NL1003458C2 - Referentie-elektrode en referentie-elektrodesamenstel. - Google Patents

Description

5

Titel: Referentie-elektrode en referentie-eloktjcndesamenstel.

De uitvinding heeft betrekking op een referentie-elektrode en een referentie-elektrodesamenstel, in het bijzonder geschikt voor toepassing bij de meting van de pH-waarde van een meetvloeistof, omvattend een zilveren 10 geleider, die met.zilverchloride bedekt is en die in bedrijf via een ionentransport mogelijk makend orgaan met de meetvloeistof in contact staat.

Algemeen bekend is de zilver/zilverchloride-elektrode, die een zilverstaafje of -draad of dergelijke bedekt met een 15 laag zilverchloride omvat. Gebruikelijk wordt een met AgCl bedekte Ag-draad in een geleidende gel geplaatst, die bijvoorbeeld met KC1 verzadigd is en die weer via een poreus materiaal in verbinding staat met de omgeving. Als poreus materiaal wordt normaliter een glasfrit met een dikte in de 20 orde van 1 tot enkele millimeters toegepast. Deze glasfrit beoogt het opmengen van de geleidende gel in het meetmedium tegen te gaan.

Als de Ag/AgCl-elektrode samen met een tweede elektrode, die bijvoorbeeld een ISFET (ion-selective field-effect 25 transistor) kan omvatten, in een oplossing geplaatst is, waarvan de pH-waarde gemeten dient te worden, kan vanuit de oplossing ionentransport naar de Ag/AgCl-draad plaatsvinden door het poreuze materiaal heen en door de geleidende gel.

Een bezwaar van de bekende referentie-elektroden is, dat 30 zich bij bewaren lekverschijnselen en ("bloeden") kunnen voordoen. Met name speelt dit bij een lage omgevingsdruk. Indien de referentie-elektroden bijvoorbeeld per vliegtuig vervoerd worden, kan de omgevingsdruk lager worden dan de oorspronkelijk binnen de elektrode heersende druk, als gevolg 35 waarvan via het poreuze materiaal gel weg kan lekken.

Voorts kan de bekende referentie-elektrode bij hoge temperaturen uitdrogen, zodat de bekende elektroden nat opgeborgen en bewaard dienen te worden.

1003458 2

De uitvinding beoogt de geschetste bezwaren te ondervangen en in het algemeen een betrouwbare, stabiele referentie-elektrode ter beschikking te stellen.

Er is nu gevonden dat de bekende geleidende gellaag kan 5 worden vervangen door een uniform laagje S1O2. Hierdoor wordt bovendien de glasfritlaag overbodig.

Volgens de uitvinding wordt derhalve een referentie-elektrode van de boven beschreven soort verschaft die daardoor wordt gekenmerkt, dat het orgaan dat het ionentransport 10 mogelijk maakt een siliciumoxidelaag omvat, die op het zilverchloride is aangebracht en in bedrijf met de meetvloeistof in contact is.

Zij kan op het zilverchloride worden aangebracht onder toepassing van bekende technieken, met name door middel van 15 opdampen. Aangenomen wordt dat hierbij pin-holes worden gevormd die ionentransport mogelijk maken. Dit is evenwel een theorie waartoe de uitvinding niet moet worden beperkt.

De Si02~laag is slechts maximaal enkele tienden van micrometers dik. Wanneer de laag dikker is bestaat het gevaar 20 dat ten gevolge van verschillen in uitzettingcoëfficiënt tussen het amorfe siliciumoxide en het zilverchloride, breuken in de siliciumoxidelaag optreden. Dergelijke breuken verstoren een goede werking en kunnen deze zelfs verhinderen.

Hoewel het mogelijk is het volledige zilverchloride 25 oppervlak met een dun laagje S1O2 te bekleden, zal over het algemeen slechts in een venster, uitgespaard in een inert omhulsel voor de elektrode, een SiC>2-laagje zijn aangebracht.

Een bijkomend voordeel van de elektrode volgens de uitvinding is dat deze ook kan worden toegepast bij hoge 30 temperaturen, bijvoorbeeld bij temperaturen rond 100°C. Dit geeft problemen bij de bekende elektroden die een gel bevatten.

Voorts betreft de uitvinding de toepassing van een laagje siliciumoxide in een pH-referentie-elektrode als 35 ionentransport mogelijk makend orgaan.

1003458 3

In het volgende zal de uitvinding nader worden beschreven met verwijzing naar de bijgevoegde tekening van een uitvoeringsvoorbeeld.

Figuur 1 toont schematisch in dwarsdoorsnede een 5 voorbeeld van een inrichting voorzien van een referentie-elektrode volgens de uitvinding; figuur 2 toont op grotere schaal schematisch detail A van figuur 1.

Figuur 1 toont schematisch in doorsnede een deel van een 10 buisvormig lichaam of huls 1, dat een deel van een katheter of probe kan zijn. Het buisvormige lichaam is in dit voorbeeld aan het getoonde uiteinde afgesloten door een dwarsschot 2. Op het schot is een montagedeel of kopdeel 3 aangebracht, dat ringvormig is en in dit voorbeeld aan de buitenomtrek glad op 15 het buitenoppervlak van het buisvormige lichaam aansluit. Het kopdeel omvat een draaglichaam 4, dat bijvoorbeeld een schijf of blokje van een geschikt elektrisch isolerend materiaal kan zijn. Het draaglichaam 4 rust op het dwarsschot 2 en draagt een in dit voorbeeld als een plaatje 5 gevormd elektrode-20 element, dat als detail A in figuur 2 is getoond. H't elektrodeplaatje omvat een op de drager liggend plaatje zilver 6, dat bedekt is met een laag zilverchloride 7. De laag zilverchloride is weer bedekt met een laag siliciumoxide 8. De laag S1O2 is middels een afdichtring 9 vloeistofdicht verbonden 25 met het kopdeel 3. In het getoonde voorbeeld heeft het kopdeel hiertoe aan de van het dwarsschot 2 afgekeerde zijde een binnenwaarts reikende kraag 10, die in gemonteerde toestand over de afdichtring 9 heen ligt.

De SiC>2-laag heeft een vrij liggend centraal gedeelte, dat 30 tijdens bedrijf met de meetvloeistof in contact staat. De laag S1O2 is een elektrisch isolerende laag, die echter wel als het ware als een membraan fungeert, dat transport van Cl~-ionen vanuit de AgCl-laag naar buiten toe toestaat, zodat het elektrisch contact tussen de meetvloeistof en het Ag/AgCl-35 plaatje gewaarborgd is. Door toepassing van het laagje S1O2 is een complete "solid state"-elektrode verkregen, die ongevoelig 1003458 4 is voor omgevingsdrukvariaties of omgevingstemperatuur-variaties.

In het getoonde voorbeeld is een tweetal elektrische verbindingspennen 11 voorzien, die door het dwarsschot 2 en 5 het draaglichaam 4 reiken. De verbindingspennen zijn enerzijds op geschikte wijze, bijvoorbeeld door solderen verbonden met het naar het draaglichaam gekeerde oppervlak van het zilveren plaatje 6 en anderzijds met zich door de huls uitstrekkende verbindingsdraden 12.

10 De huls 1, het kopdeel 3 en het draaglichaam 4 kunnen van een geschikt kunststof materiaal, bijvoorbeeld PTFE, vervaardigd zijn. Het kopdeel 3 en het draaglichaam 4 kunnen door lijmen op de huls zijn bevestigd, doch zijn bij voorkeur door ultrasoon lassen bevestigd. Het getoonde uitvoerings-15 voorbeeld van de uitvinding heeft de vorm van een probe, die in het bijzonder geschikt is voor toepassing in de voedingsmiddelenindustrie. De afdichtring 9 kan uit een geschikte rubbersoort zijn vervaardigd, waarvan toepassing in de voedingsmiddelenindustrie toegestaan is.

20 Opcemerkt wordt, dat na het voorgaande diverse varianten voor de deskundige voor de hand liggen. Zo kan het elektrode-element een andere vorm dan een plaatvorm hebben. Voorts kan in het geval van een plaatvorm het met een laag S1O2 bedekte Ag/AgCl-plaatje bijvoorbeeld een gebogen vorm hebben, of als 25 een komvormig of juist een bol orgaan zijn uitgevoerd. Voorts kan een dergelijk elektrode-element zijn ingegoten in een voor de beoogde toepassing geschikt materiaal, waarbij natuurlijk tenminste een deel van het oppervlak van de SiC>2-laag voor meetdoeleinden vrij dient te blijven. Voorts kan het plaatje 30 in een probe van elke gewenste vorm en voor elk gewenst toepassingsgebied worden toegepast, bijvoorbeeld op medisch gebied, zoals in een katheter voor de meting van de pH van bloed. Ook is het mogelijk een probe of een katheter, die tenminste één referentie-elektrode volgens de uitvinding omvat 35 van een tweede meetelektrode is voorzien. Deze en soortgelijke varianten worden geacht binnen het kader van de uitvinding te vallen.

1003458

Claims (13)

1. Referentie-elektrode, in het bijzonder geschikt voor toepassing bij de meting van de pH-waarde van een 5 meetvloeistof, omvattend een zilveren geleider, die met zilverchloride bedekt is en die in bedrijf via een ionentransport mogelijk makend orgaan met de meetvloeistof in contact staat, met het kenmerk, dat het orgaan dat ionentransport mogelijk maakt een siliciumoxidelaag omvat, die 10 op het zilverchloride is aangebracht.

2. Referentie-elektrode volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de zilveren geleider is uitgevoerd als een plaatje.

3. Referentie-elektrode volgens conclusie 2, met het 15 kenmerk, dat het plaatje een gebogen vorm heeft.

4. Referentie-elektrodesamenstel voorzien van een referentie-elektrode volgens één der conclusies 1 t/m 3.

5. Referentie-elektrodesamenstel volgens conclusie 4, gekenmerkt door een ringvormig montagedeel, dat de van de 20 chloridelaag en de siliciumoxidelaag voorziene zilveren geleider omsluit.

6. Referentie-elektrodesamenstel volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het ringvormige montagedeel een binnenwaarts reikende kraag heeft, die over de siliciumoxidelaag reikt doch 25 tenminste een centraal gedeelte van de siliciumoxidelaag onbedekt laat.

7. Referentie-elektrodesamenstel volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat tussen de kraag van het montagedeel en siliciumoxidelaag een afdichtring is aangebracht.

8. Referentie-elektrodesamenstel volgens één der conclusies 5 t/m 7, met het kenmerk, dat de zilveren geleider ligt op een draaglichaam en dat tenminste één elektrisch verbindingsorgaan door het draaglichaam reikt en met één uiteinde elektrisch met de zilveren geleider is 35 verbonden, terwijl het andere uiteinde met een verbindingsdraad is verbonden. 1003458

9. Referentie-elektrodesamenstel volgens één der conclusies 5 t/m 8, met het kenmerk, dat het ringvormige montagedeel in gemonteerde toestand het draaglichaam omsluit en samen met het draaglichaam op een probe is bevestigd.

10. Referentie-elektrodesamenstel volgens conclusie 9,met het kenmerk, dat het ringvormige montagedeel en/of het draaglichaam door ultrasoon lassen op de probe is/zijn bevestigd.

11. Referentie-elektrodesamenstel voorzien van een 10 referentie-elektrode volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de zilveren geleider in een geschikt gietmateriaal is ingegoten, waarbij althans een deel van het oppervlak dat is bekleed met zilverchloride vrij is gelaten van gietmateriaal, op welk deel de SiÜ2-laag is aangebracht.

12. Probe of katheter voorzien van tenminste één referentie-elektrode volgens één der conclusies 1 t/m 3 of van tenminste één referentie-elektrodesamenstel volgens één der conclusies 4 t/m 8 of 11.

13. Toepassing van een laagje siliciumoxide in een 20 pH-referentie-elektrode als ionentransport mogelijk makend orgaan. 1003458