DE3240239A1

DE3240239A1 - Ionenselektive elektrode

Info

Publication number: DE3240239A1
Application number: DE19823240239
Authority: DE
Inventors: Siyouiti Tachikawa Tokyo Inoue; Takashi Tokyo Kamiyama; Kiyozo Sagamihara Koshiishi; Noriaki Akishima Tokyo Ono
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1981-10-29
Filing date: 1982-10-29
Publication date: 1983-05-19
Also published as: JPS5865561U

Description

B e s c h r e i b u n g
Ionenselektive Elektrode Die Erfindung bezieht sich auf eine ionenselektive Elektrode zum Messen der Konzentration eines bestimmten, in einer Flüssigprobe,wie Blut enthaltenen Ions.
Es gibt schon verschiedene ionenselektive Elektroden. So ist z.B. aus der offengelegten japanischen Patentanmeldung 112 640/78 eine ionenselektive Elektrode bekannt, die in der beiliegenden Fig. 1 gezeigt ist. Diese bekannte ionenselektive Elektrode weist einen rohrförmigen Träger 1 aus elektrisch isolierendem Werkstoff, eine scheibchenförmige> ionenempfindliche Schicht 2, die gegenüber einem bestimmten; zu messenden Ion empfindlich und am unteren Ende des Trägers 1 mittels eines Klebstoffs 3 befestigt ist, eine am oberen Ende des Trägers 1 befestigte Kappe 4 sowie einen Abschirmdraht 5 auf, der sich durch die Kappe 4 in den Träger 1 hineinerstreckt. Mit der ionenempfindlichen Schicht 2 ist mittels eines elektrisch leitenden Klebstoffs 7, z.B. leitfähiger Silberpaste ein Signaldraht, d.h. ein durch den Abschirmdraht 5 als Seele geführter Leiter 6 elektrisch verbunden. Die ionenempfindliche Schicht 2 kann wahlweise gegenüber Na-tonenemptindlich und aus einer polierten Glasplatte hergestellt sein, deren Dicke ca.
100 200 Mm beträgt und die aus 11 Mol-% Nu20, 18 Mol-% A1203, 71 Mol-% SiO2 zusammengesetzt ist.
Da die in Fig. 1 gezeigte, bekannte ionenselektive Elektrode keinen Elektrolyten im Innern enthält, kann sie klein sein, was sich vorteilhaft für die Gestaltung des chemischen Analysegeräts auswirkt, in dem eine solche ionenselektive Elektrode Verwendung findet.
Um bei der Massenherstellung der genannten bekannten ionenselektiven Elektrode Schwankungen der Impedanz der Elektroden so gering wie möglich zu halten, wird der leitfähige Klebstoff 7 vorzugsweise über die ganze Innenfläche der ionenempfindlichen Schicht 2 aufgetragen. In der Praxis erweist es sich jedoch als schwierig, den Klebstoff 7 lediglich auf der Oberfläche der ionenempfindlichen Schicht 2 anzubringen, weil meistens der Träger 1 einen sehr kleinen Innendurchmesser von z.B. nur 4 mm hat. Deshalb gelangt der leitfähige Klebstoff 7 nicht nur auf die ionenempfindliche Schicht 2 sondern auch an Bereiche der Innenwand im unteren Teil des Trägers 1. Da außerdem der leitfähige Klebstoff 7 einen Wärmedehnungskoeffizienten hat, der sich meistens von dem der ionenempfindlichen Schicht 2 unterscheidet, unterliegen Klebstoff 7 und Schicht 2 beim Aushärten Spannungen, die manchmal sogar zum Bruch führen. Diese Erscheinungen können selbst noch nach dem Aushärten auftreten, wenn die Umgebungstemperatur schwankt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine ionenselektive Elektrode zu schaffen, die während einer langen Lebensdauer stabile elektrische Eigenschaften hat und rationell und exakt herstellbar ist.
Eine diese Aufgabe lösende ionenselektive Elektrode ist mit ihren Ausgestaltungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.
Im Folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine bekannte ionenselektive Elektrode; Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen ionenselektiven Elektrode; Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel einer ionenselektiven Elektrode gemäß der Erfindung.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel einer ionenselektiven Elektrode gemäder Erfindung ist am unteren Ende eines rohrförmigen Trägers 11 aus elektrisch isolierendem Werkstoff, wie Glas und Kunststoff eine scheibchenförmige ionenempfindliche Schicht 13 mittels eines Klebstoffs 12 befestigt. An der Innenfläche der Schicht 13 ist ein Leiter-oder Halbleiter-Plättchen 15 mittels eines leitfähigen Klebstoffs 14, z.B. in Form einer Schicht aus leitfähiger Silberpaste befestigt. Am anderen Ende des isolierenden Trägers 11 ist eine Kappe 16 aus elektrisch isolierendem Werkstoff befestigt, durch die sich ein Abschirmdraht 17 erstreckt, welcher als Seele einen Signaldraht bzw. Leiter 18 ins Innere des Trägers 11 führt. Der Leiter 18 ist mit einer Spitze an dem Plättchen 15 angelötet. Wenn als Plättchen 15 ein Halbleiter verwendet wird, wird vorzugsweise auf dem Plättchen 15 eine Dünnschicht aus Cr oder Cu aufgetragen. Ferner ist am unteren Teil des Trägers 11 ein Schutzröhrchen 19 angeklemmt, während der restliche Teil des Trägers 11 von einem Abschirmröhrchen 20 aus Metall umteben ist. Das Schutzröhrchen 19 dient zum Schutz der ionenempfindlichen Schicht 13 vor Beschädigung, während das Abschirmröhrchen 20 Störsignale unterdrückt.
Da bei der in Fig. 2 gezeigten ionenselektiven Elektrode die ionenempfindliche Schicht 13 mit dem Leiter 18 durch die Schicht aus leitfähigem Klebstoff 14 und das Plättchen 15 elektrisch verbunden ist, bestimmt die Größe des Plättchens 15 den Kontaktflächenbereich der ionenempfindlichen Schicht 13, der dadurch gleichbleibend gestaltet werden kann. Das erhöht die Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung ganz beträchtlich und ermöglicht eine deutliche Verringerung von Schwankungen der Impedanz der Elektroden. Auf diese Weise erhalten die ionenselektiven Elektroden gemäß der Erfindung stabile elektrische Eigenschaften. Da ferner die Schicht aus leitfähigem Klebstoff 14 außerordentlich dünn sein kann, haftet sie nicht an der Innenwand des Trägers 11, und die ionenempfindliche Schicht 13 wird nur geringen Beanspruchungen während des Aushärtens des Klebstoffs und auch danach ausgesetzt, selbst wenn die Schicht aus leitfähigem Klebstoff 14 und die ionenempfindliche Schicht 13 unterschiedliche Wärmedehnungskoeffizienten haben. Das bietet wirksamen Schutz der ionenempfindlichen Schicht 13 vor Beschädigungen. Das wurde durch Versuche der Erfinder bestätigt, bei denen die ionenempfindliche Schicht 13 in einem Bereich großer Schwankungen der Umgebungstemperatur von -100C bis +50°C keinerlei.Bruch erfuhr.
Die ionenselektive Elektrode gemäß der Erfindung ist also von verbesserter Dauerhaftigkeit und ist während sehr langer Zeit unverändert nutzbar.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführuhgsbeispiel einer ionenselektiven Elektrode gemäB der Erfindung im Längsschnitt.
Diese ionenselektive Elektrode ist eine pH-El ektr ode und weist einen isolierenden'rohrförmigen Träger 21 und eine napfförmige,ionenempfindliche Schicht 22 auf, die durch Glasbearbeitungstechniken zusammengeschmolzen sind. An der Innenfläche der ionenempfindlichen Schicht 22 ist mittels eines leitfähigen Klebstoffs 23, z.B. in Form einer Schicht aus leitfähiger Silberpaste ein Leiter- oder Halbleiterplättchen 24 befestigt. An der Oberseite des Plättchens 24 ist ein Leiter 27 angelötet, der durch einen Abschirmdraht 26 geführt ist, welcher durch eine am oberen Ende des Trägers 21 befestigte Kappe 25 aus dem Träger herausgeführt ist. Auch im Fall dieses Ausführungsbeispiels hat die ionenselektive Elektrode stabile elektrische Eigenschaften, größere Dauerhaftigkeit und ermöglicht eine rationellere Fertigung.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die hier beschriebenen Beispiele beschränkt, sondern läßt sich in verschiedener Weise abwandeln. So braucht z.B. die ionenempfindliche Schicht nicht unbedingt eine ebene Oberfläche zu haben, sondern sie kann kugelförmig gestaltet sein. In diesem Fall ist vor.zugsweise das Leiter- oder Halbleiterplättchen entsprechend der kugelförmigen Gestalt dieser Schicht kugelförmig geformt.
Ferner kann der Leiter mit dem Leiter- oder Halbleiter-Plättchen mittels eines leitfähigen Klebstoffs, z.B. leitfähiger Silberpaste verbunden sein, statt an dem Plättchen angelötet zu sein. Schließlich eignet sich die Erfindung gleichermaßen für ionenselektive Elektroden, die gegenüber den verschiedensten Arten von Ionen empfindlich sind, z.B. Na-, H- und K-Ionen. In jedem Fall werden die vorstehend beschriebenen vorteilhaften Wirkungen erzielt.
Leerseite

Claims

Patentansprüche S Ionenselektive Elektrode zum Feststellen eines bestimmten Ins, bei der am vorderen Ende eines rohrförmigen Trägers aus Isolationswerkstoff eine ionenselektive Schicht befestigt ist, mit deren Rückseite ein durch den Innenraum des Trägers geführter Anschlußdraht in elektrischer Verbindung steht, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die elektrische Verbindung über ein an der Rückseite der Schicht (13t 22) mit einer dünnen, elektrisch leitenden Kleberschicht (14; 23) befestigtes leitendes oder halbleitendes Plättchen (15; 24) hergestellt ist, an dessen Rückseite der Anschlußdraht angeschlossen ist.
2. Ionenselektive Elektrode nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daB die ionenselektive Schicht eine ebene Membran (13) ist.
3. Ionenselektive Elektrode nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die ionenselektive Schicht eine napfförmige Membran (22) ist.
4. Ionenselektive Elektrode nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daB die ionenempfindliche Schicht an einem Ende des rohrförmigen Trägers (11) mittels Klebstoff (12) befestigt ist.
5. Ionenselektive Elektrode nach Anspruch 3 oder 4, dadurch g e k e n n z e i ch n e t, daß der Träger (21) und die ionenempfindliche Schicht (22) aus Glas besteht, und daß die Schicht an das vordere Ende des Trägers angeschmolzen ist.
6. Ionenselektive Elektrode nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Anschlußdraht an das Plättchen angelötet ist.
7. Ionenselektive Elektrode nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e 1 c h n e t, daß der Anschlußdraht an dem Plättchen mittels eines elektrisch leitfähigen Klebstoffs befestigt ist.
8. Ionenselektive Elektrode nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß am hinteren Ende des Trägers (11; 21) eine Kappe (16; 25) befestigt ist, durch die der Anschlußdraht hinausgeführt ist.
9. Ionenselektive Elektrode nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß an dem Träger (11) ein Schutzröhrchen (19) festgeklemmt ist, welches die ionenempfindliche Schicht (13) vor Beschädigung schützt.
10. Ionenselektive Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß an dem rohrförmigen Träger ein Schutzröhrchen (20) aus Metall festgeklemmt ist, welches Störsignale unterdrückt.