DE4314007A1 - Measuring electrode arrangement - Google Patents

Measuring electrode arrangement

Info

Publication number
DE4314007A1
DE4314007A1 DE19934314007 DE4314007A DE4314007A1 DE 4314007 A1 DE4314007 A1 DE 4314007A1 DE 19934314007 DE19934314007 DE 19934314007 DE 4314007 A DE4314007 A DE 4314007A DE 4314007 A1 DE4314007 A1 DE 4314007A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electrode
reference electrode
working electrode
insulator
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19934314007
Other languages
German (de)
Other versions
DE4314007C2 (en
Inventor
Sylvio Dipl Chem Fischer
Hans-Juergen Dr Rer Nat Just
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Elbau Elektronik Bauelemente Berlin GmbH
Original Assignee
Elbau Elektronik Bauelemente Berlin GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Elbau Elektronik Bauelemente Berlin GmbH filed Critical Elbau Elektronik Bauelemente Berlin GmbH
Priority to DE19934314007 priority Critical patent/DE4314007C2/en
Publication of DE4314007A1 publication Critical patent/DE4314007A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE4314007C2 publication Critical patent/DE4314007C2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/14542—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue for measuring blood gases
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/1468—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using chemical or electrochemical methods, e.g. by polarographic means
    • A61B5/1473—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using chemical or electrochemical methods, e.g. by polarographic means invasive, e.g. introduced into the body by a catheter
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/001—Enzyme electrodes
    • C12Q1/005—Enzyme electrodes involving specific analytes or enzymes

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

The measuring electrode arrangement, in particular for intracorporeal use in a living organism for electrochemical determination of the oxygen concentration is intended, in miniaturised embodiment, to have parameters comparable with macro-size arrangements. The working electrode (1) consists of a metal in the platinum group and the reference electrode (2) consists of silver, Ag/AgCl or Ag/AgBr, the area of the reference electrode (2) is approximately equal to 20 times the area of the working electrode (1), the sensor (10) is at most 3.0 mm long and at most 0.7 mm thick in diameter, the insulator (3) is made of an organic material, the supply cables (4) are enclosed in a leaktight manner by the catheter (5), the sensor (10) is surrounded by a uniform coating, and the materials of this arrangement are biologically inert and sterilised. This measuring electrode arrangement is usable, with the expedient developments of the reference electrode (2), for in vitro measurements and, without crucial interference with the biological system, for in vivo measurements. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßelektrodenanordnung, insbeson­ dere für den intrakorporalen Einsatz im lebenden Organismus, zur elektrochemischen Bestimmung der Sauerstoffkonzentration.The invention relates to a measuring electrode arrangement, in particular for intracorporeal use in the living organism, for the electrochemical determination of the oxygen concentration.

Meßelektrodenanordnungen zur Sauerstoffbestimmung sind in vielfachen Ausführungen bekannt. Amperometrische Meßanord­ nungen bestehen im allgemeinen aus einem Mehrelektrodenauf­ bau, wobei die Arbeitselektrode von der Referenzelektrode hoch­ isolierend getrennt und vor dieser ein Membransystem angeord­ net ist.Measuring electrode arrangements for oxygen determination are in known multiple designs. Amperometric measuring arrangement Solutions generally consist of a multi-electrode structure construction, with the working electrode high from the reference electrode isolating isolated and arranged in front of this a membrane system is not.

Für einen intrakorporalen Einsatz werden hohe Anforderungen an die Miniaturisierung, Biokompatibilität und Sterilität ge­ stellt.High demands are placed on intracorporeal use miniaturization, biocompatibility and sterility poses.

Gemäß DE-OS 40 14 109 wird eine Möglichkeit der in-vivo-Bestim­ mumg der Sauerstoffkonzentration beschrieben. Der Sensor besteht aus einer Drei-Elektrodenanordnung, und die Sauerstoffbestim­ mung erfolgt über die Differenzbildung der Zeitintegrale des bei zwei Meßpotentialen fließenden Stromes. Der Sensor arbeitet nach einem Meßprinzip, das eine umfangreiche Auswertemathematik sowie im Aufbau einen hohen konstruktiven Aufwand verlangt.According to DE-OS 40 14 109 a possibility of in-vivo determination mumg the oxygen concentration described. The sensor is there from a three-electrode arrangement, and the oxygen determin mung takes place via the difference formation of the time integral of the with two measuring potentials of flowing current. The sensor is working according to a measuring principle that has extensive mathematical evaluation as well as a high construction effort required in the construction.

Nach einer weiteren Lösung entsprechend GB 2 230 865 A wird eine glukosesensitive Elektrode für die intrakorporale Messung vor­ geschlagen. Hierbei ist nur die Anordnung der sensitiven Arbeits­ elektrode dargestellt. Der Aufbau der funktionsnotwendigen Refe­ renz- und Gegenelektrode ist nicht beschrieben.After another solution according to GB 2 230 865 A is a glucose sensitive electrode for intracorporeal measurement beaten. Here is just the arrangement of the sensitive work  electrode shown. The structure of the functional refe The reference and counter electrodes are not described.

Des weiteren wird nach DD 282 527 eine Enzymelektrodenanord­ nung zur Bestimmung biochemischer Parameter vorgestellt, die eine räumliche Trennung von Arbeitselektrode und Referenzelek­ trode in miniaturisierter Ausführung zur Erhöhung der Zuver­ lässigkeit der Biosensoren für eine Langzeitmessung vorsieht. Der spezifische Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß auf Grund der jeweils unterschiedlichen Abstände der Elektro­ den eine vorherige Kalibrierung des Sensors nicht möglich ist.Furthermore, an enzyme electrode arrangement is arranged according to DD 282 527 presented for the determination of biochemical parameters, the a spatial separation of the working electrode and reference electrode trode in miniaturized version to increase the reliability provides for the biosensors to be long-term. The specific disadvantage of this arrangement is that due to the different distances between the electrical a previous calibration of the sensor is not possible.

Schließlich wird nach GB 2 204 138 A ein für die in-vivo-Gas­ analyse geeigneter elektrochemischer Sensor offenbart, der aus einer Drei-Elektrodenanordnung besteht, die in einem Mehrlumen­ katheter untergebracht ist. Nachteilig sind hier die hohen Auf­ wendungen für die Fertigung und die Kalibrierung. Damit ist eine wirtschaftliche Herstellung kaum möglich.Finally, according to GB 2 204 138 A, one for the in vivo gas analysis suitable electrochemical sensor disclosed, the from a three-electrode arrangement, which is in a multi-lumen catheter is housed. The disadvantage here is the high up manufacturing and calibration applications. So that's one economical production hardly possible.

Insgesamt können mit diesen bekannten Lösungen in miniaturisier­ ten Ausführungen vergleichbare Parameter von Makroanordnungen nicht realisiert werden.Overall, these known solutions can be miniaturized Comparable parameters of macro arrangements cannot be realized.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine kompakte Meßelektrodennanordnung, insbesondere für den intrakorporalen Einsatz im lebenden Organismus, zur elektrochemischen Bestimmung der Sauerstoffkonzentration zu schaffen, die einen hohen Minia­ turisierungsgrad bei entsprechenden elektrischen und funktionel­ len Leistungsparametern vergleichbarer Makroanordnungen aufweist und aus einer Arbeitselektrode und einer Referenzelektrode, deren Zuführungen zu einem Steckverbindersystem mit einem Mantel geschützt sind, einem Isolator, einem Sensor sowie einem Mem­ bransystem besteht.The invention is therefore based on the object of a compact Measuring electrode arrangement, especially for the intracorporeal Use in the living organism, for electrochemical determination the oxygen concentration to create a high minia  Degree of turization with appropriate electrical and functional len performance parameters of comparable macro arrangements and a working electrode and a reference electrode, the Feeders to a connector system with a jacket are protected, an isolator, a sensor and a mem system exists.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Ar­ beitselektrode aus einem Metall der Platingruppe und die Re­ ferenzelektrode aus Silber, Ag/AgCl oder Ag/AgBr besteht, die Fläche der Referenzelektrode das etwa 20fache der Fläche der Arbeitselektrode beträgt, der Sensor max. 3,0 mm lang und im Durchmesser max. 0,7 mm dick ist, der Isolator aus einem or­ ganischen Material mit einem sehr hohen Durchgangswiderstand gebildet ist, die Zuführungsleitungen zum Steckverbindersystem mit dem als Katheter gestalteten Schutzmantel bündig und dich­ tend umgeben sind, wobei der Sensor von einem hydrophoben oder hydrophilen Membransystem mit einer gleichmäßigen Beschichtung und einem geschlossenen Übergang zum Katheter umgeben ist, und die Materialien der Anordnung bioinert, d. h. physiologisch un­ bedenklich, und sterilisierbar sind.According to the invention the object is achieved in that the Ar platinum group metal lead electrode and the Re Reference electrode consists of silver, Ag / AgCl or Ag / AgBr, which Area of the reference electrode about 20 times the area of the Working electrode is, the sensor max. 3.0 mm long and in Diameter max. 0.7 mm thick, the insulator from an or ganic material with a very high volume resistance is formed, the supply lines to the connector system flush with the protective jacket designed as a catheter and you tend are surrounded, the sensor of a hydrophobic or hydrophilic membrane system with an even coating and a closed transition to the catheter is surrounded, and the materials of the bioinert assembly, d. H. physiologically un are questionable and sterilizable.

Damit wird im Sinne der Aufgabenstellung vorteilhaft erreicht, daß ein Einsatz für in-vitro-Messungen unter geringsten räum­ lichen Voraussetzungen mit demselben guten Leistungsspektrum vergleichbarer Makroanordnungen, des weiteren ein Einsatz für in-vivo-Messungen ohne entscheidende Störung des biologi­ schen Systems und schließlich eine Insertierung in dem leben­ den Organismus mit einfachem Hilfsmittel ohne Fachkenntnis und operativen Aufwand erfolgen kann.In terms of the task, this is advantageously achieved that use for in vitro measurements in the smallest of spaces conditions with the same good range of services comparable macro arrangements, furthermore a use for  in vivo measurements without decisive disturbance of the biologi system and finally an insert in life the organism with simple aids without specialist knowledge and operational effort can take place.

In einer erfindungsgemäßen Variante ist die Arbeitselektrode von der Referenzelektrode wendelförmig umgeben, beide Elek­ troden sind durch den Isolator gleichmäßig elektrisch sowie geometrisch voneinander getrennt, wobei die Arbeitselektrode aus dem Verbund Isolator/Referenzelektrode mit einem definier­ ten Abstand als Reaktionsfläche herausragt, die elektrischen Verlängerungen der beiden Elektrodendrähte die Zuführungslei­ tungen zu einem zweipoligen Steckverbindersystem bilden und der die Zuführungsleitungen umgebende Katheter die beiden Elektroden bündig und dichtend verbindet.In a variant according to the invention, the working electrode is surrounded helically by the reference electrode, both elec Trodes are uniformly electrical as well through the insulator geometrically separated from each other, with the working electrode from the composite insulator / reference electrode with a defin th distance stands out as the reaction surface, the electrical Extensions of the two electrode wires to the feed line form a two-pole connector system and the catheter surrounding the delivery lines the two Connects electrodes flush and sealed.

Nach der zweiten erfindungsgemäßen Variante besteht die Refe­ renzelektrode aus einer im vorderen Teil abgeflachten Halb­ schale, die mit dem Isolator ausgefüllt ist, wobei die Zufüh­ rungsleitung der Arbeitselektrode als Verlängerung der iso­ lierten Arbeitselektrode und die Zuführungsleitung der Refe­ renzelektrode als externer Edelmetalldraht ausgebildet sind.According to the second variant according to the invention, the ref reference electrode from a half flattened in the front part shell, which is filled with the insulator, the feed Lead of the working electrode as an extension of the iso gated working electrode and the feed line of the ref are designed as an external precious metal wire.

Eine zweckmäßige Ausführung ist dem Anspruch 4 zu entnehmen.An expedient embodiment can be found in claim 4.

Entsprechend den jeweiligen Erfindungsvarianten und der zweck­ mäßigen Ausführung werden durch den Gebrauch geeigneter Ver­ bindungstechnologien der Mikroelektronik zur Kontaktierung der Elektroden mit den Zuführungsleitungen vorteilhafterweise keine Fremdmetalle, die eine Störung des Redoxsystems oder der elektrochemischen Reaktion bewirken könnten, in das System ein­ gebracht.According to the respective variants of the invention and the purpose  moderate execution are achieved through the use of suitable ver Binding technologies of microelectronics for contacting of the electrodes with the supply lines advantageously no foreign metals that could interfere with the redox system or the could cause electrochemical reaction in the system brought.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die Auswahl der verwendeten Materialien, welche eine gute Körperverträg­ lichkeit und eine Sterilisation der Elektroden ermöglichen.Further advantages of the invention result from the selection the materials used, which have a good body tolerance possibility and sterilization of the electrodes.

Infolge des hohen Durchgangswiderstands des Isolators wird garantiert, daß der Offsetstrom der Meßelektrodenanordnung sehr gering, nahezu nullstromfrei, und so eine Störung oder ein Nichterkennen des eigentlichen Meßwertes vermieden wird.Due to the high volume resistance of the insulator guarantees that the offset current of the measuring electrode arrangement very low, almost zero zero current, and so a malfunction or failure to recognize the actual measured value is avoided.

Von bedeutendem Vorteil ist der vollständig geschlossene und bündige Übergang zwischen den Elektroden und dem bioinerten Katheter. Dadurch wird ein Eindringen von Probenlösungen etc. in den Katheter und somit ein den folgenden Meßwert verfäl­ schendes Probenreservoir vermieden, und es kann die Insertie­ rung unabhängig von der notwendigen Einstichtiefe und örtlichen Anordnung erfolgen.The fully closed and flush transition between the electrodes and the bio-inert Catheter. This prevents the penetration of sample solutions etc. into the catheter and thus falsify the following measured value avoiding sample reservoir and it can insert irrespective of the necessary penetration depth and local Arrangement.

Das funktionsnotwendige Membransystem kann durch die Nutzung verschiedenster Verfahren aus einer Polymerlösung aufgebracht werden (Tauchtechnologie, Plasmabeschichtung, elektrostatische Beschichtung etc.) und gewährt nach Aushärtung eine hinreichend dichtende und bleibende Haftung auf dem Sensor.The membrane system required for the function can be used Various processes applied from a polymer solution  (immersion technology, plasma coating, electrostatic Coating etc.) and provides sufficient after curing sealing and permanent adhesion on the sensor.

Auf Grund der genannten Vorteile sind vielfältige Applikationen denkbar. Eine Anwendung als membranbedeckter Sauerstoffsensor oder besonders auch als membranbedeckter Enzymsensor zur diagno­ stischen Überwachung der verschiedensten Körperflüssigkeitsbe­ standteile wie Glukose etc. sind sowohl im human- und veterinär­ medizinischen Bereich als auch in den Bereichen der Lebensmittel­ kontrolle und Überwachung biotechnologischer Fermentationspro­ zesse möglich.Because of the advantages mentioned there are many applications conceivable. An application as a membrane-covered oxygen sensor or especially as a membrane-covered enzyme sensor for diagnosis static monitoring of a wide variety of body fluids Ingredients like glucose etc. are both human and veterinary medical field as well as in the fields of food control and monitoring of biotechnological fermentation pro possible.

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigtThe invention is based on two exemplary embodiments are explained in more detail. In the accompanying drawings

Fig. 1 die Meßelektrodenanordnung in der Variante mit der wen­ delförmigen Referenzelektrode, Fig. 1, the measuring electrode in the variant with whom delförmigen reference electrode,

Fig. 2 die Meßelektrodenanordnung in der Variante mit der abge­ flachten Halbschale im vorderen Teil der Referenzelek­ trode. Fig. 2 shows the measuring electrode arrangement in the variant with the abge flattened half-shell in the front part of the reference electrode.

Grundsätzlich besteht die Meßelektrodenanordnungen aus der Arbeits­ elektrode 1 und der Referenzelektrode 2 sowie dem Isolator 3, den Zuführungsleitungen 4, dem Katheter 5, dem permeablen hy­ drophoben (oder hydrophilen) enzymimmobilisierten Membransystem 11 und einem nicht dargestellten Steckverbindersystem.Basically, the measuring electrode arrangements consist of the working electrode 1 and the reference electrode 2 and the insulator 3 , the supply lines 4 , the catheter 5 , the permeable hy drophobic (or hydrophilic) enzyme-immobilized membrane system 11 and a connector system, not shown.

Die Arbeitselektrode 1 besteht aus einem Metall der Platingruppe o. ä. und ist durch den Isolator 3 aus organischem Material mit einem hohen Durchgangswiderstand der Größenordnung 10¹² Ohm in einem vorbestimmten Abstand zur Referenzelektrode 2 aus Silber, Ag/AgCl oder Ag/AgBr umgeben.The working electrode 1 consists of a metal of the platinum group or the like and is surrounded by the insulator 3 made of organic material with a high volume resistance of the order of 10 12 ohms at a predetermined distance from the reference electrode 2 made of silver, Ag / AgCl or Ag / AgBr.

Der Isolator 3 aus dem organischen hochisolierenden Material, welches sich biologisch inert verhält, kann mit den bekannten Verfahren, wie Dampfsterilisation, Ethylenoxidsterilisation, Wasserstoffperoxidsterilisation oder auch der Sterilisation Mit E-Beam und Gammastrahlen ohne Verlust der elektrischen und verbindenden Eigenschaften behandelt werden.The insulator 3 made of the organic highly insulating material, which is biologically inert, can be treated with the known methods, such as steam sterilization, ethylene oxide sterilization, hydrogen peroxide sterilization or sterilization with E-beam and gamma rays without loss of the electrical and connecting properties.

Die Arbeitselektrode 1 und die Referenzelektrode 2 sind so an­ geordnet, daß ein Stromsignal entsprechend dem gebildeten oder verbrauchten Sauerstoff als Ergebnis der Reaktion zwischen den beiden Elektroden 1; 2 erzeugt wird.The working electrode 1 and the reference electrode 2 are arranged so that a current signal corresponding to the oxygen formed or consumed as a result of the reaction between the two electrodes 1 ; 2 is generated.

Zur Stabilisierung des Potentials zwischen beiden Elektroden 1; 2 ist die Fläche der Referenzelektrode 2 etwa zwanzigmal größer als die Fläche der Arbeitselektrode 1. Die Länge des Sensors 10 beträgt max. 3,0 mm, der Durchmesser max. 0,7 mm.To stabilize the potential between the two electrodes 1 ; 2 , the area of the reference electrode 2 is approximately twenty times larger than the area of the working electrode 1 . The length of the sensor 10 is max. 3.0 mm, the diameter max. 0.7 mm.

Gemäß Fig. 1 umgibt die Referenzelektrode 2 in wendelförmig ge­ wickelter Ausführung die Arbeitselektrode 1. Beide Elektro­ den 1; 2 sind durch den Isolator 3 gleichmäßig elektrisch und geometrisch voneinander getrennt. Die Arbeitselektrode 1 steht aus dem Verbund Isolator 3/Referenzelektrode 2 mit einem defi­ nierten Abstand heraus, um so eine ausreichende Reaktionsfläche 9 für oxidative bzw. reduktive Vorgänge der Sauerstoffanalytik und ein meßbares Stromsignal zu erzeugen. Als Zuführungsleitungen 4 werden die elektrische Verlängerung der Elektrodendrähte genutzt und mit einem nicht dargestellten zweipoligen Steckverbindersy­ stem kontaktiert. Diese Zuführungsleitungen 4 werden elektrisch voneinander durch gesonderte Beschichtungstechnologien isoliert und sind mit einem Katheter 5 umgeben. Dieser Katheter 5 aus einem physiologisch unbedenklichen und in der Medizintechnik für Implantate eingesetzten Material ist mit den Elektroden 1; 2 bün­ dig und dichtend verbunden.Referring to FIG. 1, the reference electrode 2 surrounds in helically-wound embodiments, the working electrode GE 1. Both electric the 1 ; 2 are evenly electrically and geometrically separated from one another by the insulator 3 . The working electrode 1 stands out from the composite insulator 3 / reference electrode 2 with a defined distance, so as to generate a sufficient reaction surface 9 for oxidative or reductive processes of oxygen analysis and a measurable current signal. As supply lines 4 , the electrical extension of the electrode wires are used and contacted with a two-pole plug connector system, not shown. These supply lines 4 are electrically isolated from one another by separate coating technologies and are surrounded by a catheter 5 . This catheter 5, made of a physiologically harmless material used in medical technology for implants, is connected to the electrodes 1 ; 2 flush and sealed.

Entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 be­ steht die Referenzelektrode 2 aus einer im vorderen Teil abge­ flachten Halbschale 6 aus Silber, welche mit dem Isolator 3 gefüllt ist.According to the second embodiment according to FIG. 2, the reference electrode 2 consists of a half-shell 6 made of silver, which is flattened in the front part and which is filled with the insulator 3 .

Die Arbeitselektrode 1 wird auch in dieser Ausführung von der Referenzelektrode 2 so umgeben, daß ein Flächenverhältnis Refe­ renzelektrode 2 zu Arbeitselektrode 1 von etwa 20 : 1 gegeben ist.The working electrode 1 is also surrounded in this embodiment by the reference electrode 2 so that an area ratio reference electrode 2 to the working electrode 1 of about 20: 1 is given.

Der besondere Vorteil dieser Variante liegt in der höheren me­ chanischen Eigenstabilität der gesamten Meßelektrodenanordnung und der Arbeitselektrode 1 im Vergleich zum vorgehenden Ausfüh­ rungsbeispiel. Dadurch wird die allgemeine Handhabung der er­ findungsgemäßen Meßelektrodenanordnung vereinfacht. Die Zufüh­ rungsleitung 4 der Arbeitselektrode 1 ist als Verlängerung der isolierten Arbeitselektrode 1 und die Zuführungsleitung 4 für die Referenzelektrode 2 als externer Edelmetalldraht 7 ausge­ bildet, dessen Kontaktierung 8 mit Hilfe eines Draht-Bond-Ver­ fahrens erfolgt. Beide Zuführungsleitungen 4 sind wiederum von einem medizinischen Katheter 5 umgeben, der mit den Elektroden 1; 2 dichtend verbunden ist.The particular advantage of this variant lies in the higher mechanical intrinsic stability of the entire measuring electrode arrangement and the working electrode 1 in comparison with the preceding exemplary embodiment. This simplifies the general handling of the inventive measuring electrode arrangement. The feed line 4 of the working electrode 1 is formed as an extension of the insulated working electrode 1 and the feed line 4 for the reference electrode 2 as an external noble metal wire 7 , the contacting 8 of which takes place with the aid of a wire bond method. Both supply lines 4 are in turn surrounded by a medical catheter 5 which is connected to the electrodes 1 ; 2 is sealingly connected.

Es liegt im Sinn der Erfindung, daß die Varianten und Ausfüh­ rungsformen dieser Meßelektrodenanordnung auch für andere Einsatz­ gebiete anwendbar sind.It is within the spirit of the invention that the variants and designs Forms of this measuring electrode arrangement also for other uses areas are applicable.

BezugszeichenlisteReference list

 1 Arbeitselektrode
 2 Referenzelektrode
 3 Isolator
 4 Zuführungsleitung
 4.1 Zuführungsleitung zur Arbeitselektrode
 4.2 Zuführungsleitung zur Referenzelektrode
 5 Katheter
 6 Halbschale
 7 Edelmetalldraht
 8 Kontaktierung
 9 Reaktionsfläche
10 Sensor
11 Membransystem 1 working electrode
2 reference electrode
3 isolator
4 feed line
4.1 Feed line to the working electrode
4.2 Supply line to the reference electrode
5 catheters
6 half-shell
7 precious metal wire
8 contacting
9 reaction surface
10 sensor
11 membrane system

Claims (4)

1. Meßelektrodenanordnung, insbesondere für den intrakorpora­ len Einsatz im lebenden Organismus, zur elektrochemischen Bestimmung der Sauerstoffkonzentration, bestehend aus einer Arbeitselektrode und einer Referenzelektrode, deren Zu­ führungen zu einem Steckverbindersystem mit einem Mantel geschützt sind, einem Isolator, einem Sensor und einem Mem­ bransystem, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitselektrode (1) aus einem Metall der Platingruppe und die Referenz­ elektrode (2) aus Silber, Ag/AgCl oder Ag/AgBr besteht, die Fläche der Referenzelektrode (2) das etwa 20fache der Fläche der Arbeitselektrode (1) beträgt, der Sensor (10) max. 3,0 mm lang und im Durchmesser max. 0,7 mm dick ist, der Isolator (3) aus einem organischen Material mit einem sehr hohen Durchgangswiderstand gebildet ist, die Zuführungsleitungen (4) zum Steckverbindersystem mit dem als Katheter (5) gestalteten Mantel bündig und dichtend umgeben sind, wobei der Sensor (10) von einem hydrophoben oder hydrophilen Mem­ bransystem (11) mit einer gleichmäßigen Beschichtung und einem geschlossenen Übergang zum Katheter (5) umgeben ist und die Materialien der Anordnung physiologisch unbedenklich und sterilisierbar sind.1. Measuring electrode arrangement, in particular for intracorporeal use in the living organism, for the electrochemical determination of the oxygen concentration, consisting of a working electrode and a reference electrode, the guides to a connector system are protected with a jacket, an insulator, a sensor and a membrane system, characterized in that the working electrode ( 1 ) consists of a metal from the platinum group and the reference electrode ( 2 ) consists of silver, Ag / AgCl or Ag / AgBr, the area of the reference electrode ( 2 ) is approximately 20 times the area of the working electrode ( 1 ) is, the sensor ( 10 ) max. 3.0 mm long and max. In diameter. 0.7 mm thick, the insulator ( 3 ) is made of an organic material with a very high volume resistance, the supply lines ( 4 ) to the connector system with the jacket designed as a catheter ( 5 ) are surrounded flush and sealingly, the sensor ( 10 ) surrounded by a hydrophobic or hydrophilic membrane system ( 11 ) with a uniform coating and a closed transition to the catheter ( 5 ) and the materials of the arrangement are physiologically safe and sterilizable. 2. Meßelektrodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Arbeitselektrode (1) von der Referenzelektrode (2) wendelförmig umgeben ist, beide Elektroden (1; 2) durch den Isolator (3) gleichmäßig elektrisch sowie geometrisch voneinander getrennt sind, wobei die Arbeitselektrode (1) aus dem Verbund Isolator (3)/Referenzelektrode (2) mit Ab­ stand als Reaktionsfläche (9) herausragt, die elektrischen Verlängerungen der beiden Elektrodendrähte die Zuführungs­ leitungen (4) zu dem Steckverbindersystem bilden und der die Zuführungsleitungen (4) umgebende Katheter (5) die Elektroden (1; 2) bündig und dichtend verbindet.2. Measuring electrode arrangement according to claim 1, characterized in that the working electrode ( 1 ) from the reference electrode ( 2 ) is helically surrounded, both electrodes ( 1 ; 2 ) by the insulator ( 3 ) are uniformly electrically and geometrically separated, the Working electrode ( 1 ) from the composite insulator ( 3 ) / reference electrode ( 2 ) with stand as from the reaction surface ( 9 ) protrudes, the electrical extensions of the two electrode wires form the feed lines ( 4 ) to the connector system and the surrounding the feed lines ( 4 ) Catheter ( 5 ) connects the electrodes ( 1 ; 2 ) flush and sealing. 3. Meßelektrodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Referenzelektrode (2) aus einer im vorde­ ren Teil abgeflachten Halbschale (6) besteht, die mit dem Isolator (3) ausgefüllt ist, wobei die Zuführungsleitung (4.1) als Verlängerung der isolierten Arbeitselektrode (1) und die Zuführungsleitung (4.2) der Referenzelektrode (2) als externer Edelmetalldraht (7) ausgebildet ist.3. Measuring electrode arrangement according to claim 1, characterized in that the reference electrode ( 2 ) consists of a flattened in the front part Ren half-shell ( 6 ) which is filled with the insulator ( 3 ), the supply line ( 4.1 ) as an extension of the insulated Working electrode ( 1 ) and the feed line ( 4.2 ) of the reference electrode ( 2 ) is designed as an external precious metal wire ( 7 ). 4. Meßelektrodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Arbeitselektrode (1) aus einem der Platingruppe ähnlichem Metall und die Referenzelektrode (2) aus einem dem Silber ähnlichem Metall besteht.4. Measuring electrode arrangement according to claim 1, characterized in that the working electrode ( 1 ) consists of a metal similar to the platinum group and the reference electrode ( 2 ) consists of a metal similar to silver.
DE19934314007 1993-04-26 1993-04-26 Measuring electrode arrangement Expired - Lifetime DE4314007C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19934314007 DE4314007C2 (en) 1993-04-26 1993-04-26 Measuring electrode arrangement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19934314007 DE4314007C2 (en) 1993-04-26 1993-04-26 Measuring electrode arrangement

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4314007A1 true DE4314007A1 (en) 1994-10-27
DE4314007C2 DE4314007C2 (en) 1999-05-27

Family

ID=6486656

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19934314007 Expired - Lifetime DE4314007C2 (en) 1993-04-26 1993-04-26 Measuring electrode arrangement

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE4314007C2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0171959A2 (en) * 1984-07-30 1986-02-19 Zinetics Medical Technology Corporation Electrode for measuring hydrogen ion concentration
GB2204138A (en) * 1987-04-28 1988-11-02 Boc Group Plc Electrochemical sensor for gas in fluids
EP0341472A2 (en) * 1988-05-13 1989-11-15 Karin Potje-Kamloth Ultramicro electrode and method for its production
GB2230865A (en) * 1989-04-27 1990-10-31 Nat Res Dev Glucose-sensing electrode
DE4014109A1 (en) * 1990-05-02 1991-11-07 Siemens Ag ELECROCHEMICAL DETERMINATION OF THE OXYGEN CONCENTRATION
DD282527B5 (en) * 1989-04-20 1995-04-20 Peter Dipl-Ing Dr-Ing Abel Enzyme electrode arrangement for biosensors

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0171959A2 (en) * 1984-07-30 1986-02-19 Zinetics Medical Technology Corporation Electrode for measuring hydrogen ion concentration
GB2204138A (en) * 1987-04-28 1988-11-02 Boc Group Plc Electrochemical sensor for gas in fluids
EP0341472A2 (en) * 1988-05-13 1989-11-15 Karin Potje-Kamloth Ultramicro electrode and method for its production
DD282527B5 (en) * 1989-04-20 1995-04-20 Peter Dipl-Ing Dr-Ing Abel Enzyme electrode arrangement for biosensors
GB2230865A (en) * 1989-04-27 1990-10-31 Nat Res Dev Glucose-sensing electrode
DE4014109A1 (en) * 1990-05-02 1991-11-07 Siemens Ag ELECROCHEMICAL DETERMINATION OF THE OXYGEN CONCENTRATION

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KADEN, H., HERRMANN, S., OELßNER, W.: Miniaturisierte Sauerstoff- und pH-Grundsensoren für elektronische Messungen in biologischen Systemen. In: Informationen Forschungsinstitut "Kurt Schwabe" Meinsberg, Heft 5 (1990), S. 15-19 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE4314007C2 (en) 1999-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69631738T2 (en) Medical implantable device for electrochemical measurements of blood properties
US6280604B1 (en) Electrode materials, systems and methods for the electrochemical detection of nitric oxide
AT392847B (en) SENSOR ELECTRODE ARRANGEMENT
DE19621241C2 (en) Membrane electrode for measuring the glucose concentration in liquids
EP0275390B1 (en) Implantable electrochemical sensor
EP2302376B1 (en) Electrochemical sensor for determining an analyte concentration
EP0220694B1 (en) Apparatus for stabilizing a gas reference electrode
DE10119036C1 (en) Immersion sensor for measuring the concentration of an analyte using an oxidase
EP1987761B1 (en) Tube-like sensor for proving an analyte
DE4422068A1 (en) Electro-catalytic glucose sensor in catheter form
DE2710280A1 (en) PH single-rod measuring chain
EP0455072B1 (en) Silver chloride reference electrode
DE1498612B1 (en) Measuring probe for examinations inside the body with an electrochemical measuring cell
DE2414839A1 (en) ELECTROCHEMICAL SENSOR
EP2544582B1 (en) Method for the electrochemical measurement of an analyte concentration in vivo, and fuel cell for this purpose
WO1999020999A1 (en) Method for measuring modifiable variables and device for implementing said method
DE3438221A1 (en) Carbon electrodes, especially microelectrodes made of carbon fibres
EP0141178B1 (en) Device for measuring the concentration of a substance
DE10322894A1 (en) chlorite
DE4314007C2 (en) Measuring electrode arrangement
DE102021112184B3 (en) Sensor arrangement with a storage chamber with a liquid that is used for storage, calibration and reference
EP1929938A1 (en) Device for measuring partial pressure of carbon dioxide
DE2418397A1 (en) ELECTRODE FOR POLAROGRAPHIC MEASUREMENTS IN PHYSIOLOGICAL MEDIA
DE102022111391A1 (en) Sensor arrangement
DE3537915A1 (en) Method for the electrochemical measurement of hydrogen

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
R082 Change of representative

Representative=s name: GULDE & PARTNER PATENT- UND RECHTSANWALTSKANZL, DE

Representative=s name: GULDE HENGELHAUPT ZIEBIG & SCHNEIDER, DE

R071 Expiry of right
R071 Expiry of right