DE4410224A1 - Miniaturisiertes Analysesystem - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein miniaturisiertes Analysesystem zur Bestimmung von
Stoffkonzentrationen in flüssigen oder gasförmigen Medien sowie ein Verfahren zu seiner
Herstellung. Solche Systeme können in den Bereichen der Medizin, des Umweltschutzes
sowie der chemischen und biochemischen Analytik eingesetzt werden.
Es ist bekannt, daß Stoffkonzentrationen in Flüssigkeiten mit Hilfe von Sensoren in
Analysesystemen bestimmt werden. Solche Systeme arbeiten sehr häufig nach dem
Durchflußprinzip. Eines der wichtigsten Verfahren ist die Fließinjektionsanalyse (FIA)
(Vergl. Georg Schwedt: Taschenatlas der Analytik, Georg Thieme Verlag Stuttgart). Solche
Systeme besitzen gegenüber Einzelsensoren u. a. den Vorteil, daß die Sensoren des Systems
automatisch und in regelmäßigen Abständen kalibriert werden können.
Zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen in Flüssigkeiten, wurde auch bereits eine
Meßkammer mit integrierten Chemo- oder Biosensoren nach dem Containmentprinzip
vorgeschlagen, die in Durchfluß-Systemen eingesetzt werden kann (P 44 08 352.1).
Es ist ferner bekannt, daß Glucosekonzentrationen im Gewebe von Patienten mit Hilfe eines
Durchflußsystems und unter Verwendung von Mikrodialysenadeln gemessen werden (vergl.
z. B.: F.J. Schmidt u. a.: "Calibration of a wearable glucose sensor, The International
Journal of Artificial Organs", Vol. 15, No. 1, p 055,1992). Hierbei wird eine Nadel in das
Gewebe des Patienten eingesetzt, die von einer Perfusionslösung durchspült wird. In der
Nadel steht die Perfusionslösung über eine Dialysemembran mit der interstitiellen
Gewebsflüssigkeit in Kontakt. Somit kann Glukose aus der interstitiellen Gewebsflüssigkeit
durch die Dialysemembran in den Perfusionslösungsstrom übertreten. Über einen dünnen
Schlauch steht die Mikrodialysenadel mit einem Glukosesensor in Verbindung, mit dessen
Hilfe die Glucosekonzentration gemessen werden kann. Solche Mikrodialysesysteme lassen
sich in tragbaren Ausführungen herstellen, so daß ein Diabetespatient seinen
"Glukosespiegel" kontinuierlich messen kann.
Nachteilig am bekannten Stand der Technik ist, daß noch keine praktisch einsetzbaren
Analysesysteme beschrieben wurden, die nach dem Durchflußprinzip mit integrierten
Chemo- und Biosensoren sowie integrierten Pumpen bzw. Pumpenkomponenten arbeiten.
Bei den Mikrodialysesystemen zur Bestimmung der Glucosekonzentration im menschlichen
Gewebe ist besonders nachteilig, daß relativ große Systeme mit Pumpen und großen
Pufferlösungsmengen und einer umfangreichen Energieversorgung für die Pumpen
verwendet werden. Darüber hinaus muß zur Vermeidung großer Totzeiten zwischen dem
Glukoseübertritt in die Mikrodialysenadel und einem meßtechnischen Nachweis am Sensor
die Zeit für den Glukosetransport zwischen Nadel und Sensor dadurch kleingehalten
werden, daß das Meßsystem und die Nadel mit relativ großen Flußraten (10 µl/min)
durchspült werden. Dies bedeutet, daß ein großer Vorrat von Pufferlösung
(Perfusionslösung) befördert und verbraucht wird. Eine Verringerung der Flußrate und des
Lösungsvorrates würde zu einer Vergrößerung der Totzeit führen. Darüber hinaus ist die
angegebene Flußrate notwendig, um in den bekannten Systemen den notwendigen
hydrostatischen Innendruck der Mikrodialysenadel aufrechtzuerhalten.
Der Erfindung liegt darum die Aufgabe zugrunde, Durchflußanalysesysteme mit integrierten
Chemo- und Biosensoren sowie integrierten Pumpenkomponenten zu realisieren, die zu
komplexen Mikrosystemen ausgebaut werden können und darüber hinaus
massenproduktionstauglich sind.
In ihrer Ausführungsform als Mikrodialysesystem besteht eine zusätzliche Aufgabe darin,
Systeme zu realisieren, bei denen einerseits der Pufferlösungsfluß und damit der
Lösungsvorrat begrenzt ist und andererseits Totzeiten und instabiler Nadelbetrieb, der durch
unzureichenden hydrostatischen Innendruck verursacht wird, vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Erzeugung eines definierten
Flusses des Meßmediums oder einer Trägerflüssigkeit im Analysesystem sich auf einem
Träger (1) mindestens ein Sensorelement (13) nach dem Containmentprinzip mit
integriertem Fließkanalelement (6) befindet und der Fließkanal als lange
Kapillardrosselstrecke (12) ausgebildet ist und daß ferner an den Fließkanal ein
Druckbehälter (15) mit veränderbarem Volumen angeschlossen ist.
Der Druckbehälter kann so betrieben werden, daß das Behältervolumen während des
Analysebetriebs vergrößert und damit das Meßmedium mit definierter Flußrate in das
Analysesystem eingesaugt wird.
Ebenso ist es möglich, den Druckbehälter so zu betreiben, daß das Behältervolumen
während des Analysebetriebs verringert und damit eine Trägerflüssigkeit mit definierter
Flußrate aus dem Druckbehälter in das Analysesystem gepumpt wird.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß sehr kleine und
kostengünstige Analysesysteme zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen in Flüssigkeiten
und Gasen realisiert werden können.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt.
Die Fig. 1 zeigt als Ausschnitt aus einem Analysesystem zwei Sensorelemente nach dem
Containmentprinzip mit integriertem Fließkanalelement und integrierter Kapillardrossel.
Der Sensor mit dem integrierten Fließkanalelement ist aus P 44 08 352.1 bekannt.
Die dargestellte Struktur besteht aus einem Siliziumsubstrat (1) mit einem ersten
Sensorelement nach dem Containmentprinzip gebildet aus einer Containmentstruktur (4),
einem Metallfilm (7) und einer stofferkennenden Membran (8). Die Containmentstruktur
hat auf einer Oberfläche (2) des Wafers eine große und an der anderen Oberfläche (3) eine
Meine Öffnung (9). Im Siliziumsubstrat (1) befindet sich ein Fließkanal (6), der durch einen
Glasdeckel (5) verschlossen ist. Das Silizium ist an seiner Oberfläche mit einer SiO₂-
Schicht (11) und ggf. zusätzlich mit einer Si₃N₄-Schicht überzogen. Der Metallfilm (7)
kann an der Stelle (10) elektrisch kontaktiert und mit einer Signalelektronik verbunden
werden. Ein zweites Sensorelement mit dem elektrischen Anschlußfleck (10′) ist ebenfalls
in Fig. 1 dargestellt.
Das Fließkanalelement (6) ist verlängert und bildet den langen Kanal (12) einer
Kapillardrossel.
In der Fig. 2 ist das Siliziumsubstrat (1) mit dem ersten (13) und dem zweiten
Sensorelement (14) nach dem Containmentprinzip sowie der Kapillardrossel (12) noch
einmal vereinfacht dargestellt. Mit der Kapillardrossel (12) auf dem Siliziumsubstrat (1) ist
ein Druckbehälter (15) durch einen Schlauch (30) verbunden. Der Druckbehälter ist als
Zylinder mit einem Kolben (16) ausgeführt. Der Kolben wird mit einer Feder (17) in
Pfeilrichtung bewegt. Diese Feder kann eine Drahtfeder oder eine Gasdruckfeder sein.
Besonders vorteilhalft ist die Verwendung einer 2-Phasen-Gasdruckfeder, mit einer Füllung,
die zum Teil flüssig und zum Teil gasförmig ist. Solche Federn besitzen eine nahezu
dehnungsunabhängige Federkraft.
Bewegt sich der Kolben (16) in Pfeilrichtung, so wird aus dem Behälter (19) das flüssige
Meßmedium (20) in das Fließkanalelement (6) eingesaugt und an den Sensorelementen (13)
und (14) vorbeigeführt. Aufgrund des hohen Strömungswiderstandes der Kapillardrossel
stellt sich eine konstante Strömungsgeschwindigkeit im Fließkanal ein. Als stofferkennende
Sensorelemente (13) und (14) können allein P 41 15 414 A1 und P 44 08 352.1
beschriebenen Typen eingesetzt werden.
In diesem Beispiel kann das Sensorelement (13) mit einer ionenselektiven PVC Membran
zur potentiometrischen Bestimmung der Kaliumkonzentration im Meßmedium versehen
sein. Hierfür wird eine PVC-Membran (8) mit dem Ionophor Valinomycin verwendet. Das
zweite Sensorelement enthält eine PVC-Membran ohne Valinomycin. Somit kann die
Kaliumkonzentration aus der potentiometrischen Differenzmessung an beiden
Sensorelementen bestimmt werden.
In der Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt. Hier ist die Vorrichtung nach
Fig. 2 so erweitert, daß das Meßmedium (20) erst nach Öffnung eines Ventils (21) in den
Fließkanal und zu den Sensorelementen (13) und (14) gelangen kann. Wird das Ventil (21)
geschlossen und das Ventil (21′) geöffnet, so kann eine Meßstandardlösung (20′) in den
Fließkanal eingesaugt und damit die Sensorelemente (13) und (14) kalibriert werden. Es ist
auch möglich noch weitere Ventile anzuschließen und weitere flüssige Medien in den
Fließkanal einzubringen. Im Gegensatz zu Fig. 2 ist hier die Kapillardrossel (12′) mit
runden Ecken ausgeführt. Solche Geometrien der Kapillardrossel lassen sich erreichen,
wenn der Kanal gemäß P 44 08 352.1 im Glasdeckel (5) realisiert ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 4 gezeigt. Hier wird eine Feder (17′) als
Druckfeder eingesetzt, die eine Pufferflüssigkeit (18) in den Fließkanal der Kapillardrossel
(12) pumpt. Die Pufferlösung fließt an dem Sensorelement (14′) vorbei, durch einen
Dialyseschlauch (22) an dem Sensorelement (13) vorbei, durch die Kapillardrossel (12′′)
und in den Auffangbehälter (19).
Der Dialyseschlauch befindet sich im flüssigen Meßmedium (23). Aus diesem Meßmedium
kann der Analyt durch die Schlauchwandung in den Pufferlösungsstrom übertreten. Die
Stoffkonzentration läßt sich aus einer Differenzmessung zwischen den Sensorelementen (13)
und (14′) bestimmen.
Der Dialyseschlauch (22) kann auch durch eine Mikrodialysenadel ersetzt werden, die
unmittelbar mit den Fließkanälen auf dem Siliziumsubstrat (1) verbunden ist. Werden die
Sensorelemente (13) und (14′) als amperometrische Glukosesensoren ausgeführt, so läßt
sich mit dem beschriebenen Mikrodialysesystem die Glucosekonzentration im menschlichen
Gewebe bestimmen.
Der Innendruck des Dialyseschlauches bzw. der Mikrodialysenadel läßt sich durch das
Längenverhältnis der Kapillardrosseln (12) und (12′′) einstellen. Somit ist es möglich auch
bei sehr geringen Flußraten einen Mindestdruck in der Mikrodialysenadel aufrechtzuerhalten.
Es ist aber auch möglich, auf die Kapillardrossel (12) oder (12′′) zu verzichten.
In der Fig. 5 ist das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 um die Möglichkeit einer
Kalibrierung der Sensoren erweitert. Aus einem zweiten Druckbehälter (15′) kann eine
Kalibrierflüssigkeit (18′) den Sensoren (13) und (14) zugeführt werden. Hierfür muß das
Ventil (21′) geöffnet und das Ventil (21) geschlossen sein. Nach oder vor der Kalibrierung
ist im Meßbetrieb das Ventil (21) geöffnet und das Ventil (21′) geschlossen.
Die Ventile (21) und (21′) können auch nach den Verfahren der Mikrosystemtechnik auf
dem Träger (1) integriert sein.
Vorrichtungen mit Dialyseschlauch oder Mikrodialysenadel nach Fig. 4 oder 5 können auch
zur Bestimmung von Gaskonzentrationen in Flüssigkeiten aber auch in der Gasphase
eingesetzt werden, da die Gasmoleküle die Dialysemembran bzw. die Wandung des
Dialyseschlauches durchdringen. Der Dialyseschlauch kann aber auch durch einen
gaspermeablen Schlauch ersetzt werden.
Soll zum Beispiel die Sauerstoffkonzentration gemessen werden, so wird ein Containment
(4) mit einem Platinfilm (7) versehen (vergl. Fig. 1). Das zweite Containment wird mit
einem chloridisierten Silberfilm versehen. Beide Containments werden mit einem KCl-
Elektrolytgel (8) gefüllt. Die Messung erfolgt nach Anlegen einer elektrischen Spannung
von ca. 600 mV zwischen den Anschlußpunkten (10) und (10′) nach dem
amperometrischen Prinzip.
Durch Wahl anderer Materialien für die Metallschichten (7) und die Containmentfüllung (8)
können Sensorelemente für andere Gase realisiert werden.
Neben den genannten amperometrischen Gassensoren können die Containmentsensoren auch
als sekundäre gassensitive Elektroden ausgeführt sein. Hierfür werden ionenselektive
Membranen (8) (z. B. pH-Membranen) verwendet. Die vorbereitende Reaktion findet nach
bekannten Prinzipien im Pufferlösungsstrom statt und die erzeugten oder verbrauchten
Ionen werden mit Hilfe der ionenselektiven Sensorelemente gemessen.
Die in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Vorrichtungen lassen sich in Siliziumtechnologie,
und nach dem LIGA-Verfahren aber auch in fotostrukturierbarem Glas, Green-Tape,
Keramik, Kunststoff oder anderen Materialien herstellen.
Die Anschluß des Trägers (1) mit den Sensorelementen und den Fließkanälen an äußere
Komponenten wie Druckbehälter, Medienzuführung, Dialyseschlauch und elektrische
Verbindung kann hier auch so erfolgen wie in P 44 08 352. 1 beschrieben.
Die Druckbehälter nach Fig. 4 und 5 können auch durch eine Vorrichtung nach Fig. 6
ersetzt werden. Hier befindet sich in einem Behälter (24) ein elastischer Behälter (27) mit
der Pufferlösung (28), die in das Analysesystem gepumpt werden soll. Der Behälter (27)
kann z. B. ein Kunststoffbeutel mit einer Öffnung (29) sein. In einem weiteren elastischen
Behälter (25) befindet sich ein 2-Phasen-Druckgasgemisch (26) wie dies von
Gasdruckfedern bekannt ist. Der Behälter (25) kann ebenfalls ein Kunststoffbeutel sein.
Aufgrund des konstanten Druckes im Behälter (25) wird die Pufferlösung (28) aus dem
Behälter (27) ausgetrieben.
Claims (22)
1. Miniaturisiertes Analysesystem zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen in
flüssigen oder gasförmigen Medien, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines
definierten Flusses des Meßmediums oder einer Trägerflüssigkeit im Analysesystem sich auf
einem Träger (1) mindestens ein Sensorelement (13) nach dem Containmentprinzip mit
integriertem Fließkanalelement (6) befindet und der Fließkanal als lange
Kapillardrosselstrecke (12) ausgebildet ist und daß ferner an den Fließkanal ein
Druckbehälter (15) mit veränderbarem Volumen angeschlossen ist.
2. Miniaturisiertes Analysesystem zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen in
flüssigen oder gasförmigen Medien nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Druckbehälter so betrieben wird, daß das Behältervolumen während des Analysebetriebs
vergrößert und damit das Meßmedium mit definierter Flußrate in das Analysesystem
eingesaugt wird.
3. Miniaturisiertes Analysesystem zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen in
flüssigen oder gasförmigen Medien nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
der Druckbehälter so betrieben wird, daß das Behältervolumen während des Analysebetriebs
verringert und damit eine Trägerflüssigkeit mit definierter Flußrate aus dem Druckbehälter
in das Analysesystem gepumpt wird.
4. Miniaturisiertes Analysesystem zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen in
flüssigen oder gasförmigen Medien nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Analysesystem aus einem Siliziumsubstrat (1) besteht und ein erstes Sensorelement
nach dem Containmentprinzip gebildet aus einer Containmentstruktur (4), einem Metallfilm
(7) und einer stofferkennenden Membran (8) besitzt, daß ferner die Containmentstruktur auf
einer Oberfläche (2) des Wafers eine große und an der anderen Oberfläche (3) eine kleine
Öffnung (9) besitzt, daß ferner sich im Siliziumsubstrat (1) ein Fließkanal (6), der durch
einen Glasdeckel (5) verschlossen ist, befindet und das Silizium an seiner Oberfläche mit
einer SiO₂-Schicht (11) und ggf. zusätzlich mit einer Si₃N₄- Schicht überzogen ist, daß
ferner der Metallfilm (7) an der Stelle (10) elektrisch kontaktiert und mit einer
Signalelektronik verbunden werden kann und ein zweites Sensorelement mit dem
elektrischen Anschlußfleck (10′) ebenfalls auf dem Träger 1 realisiert ist, daß ferner das
Fließkanalelement (6) verlängert ist und den langen Kanal (12) einer Kapillardrossel bildet,
daß ferner mit der Kapillardrossel (12) auf dem Siliziumsubstrat (1) ein Druckbehälter (15)
durch einen Schlauch (30) verbunden ist.
5. Miniaturisiertes Analysesystem zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen in
flüssigen oder gasförmigen Medien nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckbehälter als Zylinder (15) mit einem Kolben (16) ausgeführt ist und der
Kolben mit einer Feder (17) bewegt wird.
6. Miniaturisiertes Analysesystem zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen in
flüssigen oder gasförmigen Medien nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Feder als Drahtfeder oder als 2-Phasen-Gasdruckfeder, mit einer Füllung, die zum
Teil flüssig und zum Teil gasförmig ist, ausgeführt ist.
7. Miniaturisiertes Analysesystem zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen in
flüssigen oder gasförmigen Medien nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß aus dem Behälter (19) das flüssige Meßmedium (20) in das Fließkanalelement (6)
eingesaugt und an den Sensorelementen (13) und (14) vorbeigeführt wird, daß ferner
aufgrund des hohen Strömungswiderstandes der Kapillardrossel eine konstante
Strömungsgeschwindigkeit verursacht wird.
8. Miniaturisiertes Analysesystem zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen in
flüssigen oder gasförmigen Medien nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß das Meßmedium (20) erst nach Öffnung eines Ventils (21) in den Fließkanal und zu den
Sensorelementen (13) und (14) gelangen kann, daß ferner bei geschlossenem Ventil (21)
und geöffnetem Ventil (21′) eine Meßstandardlösung (20′) in den Fließkanal eingesaugt
wird und damit die Sensorelemente (13) und (14) kalibriert werden.
9. Miniaturisiertes Analysesystem zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen in
flüssigen oder gasförmigen Medien nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß weitere Ventile angeschlossen und weitere flüssige Medien in den Fließkanal
eingebracht werden.
10. Miniaturisiertes Analysesystem zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen in
flüssigen oder gasförmigen Medien nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder (17′) als Druckfeder ausgeführt ist, die eine
Pufferflüssigkeit (18) in den Fließkanal der Kapillardrossel (12) pumpt, daß ferner die
Pufferlösung an dem Sensorelement (14′) vorbei fließt, durch einen Dialyseschlauch (22)
an dem Sensorelement (13) vorbeifließt, durch die Kapillardrossel (12′′) und in den
Auffangbehälter (19) fließt, daß sich ferner der Dialyseschlauch (22) im flüssigen
Meßmedium (23) befindet und aus dem Meßmedium der Analyt durch die
Schlauchwandung in den Pufferlösungsstrom übertreten kann, daß ferner sich die
Stoffkonzentration aus einer Differenzmessung zwischen den Sensorelementen (13) und
(14′) bestimmen läßt.
11. Miniaturisiertes Analysesystem zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen in
flüssigen oder gasförmigen Medien nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Dialyseschlauch (22) durch eine Mikrodialysenadel ersetzt
werden kann, die unmittelbar mit den Fließkanälen auf dem Siliziumsubstrat (1) verbunden
ist.
12. Miniaturisiertes Analysesystem zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen in
flüssigen oder gasförmigen Medien nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorelemente (13) und (14′) als amperometrische
Glucosesensoren ausgeführt sind und mit dem Mikrodialysesystem die Glucosekonzentration
im menschlichen Gewebe bestimmt wird.
13. Miniaturisiertes Analysesystem zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen in
flüssigen oder gasförmigen Medien nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Innendruck des Dialyseschlauches bzw. der
Mikrodialysenadel durch das Längenverhältnis der Kapillardrosseln (12) und (12′′)
eingestellt wird.
14. Miniaturisiertes Analysesystem zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen in
flüssigen oder gasförmigen Medien nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß aus einem zweiten Druckbehälter (15′) eine
Kalibrierflüssigkeit den Sensoren (13) und (14) zugeführt wird und dafür das Ventil (21′)
geöffnet und das Ventil (21) geschlossen sein muß, daß ferner nach oder vor der
Kalibrierung im Meßbetrieb das Ventil (21) geöffnet und das Ventil (21′) geschlossen ist.
15. Miniaturisiertes Analysesystem zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen in
flüssigen oder gasförmigen Medien nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (21) und (21′) nach den Verfahren der
Mikrosystemtechnik auf dem Träger (1) integriert sind.
16. Miniaturisiertes Analysesystem zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen in
flüssigen oder gasförmigen Medien nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß Vorrichtungen mit Dialyseschlauch oder Mikrodialysenadel
nach Fig. 4 auch zur Bestimmung von Gaskonzentrationen in Flüssigkeiten aber auch in
der Gasphase eingesetzt werden und daß ferner der Dialyseschlauch durch einen
gaspermeablen Schlauch ersetzt werden kann.
17. Miniaturisiertes Analysesystem zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen in
flüssigen oder gasförmigen Medien nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Sauerstoffkonzentration ein Containment (4)
mit einem Platinfilm (7) und ein zweites Containment wird mit einem chloridisierten
Silberfilm versehen ist und beide Containments mit einem KCl-Elektrolytgel (8) gefüllt
sind, daß ferner die Messung nach Anlegen einer elektrischen Spannung von ca. 600 mV
zwischen den Anschlußpunkten (10) und (10′) nach dem amperometrischen Prinzip erfolgt.
18. Miniaturisiertes Analysesystem zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen in
flüssigen oder gasförmigen Medien nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß durch die Wahl anderer Materialien für die Metall schichten
(7) und die Containmentfüllung (8) Sensorelemente für andere Gase realisiert werden.
19. Miniaturisiertes Analysesystem zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen in
flüssigen oder gasförmigen Medien nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß sekundäre gassensitive Elektroden mit ionenselektiven
Membranen (z. B. pH-Membranen) in den Containments arbeiten und daß die vorbereitende
Reaktion nach bekannten Prinzipien im Pufferlösungsstrom stattfindet und die erzeugten
oder verbrauchten Ionen mit Hilfe der ionenselektiven Sensorelemente gemessen werden.
20. Miniaturisiertes Analysesystem zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen in
flüssigen oder gasförmigen Medien nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen in Siliziumtechnologie sowie nach dem
LIGA-Verfahren, aber auch in fotostrukturierbarem Glas, Green-Tape, Keramik, Kunststoff
oder anderen Materialien hergestellt sind.
21. Miniaturisiertes Analysesystem zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen in
flüssigen oder gasförmigen Medien nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbehälter aus einem Behälter (24) bestehen in dem
sich ein elastischer Behälter (27) mit der Pufferlösung (28) befindet, die in das
Analysesystem gepumpt werden soll, daß ferner in einem weiteren elastischen Behälter sich
ein 2-Phasen-Druckgasgemisch (26) wie dies von Gasdruckfedern bekannt ist, befindet, daß
ferner aufgrund des konstanten Druckes im Behälter (25) die Pufferlösung (28) aus dem
Behälter (27) ausgetrieben wird.
22. Verfahren zur Herstellung eines miniaturisierten Analysesystems nach wenigstens
einem der vorhergehenden Ansprüche.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944410224 DE4410224C2 (de) | 1994-03-24 | 1994-03-24 | Miniaturisiertes Durchfluß-Analysesystem |
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