DE102006027051B4 - Sensor und Verfahren zur Messung der Konzentration von Komponenten in einer Flüssigkeit - Google Patents

Abstract

Bei einem Sensor und einem Verfahren zur Messung der Konzentration von Komponenten in einer Flüssigkeit mit diesem Sensor, aufweisend einen Hohlkörper mit einem partiell abgedünnten Verformungskörper, der Teil eines mechanoelektrischen Wandlers ist, ein quellfähiges polymeres Netzwerk in dem Hohlkörper mit einem sowohl konzentrations- als auch temperaturabhängigen Volumenphasenübergangsverhalten, einen Zufluss und einen Abfluss für Flüssigkeiten sowie eine Heizung für das polymere Netzwerk, ist zwischen zwei Messphasen, in denen das polymere Netzwerk unter Einwirkung der Messflüssigkeiten gegen den Verformungskörper arbeitet, eine Spülphase zum Entfernen der vorhergehenden Messflüssigkeit aus dem polymeren Netzwerk vorgesehen, wobei zunächst die Heizung zugeschaltet wird, wodurch unter Schrumpfung des polymeren Netzwerks ein Ausspülen/Auspressen der vorhergehenden Messflüssigkeit (1) aus dem polymeren Netzwerk erfolgt, wonach bei noch zugeschalteter Heizung eine Spülflüssigkeit durch den Sensor gepumpt wird und wonach anschließend unter Abschalten der Heizung eine nächstfolgende Messflüssigkeit (2) durch den Sensor gepumpt wird, wodurch unter Absinken der Temperatur (T°C) des polymeren Netzwerks auf einen konstanten Ausgangswert die betreffende nächstfolgende Messflüssigkeit (2) vom entschrumpfenden bis quellenden polymeren Netzwerk aufgenommen wird, jeweils erfasst als Spannungssignal (U<SUB>aus</SUB>/mV) am mechanoelektrischen Wandler (4; 11a, 11b).

Description

• Technisches Gebiet der Erfindung
• Die Erfindung betrifft einen Sensor und ein Verfahren zur Messung der Konzentration von Komponenten in einer Flüssigkeit. Hierzu soll die Quellfähigkeit geeigneter temperatursensitiver Polymernetzwerke gegenüber ein- oder mehrkomponentigen Flüssigkeiten genutzt werden.
• In der Chemo- und Biosensorik werden sensitive Polymernetzwerke, die durch Absorption chemischer bzw. biologischer Spezies ihre Eigenschaften ändern können, als Messgrößenaufnehmer genutzt, um pH-Werte, Ionen- und Stoffkonzentrationen oder Gehalte von gelösten, ungelösten oder dispergierten organischen oder anorganischen Materialien zu messen.
• Stand der Technik
• Es existiert eine Reihe von Messverfahren, auf denen die Chemo- und Biosensoren mit einer quellfähigen Polymerschicht beruhen: amperometrische (z.B. WO 2005/121759 A2 ), potentiometrische, kapazitive, Impedanz-, optische, faseroptische (z.B. WO 2003/100469 A2 ), Fluoreszenz- (z.B. WO 2005/015237 A1 , WO 2005/080546 A1 , WO 2005/124348 A1 ), holographische (z.B. WO 2005/121753 A1 ), Oberflächen-Plasmonen-Resonanz (SPR)-, oberflächenverstärkte Infrarotabsorption (SEIRA)-, reflektometrische Interferenz (RIf)-, Oberflächen-Akustikwellen (SAW)- (z.B. WO 2005/114166 A1 ), innenselektiver Feldeffekttransistor (ISFET)- (z.B. DE 19828 093 A1 ), kaloriemetrische, gravimetrische (z.B. DE 198 48 878 A1 ) sowie piezoresistive (z.B. DE 101 29 985 C2 , DE 101 29 986 C2 , DE 101 29 987 C2 ) Messeinrichtungen und -verfahren.
• Die meisten bisher bekannten Sensoren auf der Basis eines sensitiven Polymernetzwerkes erfordern eine Regenerierungs- bzw. Elutionsphase zwischen Messungen mit verschiedenen Messspezies, um die vorherige Messkomponente(n) von der Polymerschicht abzulösen bzw. auszuspülen. Der Reinigungsprozess ist zeit- und kostenaufwendig, besteht aus einigen Schritten mit Verwendung verschiedener, manchmal sehr aggressiver Lösungen (z.B. bei Biosensoren, siehe K. Andersson, M. Haemaelaeinen, M. Malmqvist: Identification and optimization of regeneration conditions for affinity-based biosensor assays. A multivariate cocktail approach. Anal. Chem., 71 (1999), 2475–2481), und kann eine Verringerung der Sensorsensitivität hervorrufen. pH-Sensoren, z.B. auf der Basis eines piezoresistiven Drucksensors (G. Gerlach, M. Guenther, J. Sorber, G. Suchaneck, K.-F- Arndt, A. Richter: Chemical and pH Sensors based on the swelling behavior of hydrogels. Sens. Actuat. B, 111–112 (2005) 555–561; S. Herber, J. Eijkel, W. Olthuis, P. Bergveld, A. van den Berg: Study of chemically induced Pressure generation of hydrogels under isochoric conditions using a microfabricated device. J. Chem. Phys., 121 (2004) 2746–2751) sowie auf der Basis eines gravimetrischen Schwingquarzsensors (A. Richter, A. Bund, M. Keller, K.-F. Arndt: Characterization of a microgravimetric sensor based on pH sensitive hydrogels. Sens. Actuat. B, 99 (2–3) (2004), 579–585) weisen einen Einfluss der vorherigen Messspezies auf die nachfolgenden Messergebnisse auf und besitzen bei aufeinanderfolgenden Messungen nur eine begrenzte Signalreproduzierbar keit, so dass sie nur in einem schmalen Messbereich verwendet werden können.
• Ein in der DE 198 48 878 A1 vorgestellter Schwingquarzsensor besitzt zudem als wesentlichen Nachteil eine eingeschränkte Miniaturisierbarkeit. Üblicherweise verwendete AT-Schwingquarze haben z.B. Durchmesser von 10 bis 20 mm.
• Bei dem in DE 198 28 093 A1 vorgeschlagenen Sensordesign, das auf einem Feldeffekttransistor-Messprinzip beruht, wirkt die Flüssigkeit mit den zu messenden Komponenten in unvorteilhafter Weise direkt auf die elektrischen Sensorkomponenten.
• Darstellung der Erfindung
• Aufgabe der Erfindung ist es, einen kostengünstigen miniaturisierten Sensor und ein Verfahren zur Messung der Konzentration einer oder mehrerer Komponenten in einer Flüssigkeit auf der Basis eines quellfähigen Polymernetzwerkes zu schaffen, wobei der Sensor auf einem Halbleitermaterial basiert und ein langzeitstabiles und reproduzierbares elektrisches Ausgangssignal in einem kleinen Volumen erzeugt, das nicht durch vorangegangene Messprozesse beeinträchtigt wird.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Sensoranordnung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen und ein Verfahren nach den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Danach ist bei einem Sensor mit einem Grundkörper aus einem Halbleitermaterial mit einem abgedünnten Bereich, der einen Verformungskörper als Teil eines mechanoelektrischen Wandlers bildet und einen Träger für das Halbleitermaterial aufweist, der mit dem abgedünnten Bereich einen Hohlraum für ein auf eine oder mehrere Komponenten einer Flüssigkeit sensibilisiertes quellfähiges polymeres Netzwerk mit Volumenphasenübergang bildet, sowie einen Zu- und einem Abfluss für die Flüssigkeit besitzt, ein polymeres Netzwerk mit Volumenphasenübergang eingebracht, das zusätzlich zur konzentrationsabhängigen Quellfähigkeit/Entquellfähigkeit und damit Auslenkung des Verformungskörpers eine temperaturabhängige Schrumpffähigkeit besitzt, wodurch über die Dauer des Zuschaltens einer Heizung eine gezielte Kontraktion des polymeren Netzwerks zwecks Ausspülens/Auspressens der Flüssigkeit aus dem polymeren Netzwerk erfolgt.
• Vorteilhafte Wirkungen und Ausgestaltungen der Erfindung Gemäß der Erfindung werden durch Vorder- und Rückseite eines Halbleiterchips der mechanoelektrische Wandler und die mit Messflüssigkeit kontaktierende Seite getrennt, indem sich der mechanoelektrische Wandler auf der nicht abgedünnten Vorder- bzw. Oberseite des Halbleiterchips befindet, während der abgedünnte Bereich einen Hohlraum bildet und durch einen Träger mit zwei Öffnungen abgeschlossen ist. Damit ist der Hohlraum, in dem sich das quellfähige polymere Netzwerk befindet, für die Flüssigkeit zugänglich.
• Durch diese Anordnung wird eine strikte Trennung von mechanoelektrischem Wandler und Flüssigkeit und damit ein langzeitstabiler Sensor ohne Beeinflussung der elektrischen Bestandteile des mechanoelektrischen Wandlers erreicht. Weiterhin kann der abgedünnte Bereich, der mit aggressiven Medien in Kontakt kommt, zusätzlich durch Passivierungsschicht, z.B. eine 200 nm dicke PECVD-Siliziumnitridschicht, beschichtet sein, um die Widerstandsfähigkeit und damit die Lebensdauer des Sensors zu erhöhen. Ein rücksei tiger Verschluss des Volumens des polymeren Netzwerkes bewirkt zusätzlich eine erhebliche Steigerung der Sensitivität. Zudem ist durch das Durchflussprinzip eine kurze Reaktionszeit durch Minimierung der Diffusionshindernisse gegeben. Diese drei Sensoreigenschaften werden erheblich verbessert und stellen zugleich wesentliche Vorteile der Erfindung dar.
• Der erfindungsgemäße Sensor kann eine Reihe von Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen aufweisen: Der abgedünnte Bereich des Halbleiterchips, der eine deformierbare Membran darstellt, kann selbst der mechanoelektrische Wandler sein, indem er Piezowiderstände enthält, die die Deformation der Membran in eine Widerstandsänderung des Piezowiderstandes und damit in ein elektrisches Signal vornehmen. Der deformierbare abgedünnte Bereich des Halbleiterchips kann aber auch mit einer Elektrode beschichtet sein, die einen Teil eines veränderlichen Kondensators bildet. Weitere mechanoelektrische Wandlungsmechanismen, wie z.B. mechanooptische, magnetooptische und andere, sind ebenfalls mit dem erfindungsgemäßen Sensor möglich.
• Vorteilhaft reagiert der abgedünnte Bereich des Halbleiterchips sehr empfindlich und schnell auf eine konzentrationsabhängige Quellung/Entquellung des polymeren Netzwerks im Hohlraum, die zu einer Änderung der Membranauslenkung und damit zu einer Änderung des Ausgangssignals des mechanoelektrischen Wandlers führen.
• Die Abdeckung des Volumens, das den Hohlraum bildet, kann beispielhaft eine Platte sein, die den Halbleiterchips trägt und mit ihm fest verbunden ist. Wird als Träger ein Silizium- bzw. Keramik-Körper verwendet, der mikrotechnisch strukturiert ist, können die Öffnungen im Träger und Strömungskanal vorteilhaft im μm-Bereich ausgeführt werden, damit eine geringe Menge von Messflüssigkeit zur Erfassung einer konzentrationsabhängigen Größe benötigt wird. Neben der Miniaturisierungsmöglichkeit besteht ein weiterer Vorteil der Anwendung der mikrotechnologischen Fertigungsprozesse darin, dass die Herstellungskosten eines einzelnen erfindungsgemäßen Sensors verringert werden.
• In vorteilhafter Weise besitzt das polymere Netzwerk zusätzlich eine temperaturabhängige Quellfähigkeit, die einen reversiblen Volumenphasenübergang bei einer wohl definierten Phasenübergangstemperatur gewährleistet.
• Erfindungsgemäß ist in der Nähe des polymeren Netzwerks ein Heizelement angeordnet, das für die Dauer des Zuschaltens ein Schrumpfen des polymeren Netzwerks hervorruft. Der Sensor enthält eine Ansteuerung für das Heizelement, durch die sich gezielt eine Kontraktion des polymeren Netzwerks zum Ausspülen/Auspressen der Flüssigkeit aus dem polymeren Netzwerk hervorrufen lässt. Der Temperaturwert wird mittels des auf der Oberseite des Halbleiterchips integrierten Temperatursensors erfasst.
• Wege zur Ausführung der Erfindung
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen sowie Beispielen zum Mess- und Spülvorgang näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
• 1a eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgeführten Sensors mit einem piezoresistiven mechanoelektrischen Wandler, einem strukturierten Träger, einer auf der Rückseite des Verformungskörpers aufgebrachten Schicht eines quellfähigen polymeren Netzwerkes und einem in den Verformungskörper integrierten Heizelement,
• 1b eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgeführten Sensors mit einem piezoresistiven mechanoelektrischen Wandler, einem strukturierten Träger, der ein Heizelement enthält, und einem Stück eines quellfähigen polymeren Netzwerkes,
• 2a eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgeführten Sensors mit einem kapazitiven mechanoelektrischen Wandler, einem strukturierten Träger, einer Schicht eines quellfähigen polymeren Netzwerkes und einem Heizelement als integriertem Widerstand im Halbleiterchip,
• 2b eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgeführten Sensors mit einem kapazitiven mechanoelektrischen Wandler, einem strukturierten Träger, auf dem ein Heizelement angeordnet ist, und einem Stück eines quellfähigen polymeren Netzwerkes,
• 3 einen ersten möglichen Mess- und Spülvorgang mit dem Sensor von 1a und
• 4 einen zweiten möglichen Mess- und Spülvorgang für schwer ausspülbare Komponenten einer Messflüssigkeit.
• 1a, 1b, 2a und 2b zeigen die Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Sensors zur Messung der Konzentration von Komponenten in einer Flüssigkeit 1, der aus einem Halbleiterchip 2 mit einem darin lokal abgedünnten Verformungskörper 3, der selbst Teil eines mechanoelektrischen Wandlers 4; 11a, 11b ist, und der im abgedünnten Bereich einen Hohlraum 7 bildet, aus einem Träger 6, der den Halbleiterchip 2 trägt und den Hohlraum 7 abschließt, aus einem quellfähigen temperatursensitiven polymeren Netzwerk 5, das in den Hohlraum 7 eingebracht ist, aus einem Zufluss 8a und einem Abfluss 8b, durch den die Flüssigkeit 1 in den Hohlraum einströmt bzw. aus den Hohlraum 7 ausströmt, einem Heizelement 9 und einem Temperatursensor 10 besteht. Der mechanoelektrische Wandler 4; 11a, 11b und die Messflüssigkeit 1 befinden sich auf entgegengesetzten Seiten des Halbleiterchips 2 und sind damit streng voneinander getrennt.
• 1a und 1b zeigen die Ausführungsformen, bei denen der mechanoelektrische Wandler Piezowiderstände 4 enthält, die eine Deformation des membranartigen Verformungskörpers 3 infolge des Quellen des polymeren Netzwerks 5 in eine Widerstandsänderung des Piezowiderstandes und damit in ein elektrisches Signal vornehmen.
• 2a und 2b zeigen die Ausführungsformen, bei denen im Unterschied zu 1a und 1b Elektroden 11a und 11b als mechanoelektrischer Wandler fungieren, wobei eine der Elektroden 11b auf einer Platte 12 über Abstandselemente 13 als fixes Bezugselement der kapazitiven Auswertung dient und eine Kapazitätsänderung durch eine Verformung des abgedünnten Bereiches 3 mit der Elektrode 11a erfolgt.
• 1a und 2a zeigen die Ausführungsformen mit einem polymeren Netzwerk 5, das als Dünnschicht im Hohlraum 7 auf dem Verformungskörper 3 aufgebracht ist. Dabei ist ein Heizelement 9 in den Verformungskörper (1a) oder in den Halbleiterchip 2 (2a) integriert.
• 1b und 2b zeigen die Ausführungsformen, bei denen im Unterschied zu 1a und 2a das polymere Netzwerk 5 als Körper in den Hohlraum 7 zwischen den Verformungskörper 3 und den Träger 6 eingebracht ist. Dabei ist ein Heizelement 9 im Träger 6 (1b) oder auf dem Träger 6 (2b) angeordnet.
• 3 zeigt ein Beispiel für einen Messvorgang mit einem erfindungsgemäß ausgeführten Sensor. Die Flüssigkeit 1 mit der oder den zu messenden chemischen Komponente/n wird in den Sensor eingepumpt. Die chemische Komponente ruft ein entsprechendes Quellen des polymeren Netzwerks hervor. Der Quellungsgrad des polymeren Netzwerks wird durch eine Verformung des Verformungskörpers 3 als Ausgangsspannung U_aus des mechanoelektrischen Wandlers 4; 11a, 11b registriert. Da der Quellungsgrad des temperatursensitiven polymeren Netzwerks 5 von der Temperatur abhängig ist, wird die Messung bei konstanter Temperatur T₁ unter der Phasenübergangstemperatur des polymeren Netzwerks 5 mit LCST-Verhalten durchgeführt. Der Temperaturwert wird mittels des auf der Oberseite des Halbleiterchips integrierten Temperatursensors erfasst. Nach der Messung folgt eine Spülphase, um die vorherige Messkomponente aus der Polymerschicht herauszuspülen. Zuerst wird durch das Zuschalten des Heizelementes die Temperatur bis zu Phasenübergangstemperatur T_c des polymeren Netzwerks erhöht. Damit schrumpft das polymere Netzwerk und die Messflüssigkeit wird aus dem Polymernetzwerk ausgepresst. Als nächster Schritt wird eine Spüllösung bei hoher Temperatur T₂ ≥ T_c durchgepumpt. Danach wird eine zweite Messflüssigkeit 2 durch den Sensor gepumpt. Beim Abschalten des Heizelementes sinkt die Temperatur und während der Quellung des polymeren Netzwerks wird die zweite Messflüssigkeit 2 in das polymere Netzwerk aufgenommen.
• Nachdem ein Gleichgewicht des Quellungsgrades bei konstanter Temperatur T₁ erreicht wird, wird der Ausgangsspannungswert, der der Konzentration von Komponenten in der zweiten Messflüssigkeit entspricht, registriert. Danach wird auch diese Messflüssigkeit 2 ausgespült. Dieser komplette Messvorgang ermöglicht die vollständige Ausspülung der vorherigen Messflüssigkeit 1, 2 und verhindert deren Einfluss auf die nachfolgenden Messergebnisse.
• Für besondere schwer ausspülbare Komponenten wird eine zusätzliche Quellung des polymeren Netzwerks in der Spüllösung bei T₁ < T_c empfohlen (4).
• Ein geeignetes polymeres Netzwerk besitzt in bevorzugter Weise eine temperaturabhängige Quellfähigkeit, die einen reversiblen Volumenphasenübergang bei einer wohl definierten Phasenübergangstemperatur gewährleistet. Beispielhaft für geeignete polymere Netzwerke sind in Tabelle 1 nachfolgend einige temperatursensitive Hydrogele mit LCST-Verhalten (lower critical solution temperature) und deren Phasenübergangstemperaturen aufgelistet. Tabelle 1: Temperatursensitive Hydrogele

  Hydrogel	Phasenübergangstemperatur, Tc[°C]	Zusätzliche Sensitivität
  PNIPAAm (BIS 4)	33	Lösungsmittel-, Salzkonzentration
  PNIPAAm-DMAAm-DMIAAm	42.6	Lösungsmittel-, Salzkonzentration
  P2VP-block-P(NIPAAm-co-DMIAAmq)	25	pH
  PEO-block-P(NIPAAm-co-DMIAAm)	29...31	Lösungsmittel-, Salzkonzentration
  PVME	30	Lösungsmittel-, Salzkonzentration
  PDMAEMA-DMIMA	33.5	Metallionenkonzentration

• PNIPAAm: Poly(N-isopropylacrylamid)
• BIS: N,N'-Methylen-Bis-Acrylamid (Vernetzer)
• DMAAm: Dimethylacrylamid
• DMIAAm:2-(Dimethylmaleinimido)-N-Ethylacrylamid (Chromophor)
• P2VP: Poly(2-Vinylpyridin)
• PEO: Polyethylenoxid
• PVME: Poly(vinylmethylether)
• PDMAEMA: Polty(N,N-Dimethylaminoethylmethacrylat)
• DMIMA: Dimethylmaleinimidomethacrylat (Chromophor)

1

Flüssigkeit

2

Halbleiterchip

3

Verformungskörper

4

Piezowiderstände als mechano-elektrischer Wandler

5

polymeres Netzwerk

6

Träger

7

Hohlraum

8a

Zufluss

8b

Abfluss

9

Heizung, Heizelement

10

Temperatursensor

11a, 11b

Elektroden als mechano-elektrischer Wandler

12

Platte

13

Abstandhalter

Claims (17)

1. Sensor zur Messung der Konzentration von Komponenten in einer Flüssigkeit, aufweisend einen Halbleiterchip mit einem darin enthaltenen Verformungskörper, der selbst Teil eines mechanoelektrischen Wandlers ist, eine Schicht oder einen Körper aus einem quellfähigen polymeren Netzwerk mit Volumenphasenübergangsverhalten bei einer bestimmten Konzentration von einer oder mehreren Komponenten in der Flüssigkeit und einen Träger, der den Halbleiterchip trägt und mit diesem einen Hohlraum bildet, in dem sich das polymere Netzwerk befindet, welches auf den Verformungskörper arbeitet, sowie einen Zufluss und einen Abfluss für Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, dass das quellfähige polymere Netzwerk (5) zusätzlich einen temperaturabhängigen Volumenphasenübergang aufweist, und dass in der Nähe der Schicht oder des Körpers aus dem polymeren Netzwerk (5) ein schaltbares Heizelement (9) angeordnet ist, wobei beim Zuschalten des Heizelementes (9) ein Schrumpfen der Schicht oder des Körpers aus dem polymeren Netzwerk (5) unter Ausspülen/Auspressen der aufgenommenen Flüssigkeit und beim Abschalten des Heizelementes (9) ein Entschrumpfen der Schicht oder des Körpers erfolgt.
2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor eine Ansteuerung für das schaltbare Heizelement (9) enthält.
3. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verformungskörper (3) eine Biegeplatte oder Membran ist.
4. Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegeplatte oder Membran lokal im Halbleiterchip (2) abgedünnt ist.
5. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verformungskörper (3) einen oder mehrere piezoresistive Widerstände (4) als mechanoelektrischen Wandler enthält.
6. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verformungskörper (3) die bewegliche Elektrode (11a) einer Kondensatoranordnung (11a, 11b) bildet, die ihrerseits den mechanoelektrischen Wandler bildet.
7. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das polymere Netzwerk (5) als Dünnschicht im Hohlraum (7) auf dem Verformungskörper (3) aufgebracht ist.
8. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das polymere Netzwerk (5) als Körper in den Hohlraum (7) zwischen den Verformungskörper (3) und den Träger (6) eingebracht ist.
9. Sensor nach Anspruch 1, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das polymere Netzwerk (5) ein temperatursensitives Hydrogel aus Poly(N-isopropylacrylamid) und/oder Copolymeren des N-isopropylacrylamids, oder aus Poly(vinylmethyl ether) und/oder Copolymeren des Vinylmethylethers, oder aus Poly(N,N Dimethylaminoethylmethacrylat) und/oder Copolymeren des Dimethylaminoethylmethacrylats, oder aus einem anderen temperatursensitiven Polymer mit einem reversiblen Phasenübergang bei einer wohl definierten Phasenübergangstemperatur ist.
10. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (9) ein integrierter Widerstand im Halbleiterchip (2) ist.
11. Sensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (9) in den Verformungskörper (3) integriert ist.
12. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (9) in den Hohlraum (7) eingebracht ist.
13. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (9) im oder auf dem Träger (6) angeordnet ist.
14. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterchip (2) einen Temperatursensor (10) enthält.
15. Verfahren zur Messung der Konzentration von Komponenten in einer Flüssigkeit mit einem Sensor, aufweisend einen Hohlkörper (2, 6) mit einem partiell abgedünnten Verformungskörper (3), der Teil eines mechanoelektrischen Wandlers (4, 11a) ist, einer Schicht oder einem Körper aus einem quellfähigen polymeren Netzwerk (5) in dem Hohlkörper (2, 6) mit einem sowohl konzentrations als auch temperaturabhängigen Volumenphasenübergangsverhalten, einen Zufluss (8a) und einen Abfluss (8b) für Flüssigkeiten sowie eine Heizung (9) für die Schicht oder dem Körper aus dem polymeren Netzwerk (5), wobei zwischen zwei Messphasen, in denen die Schicht oder der Körper unter Einwirkung der Messflüssigkeiten gegen den Verformungskörper (3) arbeitet, eine Spülphase zum Entfernen der vorhergehenden Messflüssigkeit aus der Schicht oder dem Körper folgt, indem zunächst die Heizung (9) zugeschaltet wird, wodurch unter Schrumpfung des polymeren Netzwerks (5) ein Ausspüllen/Auspressen der vorhergehenden Messflüssigkeit aus der Schicht oder dem Körper erfolgt, wonach bei noch zugeschalteter Heizung (9) eine Spülflüssigkeit durch den Sensor gepumpt wird, und wonach anschließend unter Abschalten der Heizung (9) eine nächstfolgende Messflüssigkeit durch den Sensor gepumpt wird, wodurch unter Absinken der Temperatur der Schicht oder des Körpers auf einen konstanten Ausgangswert die betreffende nächstfolgende Messflüssigkeit von der entschrumpfenden bis quellenden Schicht oder dem Körper aufgenommen wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass für schwer ausspülbare Messflüssigkeiten eine zusätzliche Quellung des polymeren Netzwerks in der Spülflüssigkeit erfolgt.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das polymere Netzwerk (5) aus einem temperatursensitiiven Hydrogel aus Poly(N-isopropylacrylamid) und/oder Copolymeren des N-isopropylacrylamids, oder aus Poly(vinylmethylether) und/ oder Copolymeren des Vinylmethylethers, oder aus Poly(N,N Dimethylaminoethylmethacrylat) und/oder Copolymeren des Dimethylaminoethylmethacrylats, oder aus einem anderen temperatursensitiven Polymer mit einem reversiblen Phasenübergang bei einer wohl definierten Phasenübergangstemperatur besteht.