EP0901622A1 - Membranelektrode zur messung der glucosekonzentration in flüssigkeiten - Google Patents

Membranelektrode zur messung der glucosekonzentration in flüssigkeiten

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Publication number
EP0901622A1
EP0901622A1 EP97926972A EP97926972A EP0901622A1 EP 0901622 A1 EP0901622 A1 EP 0901622A1 EP 97926972 A EP97926972 A EP 97926972A EP 97926972 A EP97926972 A EP 97926972A EP 0901622 A1 EP0901622 A1 EP 0901622A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
membrane
electrode
electrode according
membrane electrode
base
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP97926972A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manfred Prof. Dr. Med. Kessler
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP0901622A1 publication Critical patent/EP0901622A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • C12Q1/006—Enzyme electrodes involving specific analytes or enzymes for glucose

Definitions

  • the present invention relates to a membrane electrode for measuring the glucose concentration in liquids.
  • the invention further relates to an electronic circuit for operating the membrane electrode.
  • An arrangement for measuring the concentration of a substance is known from EP-A 0 141 178, with which concentrations of H2O2 can be determined.
  • a measuring electrode made of noble metal is disclosed, which is separated from an electrolyte by a lipophilic membrane.
  • the membrane contains lipophilic ions, especially anions, and / or carrier-bound ions and is proton impermeable.
  • the electrolyte space which is separated from the electrode by the lipophilic membrane, contains an enzyme which converts a diffusible substance into H 2 ⁇ 2, among other things, the concentration of which is measured by the arrangement and thus the determination of the concentration of the Substance allowed.
  • the measured variable changes relatively strongly during the measuring process, ie is subject to a certain drift. It is therefore the task of the present
  • a membrane electrode for measuring the glucose concentration in liquids consisting of: a base membrane with at least one noble metal electrode which is arranged on one side of the base membrane; a proton-selective ion membrane arranged on the base membrane and the noble metal electrode; and a double membrane arranged on the ion membrane, in which glucose oxidase is contained in a suitable medium.
  • the object of the present invention is further achieved by an electronic circuit for operating the
  • Membrane electrode with: a stabilized polarization voltage source; two high impedance amplifiers; a parallel resistor; an element for processing and storing the measured size; and an output device solved.
  • a double membrane is arranged on the ion membrane, the double membrane containing glucose oxidase in a suitable medium.
  • potentiometric-polarographic H2O2 measurements is a combination of two different electrochemical methods, amperometry and potentiometry.
  • the combination of these two measuring methods in one electrode is based on the observation that
  • Enzyme space depends. These parameters can be adjusted according to the requirements by the design of the electrode according to the invention with regard to the thickness of the membrane, the applied electric field and the other sizes mentioned, so that the flow of protons through the ion membrane to form two proton gradients and corresponding Leads potential gradients.
  • the first gradient develops in the water-filled space between the noble metal electrode and the ion membrane, while the second develops within the membrane.
  • Polarographic electrodes can be used as reducing or oxidizing electrochemical systems. They consist of a polarizable metal electrode, a non-polarizable reference electrode (e.g. Ag / AgCl) and a polarization voltage source.
  • the specific signal is the current generated by the redox reaction of the chemical species to be analyzed. In principle, all molecules that pass through the metal surface
  • the concentration of the species to be analyzed falls from its original or initial concentration value in the sample to zero the surface of the polarized electrode.
  • the number of molecules diffusing to the surface depends on their flow, which is proportional to their concentration but independent of their activity. The relationship between the concentration of the species and the measured redox current is therefore linear.
  • the activity of ions is measured by potentiometric electrodes.
  • the activity of chemical species is defined as the degree of free mobility of ions or molecules.
  • the theoretical basis for activity measurements of cations or anions is given by the Nernst equation, which states that the activity of ions decreases with the logarithm of the increasing ion concentration.
  • the principle of ion measurements by glass electrodes or modern ion electrodes is that ions are reversibly stored in a hydrated glass membrane or a suitable ion carrier according to the ion activity. With ion electrodes, the mechanism of storing ions is similar to charging and discharging capacitors. According to Moody and Thomas, Selective Ion sensitive Electrodes, Marrow Watford, England 1971, the membrane used in ion guide electrodes can be referred to as a liquid membrane.
  • the electrodes according to the invention show Polarization times in the range of seconds, it being particularly advantageous that the drift is significantly less despite the very short polarization time.
  • One reason for this could be the very special properties of the Helmholz layer, which consists exclusively of 0H ⁇ and H + ⁇ ions.
  • electrochemical side reactions are advantageously excluded because the noble metal surface is closed off by a lipophilic membrane and is therefore of very high purity. Accordingly, there can be no poisoning
  • Electrode surface due to deposition of metals, metal compounds and salts with low solubility coefficients, etc. occur.
  • the arrangement of the various membranes according to the invention is particularly advantageous, since in particular the additional arrangement of a double membrane, in which glucose oxidase is contained in a suitable medium, on the ion membrane increases the consumption of reducible (O2) or oxidizable species (H2O2 / H2) can be kept at such a low level that the electrodes of the invention none
  • the base membrane is arranged on an insulation membrane or a carrier film. It is particularly advantageous here if the insulation membrane or carrier film is so is designed so that it encloses the entire electrode structure laterally and below, so that the electrode can only come into contact with the area with one surface. In this way, leakage currents are avoided with great certainty and a mass transfer can only take place via the defined surface of the double membrane, which is directed towards the glucose-containing solution.
  • Electrode assembly are welded together.
  • the carrier film or insulation membrane, the base membrane with the electrode and the proton-selective ion membrane are enclosed by an outer membrane, the double membrane, in which glucose oxidase is contained in a suitable medium, being arranged on the outer membrane above the ion membrane is.
  • the intermediate space between the carrier film or insulation membrane, the base membrane with the electrode, the proton-selective ion membrane and the outer membrane is filled with an electrolyte gel.
  • the electrode with a cable connecting the corresponding measuring electronics is continued in a tube from the electrode structure.
  • the hose is preferably welded or glued to the outer membrane.
  • the space between the cable and the hose is also filled with an electrolyte gel.
  • the electrolyte gel is used for contacting the reference electrode or the reference electrode system. In this way, possible contamination of the liquids to be analyzed avoided by a reference electrode.
  • Precious metal electrodes are preferably used in the electrodes according to the invention, gold and platinum being particularly preferred as the material.
  • the ion membrane generally contains a liquid phase, ligand molecules which are mobile within the membrane being contained in particular in the liquid phase of the ion membrane.
  • the ligand molecules are preferably tridodecylamine
  • thermocouples which are used for temperature measurement on or in the living body, can be used as a thermocouple.
  • the electrode structure according to the invention can advantageously also be miniaturized, with thin-film techniques preferably being used in the production of such miniaturized electrodes, which makes it possible to create inexpensive electrodes which can be used as disposable electrodes. It is also possible that several, for example two, three or four, measuring points are provided in a miniaturized electrode structure. This expediently enables simultaneous measurement at a corresponding number of measurement locations on the cheek mucosa or the gingiva. If the individual measurement values are compared, the certainty of the determination is increased or the determination of local differences is possible. For corresponding applications, it is preferred to arrange the electrode structure according to the invention on a holder. Such a holder can, for example, preferably be plugged onto one or more teeth or formed in the form of a clamp. This enables the measurement of the glucose concentration in the mucous membrane.
  • silicone rubber When placed in a pillow, e.g. silicone rubber is used to measure glucose concentrations on organ surfaces, e.g. possible during operations.
  • Membrane electrode is the basic membrane of a plastic fiber, the electrode, the proton-selective ion membrane and the double membrane containing glucose oxidase enclose the plastic fiber. Such an electrode is used as
  • Puncture electrode or catheter electrode for micro or minimally invasive surgery Puncture electrode or catheter electrode for micro or minimally invasive surgery.
  • the membrane electrode according to the invention also makes it possible to determine glucose in blood and liquid samples in an automatic analyzer.
  • the electrode structure according to the invention is provided in a capillary or coupled to a capillary in such a way that the surface of the double membrane containing glucose oxidase is connected to the interior of the capillary.
  • the electrode structure according to the invention can thus also be used in automatic analyzers which are used in clinics and / or in general laboratories in which Liquids are examined for their glucose content. This can also be the case when examining food, for example.
  • Membrane electrode with a stabilized polarization voltage source, two amplifiers of high impedance, a parallel resistor, an element for processing and storing the measured size and an output device is preferably designed so that it is distributed over two spatially separate units, the units in an advantageous Design are connected to each other via a cable.
  • the units are connected in an electro-optical manner or are connected to one another in an electro-optical manner.
  • the parallel resistance of the electronic circuit generally has a resistance value of approximately 10 'to 10 11 ⁇ , particularly preferably a value of l ⁇ " ⁇ .
  • the parallel resistance determines the order of magnitude of the oxidation of H 9 O2 and consequently the oxidation current generated in the circuit Oxidation rates make the glucose sensor sensitive to convection and the glucose oxidase would have to have high conversion rates in order to generate large amounts of H2O2, it is advantageous to avoid excessively high currents.
  • a resistance of approximately 10 1 "to 10 11 ⁇ glucose measurements are therefore necessary still possible, but only with limited accuracy, but for certain
  • the parallel resistance q has a resistance value of 10 * ⁇ , since the best measurement results are then achieved with the overall arrangement.
  • FIG. 1 is a schematic representation of the membrane electrode according to the invention.
  • FIG. 2 is a schematic representation of the membrane electrode according to the invention in another embodiment.
  • FIG. 3 shows an embodiment of the membrane electrode according to the invention with four measuring points.
  • FIG. 4 shows an embodiment of the invention
  • Membrane electrode in which it is arranged on a holder that can be plugged onto three teeth.
  • Figure 5 shows an embodiment of the membrane electrode according to the invention, in which it is arranged on a clamp.
  • Figure 6 shows an embodiment of the membrane electrode according to the invention, in which it is arranged in a cushion, preferably made of silicone rubber.
  • FIG. 7 and Figure 8 shows an embodiment of the invention
  • Membrane electrode in which it is arranged in a capillary or coupled to it.
  • Membrane electrode in which it is designed as a puncture and / or catheter electrode.
  • Figure 10 is a simplified schematic representation of the measuring electronics used to operate the membrane electrode according to the invention.
  • FIG. 11 and FIG. 12 show two embodiments of the measuring electronics from FIG. 10 in a schematic representation.
  • FIG. 13 shows a plot of measurement values obtained in a long-term measurement with five membrane electrodes according to the invention.
  • a membrane electrode according to the invention for measuring the glucose concentration in liquids is shown schematically in FIG. It consists of a base membrane 1 with a noble metal electrode 2 which is arranged on one side of the base membrane 1, a proton-selective ion membrane 3 arranged on the base membrane 1 and the noble metal electrode 2 and one on the Ion membrane 3 arranged double membrane 4, in which glucose oxidase is contained in a suitable medium.
  • the base membrane 1 is arranged on an insulation membrane or a carrier film 5, the insulation membrane or the carrier film 5 enclosing the electrode structure laterally and below.
  • FIG. 2 shows an advantageous embodiment of the membrane electrode according to the invention, in which the carrier film or insulation membrane 5, the base membrane 1 with the electrode 2 and the proton-selective ion membrane 3 are enclosed by an outer membrane 6 and the double membrane 4 in the glucose oxidase in one suitable medium is contained on the outer membrane 6 is arranged.
  • the various membranes arranged one above the other are advantageously welded to one another, since leakage currents are thereby avoided.
  • the intermediate space 7 between the carrier film or insulation membrane 5, the base membrane 1 with the electrode 2, the proton-selective ion membrane 3 and the outer membrane 6 is filled with an electrolyte gel, the electrolyte gel being used for contacting the
  • Reference electrode or the reference electrode system is used. This has the advantage that a possible contamination of the liquid to be analyzed by a reference electrode is avoided.
  • the electrode 2 is connected to a measuring electronics with a cable 8.
  • This cable 8 is continued in a hose 9 from the electrode structure.
  • the hose 9 is connected to the outer membrane 6, whereby it is preferably glued and particularly preferably welded.
  • the space 10 between the cable 8 and the hose 9 is also filled with electrolyte gel.
  • Gold or platinum is preferably used for the noble metal electrode, wherein thin-film techniques are preferably used to produce the electrodes according to the invention, which enables inexpensive production of the electrodes according to the invention in large numbers. In particular, CVD or PVD processes can be used here.
  • the base membrane 1 is preferably made of an impermeable PVC
  • the ion membrane 3 is preferably made of a PVC material which contains a plasticizer as the liquid phase and which in turn contains ligand molecules which can complex H + ions.
  • all molecules which are soluble or miscible in the plasticizer used in each case and which can complex H ions are considered as ligand molecules, tridodecylyamine being particularly preferred.
  • the thickness of the membranes used is in the order of 100-300 ⁇ m and the specific total activity of the glucose oxidase in the double membrane 4 is preferably about 1 mmol / min.
  • the electrode structure has four measuring points, i.e. Four noble metal electrodes 2 are arranged in the electrode structure, the noble metal electrodes 2 each having a proton-selective ion membrane 3 and one
  • FIGS. 4 and 5 each show brackets 11, 12 on which the membrane electrode, generally designated 13, is attached.
  • the bracket 11 shown in Figure 4 is used for attachment to three teeth, it can be plugged onto three teeth, while in
  • bracket is formed by a bracket 12.
  • the embodiment shown in FIG. 6 consists of a membrane electrode 13 arranged in a cushion 14 made of silicone rubber, as is preferably used for measuring
  • Glucose concentrations are used on organ surfaces, since the weight distribution on the cushion 14 prevents an impairment of organ function due to excessive pressure on the organ.
  • the electrode arrangement is coupled to a capillary 15.
  • the capillary 15 is preferably arranged on a base plate 16, in which in turn the electrode structure with double membrane 4,
  • a puncture or catheter electrode is realized with the construction according to the invention.
  • the base membrane is formed by a plastic fiber 17, the electrode 2, the proton-selective ion membrane 3 and the double membrane 4 containing glucose oxidase enclosing the plastic fiber 17.
  • Figure 10 shows in simplified form the schematic structure of the measuring electronics used, but in which the or Elements for processing and storing the measured values are not shown.
  • the circuit shown in simplified form consists of a stabilized one
  • Polarization voltage source 18 two amplifiers 19 and 20 with high impedance, a parallel resistor 21 and a display device 22, which in the simplest case can be formed by a voltmeter, and the membrane electrode 23 according to the invention and a reference electrode 24.
  • FIGS. 11 and 12 schematically show two advantageous embodiments of the measuring electronics, in which the measuring electronics are distributed over two spatially separate units 25, 26 and 27, 28.
  • the unit 25 is connected via the cable 8 to the membrane electrode and with the cable 29 to the unit 26.
  • the amplifier unit in this exemplary embodiment there is an impedance converter, a differential amplifier, the battery and Voltage stabilizer, the parallel resistor, the reference electrode or reference system and a current
  • the unit 27 is connected to the unit 28 by electro-optical means.
  • the unit 27 therefore contains the components of the unit 25 and an IR laser diode or an LED 31, while the unit 28 contains the components of the unit 26 and a photodiode 30.
  • FIG. 13 shows the result of long-term measurements over 60 days with five different electrodes.
  • the solutions examined in these measurements contained 1 mmol H2O2 / I and a parallel resistor with a resistance value of 10 9 ⁇ was used. From the recorded measurement results, the drift of the electrodes was calculated to be only 0.003 mV / h or 7.2 mV in 100 days, which shows the particular suitability of the electrodes according to the invention for long-term measurements.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Membranelektrode zur Messung der Glucosekonzentration in Flüssigkeiten, bestehend aus: einer Grundmembran mit wenigstens einer Edelmetallelektrode, die auf einer Seite der Grundmembran angeordnet ist; einer auf der Grundmembran und der Edelmetallelektrode angeordneten protonenselektiven Ionenmembran; und einer auf der Ionenmembran angeordneten Doppelmembran, in welcher Glucose-Oxidase in einem geeigneten Medium enthalten ist, sowie eine elektronische Schaltung zum Betrieb der Membranelektrode mit: einer stabilisierten Polarisations-Spannungsquelle; zwei Verstärkern hoher Impedanz; einem Parallelwiderstand; einem Element zur Verarbeitung und Speicherung der gemessenen Größe; und einer Ausgabeeinrichtung.

Description

Membranelektrode zur Messung der Glucosekonzentration in Flüssigkeiten
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Membranelektrode zur Messung der Glucosekonzentration in Flüssigkeiten.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektronische Schaltung zum Betrieb der Membranelektrode.
Aus der EP-A 0 141 178 ist eine Anordnung zum Messen der Konzentration eines Stoffes bekannt, mit der sich Konzentrationen von H2O2 bestimmen lassen. Es ist eine Meßelektrode aus Edelmetall offenbart, die durch eine lipophile Membran von einem Elektrolyten getrennt ist. Die Membran enthält dabei lipophile Ionen, insbesondere Anionen, und/oder carriergebundene Ionen und ist protonenimpermeabel. Bei einer besonderen Ausgestaltung ist in dem Elektrolytraum, der durch die lipophile Membran von der Elektrode getrennt ist, ein Enzym enthalten, welches eine diffusible Substanz unter anderem in H2θ2 umsetzt, dessen Konzentration durch die Anordnung gemessen wird und so die Bestimmung der Konzentration der Substanz erlaubt. Bei der aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung zum Messen der Konzentration eines Stoffes ist von Nachteil, daß die gemessene Größe sich während des Meßvorgangs relativ stark verändert, d.h. einer gewissen Drift unterliegt. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Elektrode zu schaffen, die das aus dem Stand der Technik bekannte Problem vermeidet und die wirtschaftlich herstellbar ist.
Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine elektronische Schaltung zum Betrieb einer derartigen Elektrode bereitzustellen.
Die vorliegende Aufgabe wird durch eine Membranelektrode zur Messung der Glucosekonzentration in Flüssigkeiten gelöst, bestehend aus: einer Grundmembran mit wenigstens einer Edelmetallelektrode, die auf einer Seite der Grundmembran angeordnet ist; einer auf der Grundmembran und der Edelmetallelektrode angeordneten protonenselektiven Ionenmembran; und einer auf der Ionenmembran angeordneten Doppelmembran, in welcher Glucose-Oxidase in einem geeigneten Medium enthalten ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird weiterhin durch eine elektronische Schaltung zum Betrieb der
Membranelektrode mit: einer stabilisierten Polarisations- Spannungsquelle; zwei Verstärkern hoher Impedanz; einem Parallelwiderstand; einem Element zur Verarbeitung und Speicherung der gemessenen Größe; und einer Ausgabeeinrichtung gelöst.
Herkömmliche Elektroden mit großen Edelmetalloberflächen zeigen eine starke Empfindlichkeit gegenüber Konvektion. Dies bedeutet, daß Veränderungen des Kapillarstroms, die Veränderungen der Konvektion innerhalb der Diffusionszone der Elektrode bewirken, starke Änderungen des Elektrodensignals induzieren. Auf Grund dieser Tatsache werden Mikroelektroden mit einem Elektrodendurchmesser unter 50 μm mit einer geringen Konvektionsempfindlichkeit angewendet. Nachteiligerweise besitzen derartige Mikroelektroden eine relativ hohe Drift. Sie liegt im allgemeinen in dem Bereich von bis zu 2 bis 3 % pro Stunde. Die Verwendung von Mikroelektroden für Messungen mit einer ausreichenden Genauigkeit ist daher nur möglich, wenn diese Drift entsprechend korrigiert wird. Dies erfordert häufige Kalibrierungen mit wenigstens 2 Lösungen oder Standardgasen. Bei den erfindungsgemäßen Elektroden ist die Edelmetalloberfläche mit einer schützenden lipophilen Membran bedeckt, die nur hydrophoben und gasförmigen
Spezies erlaubt die Elektrode zu erreichen. Des weiteren ist erfindungsgemäß eine Doppelmembran auf der Ionenmembran angeordnet, wobei in der Doppelmembran Glucose-Oxidase in einem geeigneten Medium enthalten ist.
Das Prinzip von potentiometrisch-polarographischen H2O2- Messungen ist eine Kombination von zwei verschiedenen elektrochemischen Verfahren, der Amperometrie und der Potentiometrie. Die Kombination dieser zwei Meßverfahren in einer Elektrode basiert auf der Beobachtung, daß
Elektroden, bei denen die Ionenmembran z. B. mit Platin in Berührung gebracht wurde, auf Wasserstoff reagieren. Die Untersuchung dieses unerwarteten Phänomens zeigte, daß Wasserstoff an der Platinoberfläche gemäß der elektrochemischen Reaktion
H2 - 2e" → 2H+
aus dieser Redox-Reaktion stammenden Protonen sammeln sich auf Grund des Diffusionswiderstands der Ionenmembran in dem durch Hydratation erzeugenden Zwischenraum zwischen der Elektrodenoberfläche und der Ionenmembran an. Andererseits entsteht ein Protonenfluß durch die Membran, wobei dieser Fluß durch die Dicke der Membran, die Konzentration und Mobilität des oder der H+-Träger in der lipophilen Membran, der Aktivität der Protonen in dem Zwischenraum zwischen Edelmetallelektrode und Ionenmembran und der elektrischen Feldstärke zwischen Edelmetalloberfläche und dem äußeren
Enzymraum abhängt. Diese Parameter können entsprechend den Erfordernissen durch die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Elektrode hinsichtlich der Dicke der Membran, des angelegten elektrischen Feldes und der anderen genannten Größen in geeigneter Weise eingestellt werden, so daß der Fluß der Protonen durch die Ionenmembran zu der Bildung von zwei Protonengradienten und entsprechenden Potentialgradienten führt. Der erste Gradient entwickelt sich in dem wassergefüllten Zwischenraum zwischen Edelmetallelektrode und Ionenmembran, während der zweite innerhalb der Membran entsteht.
Polarographische Elektroden können als reduzierende oder oxidierende elektrochemische Systeme verwenden werden. Sie bestehen aus einer polarisierbaren Metallelektrode, einer nicht polarisierbaren Bezugselektrode (z.B. Ag/AgCl) und einer Polarisations-Spannungsquelle. Das spezifische Signal ist der Strom, der durch die Redox-Reaktion der zu analysierenden chemischen Spezies erzeugt wird. Prinzipiell werden alle Moleküle, die die Metalloberfläche durch
Diffusion erreichen, vollständig oxidiert oder reduziert. Dementsprechend fällt die Konzentration der zu analysierenden Spezies von ihrem ursprünglichen oder anfänglichen Konzentrationswert in der Probe auf Null an der Oberfläche der polarisierten Elektrode. Die Anzahl der Moleküle, die zu der Oberfläche diffundieren, hängt von ihrem Fluß ab, der proportional ihrer Konzentration, aber unabhängig von ihrer Aktivität ist. Die Beziehung zwischen der Konzentration der Spezies und dem gemessenen Redox- Strom ist daher linear.
Durch potentiometrische Elektroden wird die Aktivität von Ionen gemessen. Die Aktivität von chemischen Spezies ist als Grad der freien Beweglichkeit von Ionen oder Molekülen definiert. Die theoretische Grundlage für Aktivktätsmessungen von Kationen oder Anionen wird durch die Nernst-Gleichung gegeben, die aussagt, daß die Aktivität von Ionen mit dem Logarithmus der steigenden Ionenkonzentration abnimmt. Das Prinzip von Ionenmessungen durch Glaselektroden oder moderne Ionenelektroden ist, daß Ionen entsprechend der Ionenaktivität reversibel in einer hydratisierten Glasmembran oder einem geeigneten Ionenträger eingelagert werden. Bei Ionenelektroden ähnelt der Mechanismus der Einlagerung von Ionen dem Laden und Entladen von Kondensatoren. Gemäß Moody und Thomas, Selective Ion sensitive Electrodes, Marrow Watford , England 1971, kann die bei Ionenleitelektroden verwendete Membran als eine Flüssigmembran bezeichnet werden.
Im Vergleich mit der Polarisationsspannung von herkömmlichen H2O2-/ H2- und pθ2~Elektroden, die im Bereich von 700 mV liegt, hat sich für die erfindungsgemäße Glucoseelektrode vorteilhafter Weise eine Spannung von 200 bis 300 mV als ausreichend erwiesen. Um relativ stabile
Redox-Ströme zu erhalten, erfordern herkömmliche Elektroden Polarisationszeiten von einer bis zehn Stunden, wobei immer noch eine Drift von 3 % pro Stunde vorliegt. Im Gegensatz dazu zeigen die erfindungsgemäßen Elektroden Polarisationszeiten im Bereich von Sekunden, wobei es besonders vorteilhaft ist, daß die Drift trotz der sehr geringen Polarisationszeit wesentlich geringer ist. Ein Grund hierfür könnten die sehr speziellen Eigeschaften der Helmholz-Schicht sein, die ausschließlich aus 0H~ und H+~ Ionen besteht. Weiterhin sind elektrochemische Nebenreaktionen vorteilhafter Weise ausgeschlossen, weil die Edelmetalloberfläche durch eine lipophile Membran abgeschlossen und daher von sehr hoher Reinheit ist. Dementsprechend kann keine Vergiftung der
Elektrodenoberfläche durch Abscheidung von Metallen, Metallverbindungen und Salzen mit niedrigen Löslichkeitskoeffizienten usw. auftreten.
Die erfindungsgemäße Anordnung der verschiedenen Membranen ist besonders vorteilhaft, da insbesondere durch die zusätzliche Anordnung einer Doppelmembran, in welcher Glucose-Oxidase in einem geeigneten Medium enthalten ist, auf der Ionenmembran der Verbrauch an reduzierbaren (O2) oder oxidierbaren Spezies (H2O2/ H2 ) auf einem derartig niedrigen Niveau gehalten werden kann, daß die erfindungsgemäßen Elektroden keine
Konvektionsempfindlichkeit zeigen, sogar wenn große Edelmetallanoden oder -katoden eingesetzt werden. Des weiteren wird die potentiometrische Bestimmung von sehr kleinen H2θ2~Oxidationsströmen ermöglicht, so daß sich die Möglichkeit zur Messung von Glucosekonzentrationen mit extremer Langzeitstabilität bei infinit kleinem Glucoseverbrauch eröffnet.
In einer besonderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Grundmembran auf einer Isolationsmembran oder einer Trägerfolie angeordnet. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Isolationsmembran oder Trägerfolie so ausgebildet ist, daß sie den gesamten Elektrodenaufbau seitlich und unten umschließt, so daß die Elektrode nur mit einer Fläche mit der Umgebung in Kontakt treten kann. Hierdurch werden Leckströme mit großer Sicherheit vermieden und ein Stoffaustausch kann nur über die definierte, zur glucosehaltigen Lösung gerichteten Oberfläche der Doppelmembran erfolgen.
Damit Leckströme besonders wirksam vermieden werden, können die aufeinanderfolgenden Membranschichten des
Elektrodenaufbaus miteinander verschweißt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Membranelektrode sind die Trägerfolie oder Isolationsmembran, die Grundmembran mit der Elektrode und die protonenselektive Ionenmembran von einer Außenmembran umschlossen, wobei die Doppelmembran, in der Glucose- Oxidase in einem geeigneten Medium enthalten ist, auf der Außenmembran über der Ionenmembran angeordnet ist. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Zwischenraum zwischen der Trägerfolie oder Isolationsmembran, der Grundmembran mit der Elektrode, der protonenselektiven Ionenmembran und der Außenmembran mit einem Elektrolytgel gefüllt ist. Es ist bevorzugt, daß die Elektrode mit einer entsprechenden Meßelektronik verbindende Kabel in einem Schlauch von dem Elektrodenaufbau fortgeführt wird. Der Schlauch ist bevorzugt mit der Außenmembran verschweißt oder verklebt. Bei einem derartigen Aufbau ist es bevorzugt, wenn der Zwischenraum zwischen dem Kabel und dem Schlauch ebenfalls mit einem Elektrolytgel gefüllt ist. Das Elektrolytgel dient dabei der Kontaktierung der Bezugselektrode bzw. des Bezugselektrodensystems. Hierdurch wird vorteilhafterweise eine eventuelle Kontamination der zu analysierenden Flüssigkeiten durch eine Bezugselektrode vermieden.
Bei den erfindungsgemäßen Elektroden werden bevorzugt Edelmetallelektroden verwendet, wobei Gold und Platin als Material besonders bevorzugt sind.
Die Ionenmembran enthält allgemein eine flüssige Phase, wobei insbesondere in der flüssigen Phase der Ionenmembran Ligandenmoleküle enthalten sind, die innerhalb der Membran mobil sind. Die Ligandenmoleküle sind bevorzugt Tridodecylamin
Da elektrochemische Reaktionen gewöhnlich temperaturabhängig sind, ist es bevorzugt, wenn in dem erfindungsgemäßen Gesamtaufbau der Elektrode ein Thermofühler angeordnet ist. Somit ist durch die fortlaufende Temperaturkontrolle während der Messung eine Korrektur von temperaturbedingten Meßwertveränderungen möglich. Allgemein erhältliche Thermoelemente, die bei der Temperaturmessung am oder im lebenden Körper eingesetzt werden, können dabei als Thermofühler verwendet werden.
Der erfindungsgemäße Elektrodenaufbau ist vorteilhafter Weise auch miniaturisierbar, wobei bei der Herstellung derartig miniaturisierter Elektroden bevorzugt Dünnfilmtechniken verwendet werden können, was es ermöglicht, preiswerte Elektroden zu schaffen, die als Einmalelektroden verwendet werden können. Es ist auch möglich, daß in einem miniaturisierten Elektrodenaufbau mehrere, z.B. zwei, drei oder vier, Meßstellen vorgesehen werden. Hierdurch wird zweckmäßigerweise die simultane Messung an entsprechend vielen Meßorten auf der Wangenschleimhaut bzw. der Gingiva ermöglicht. Wenn die einzelnen Meßwerte verglichen werden, wird die Sicherheit der Bestimmung erhöht bzw. die Bestimmung lokaler Unterschiede möglich. Für entsprechende Anwendungen ist bevorzugt, den erfindungsgemäßen Elektrodenaufbau auf einer Halterung anzuordnen. Eine derartige Halterung ist z.B. bevorzugt auf einen oder mehreren Zähnen aufsteckbar oder in der Form einer Klammer gebildet. Hierdurch wird die Messung der Glucosekonzentration in der Schleimhaut ermöglicht.
Bei einer Anordnung in einem Kissen, z.B. aus Silikon- Kautschuk wird die Messung von Glucosekonzentrationen auf Organoberflächen, z.B. während Operationen, möglich.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der
Membranelektrode ist die Grundmembran von einer Kunststoff- Faser gebildet, wobei die Elektrode, die protonenselektive Ionenmembran und die Glucose-Oxidase enthaltende Doppelmembran die Kunststoff-Faser umschließen. Eine derartig ausgebildete Elektrode findet Verwendung als
Einstichelektrode oder Katheterelektrode bei mikro- oder minimalinvasiven Eingriffen.
Durch die erfindungsgemäße Membranelektrode ist aber auch die Bestimmung von Glucose in Blut- und Flüssigkeitsproben in einem Analysenautomaten möglich. Hierzu wird der erfindungsgemäße Elektrodenaufbau in einer Kapillare vorgesehen bzw. mit einer Kapillare so gekoppelt, daß die Oberfläche der Glucose-Oxidase enthaltenden Doppelmembran mit dem Innenraum der Kapillare in Verbindung steht. Der erfindungsgemäße Elektrodenaufbau kann somit auch in Analysenautomaten eingesetzt werden, welche in Kliniken und/oder allgemein Laboratorien verwendet werden, in denen Flüssigkeiten auf den Glucosegehalt untersucht werden. Dies kann z.B. auch bei der Untersuchung von Lebensmitteln sein.
Bei den bisher bevorzugten Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Membranelektrode ist es für verschiedene Zwecke vorteilhaft , eine Referenzelektrode mit der Membranelektrode zusammen in einem Bauteil bzw. auf einer Halterung anzuordnen.
Die elektronische Schaltung zum Betrieb der
Membranelektrode mit einer stabilisierten Polarisations- Spannungsquelle, zwei Verstärkern hoher Impedanz, einem Parallelwiderstand, einem Element zur Verarbeitung und Speicherung der gemessenen Größe und einer Ausgabeeinrichtung ist bevorzugt so gestaltet, daß sie auf zwei voneinander räumlich getrennte Einheiten verteilt ist, wobei die Einheiten in einer vorteilhaften Ausgestaltung über ein Kabel miteinander verbunden sind. In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der elektronischen Schaltung sind die Einheiten auf elektro-optische Weise verbunden bzw. stehen auf elektro-optische Weise miteinander in Verbindung.
Der Parallelwiderstand der elektronischen Schaltung besitzt im allgemeinen einen Widerstandswert von etwa 10' bis 1011 Ω, besonders bevorzugt einen Wert von lθ" Ω. Der Parallelwiderstand bestimmt die Größenordnung der Oxidation von H9O2 und demzufolge des in der Schaltung erzeugten Oxidationsstroms . Da hohe Oxidationsraten den Glucosesensor gegenüber Konvektion exmpfindlich machen und die Glucose- Oxidase hohe Umsetzraten aufweisen müßte, um große Mengen an H2O2 zu erzeugen, ist es vorteilhaft, zu hohe Ströme zu vermeiden. Bei einem Widerstand von etwa 101" bis 1011 Ω sind daher Glucosemessungen noch möglich, aber nur mit einer eingeschränkten Genauigkeit, was jedoch für bestimmte
Anwendungen durchaus ausreichend sein kann. Bei einem q Widerstandswert von unter 10J Ω, d.h. in einem Bereich von etwa 10 bis 10° Ω, verändert sich die Steigung und die Form der Kalibrierungskurven, was sich ebenfalls nachteilig auf die Meßgenauigkeit auswirkt.
Besonders bevorzugt ist daher, wenn der Parallelwiderstand q einen Widerstandswert von 10 * Ω besitzt, da dann mit der Gesamtanordnung die besten Meßergebnisse erzielt werden.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Membranelektrode.
Figur 2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Membranelektrode in einer anderen Ausgestaltung.
Figur 3 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Membranelektrode mit vier Meßstellen.
Figur 4 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Membranelektrode, bei der diese auf einer auf drei Zähnen aufsteckbaren Halterung angeordnet ist.
Figur 5 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Membranelektrode, bei der diese auf einer Klammer angeordnet ist. Figur 6 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Membranelektrode, bei der diese in einem Kissen, bevorzugt aus Silikonkautschuk, angeordnet ist.
Figur 7 und Figur 8 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Membranelektrode, bei der diese in einer Kapillare angeordnet bzw. mit dieser gekoppelt ist.
Figur 9 Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Membranelektrode, bei der diese als Einstich- und/oder Katheterelektrode ausgebildet ist.
Figur 10 eine vereinfachte schematische Darstellung der zum Betrieb der erfindungsgemäßen Membranelektrode verwendeten Meßelektronik.
Figur 11 und Figur 12 zwei Ausführungsformen der Meßelektronik aus Figur 10 in schematischer Darstellung.
Figur 13 eine Auftragung von in einer Langzeitmessung mit fünf erfindungsgemäßen Membranelektroden erhaltenen Meßwerten.
In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Membranelektrode zur Messung der Glucosekonzentration in Flüssigkeiten schematisch dargestellt. Sie besteht aus einer Grundmembran 1 mit einer Edelmetallelektrode 2, die auf einer Seite der Grundmembran 1 angeordnet ist, einer auf der Grundmembran 1 und der Edelmetallelektrode 2 angeordneten protonenselektiven Ionenmembran 3 und einer auf der Ionenmembran 3 angeordneten Doppelmembran 4, in welcher Glucose-Oxidase in einem geeigneten Medium enthalten ist. Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform ist die Grundmembran 1 auf einer Isolationsmembran oder einer Trägerfolie 5 angeordnet, wobei die Isolationsmembran oder die Trägerfolie 5 den Elektrodenaufbau seitlich und unten umschließt.
In Figur 2 ist eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Membranelektrode dargestellt, bei der die Trägerfolie oder Isolationsmembran 5, die Grundmembran 1 mit der Elektrode 2 und die protonenselektive Ionenmembran 3 von einer Außenmembran 6 umschlossen sind und die Doppelmembran 4, in der Glucose-Oxidase in einem geeigneten Medium enthalten ist, auf der Außenmembran 6 angeordnet ist. Bei den Ausführungsformen gemäß Figur 1 und Figur 2 sind die verschiedenen übereinander angeordneten Membranen vorteilhafterweise miteinander verschweißt, da dadurch Leckströme vermieden werden. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 2 ist es darüberhinaus vorteilhaft, wenn der Zwischenraum 7 zwischen der Trägerfolie oder Isolationsmembran 5, der Grundmembran 1 mit der Elektrode 2, der protonenselektiven Ionenmembran 3 und der Außenmembran 6 mit einem Elektrolytgel gefüllt ist, wobei das Elektrolytgel dabei zur Kontaktierung der
Bezugselektrode bzw. des Bezugselektrodensystems dient. Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß eine eventuelle Kontamination der zu analysierenden Flüssigkeit durch eine Bezugselektrode vermieden wird.
Die Elektrode 2 ist mit einem Kabel 8 mit einer Meßelektronik verbunden. Dieses Kabel 8 wird in einem Schlauch 9 von dem Elektrodenaufbau fortgeführt. Der Schlauch 9 ist mit der Außenmembran 6 verbunden, wobei er bevorzugt verklebt und besonders bevorzugt verschweißt ist. Der Zwischenraum 10 zwischem dem Kabel 8 und dem Schlauch 9 ist ebenfalls mit Elektrolytgel gefüllt. Für die Edelmetallelektrode wird bevorzugt Gold oder Platin verwendet, wobei zur Herstellung der erfindungsgemäßen Elektroden bevorzugt Dünnfilmtechniken verwendet werden, die eine preiswerte Produktion der erfindungsgemäßen Elektroden in großer Zahl ermöglicht. Insbesondere können hier CVD- bzw. PVD-Verfahren Anwendung finden.
Die Grundmembran 1 wird bevorzugt aus einem undurchlässigen PVC gefertigt, während die Ionenmembran 3 bevorzugt aus einem PVC-Material gefertigt wird, das als flüssige Phase einen Weichmacher enthält und in diesem Weichmacher wiederum Ligandenmoleküle enthalten sind, die H+-Ionen komplexieren können. Als Ligandenmoleküle kommen grundsätzlich alle Moleküle in Betracht, die in dem jeweilig eingesetzten Weichmacher löslich bzw. mit diesem mischbar sind und H -Ionen komplexieren können, wobei Tridodecylyamin besonders bevorzugt ist. Die Dicke der verwendeten Membranen liegt jeweils in einer Größenordnung von 100 - 300 μm und die spezifische Gesamtaktivität der Glucose-Oxidase in der Doppelmembran 4 beträgt bevorzugt ungefähr 1 mMol/min.
Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform weist der Elektrodenaufbau vier Meßstellen auf, d.h. in dem Elektrodenaufbau sind vier Edelmetallelektroden 2 angeordnet, wobei die Edelmetallelektroden 2 jeweils mit einer protonenselektiven Ionenmembran 3 und einer
Doppelmembran 4, die Glucose-Oxidase in einem geeigneten Medium enthält, überdeckt ist. In den Figuren 4 und 5 sind jeweils Halterungen 11, 12 dargestellt, auf denen die Membranelektrode, hier allgemein mit 13 bezeichnet, angebracht ist. Die in Figur 4 dargestellte Halterung 11 dient zur Befestigung auf drei Zähnen, sie ist auf drei Zähne aufsteckbar, während in
Figur 5 die Halterung von einer Klammer 12 gebildet wird.
Die in Figur 6 dargestellte Ausführungsform besteht aus einer in einem Kissen 14 aus Silikonkautschuk angeordneten Membranelektrode 13, wie sie vorzugsweise zur Messung von
Glucosekonzentrationen auf Organoberflächen verwendet wird, da durch die Gewichtsverteilung auf das Kissen 14 eine Beeinträchtigung der Organfunktion durch zu hohen Druck auf das Organ verhindert wird.
Bei dem in den Figuren 7 und 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Elektrodenanordnung mit einer Kapillare 15 gekoppelt. Die Kapillare 15 ist dabei bevorzugt auf einer Grundplatte 16 angeordnet, in der wiederum der Elektrodenaufbau mit Doppelmembran 4,
Außenmembran 6, Ionenmembran 3, Edelmetallelektrode 2 mit Kabel 8, Grundmembran 1 und Isolationsmembran 5 integriert ist.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 9 wird mit dem erfindungsgemäßen Aufbau eine Einstich- bzw. Katheterelektrode verwirklicht. Hierbei wird die Grundmembran von einer Kunststoff-Faser 17 gebildet, wobei die Elektrode 2 , die protonenselektive Ionenmembran 3 und die Glucose-Oxidase enthaltende Doppelmembran 4 die Kunststoff-Faser 17 umschließen.
Figur 10 zeigt vereinfacht den schematischen Aufbau der verwendeten Meßelektronik, bei der jedoch das bzw. die Elemente zur Verarbeitung und Speicherung der Meßwerte nicht dargestellt sind. Die vereinfacht dargestellte Schaltung besteht aus einer stabilisierten
Polarisationsspannungsquelle 18, zwei Verstärkern 19 und 20 mit hoher Impedanz, einem Parallelwiderstand 21 und einer Anzeigeeinrichtung 22, die im einfachsten Fall durch ein Voltmeter gebildet sein kann, sowie der erfindungsgemäßen Membranelektrode 23 und einer Referenzelektrode 24.
Die Figuren 11 und 12 zeigen schematisch zwei vorteilhafte Ausführungsformen der Meßelektronik, bei denen die Meßelektronik auf zwei räumlich voneinander getrennte Einheiten 25, 26 und 27, 28 verteilt ist. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 11 ist die Einheit 25 über das Kabel 8 mit der Membranelektrode verbunden und mit dem Kabel 29 mit der Einheit 26. In der Einheit 25, der Verstärkereinheit, ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein Impedanzwandler, ein Differenzverstärker, die Batterie und der Spannungsstabilisator, der Parallelwiderstand, das Bezugselektroden- oder Referenzsystem und ein Strom-
/Spannungswandler integriert, während in der Einheit 26 ein Mikroprozessor mit Speicher, eine numerische Anzeige 30, alternativ zur Integration in Einheit 25 die Batterie und der Spannungsstabilisator und ein Ausgang zu einem Modem oder einem Drucker integriert sind. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 12 ist die Einheit 27 durch elektro-optische Mittel mit der Einheit 28 verbunden. Die Einheit 27 enthält daher die Bauelemente der Einheit 25 und eine IR-Laserdiode oder eine LED 31, während die Einheit 28 die Bauelemente der Einheit 26 sowie eine Photodiode 30 enthält.
In Figur 13 ist das Ergebnis von Langzeitmessungen über 60 Tage mit fünf verschiedenen Elektroden dargestellt. Die bei diesen Messungen untersuchten Lösungen enthielten 1 mMol H2O2/I und es wurde ein Parallelwiderstand mit einem Widerstandswert von 109 Ω verwendet. Aus den aufgezeichneten Meßergebnissen wurde die Drift der Elektroden zu nur 0,003 mV/h bzw. 7,2 mV in 100 Tagen berechnet, wodurch die besondere Eignung der erfindungsgemäßen Elektroden für Langzeitmessungen deutlich wird.

Claims

Patentansprüche
1. Membranelektrode zur Messung der Glucosekonzentration in Flüssigkeiten, bestehend aus:
einer Grundmembran (1) mit wenigstens einer Edelmetallelektrode (2), die auf einer Seite der Grundmembran (1) angeordnet ist;
einer auf der Grundmembran (1) und der Edelmetallelektrode (2) angeordneten protonenselektiven Ionenmembran (3); und
- einer auf der Ionenmembran (3) angeordneten
Doppelmembran (4), in welcher Glucose-Oxidase in einem geeigneten Medium enthalten ist.
2. Membranelektrode nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Grundmembran (1) auf einer Isolationsmembran (5) oder einer Trägerfolie (5) angeordnet ist.
3. Membranelektrode nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Isolationsmembran (5) oder die Trägerfolie (5) den Elektrodenaufbau seitlich umschließt.
4. Membranelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Trägerfolie oder die Isolationsmembran (5), die Grundmembran (1) mit der Elektrode (2) und die protonenselektive Ionenmembran (3) von einer Außenmembran (6) umschlossen sind und die Doppelmembran (4), in der Glucose-Oxidase in einem geeigneten Medium enthalten ist, auf der Außenmembran (6) angeordnet ist.
5. Membranelektrode nach Anspruch 4 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Zwischenraum (7) zwischen der Trägerfolie oder Isolationsmembran (5), der Grundmembran (1) mit der Elektrode (2), der protonenselektiven Ionenmembran (3) und der Außenmembran (6) mit einem Elektrolyt-Gel gefüllt ist.
6. Membranelektrode nach Anspruch 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Elektrode (2) ein Kabel (8) zur Verbindung mit einer entsprechenden Meßelektronik aufweist und dieses Kabel (8) in einem Schlauch (9) von dem Elektrodenaufbau fortgeführt wird.
7. Membranelektrode nach Anspruch 6 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schlauch (9) mit der Außenmembran (6) verschweißt oder verklebt ist.
8. Membranelektrode nach Anspruch 6 oder 7 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Zwischenraum (10) zwischen dem Kabel (8) und dem Schlauch (9) ebenfalls mit einem Elektrolyt-Gel gefüllt ist.
9. Membranelektrode nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Elektrode aus Gold oder Platin besteht.
10. Membranelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ionenmembran eine flüssige Phase enthält, wobei in der flüssigen Phase Ligandenmoleküle enthalten sind.
11. Membranelektrode nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ligandenmoleküle Tridodecylamin sind.
12. Membranelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in dem Elektrodenaufbau ein Thermofühler angeordnet ist.
13. Membranelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Elektrodenaufbau mehrere Meßstellen, d.h. Edelmetallelektroden (2) aufweist.
14. Membranelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Elektrodenaufbau auf einer Halterung (11, 12) angeordnet ist .
15. Membranelektrode nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Halterung auf einen oder mehreren Zähnen aufsteckbar ist.
16. Membranelektrode nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Halterung von einer Klammer (12) gebildet wird.
17. Membranelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Elektrodenaufbau in einem Kissen (14) aus Silikonkautschuk angeordnet ist, wobei der direkte Kontakt der Glucose-Oxidase enthaltenden Doppelmembran (4) mit dem umgebenden Medium gewährleistet ist.
18. Membranelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Elektrodenanordnung in einer Kapillare (15) vorgesehen bzw. mit einer Kapillare (15) gekoppelt ist.
19. Membranelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Grundmembran von einer Kunststoff-Faser (17) gebildet ist, wobei die Elektrode (2), die protonenselektive Ionenmembran (3) und die Glucose- Oxidase enthaltende Doppelmembran (4) die Kunststoff- Faser (17) umschließen.
20. Elektronische Schaltung zum Betrieb der Membranelektrode gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche mit:
einer stabilisierten Polarisations-Spannungsquelle
(18);
zwei Verstärkern (19, 20) hoher Impedanz;
einem Parallelwiderstand (21);
- einem Element zur Verarbeitung und Speicherung der gemessenen Größe; und
einer Ausgabeeinrichtung.
21. Elektronische Schaltung nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß elektronische Schaltung auf zwei voneinander räumlich getrennte Einheiten (25, 26; 27, 28) verteilt ist.
22. Elektronische Schaltung nach Anspruch 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Einheiten (25, 26; 27, 28) über ein Kabel (29) miteinander verbunden sind.
23. Elektronische Schaltung nach Anspruch 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Einheiten (25, 26; 27, 28) auf elektro- optische Weise verbunden sind bzw. miteinander in Verbindung stehen.
24. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Parallelwiderstand (21) einen Widerstandswert von 10' bis 10** Ω besitzt, bevorzugt einen Wert von 109 Ω
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