DE102004058135A1

DE102004058135A1 - Kohlendioxidsensor

Info

Publication number: DE102004058135A1
Application number: DE200410058135
Authority: DE
Inventors: Jens Dr. Zosel; Kerstin Dr. Wex; Rudolf Dr. Gambert; Wolfram Dr. Oelßner
Original assignee: Kurt Schwabe Institut fuer Mess und Sensortechnik Ev Meinsberg
Current assignee: Kurt Schwabe Institut fuer Mess und Sensortechnik Ev Meinsberg
Priority date: 2004-12-02
Filing date: 2004-12-02
Publication date: 2006-06-08

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kohlendioxidsensor, der vorzugsweise für Anwendungen in der Medizin zur Messung des Partialdrucks von Kohlendioxid im Atemgas mit kurzer Ansprechzeit vorgesehen, darüber hinaus aber auch für die Messung der Konzentration von in Flüssigkeiten gelöstem Kohlendioxid einsetzbar ist. Erfindungsgemäß befindet sich in der Oberfläche eines planaren Substrats ein mit einer für Kohlendioxid durchlässigen Membran bedeckter, von einem flüssigen Trägermedium durchströmter Mikrokanal, in dem das zu messende in einem Gasgemisch enthaltene oder in einer Flüssigkeit gelöste Kohlendioxid mit dem Trägermedium reagiert. Zur Zu- und Ableitung des Trägermediums sind am Anfang und Ende des Mikrokanals in dem Substrat Mikrobohrungen angebracht, in denen Mikrosensoren zur Analyse der Reaktionsprodukte und des Trägermediums angeordnet sind, wobei als Messgröße vorzugsweise die Änderung der Leitfähigkeit des Trägermediums in Abhängigkeit von der Kohlendioxidkonzentration erfasst und ausgewertet wird. Die Ansprechzeit des Sensors ist t¶90¶ < 2 s.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Kohlendioxidsensor, der vorzugsweise für Anwendungen in der Medizin zur Messung des Partialdrucks von Kohlendioxid im Atemgas mit kurzer Ansprechzeit vorgesehen ist. Darüber hinaus ist der Sensor auch in anderen Gasgemischen sowie in Flüssigkeiten für die Messung der Konzentration des in diesen gelösten Kohlendioxids einsetzbar. Mit der erfindungsgemäßen Sensoranordnung lassen sich grundsätzlich außer Kohlendioxid auch Schwefeldioxid, Ammoniak oder weitere Gase, die unter Bildung von Ionen in Flüssigkeiten löslich sind, erfassen.

Sensoren zur Bestimmung des Partialdrucks bzw. der Konzentration von Kohlendioxid in Gasgemischen oder Flüssigkeiten mit elektrochemischen Messmethoden sind bereits seit langer Zeit bekannt und werden in größerer Anzahl u. a. in Kohlendioxid-Warngeräten oder Blutgasanalysatoren eingesetzt. Ihre Funktion beruht auf dem allgemein nach Severinghaus benannten Prinzip [Severinghaus, J. W. & A. F. Bradley, Jr.: Electrodes for blood Po₂ and Pco₂ determination. J. Appl. Physiol. 13 (1958) 515–520]. Bei diesen Sensoren ist das elektrochemische Messsystem nach einem Vorschlag von Stow, Baer und Randall [Stow, R. W., R. F. Baer & B. F. Randall: Rapid measurement of the tension of carbon dioxide in blood. Arch. Phys. Med. Rehabil. 38 (1957) 646–650] durch eine dünne, für CO₂ durchlässige Polymermembran von dem gasförmigen oder flüssigen Messmedium getrennt. Während letztere jedoch als Sensorelektrolyt destilliertes Wasser verwendeten, enthält der Kohlendioxidsensor nach Severinghaus zur Erhöhung der Empfindlichkeit des Sensors eine verdünnte wässrige Lösung von Natriumhydrogencarbonat. Das molekulare Kohlendioxid permeiert aus dem Messmedium durch die Membran in die Elektrolytlösung und reagiert mit dieser teilweise entsprechend der Gleichung CO₂ + H₂O ⇔ H⁺ + HCO₃ ^– Gl.(1).

Die aus der Bildung der H⁺-Ionen resultierende definierte Änderung des pH-Wertes der Elektrolytlösung wird mit einer pH-Elektrode, meistens mit einer pH-Glaselektrode, gemessen und ist somit nach Kalibrierung des Sensors indirekt ein Maß für die Änderung der CO₂-Konzentration in dem Messmedium. Um einen stabilen Elektrolytfilm zwischen der Polymermembran und der pH-Glaselektrode zu gewährleisten, befindet sich zwischen beiden ein elektrolytgetränktes Distanzmaterial. Im Hinblick auf eine möglichst kurze Ansprechzeit des Sensors sollte die Dicke dieses sogenannten Spacers nur wenige Mikrometer betragen.

Außer der Änderung des pH-Wertes kann auch die durch die Bildung von Ionen gemäß Gleichung 1 verursachte Änderung der Leitfähigkeit des Sensorelektrolyten in einer membranbedeckten Messzelle bestimmt und mit der CO₂-Konzentration in dem Messmedium korreliert werden. In diesem Falle wird als Sensorelektrolyt im Allgemeinen doppelt destilliertes, deionisiertes Wasser verwendet, dessen Grundleitfähigkeit sehr gering ist. Entsprechende Sensoran ordnungen wurden erstmals von van Kempen und Kreuzer [van Kempen, L. H. J. and Kreuzer, F.: The CO₂ conductivity electrode, a fast responding CO₂ microelectrode. Respir. Physiol. 24 (1975) 89] angegeben und sind u. a. in DE 2147718 bzw. GB 1368870 , GB 1143403 sowie in WO 0004386 ausführlich beschrieben.

Ein wesentlicher Nachteil der bekannten, auf dem oben beschriebenen potentiometrischen oder konduktometrischen Messprinzip beruhenden Sensoranordnungen besteht darin, dass ihre Ansprechzeit t₉₀ bei Zimmertemperatur mindestens ca. 1 Minute beträgt und bei niedrigeren Temperaturen sogar noch deutlich länger ist. Damit sind sie für die zeitlich hochauflösende Atemgasanalyse nicht geeignet. Die Ansprechzeit wird maßgeblich durch die Dicke und den temperaturabhängigen Permeationskoeffizienten der Polymermembran sowie auch durch die Dicke und die Eigenschaften des Spacermaterials und den konstruktiven Aufbau des Sensors bestimmt. Modellrechnungen zeigen, dass auch bei weitgehender Optimierung dieser Parameter mit derartigen Sensoren wegen der erforderlichen Einstellung eines Gleichgewichtszustandes zwischen dem Messmedium und dem Sensorelektrolyten sehr kurze Ansprechzeiten grundsätzlich nicht realisiert werden können [Jensen, M. A. and Rechnitz, G. A.: Time Characteristics of the pCO₂ Electrode. Analytical Chemistry 51 (1979) No. 12, 1972–1977; van der Schoot, B. and Bergveld, P.: Prediction of the dynamic response of the potentiometric carbon dioxide electrode. Analytica Chimica Acta 166 (1984) 93–101].

Kürzere Ansprechzeiten lassen sich mit Nichtgleichgewichtssensoren erreichen, bei denen über der Polymermembran zwischen dem Messmedium und dem Sensorelektrolyten ständig ein hohes Konzentrationsgefälle aufrechterhalten wird. Das ist der Fall, wenn der Sensorelektrolyt nicht ruht, sondern an der Polymermembran vorbeiströmt. Eine derartige Sensoranordnung wird in der zitierten Literaturstelle von van Kempen und Kreuzer vorgeschlagen. Die an der Spitze des katheterförmigen Sensors angeordnete Polymermembran wird radial mit bidestilliertem Wasser angeströmt, dessen Leitfähigkeit vor und nach dem Kontakt mit der Membran gemessen wird. Für diesen Sensor wird die Ansprechzeit t₉₀ = 4 ... 7 s angegeben. Einer weiteren Verkürzung der Ansprechzeit eines solchen Sensors stehen folgende Probleme entgegen: Das Reaktionsvolumen ist nicht exakt definiert und wird von dem Sensorelektrolyten nicht gleichmäßig durchströmt. Es sind Toträume vorhanden, in denen der Elektrolyt nur langsam ausgetauscht wird, was eine Verschlechterung des zeitlichen Ansprechverhaltens zur Folge hat.

Nachteilig ist außerdem der bei den bekannten Kohlendioxidsensoren erforderliche relativ hohe Fertigungsaufwand. Für das vorgesehene Anwendungsgebiet werden dagegen Sensoren benötigt, die sich in kleinen bis mittleren Stückzahlen mit rationellen Fertigungstechnologien möglichst kostengünstig herstellen lassen.

Problem

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu beheben und insbesondere für die Kontrolle von Atemgas einen Kohlendioxidsensor zu entwickeln, dessen Ansprechzeit t₉₀ kleiner als 2 Sekunden ist und der in kleinen bis mittleren Stückzahlen mit möglichst geringem Fertigungsaufwand hergestellt werden kann.

Lösung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Sensoranordnung gelöst, bei der sich in der Oberfläche eines aus mehreren voneinander elektrisch isolierten Schichten bestehenden planaren Substrats ein Mikrokanal befindet, der einseitig mit einer für Kohlendioxid durchlässigen Membran bedeckt ist und von einem flüssigen Trägermedium durchströmt wird. Das zu messende in einem Gasgemisch enthaltene oder in einer Flüssigkeit gelöste Kohlendioxid permeiert durch die Membran in das durch den Kanal strömende Trägermedium und reagiert mit diesem unter Bildung von Ionen, wodurch sich insbesondere dessen elektrolytische Leitfähigkeit und pH-Wert verändern. Die Änderungen dieser Größen werden mit entsprechenden Mikrosensoren erfasst und sind nach Kalibrierung des Sensors ein Maß für die Änderung der CO₂-Konzentration in dem Messmedium.

Als planares Substrat dient vorzugsweise eine Mehrlagenleiterplatte, in die die Sensorelektroden bereits integriert sind. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass mit relativ geringem technologischem Aufwand eine Vielzahl von Sensoren auf einem größeren Nutzen hergestellt werden kann. Es ist aber auch möglich, den Sensor in größeren Stückzahlen durch mikroelektronische Fertigungstechnologien in Dünnschichttechnik herzustellen.

Der Mikrokanal ist vorzugsweise weniger als 0,1 mm tief und 0,5 mm breit sowie mindestens 5 mm lang. Durch das Anbringen mehrerer durchströmter Mikrokanäle kann die genannte Mindestlänge eines geraden Mikrokanals erweitert und auf diese Weise die Empfindlichkeit des Sensors gesteigert werden.

Die für das zu messende Kohlendioxid permeable Membran besteht aus einem metallverstärkten Polymer und sollte im Hinblick auf die geforderte hohe Ansprechgeschwindigkeit dünner als 20 μm sein. Sie kann auch als Mikroschlauch ausgebildet sein. Dadurch wird zwar die Empfindlichkeit durch den allseitigen Zutritt von Gas zum Elektrolyt erhöht, es ergeben sich jedoch technologische Einschränkungen für die Herstellung des Sensors.

Für die Detektion von Kohlendioxid mittels der Leitfähigkeitsmessung dient als Trägermedium vorzugsweise deionisiertes Wasser, dessen Leitfähigkeit sich bei Eindringen von Kohlendioxid in einem weiten Bereich ändert. Gegebenenfalls, beispielsweise zur Detektion anderer Gase oder wenn die Änderung des pH-Wertes des Trägermediums ausgewertet werden soll, können als Trägermedium auch niedrigviskose organische Flüssigkeiten mit geringer Eigenleitfähigkeit bzw. ein Gemisch aus einer derartigen Flüssigkeit und Wasser, wässrige Lösungen anorganischer Substanzen oder auch andere niedrigviskose Flüssigkeiten eingesetzt werden.

Zur Zu- und Ableitung des Trägermediums sind am Anfang und am Ende des Mikrokanals durch das Substrat Mikrobohrungen hindurchgeführt, in denen Mikrosensoren zur Analyse der Reaktionsprodukte und des Trägermediums angeordnet sind. Die Mikrosensoren sind vorzugsweise als Leitfähigkeitsmesszellen mit Ringelektroden ausgeführt. Diese sind relativ einfach herstellbar und bieten den Vorteil, dass das Strömungsprofil in den Bohrungen nicht gestört wird. Während der Mikrosensor in der Bohrung am Auslass des Mikrokanals zur Detektion der Reaktionsprodukte des dissoziierten Kohlendioxids dient, wird mit dem Mikrosensor in der Bohrung am Einlass des Mikrokanals die Grundleitfähigkeit des Trägermediums erfasst. Die dadurch mögliche Differenzmessung liefert ein Signal, das unabhängig von der Grundleitfähigkeit des einströmenden Elektrolyten ist. Die Frequenz der Wechselspannung, mit der die Leitfähigkeit des Trägermediums gemessen wird, liegt vorzugsweise im Bereich 1 kHz bis 20 kHz.

Durch die erfindungsgemäße Ausführung der Sensoranordnung wird erreicht, dass die Ansprechzeit des Sensors t₉₀ < 2 s ist.

Erreichte Vorteile

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Sensorsystems bestehen vor allem darin, dass damit bei der Messung von Kohlendioxid Ansprechzeiten von t₉₀ < 2 s unter Einsatz von Elektrolyt-Volumenströmen kleiner als 20 μl/min erreicht werden.

Die Mikrosensoren sind von dem Mikrokanal räumlich getrennt. Dadurch wird u. a. erreicht, dass das Sensorsignal nicht vom Gesamtdruck des Messmediums beeinflusst wird.

Durch die auch für Mehrlagen-Leiterplatten angewendete Fertigungstechnologie ist es möglich, den Sensor in planarer, miniaturisierter Ausführung sowie mit weitgehend variabler Gestaltung des Mikrokanals und der Elektroden zur Leitfähigkeitsmessung reproduzierbar und auch in geringeren Stückzahlen kostengünstig herzustellen.

Die planare Oberfläche des Sensors ist insbesondere im Hinblick auf die Technologie des Aufbringens der Membran sowie auch für die Fertigung des Mikrokanals sehr vorteilhaft.

Um die Aussagekraft und Zuverlässigkeit des Sensors zu erhöhen oder neben Kohlendioxid auch andere Gase mit kurzer Ansprechzeit zu bestimmen, können auf dem Sensorchip außer Elektroden zur Messung der elektrolytischen Leitfähigkeit auch weitere Elektroden oder Sensoren integriert werden.

Weitere Ausgestaltung der Erfindung

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 13 bis 15 angegeben.

Durch die in Anspruch 13 vorgeschlagene Strukturierung von Mikrokanälen mit anderen Formen mittels lithographischer Methoden bzw. durch die Einkopplung von akustischen Oberflächenwellen in das Substrat kann die Durchmischung des Elektrolyten während der Durchströmung im Hinblick auf eine weitere Verkürzung der Ansprechzeit intensiviert werden.

Der Elektrolyt sollte mit möglichst konstantem Volumenstrom durch den Mikrokanal gefördert werden. Dafür kann, wie in Anspruch 14 vorgeschlagen, vorzugsweise eine Zahnringpumpe eingesetzt werden. Ebenso sind auch nach anderen Prinzipien arbeitende Pumpen ver wendbar, wobei ein konstanter Volumenstrom nicht unbedingt erforderlich ist, da Schwankungen bei der Signalverarbeitung berücksichtigt werden können.

Die Leitfähigkeit von Elektrolytlösungen bzw. auch deren pH-Wert sind stark von der Temperatur abhängig. Um diesen Einfluss kompensieren zu können, ist es zweckmäßig, dass entsprechend Anspruch 15 in dem Substrat in unmittelbarer Nähe des Mikrokanals ein Temperatursensor integriert ist.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kohlendioxidsensor mit Edelmetallelektroden zur Messung der Leitfähigkeit vor und nach einem durchströmten Mikrokanal, der einseitig durch eine gaspermeable Polymermembran begrenzt ist,
2 eine Draufsicht auf die Sensoranordnung gemäß 1 und
3 das Ansprechverhalten der Sensoranordnung auf einen CO₂-Konzentrationssprung.
Das in 1 gezeigte planare, mehrlagige Substrat 1, das beispielsweise aus kupferbeschichtetem, glasfaserverstärktem Kunstharz besteht, dient gleichzeitig als Träger des durchströmten Mikrokanals 2, der Polymermembran 3 und der in der Zulaufbohrung 4 und der Ablaufbohrung 5 integrierten Elektrodenpaare 6 und 7 für die Leitfähigkeitsmessung sowie des in einer Zwischenschicht angeordneten Temperaturfühlers 8 und der für den elektrischen Anschluss der Elektroden und des Temperaturfühlers vorzusehenden Kontaktflächen 9. Der Elektrolyt 10, beispielsweise vollentsalztes Wasser, strömt durch die Bohrungen 4 und 5 und durch den Mikrokanal 2, in dem das zu analysierende Kohlendioxid nach der Permeation durch die Membran 3 im Elektrolyt gelöst wird, teilweise dissoziiert und dessen Leitfähigkeit ändert.
In 2 ist eine Draufsicht auf das Sensorsubstrat mit dem Mikrokanal 2 sowie den Bohrungen 4 und 5 für die Zu- und Abführung des Elektrolyten 10 gezeigt. Der Mikrokanal 2 ist 300 μm breit, 30 μm tief und 10 mm lang. Die Bohrungen 4 und 5 werden in das Substrat mittels Laser bzw. mechanisch eingebracht. Ihr Durchmesser beträgt 200 μm. Der Mikrokanal 2 kann mit Hilfe von Strukturierungstechnologien neben der gezeigten geraden Form auch in anderen Anordnungen gefertigt werden, um eine schnellere Durchmischung des strömenden Elektrolyten zu begünstigen. Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit für die Einstellung einer schnellen Durchmischung im Mikrokanal 2 besteht in der Einkopplung von akustischen Oberflächenwellen in das Substrat 1.
Das Substrat 1 wird in diesem Ausführungsbeispiel mit einer für die Produktion von Mehrlagenleiterplatten verwendeten Technologie hergestellt, wobei die Edelmetallelektrodenpaare 6 und 7, die die Leitfähigkeitsmesszellen bilden, als 20 μm dicke Folien auf die Zwischenlagen, deren Dicke 100... 200 μm beträgt, aufgeklebt sind. Sie können auch mittels Dickschichttechnik als polymergebundene Schichten aufgedruckt werden. Die Kontaktierung der Elektroden erfolgt auf der Rückseite des Substrats 1. Zur Messung der Leitfähigkeit des Elektrolyten 10 wird an die Elektrodenpaare 6 und 7 eine Wechselspannung mit der Amplitude 100 mV und der Frequenz 10 kHz angelegt. Die Messfrequenz sollte bei einer derartigen Elektrodenanordnung vorzugsweise im Bereich 2 kHz bis 20 kHz liegen, um kapazitive Einflüsse auf das Messergebnis gering zu halten. Anstatt der Leitfähigkeit kann an den Elektrodenpaaren 6 und 7 auch die Impedanz gemessen und ausgewertet werden, was allerdings einen höheren messtechnischen Aufwand erfordert.
Die Polymermembran 3 ist aus einem Kunststoff mit hohem Diffusionskoeffizienten für Kohlendioxid, beispielsweise aus Silikonkautschuk, ausgeführt, wobei die Membran zur Sicherung kurzer Ansprechzeiten dünner als 20 μm und zur Vermeidung von Formänderungen bei Druckwechsel mit einem Metallnetz verstärkt ist. Die Membranen können aufgeklebt oder mit Hilfe eines externen Formteils auf das Substrat aufgepresst werden. Es ist auch möglich, die Membranen direkt auf dem Substrat zu präparieren, wenn der Mikrokanal vorher mit einem Feststoff geringer Schmelztemperatur gefüllt wird, der nach der Polymerisation ausgespült wird.
Für die Förderung der Elektrolytströmung mit konstantem Volumenstrom kann eine Mikropumpe, beispielsweise eine Zahnringpumpe, eingesetzt werden.
Ein wesentlicher Vorteil dieses Ausführungsbeispiels besteht in der relativ einfachen, kostengünstigen Herstellbarkeit geringerer oder mittlerer Stückzahlen des Sensors.
3 zeigt das Ansprechverhalten der Sensoranordnung auf einen Konzentrationssprung von Kohlendioxid von 0 auf 5 Vol.-% CO₂ in N₂. Im Diagramm ist die am stromabwärts gelegen Elektrodenpaar 7 gemessene Änderung der Leitfähigkeit des Elektrolyten 10, normiert auf den Endwert bei 5 Vol.-%, als Maß für die Änderung der Kohlendioxidkonzentration in dem Messmedium über der Zeit aufgetragen.

1: Substrat
2: Mikrokanal
3: Polymermembran
4: Zulaufbohrung
5: Ablaufbohrung
6: Elektrodenpaar zur Leitfähigkeitsmessung in der Zulaufbohrung zum Mikrokanal
7: Elektrodenpaar zur Leitfähigkeitsmessung in der Ablaufbohrung
8: Temperaturfühler
9: Kontaktflächen für den elektrischen Anschluss der Elektroden und des Temperaturfühlers
10: Elektrolyt

Claims

Kohlendioxidsensor, dadurch gekennzeichnet, dass sich in der Oberfläche eines aus mehreren voneinander elektrisch isolierten Schichten bestehenden planaren Substrats ein mit einer für Kohlendioxid durchlässigen Membran bedeckter, von einem flüssigen Trägermedium durchströmter Mikrokanal befindet, in dem das zu messende in einem Gasgemisch enthaltene oder in einer Flüssigkeit gelöste Kohlendioxid mit dem Trägermedium reagiert, dass zur Zu- und Ableitung des Trägermediums am Anfang und Ende des Mikrokanals durch das Substrat Mikrobohrungen geführt sind, in denen Mikrosensoren zur Analyse der Reaktionsprodukte und des Trägermediums angeordnet sind, und dass die Ansprechzeit des Sensors t₉₀ < 2 s ist.
Kohlendioxidsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die für das zu messende Kohlendioxid permeable Membran aus einem metallverstärkten Polymer besteht und dünner als 20 μm ist.
Kohlendioxidsensor nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrokanal vorzugsweise weniger als 0,1 mm tief und 0,5 mm breit sowie mindestens 5 mm lang ist.
Kohlendioxidsensor nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das planare Substrat vorzugsweise eine Mehrlagenleiterplatte mit integrierten Elektroden ist.
Kohlendioxidsensor nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermedium vorzugsweise deionisiertes Wasser ist.
Kohlendioxidsensor nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermedium eine wässrige Lösung anorganischer Substanzen ist.
Kohlendioxidsensor nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermedium eine niedrigviskose organische Flüssigkeit geringer Eigenleitfähigkeit bzw. ein Gemisch aus einer derartigen Flüssigkeit und Wasser ist.
Kohlendioxidsensor nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrosensoren vorzugsweise Leitfähigkeitsmesszellen mit Ringelektroden sind.
Kohlendioxidsensor nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der Wechselspannung, mit der die Leitfähigkeit des Trägermediums gemessen wird, im Bereich 2 kHz bis 20 kHz liegt.
Kohlendioxidsensor nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung der Leitfähigkeit des Trägermediums durch Impedanzmessung bestimmt wird.
Kohlendioxidsensor nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrosensoren miniaturisierte pH-Elektroden sind.
Kohlendioxidsensor nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass sich in dem planaren Substrat mehrere mit einer für das zu messende Kohlendioxid durchlässigen Membran bedeckte, von einem flüssigen Trägermedium durchströmte Mikrokanäle befinden.
Kohlendioxidsensor nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Oberflächengeometrie des Kanals oder durch akustische Oberflächenwellen eine Intensivierung der Durchmischung in dem Mikrokanal erfolgt.
Kohlendioxidsensor nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderung des Trägermediums mit konstantem Volumenstrom vorzugsweise durch eine Zahnringpumpe erfolgt.
Kohlendioxidsensor nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Substrat in unmittelbarer Nähe des Mikrokanals ein Temperatursensor integriert ist.