DE102012103224A1

DE102012103224A1 - Elektrodenanordnung zur Generierung elektrochemischer Spannungen

Info

Publication number: DE102012103224A1
Application number: DE201210103224
Authority: DE
Inventors: Horst Ahlers; Rolf-Dietrich Berndt
Original assignee: Ip Know Ug (haftungsbeschrankt); IP KNOW UG HAFTUNGSBESCHRAENKT
Current assignee: Epsa Elektronik & Praezisionsbau Saalfeld De GmbH
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2013-10-17

Abstract

Elektrochemische Elektroden zur Generierung und Messung von Ionenkonzentrationen werden bei der berührenden Messung immer durch Objektreste kontaminiert. Da die Reinigung nie vollständig gelingt, werden erfindungsgemäß nach ein oder mehreren Messvorgängen die auf einer Bandleitung in wiederholten Abständen angeordneten und aus unterschiedlichen Materialien bestehenden elektrochemischen Messelektroden = Bumps abgetrennt und entsorgt.

Description

Das Patent wird in der Messtechnik angewendet.
Bekannt sind Multisensor-Informationssysteme nach Patent DE 103 15 848 , in den Ausgestaltungen nach den Patenten DE 10 2006 054 297 , DE 10 2006 058 504 und DE 10 2006 058 505 , welche schwachselektive Elektroden zur Informationsgewinnung aus Elektrolyten einsetzen. Eine Kopplung mit weiteren Sensoren ist in den Patenten DE 102 03 613 und DE 10 2006 058 503 vorgenommen.
Eine neue innovative Lösung für die Aufgabe der Informationsgewinnung mit Sensoren ist der Einsatz von Textilfasern als Sensor und Reaktor gemäß den Patenten DE 10 2004 008 319 und DE 196 19 858. Deren optionale Metallisierung ist gemäß Band- und Flechtindustrie 40(2003)4, 115–121mitgeteilt.
Der Einsatz dieser neuen Sensortechnik ist beschrieben in H. Ahlers (Hrsg.): Früherkennung des Diabetes, Edition JENASENSORIC 2004 (ISBN 3-00-013481-6) und H. Ahlers, R. Reisch, L. Wang: Elektronisch riechen, schmecken etc., Beuth Verlag 2010 (ISBN 978-3-4120-17387-8) und Behr’s Verlag 2010 (ISBN 978-3-89947-729) sowie Fleischwirtschaft 87(4), 153-155.
Dieser Stand der Technik löst aber das Problem der Reinigung der Elektroden nicht. Bei der praktischen Realisierung stellt sich heraus, dass sich Reste der zu messenden Objekt-Elektrolyte in den Zwischenräumen der elektrochemischen Elektroden festsetzen und trotz intensiver Reinigungsbemühungen dort verbleiben. Da auch viele biologische Objekte zu messen sind, beginnen neben der Materialkorrosion Bakterienstämme usw. zu wachsen. Das alles führt dazu, dass die eigentlich sehr einfache Messmöglichkeit in der Praxis vollkommen versagen kann.
Aufgabenstellung
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, für das Problem der Reinigung eine grundlegende und neue Lösung zu finden.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer Bandleitung mit mindestens zwei Leitbahnen in wiederholten Abständen unterschiedlich leitende Materialien als Bumps angeordnet sind, die elektrochemische Messinformationen aus der Berührung mit Objekt-Elektrolyten gewinnen und dabei verunreinigt bzw. kontaminiert werden und die danach auch durch Reinigungsvorgänge nicht mehr im Fehlertoleranzbereich liegen. Diese Bumps werden dann abgetrennt und entsorgt. Dadurch stehen für die nächste oder nächsten Messungen die auf der Bandleitung angeordneten nächsten Bumps zur Verfügung.
Für die Steuerung einer einwandfreien Funktion der messenden Bumps sind erfindungsgemäß ein oder mehrere Hilfsleitungen eingesetzt. Die Entsorgung ist durch Sollbruchstellen, z.B. durch Laserabtrennungen oder Abscheren vorgesehen. Die Bumps werden durch Galvanisieren, Polymerisation, Siebdruck oder andere geeignete Technologien auf die Bandleitung aufgebracht. Sie können auch als kleine Metallstücke aufgeklebt, aufgepresst, gebondet oder durch Laserprintung auf der Bandleitung positioniert werden.
Eine Ausgestaltung der Bandleitung als textiles Flächengebilde ist ebenfalls erfindungsgemäß. Zur Messkonditionierung des Messobjekts sind auf der Bandleitung oder auf Hilfsleitungen Hilfsanordnungen vorzusehen wie Depots mit Chemikalien, Heizdrähte, Ionisierungsvorrichtungen, gasaufnehmende Elektrolyte oder einfach etwas Hervorstehendes zur mechanischen Arretierung der Messstelle im Messobjekt.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung soll an den 1 und 2 als Beispiel erläutert werden. Eine Bandleitung 1 mit Leitbahnen 2 aus Kupfer auf einem Träger 3 hat in wiederholten Abständen sogenannte Bumps 4 aus unterschiedlich leitenden Materialien, beispielsweise Molybdän, Zinn, Nickel, Gold, Eisen, Tantal, Titan, Kupfer, Zink. Diese werden auf ein Messobjekt berührend aufgebracht. Das Messobjekt muss ein Elektrolyt 5 mit Ionenkonzentrationen sein oder in diesen Zustand gebracht werden. Dazu können Hilfsleitungen oder Hilfsstellen 6 eingerichtet sein, die darüber hinaus auch Informationen zum Messzustand, z.B. über eine magnetische Markierung liefern. An jeweils zwei Bumps aus unterschiedlichem Material entstehen elektrochemische Spannungen nach Nernst gemäß U_b ~ T·ln (f (Ionenkonzentrationen)), U_b = Spannung zwischen zwei Bumps, T = Temperatur.
Nach der Berührung der Bumps mit dem Messobjekt und der Erfassung der dadurch entstehenden Spannungen ist der Messvorgang abgeschlossen. Für den nächsten Messvorgang müssen die Reste des Messobjekts an den Bumps beseitigt werden, da sie sonst eine Fehlermessung verursachen. Ist diese Reinigung festgestellt, z.B. durch eine Leermessung, d.h. ohne Messobjekt, aber mit eventuellen Resten der letzten Messung, oder mittels Hilfsleitungen nicht ausreichend, werden die Bumps an einer vorgesehenen Sollbruchstelle 7 abgetrennt. Vorteilhaft geschieht dies mittels eines Lasers, aber auch alle anderen Trennverfahren sind einsetzbar. Anschließend wird dieser abgetrennte Teil der Bandleitung clean entsorgt. Die nächsten Bumps 4 stehen vollständig rein für die nächste Messung bereit und das Reinigungsproblem ist trotz vorhergehender Kontamination der messenden Bumps durch deren vorherige Entsorgung nicht mehr die das Messverfahren unmöglich machende Grenze.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10315848 [0002]
DE 102006054297 [0002]
DE 102006058504 [0002]
DE 102006058505 [0002]
DE 10203613 [0002]
DE 102006058503 [0002]
DE 102004008319 [0003]
DE 19619858 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

H. Ahlers (Hrsg.): Früherkennung des Diabetes, Edition JENASENSORIC 2004 (ISBN 3-00-013481-6) [0004]
H. Ahlers, R. Reisch, L. Wang: Elektronisch riechen, schmecken etc., Beuth Verlag 2010 (ISBN 978-3-4120-17387-8) [0004]
Behr’s Verlag 2010 (ISBN 978-3-89947-729) sowie Fleischwirtschaft 87(4), 153-155 [0004]

Claims

Elektrodenanordnung zur Generierung elektrochemischer Spannungen in oder auf ionisierten elektrolytischen Objekten dadurch gekennzeichnet, dass eine Bandleitung mit mindestens zwei Leitbahnen in wiederholten Abständen durch Bumps aus unterschiedlichen Materialien unterbrochen ist, die nach einem oder mehreren Messberührungen abgetrennt und entsorgt sind.
Elektrodenanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine Sollbruchstelle vorgesehen ist.
Elektrodenanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass Hilfsleitungen mit Informationen zum Messvorgang und/oder zur Informationsgewinnung über den Ablauf eines Messvorgangs eingesetzt sind.
Elektrodenanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsleitungen und/oder Bandleitung Hilfsanordnungen aufweisen, die eine Messkonditionierung mit Hilfe von Heizung, Ionisierung, Chemikaliendepots, Vibrationen, Bestrahlung, Magnetisierung, gasaufnehmenden Elektrolyten oder anderen aktorischen Maßnahmen ermöglichen.
Elektrodenanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass einige oder alle Bumps etwas aus der Bandleitung hervorstehen.
Elektrodenanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Bandleitung auf textiler Grundlage aufgebaut ist.