DE3507183C1 - Metall/Metalloxid-Messelektrode zur pH-Messung - Google Patents

Metall/Metalloxid-Messelektrode zur pH-Messung

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Metall/Metalloxid-Meßelektrode zur pH-Messung, insbesondere zur transcutanen Bestimmung des CCVPartialdruckes.
Eine derartige Metall/Metalloxid-Meßelektrode ist aus der DE-OS 21 21 047 bekanntgeworden. Diese benutzt als Metall beispielsweise Iridium und als Metalloxid Iridiumoxid, wobei der mit der Flüssigkeit in Berührung stehende Teil der Iridiumelektrode eine Beschichtung aus Iridiumoxid aufweist. Zur Erzielung dieser Iridiumoxidbeschichtung wird ein Verfahren angegeben, welches aus drei verschiedenen Verfahrensschritten besteht, um einen den Formkörper aus Iridium gleichmäßig bedeckenden Oxidüberzug zu erhalten.
Aus der EP-Al 0 102 033 ist ein elektrochemischer Sensor zur transcutanen Messung des CO2-Partialdrukkes bekanntgeworden, welcher ebenfalls eine Iridium/ Iridiumoxid-Meßelektrode verwendet. Bei diesem elektrochemischen Sensor besteht der meßempfindliche Teil der Meßelektrode aus einem auf einen Trägerstempel aufplattierten Iridiumplättchen, welches durch elektrochemische und/oder thermochemische Oxidation mindestens partiell oxidiert ist.
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65 Beide bekanntgewordenen Meßelektroden weisen die Merkmale auf, daß zur Erzielung der Oxidschicht chemische, elektrochemische oder physikalische Methoden eingesetzt werden und die Dicke der Oxidschicht demzufolge sehr gering ist. Daraus ergibt sich, daß die Form der Elektrode durch den Oxidschichtträger vorgegeben ist. Dadurch ist eine nachträgliche mechanische Bearbeitung der Meßelektrode nicht mehr möglich, um diese beispielsweise nach der Montage in einen Meßkopf an die geometrischen Verhältnisse des Einbauortes anzupassen oder von festen Verschmutzungen zu reinigen. Bei den bekannten Meßelektroden ist vielmehr darauf zu achten, daß sie unter keinen Umständen in irgendeiner Weise mechanisch verändert oder verletzt werden, nachdem die Oxidschicht aufgebracht wurde.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Metall/Metalloxid-Meßelektrode der genannten Art derart zu verbessern, daß der Elektrodenkörper den durch die Meßaufgabe vorgegebenen Formen des Elektrodenträgers leicht angepaßt werden kann und daß die bisher erforderlichen und aufwendigen Fertigungsschritte zu einem präzisen Zusammenbau von Meßelektrode und Meßkopf vermieden werden können. Nach durchgeführtem Zusammenbau soll die Meßfläche an Meßelektrode und Meßkopf gemeinsam auf die endgültig vorgesehene Form gebracht werden können.
Zur Lösung der Aufgabe ist vorgesehen, daß die Meßelektrode einen Kontaktkörper aufweist, in welchem das Metalloxid, das in unmittelbarem elektrischen Kontakt zu dem Metall des Metalloxids steht, pulverförmig enthalten ist.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Meßelektrode besteht darin, daß der für die Messung notwendige Kontaktkörper in einem getrennten Arbeitsgang z. B. aus gesintertem Metall/Metalloxidgemisch hergestellt und auf den Elektrodenträger aufgebracht werden kann. Der Kontaktkörper ist in eingebautem Zustand mechanisch bearbeitbar und kann in seiner äußeren Gestalt der Meßkopfform angepaßt werden, ohne daß die meßempfindliche Metall/Metalloxidschicht beschädigt wird. Überraschenderweise wurde festgestellt, daß eine derartig hergestellte Meßelektrode zur pH-Messung hochempfindlich auf Änderungen der pH-Werte reagiert, was ohne weiteres nicht für den Fachmann zu erwarten war. Alle bekannten Meßelektroden sind so gestaltet, daß die sehr dünne meßempfindliche Metall/Metalloxidgrenzschicht ungehindert der zu untersuchenden Flüssigkeit ausgesetzt ist. Man war bisher der Meinung, daß durch ein Verteilen der meßempfindlichen Grenzschicht in einem Matrixträger die Meßelektrode auf Änderungen des pH-Wertes nur ungenügend und langsam anspricht. Deshalb wurden derartige Matrixelektroden stets ausschließlich als Referenzelektroden eingesetzt, z. B. als Silber/Silberchlorid-Elektroden, welche ein konstantes Referenzsignal hoher Genauigkeit für die Meßelektrode abgeben (DE-OS 29 12 834, EP-Al 988).
Die erfindungsgemäße Meßelektrode eignet sich daher nicht nur zur pH-Messung in Flüssigkeiten, sondern sie kann ebensogut zur transcutanen CXVMessung auf der Haut eingesetzt werden. Sie kann der besonders ausgeprägten halbkugelförmigen Ausbildung der Meßfläche angepaßt werden, und sie besitzt eine für die pH-Messung im Elektrolyten genügend kurze Ansprechzeit.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Metalloxid in einem Matrixträger aufgenommen sein.
Der Matrixträger mit dem Metalloxid kann vorteilhafterweise auf einer elektrischen Ableitung aus dem Metall des Metalloxids aufgebracht sein, beispielsweise in der Form, daß ein Metalldraht von einer das Metalloxid enthaltenden Schicht aus beispielsweise Polyvinylchlorid als Matrixträger umgeben ist.
Zweckmäßigerweise kann der Matrixträger sowohl das Metalloxid wie dessen Metall in Pulverform enthalten, wobei die elektrische Ableitung aus einem beliebigen anderen Metall bestehen kann, ohne daß an der Grenzfläche zwischen Metalloxid und metallischer Ableitung ein die Messung störendes Kontaktpotential auftritt.
Besonders günstig erweist sich zur Bildung der Meßelektrode die Verwendung eines Metalls aus der Gruppe der Platinmetalle oder auch vorteilhafterweise Zirkonium oder Titan.
Für die Herstellung eines aushärtbaren und der speziellen Meßelektrodenform anpaßbaren Kontaktkörpers hat sich ein Mischungsverhältnis von etwa 45 Gew.-°/o Metall und etwa 45 Gew.-% Metalloxid mit etwa 10 Gew.-% Matrixträger als besonders geeignet erwiesen. Hierbei kann der Matrixträger zweckmäßigerweise aus polymerisiertem Kunststoff wie Polyvinylchlorid oder ähnlichen aushärtbaren Stoffen wie Epoxidharz oder silikonhaltigen organischen Stoffen wie Silikonkautschuk sowie auch aus Keramik oder Glas bestehen, welchen ein aushärtbarer Klebebinder zugesetzt sein kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigt
F i g. 1 die Meßelektrode im Schnitt,
F i g. 2 einen Schnitt durch einen Meßkopf zur transcutanen CO2-Messung.
Die Fig. 1 zeigt eine Metall/Metalloxid-Meßelektrode 1, welche aus Acrylglas bestehende Elektrodenträger 2, 3 enthält, wobei der Elektrodenträger 3 gegenüber dem Elektrodenträger 2 einen Freiraum für den Kontaktkörper 4 freiläßt. Dieser besteht aus einer im Bereich B näher dargestellten Zusammensetzung, und zwar aus dem mit Punkten dargestellten Metall 5, dem durch offene Kreise dargestellten Metalloxid 6 und dem durch Kreuze dargestellten Matrixträger 7 in einem festgelegten Mischungsverhältnis. In den Kontaktkörper 4 taucht eine metallische Ableitung 8 zur Weitergabe eines Signals an eine nicht dargestellte Meßeinheit ein.
Im eingebauten Zustand nach F i g. 2 befindet sich die pH-Meßelektrode 1 in einem Meßkopf 9 zur transcutanen Messung des CXVPartialdruckes. Die pH-Meßelektrode 1 ist in bekannter Weise von einer Referenzelektrode 14 umgeben. Beide Elektroden werden über eine Heizung 15 auf einer bestimmten Temperatur gehalten, welche durch den Thermistor 16 überwacht wird. Ein Befestigungsring 10 drückt über einen Spannring 11 die Membran 13 gegen den Meßkopf 9 mit Referenzelektrode 14 und Meßelektrode 1, wodurch der Elektrolyt 12 in engem Kontakt mit den Elektrodenoberflächen gehalten und von der Umgebung abgetrennt wird.
Beim Einbau der pH-Meßelektrode 1 in den Meßkopf 9 wird die Meßelektrode 1 zunächst in den dafür vorgesehenen Raum innerhalb der Referenzelektrode 14 eingebracht und kann anschließend zusammen mit den Oberflächen der Referenzelektrode 14 und des Meßkopfes 9 nachgearbeitet werden, um die Oberfläche der Meßelektrode 1 in bündiger Zusammensetzung mit den übrigen Oberflächen zu erhalten. Dabei wird die meßaktive Grenzfläche zwischen Metall und Metalloxid innerhalb des Kontaktkörpers 4 nicht zerstört oder beeinträchtigt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
- Leerseite -

Claims (10)

Patentansprüche:
1. Metall/Metalloxid-Meßelektrode zur pH-Messung, ' insbesondere zur transcutanen Bestimmung des CCh-Partialdruckes, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßelektrode (1) einen Kontaktkörper (4) aufweist, in welchem das Metalloxid (6), das in unmittelbarem elektrischen Kontakt zu dem Metall (5) des Metalloxids (6) steht, pulverförmig enthalten ist.
2. Meßelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metalloxid (6) in einem Matrixträger (7) aufgenommen ist.
3. Meßelektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Matrixträger (7) mit dem Metalloxid (6) auf einer aus Metall (5) des Metalloxids (6) bestehenden elektrischen Ableitung (8) aufgebracht ist.
4. Meßelektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Matrixträger (7) das Metall (5) und sein Metalloxid (6) in Pulverform enthält, und die elektrische Ableitung (8) aus einem metallischen Draht besteht.
5. Meßelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall (5) ein Platinmetall ist.
6. Meßelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall (5) Zirkonium oder Titan ist.
7. Meßelektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktkörper (4) aus etwa 45 Gew.-% Metall (5), etwa 45 Gew.-% Metalloxid (6) und etwa 10 Gew.-°/o Matrixträger (7) besteht.
8. Meßelektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Matrixträger (7) aus polymerisiertem Kunststoff besteht.
9. Meßelektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Matrixträger (7) aus Glas besteht.
10. Meßelektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Matrixträger (7) aus Keramik besteht.
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