了传感器电路,特别是电子传感器电路,并且其中,特别是通过至少一个密封装置,所述第一室对于所述第二室密封,所述柔性电路卡被引入穿过所述至少一个密封装置。所述密封装置可以特别由弹性材料形成。可以在所述外壳的前端、即传感器元件端部区域处形成所述第一室。可以在所述外壳的后部、即连接端区域中形成所述第二室。
所述密封装置可以包括例如两个或更多的密封元件,它们被所述传感器外壳的所述内壁压在一起。所述柔性电路卡可以在所述密封元件之间从所述第一室被引入所述第二室。
所述第一和第二导电迹线可以与所述传感器电路导电地连接,其中,所述传感器电路被实施为经由所述导电迹线来记录一个或多个电测量变量,并且在给定的情况下处理一个或多个数字测量信号,并且将其输出到与所述传感器连接的上级单元。
所述传感器电路可以被布置在电路卡上所述第二室内,所述电路卡以下述方式与所述柔性电路卡耦合:所述第一和第二导电迹线与所述传感器电路导电地连接。包括所述传感器电路的所述电路卡可以例如被实施为硬电路卡。所述柔性电路卡的连接器和承载所述传感器电路的所述电路卡可以彼此匹配,使得进一步减少制造工作。
用于所述硬电路卡的材料可以是既定的电路卡材料,例如,基于酚或环氧树脂的材料,如FR2、FR3、FR4、FR5或聚酰亚胺。
在另一个有益实施例中,所述传感器电路被布置于在所述第二室内布置的所述柔性电路卡的一部分上。
一实施例的外壳可以包括传感器主体和与所述传感器主体固定连接的电子器件外壳部分,
其中,所述传感器主体具有至少部分地管状的传感器轴和与所述传感器轴在前面结合的端部,所述端部包括所述外壳壁,所述传感器元件的前表面被压向所述外壳壁,并且
其中,所述传感器轴的后端被所述电子器件外壳部分封闭。
所述电子器件外壳部分可以特别以一种帽的形式被插在所述传感器轴上,并且例如通过使用粘结剂与所述轴固定连接。所述传感器主体可以由适合于浸没在所测量介质中的玻璃或诸如塑料的合成材料——例如,PEEK——形成。所述电子器件外壳部分不意欲浸没在所测量介质中,并且可以因此由诸如多种塑料的任何合成材料形成。
可以在所述传感器轴的后端区域中布置已经描述的密封装置,用于相对于包含所述传感器电路的所述第二室,密封所述外壳的第一电解质所填充的室。所述密封装置可以包括至少两个——特别是弹性的——合成材料的密封元件,所述密封元件承载抵靠所述管状传感器轴的所述内壁,并且具有向彼此偏置的两个密封表面,在它们之间,所述柔性电路卡被夹紧,使得所述电路卡液体密封地从所述第一室引入所述第二室。这样的类型的夹紧密封装置在所述传感器的制造中特别容易处理,并且与传统传感器相比较,允许前面的电解质所填充的第一室对于其中容纳所述传感器电路的后面的第二室的实质上更安全的密封,在传统传感器的情况下,所述初始描述的内部管道和到所述参考电极的所述电势感测引线必须被引入穿过在所述传感器轴上布置的密封插头。
所述电子器件外壳部分可以包括用于连接到上级单元的接口。所述接口可以在这样的情况下除了可以可卸下地与和所述上级单元连接的电缆的补充插座连接的、诸如插头的机械接口之外,包括电气的、相应的电子接口,当所述机械接口与所述上级单元的所述补充接口或与和所述上级单元连接的电缆的补充接口连接时,经由所述电气的、相应的电子接口所述传感器电路被连接用于与所述上级单元交换能量和数据。为此,所述传感器电路包括电路部件,所述电路部件用于向所述接口提供信号。所述接口可以例如具有电流接触或以电容或电感耦合的接口的形式无接触地被实施。
所述参考电极可以具有至少部分被氯化的银导线,所述银导线例如通过焊接与所述第二导电迹线导电地连接。所述银导线被布置在所述外壳的所述第一室内,并且延伸进用作参考电解质的所述内部电解质内。所述内部电解质可以是3摩尔的KCl溶液。这经由在外壳壁中布置的电化学液体接界与围绕外壳的介质电解质接触。所述液体接界可以例如是简单的孔或诸如塑料的合成材料的多孔膜。另一选项是以陶瓷材料的形式来提供所述多孔膜。
在所述参考电极和所述柔性电路卡之间的导电连接可以被布置在所述柔性电路卡的前面的、即传感器元件端的区域中,优选地在所述传感器元件附近。因为参考电极与在所述传感器的前端区域中与所述柔性电路卡接触,所以在此没有对于在几乎所述传感器的整个长度上从所述参考电极向在后面的电子器件外壳部分中布置的所述传感器电路引入的附加的电势感测元件根据现有技术已知的传感器的情况下存在的要求。其中布置了所述传感器元件和在所述参考电极和所述电路卡之间的接界的所述传感器外壳的前端区域可以被填充有诸如基于环氧树脂的封装化合物的封装化合物。所述封装化合物用于改善在所述接触元件、相应的所述参考电极和所述柔性电路卡的第一导电迹线、相应的第二导电迹线之间的连接——特别是焊接连接——的隔离。
取代使用在柔性电路卡上焊接的电线作为参考电极,在所述电路卡上布置的层系统可以作为参考电极。在这个实施例中,所述参考电极可以包括在所述柔性电路卡上布置的并且与所述第二导电迹线电接触的银层,所述银层至少局部地被AgCl层覆盖。
为了改善信号质量,所述柔性电路卡可以包括附加的屏蔽板片(ply)。
所述柔性电路卡可以在所述传感器元件的区域中装备有温度传感器,所述温度传感器与所述柔性电路卡的第三导电迹线连接。所述第三导电迹线可以与所述传感器电路连接,在这个实施例中所述传感器电路也被实施为处理由所述温度传感器提供的信号。与到所述参考电极的电势感测导线和所述传感器元件的连接线相同,所述第三导电迹线可以同样被嵌入在所述电路卡的电绝缘的、基体材料中或者被附加的塑料涂层覆盖,使得它不与所述内部电解质电接触。所述温度传感器以及在给定的情况下在所述柔性电路卡上存在的其他SMD部件优选地与所述参考电极与所述电路卡的接界相同,被布置在所述外壳的前端区域中的所述传感器元件的附近,所述外壳的前端区域可以补充地包含封装化合物。
所述传感器元件可以包括EIS结构。特别是,所述传感器元件可以包括离子敏感场效应晶体管,所述离子敏感场效应晶体管除了在前表面上用作栅极的分析物敏感区域之外,还具有布置在前表面上或位于与前表面相反的所述传感器元件的后表面上并且用作接触元件的源极连接、和布置在所述前表面上或在所述传感器元件的所述后表面上并且用作另外的接触元件的漏极连接。在该情况下,所述柔性电路卡具有两个第一导电迹线,其中的一个与所述源极连接导电地连接,并且另一个与漏极连接导电地连接。所述柔性电路卡可以装备有在所述传感器元件的附近布置并且诸如如上所述、与柔性电路卡的第三导电迹线导电地连接的温度传感器,特别是被实施为SMD部件的温度传感器。所述两个第一和第三导电迹线诸如如上所述与传感器电路连接,所述传感器电路被布置在与包含所述内部电解质的所述传感器外壳的第一室液体密封地隔离的第二室中,其中,所述传感器电路用于经由所述传感器元件的接触元件和/或所述温度传感器提供的信号的记录和另外的处理。
附图说明
现在基于在附图中所示的实施例的示例来更详细地描述本发明,附图的图示出如下:
图1是在纵向截面上局部的电化学传感器的总视图;
图2是在图1中所示的传感器的前面的端部的放大纵向截面;
图3是具有在第一位置处的密封布置的、在图1中所示的传感器中包含的柔性电路卡的详细视图;
图4是具有在第二位置中密封布置的、在图3中所示的电路卡的详细视图。
具体实施方式
图1示出了用于测量所测量的介质的pH值的电化学传感器1的示意纵向截面。在此所示的传感器包括作为分析物敏感传感器元件2的离子敏感场效应晶体管。虽然在下面基于具有作为传感器元件的pH敏感ISFET的pH传感器来描述了本发明,但是本发明当然适用于具有其他传感器元件——特别是ISFET,相应地是ChemFET——或包括EIS结构的其他传感器元件的传感器以及具有离子——相应地分析物——敏感膜的传感器,该传感器提供了取决于在所测量介质中的分析物的浓度的信号。
传感器1包括外壳3,外壳3大体由传感器主体4和与传感器主体4固定连接的电子器件外壳部分5形成。传感器主体4可以由不导电的材料构成,该不导电的材料例如是玻璃或诸如塑料的合成材料。在本示例中,传感器主体4由聚醚醚酮(PEEK)构成。传感器主体4具有管状传感器轴,其前端部分(图2)被实施为被浸没在所测量介质中用于测量pH值。在后端上,传感器主体4的传感器轴与电子器件外壳部分5固定连接,电子器件外壳部分5以帽的方式被布置在传感器轴4的后端上,并且封闭传感器轴4。电子器件外壳部分5由诸如塑料的不导电的合成材料构成。
如图2中详细所示,传感器元件2通过其前表面6压向传感器主体4的前壁8。在前表面6和前壁8之间插入弹性密封元件7。壁8具有开口9,开口9暴露传感器元件2的pH敏感表面区域,使得这个区域在传感器1被浸没到所测量的介质内的情况下与所测量的介质接触。
通过作用于背向pH敏感表面区域的传感器元件2的后侧的压力提供部分10,传感器元件2被压住而抵靠弹性密封元件7。压力承载部分10可以例如由弹性体构成,使得在弹性密封元件7和压力提供部分10之间夹紧传感器元件。压力提供部分10在其后部被与外壳3的外壳壁连接的支撑物11支撑。
虽然形成被实施为ISFET的传感器元件2的pH敏感表面区域的晶体管栅极与围绕外壳3的介质接触,但是在通过密封元件7对于在外壳3的环境中的介质密封的传感器元件2的前表面6的区域中布置ISFET的源极和漏极。用作源极和漏极连接的接触元件可以或者(诸如在此所示的示例中)被布置在传感器元件2的前表面6上或者被布置在背向前表面6的后表面上。
接触元件通过焊接连接与柔性电路卡12的导电迹线导电地连接,该柔性电路卡12在轴向上延伸穿过传感器主体4。在此所示的示例中,导电迹线在柔性电路卡12内延伸。它们在柔性电路卡12的整个长度上延伸,并且与在连接外壳部分5中布置的传感器电路13连接。在传感器主体4的前端区域中,在柔性电路卡12上布置了参考电极14。参考电极14由部分地护封有PEEK的银导线形成。在一端上——有益地为其传感器元件端上,例如通过焊接连接来将该银导线与柔性电路卡的附加的导电迹线导电地连接,该柔性电路卡同样与传感器电路13连接。在其另一端上,该银导线具有AgCl涂层,并且在传感器主体4中包含的内部电解质15中延伸。在本示例中,内部电解质15是含水的、3摩尔KCl溶液。该内部电解质也可以是凝胶电解质,其可以由聚合物与嵌入的KCl的溶液构成。经由在传感器主体4的外壳壁中布置的例如陶瓷的微孔膜16,内部电解质15与传感器1的前端区域周围的介质电解质接触,使得可以在内部电解质15和周围的介质之间出现电荷传送。
外壳3在其前端区域中使用诸如环氧树脂的封装化合物被浇铸例如达到壁垒11的高度,使得特别是,与柔性电路卡连接的参考电极14的传感器元件端以及其与用作电势感测导线的导电迹线的结合部都与内部电解质15隔离。
电路卡12因此用于将传感器元件2以及参考电极14与传感器电路连接。在该情况下,诸如初始示出的那样,不使用将外壳传统上划分为的两个空间,即传感器硬件的连接导线在其中延伸的内部空间和包含内部电解质的附加空间,这一方面意味着传感器1的制造被简化,另一方面意味着在传感器内部更多的空间是可用的。
在外壳3的前端封装区域中,优选地尽可能接近传感器元件2,在柔性电路卡12上追加地布置了温度传感器22,温度传感器22与柔性电路卡12的附加的导电迹线连接。该附加的导电迹线与参考电极14的电势感测导电迹线和与传感器元件2连接的导电迹线相同,与传感器电路13连接,该传感器电路13记录和处理由温度传感器22提供的信号。
在形成传感器轴的传感器主体4的管状部分中布置了密封装置17,该密封装置17将传感器外壳划分为第一室18和第二室19。第一室18位于传感器主体4中,并且包含参考电解质15。第二室19由传感器主体4的后端部分和在其上插着的电子器件外壳部分5形成。在这个第二室19中布置了传感器电路13。在此所示的示例中,密封装置17由两个结合的弹性密封元件23、24形成,该两个结合的弹性密封元件23、24填充传感器轴的截面,并且挤压而抵靠其内壁,使得在密封元件23、24之间从第一室引入第二室的电路卡12在密封元件23、24的两个结合的密封表面之间被夹紧。以这种方式,包含传感器电路13的第二室19保持相对于第一电解质填充的室18紧密密封,使得没有内部电解质15可以渗透进第二室19。
在图3和4中详细呈现了密封装置17。在此所示的示例中,密封元件23、24可以被结合以形成旋转对称的插头状密封装置17。第一密封元件23具有相对于密封装置17的旋转对称轴轴向延伸的凹槽25,诸如可以在图3中可以看到该凹槽25是可插入的,第二密封元件24能够被插进该凹槽25中。可以将柔性电路卡12放置得抵靠在凹槽25内的第一密封元件23的区域,并且柔性电路卡12在该区域和第二密封元件24的与柔性电路卡12邻接的区域之间装配有密封装置17的情况下被夹紧。密封元件23、24抵靠管状传感器轴的内壁承载其侧表面26、27,并且因此相对于第二室19液体密封地密封第一室18。
另外,可以使用封装化合物来填充在密封装置17和向传感器后部打开的传感器主体3的端部之间的区域。
柔性电路卡在第一室18内具有“S”折叠,使得在传感器元件2和密封装置17之间的柔性电路卡的长度大于在密封装置17和传感器元件2之间的隔离空间。一方面,这用于柔性电路卡12的应力释放。另一方面,由于作为补充的内部管道的省略的结果导致在传感器主体4内节省的空间,变得有可能通过应用具有相同长度的柔性电路卡来制造不同长度的不同的传感器类型,其中,当传感器主体4显著地比电路卡12短时,可以将电路卡12折叠一次或多次。
在此所示的示例中,在硬电路卡20上布置传感器电路13。与传感器元件2和参考电极14的接触元件连接的柔性电路卡12的导电迹线与传感器电路13的相关联的接头相连接。为了另外简化传感器1的制造,柔性电路卡12和硬电路卡20的连接器彼此匹配。
第二室19可以被填充有例如环氧树脂。特别是,可以在传感器电路13上浇铸封装化合物。
传感器电路13除了用于测量信号的附加处理——特别是它们的放大和数字化——的部件之外,还包括用于存储传感器数据和/或测量值的存储器。与此伴随,在此所示的示例中的电路包括被集成进机械传感器插头内的电感接口21。该接口21可以与补充插座(未示出)连接,以便将传感器1与诸如测量发送器、传统计算机或总线耦合器的上级单元连接。可以通过该电感接口来发送数据——特别是所测量的值和能量。

Claims (17)

1.一种用于记录分析物浓度的传感器(1),包括:
-外壳(3);
-在所述外壳(3)内布置的传感器元件(2),所述传感器元件(2)具有被压向所述外壳(3)的外壳壁(8)的前表面(6),其中,所述外壳壁(8)具有暴露所述前表面(6)的分析物敏感区域的开口(9),以及
其中,所述传感器元件(2)具有用于电接触的至少一个接触元件;
-在所述外壳(3)内容纳的内部电解质(15),所述内部电解质(15)经由在外壳壁中布置的电化学液体接界(16)与围绕所述外壳(3)的介质接触;以及
-延伸到所述内部电解质(15)内的参考电极(14),
其特征在于,在所述外壳(3)内布置有柔性电路卡(12),所述柔性电路卡(12)包括:至少一个第一导电迹线,所述第一导电迹线与所述传感器元件(2)的所述至少一个接触元件连接;以及,至少一个第二导电迹线,所述第二导电迹线用作所述参考电极(14)的电势感测元件。
2.根据权利要求1所述的传感器(1),
其中,所述内部电解质(15)被包含在所述外壳(3)内形成的第一室(18)中,并且其中,所述外壳(3)具有与所述第一室(18)密封的第二室(19),在所述第二室(19)中容纳了传感器电路(13),并且其中,使所述第一室(18)与所述第二室(19)密封。
3.根据权利要求2所述的传感器(1),
其中,借助至少一个密封装置(17),使所述第一室(18)与所述第二室(19)密封,所述柔性电路卡(12)被导入穿过所述至少一个密封装置(17)。
4.根据权利要求2所述的传感器(1),
其中,所述第一导电迹线和所述第二导电迹线与所述传感器电路(13)导电地连接。
5.根据权利要求2所述的传感器(1),
其中,所述传感器电路(13)被布置在电路卡(20)上的所述第二室(19)内,所述电路卡(20)以下述方式与所述柔性电路卡(12)耦合:使所述第一导电迹线和所述第二导电迹线与所述传感器电路(13)导电地连接。
6.根据权利要求2所述的传感器(1),
其中,所述外壳(3)包括传感器主体(4)和与所述传感器主体(4)固定连接的电子器件外壳部分(5),
其中,所述传感器主体(4)具有至少部分地管状的传感器轴和与所述传感器轴在前面结合的端部,所述端部包括所述外壳壁(8),所述传感器元件(2)的前表面(6)被压向所述外壳壁(8),并且
其中,所述传感器轴的后端被所述电子器件外壳部分(5)封闭。
7.根据权利要求6所述的传感器(1),
其中,在所述传感器轴的后端区域中布置密封装置(17),用于相对于所述第二室(19)密封所述第一室(18),所述密封装置(17)包括向彼此偏置的至少两个合成材料的密封元件(23,24),所述柔性电路卡(12)被夹紧在所述至少两个合成材料的密封元件之间。
8.根据权利要求6所述的传感器(1),
其中,所述电子器件外壳部分(5)包括用于连接到上级单元的接口(21)。
9.根据权利要求1至8之一所述的传感器(1),
其中,所述参考电极(14)具有与所述第二导电迹线连接的至少部分地氯化的银导线。
10.根据权利要求1至8之一所述的传感器(1),
其中,所述参考电极包括在所述柔性电路卡上布置的并且与所述第二导电迹线电接触的银层。
11.根据权利要求1至8之一所述的传感器(1),
其中,在所述参考电极(14)和所述柔性电路卡(12)之间的导电连接被布置在所述柔性电路卡(12)的前面的区域中。
12.根据权利要求11所述的传感器(1),
其中,在所述参考电极(14)和所述柔性电路卡(12)之间的导电连接被布置在所述传感器元件(2)附近。
13.根据权利要求1至8之一所述的传感器(1),
其中,所述柔性电路卡(12)包括附加的屏蔽板片。
14.根据权利要求1至8之一所述的传感器(1),
其中,在所述传感器元件(2)的区域中所述柔性电路卡(12)装备有温度传感器(22),所述温度传感器(22)与所述柔性电路卡(12)的第三导电迹线连接。
15.根据权利要求14所述的传感器(1),
其中,所述第三导电迹线与所述传感器电路(13)连接。
16.根据权利要求1至8之一所述的传感器(1),
其中,所述传感器元件(2)包括EIS结构。
17.根据权利要求1至8之一所述的传感器(1),
其中,所述传感器元件(2)包括离子敏感场效应晶体管(ISFET),所述离子敏感场效应晶体管除了在所述前表面(6)上用作栅极的所述分析物敏感区域之外,还具有布置在所述前表面(6)上或位于与所述前表面(6)相反的所述传感器元件的后表面上并且用作接触元件的源极连接、和布置在所述前表面(6)上或在所述传感器元件(2)的所述后表面上并且用作另外的接触元件的漏极连接。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016103158A1 (de) * 2015-12-22 2017-06-22 Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg Sensor zur Erfassung einer Analytkonzentration eines Mediums
KR101994935B1 (ko) 2017-06-07 2019-07-01 (의)삼성의료재단 pH 측정 장치 및 이를 포함하는 pH 모니터링 시스템
CN107884517B (zh) * 2017-12-06 2024-02-13 河南省智仪系统工程有限公司 数字传感器和变送器之间的对插连接结构
DE102018121787A1 (de) * 2018-09-06 2020-03-12 Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg Elektrodenbaugruppe, amperometrischer Sensor, dessen Herstellung und Verwendung
DE102019103171A1 (de) * 2019-02-08 2020-08-13 Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg Ionenselektive Elektrode für einen elektrochemischen Sensor
US20200378917A1 (en) * 2019-05-29 2020-12-03 Hach Company Electrochemistry sensor housing

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102449466A (zh) * 2009-03-25 2012-05-09 赛诺瓦系统股份有限公司 被测物检测装置
CN102735730A (zh) * 2011-03-31 2012-10-17 株式会社堀场制作所 电极体

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5833824A (en) * 1996-11-15 1998-11-10 Rosemount Analytical Inc. Dorsal substrate guarded ISFET sensor
US6117292A (en) 1998-05-06 2000-09-12 Honeywell International Inc Sensor packaging having an integral electrode plug member
US6153070A (en) 1998-05-07 2000-11-28 Honeywell Inc Sensor packaging using heat staking technique
DE19857953C2 (de) 1998-12-16 2001-02-15 Conducta Endress & Hauser Vorrichtung zum Messen der Konzentration von Ionen in einer Meßflüssigkeit
JP4456303B2 (ja) * 2000-09-06 2010-04-28 株式会社堀場製作所 pHセンサ
DE10241779A1 (de) 2002-09-06 2004-03-18 Mettler-Toledo Gmbh Elektrochemischer Sensor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102449466A (zh) * 2009-03-25 2012-05-09 赛诺瓦系统股份有限公司 被测物检测装置
CN102735730A (zh) * 2011-03-31 2012-10-17 株式会社堀场制作所 电极体

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