NL8400952A - Capacitieve detectie inrichting. - Google Patents

Description

VO 6206

Titel: Capacitieve detectie inrichting.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting, waarbij gebruik wordt gemaakt van interdigitale condensatoren voor het detecteren en meten van de concenctratie van bepaalde niet-waterige fluïda, namelijk 5 gassen en vloeistoffen, of specifieke niet-waterige materialen of deeltjes, namelijk ionen, moleculen of dergelijke in de aanwezigheid van flulda.

Condensatoren van het type met interdigitale bekleedselen of vingers zijn bekend en zijn normaliter verkrijgbaar. Deze inrichtingen zijn in verschillende uitvoeringsvormen gebruikt voor het aangeven van vocht 10 in de atmosfeer. Zo beschrijft bijvoorbeeld het Amerikaanse Octrooischrift 2,219.497 een testelectrode van het electrostatische type voorzien van interdigitale vingerachtige electroden, bekleed met een laag van hydrosco-pisch materiaal, welke bestemd , is voor het absorberen van vocht uit de lucht in een bekende relatie ten opzichte van de relatieve vochtigheid 15 van de lucht. In het Amerikaanse Octrooischrift is een aantal condensator constructies beschrift waaronder interdigitale constructies met rechte lijnen en concentrische cirkels, welke zijn bevestigd aan tegenover elkaar gelegen electroden, die op een substraat zijn geplaatst.

Vóórts beschrijft. hetiAmerikaanse Octrooischrift 4.164.868 een 20 vochtigheidstranducent van het capacitieve type voorzien van een paar electrische geleidende bekledingen, die op een afstand van elkaar zijn opgesteld, met een dielectrische film met water absorptie eigenschappen, welke gedeelten van de electrisch geleidende bekledingen bedekt'. Daarna wordt een buitenste electrisch geleidende voor water doorlaatbare laag 25 door de electrische film ondersteund, die de electrisch geleidende bekledingen bedekt, welke de condensator bekleedselen omvatten.

In het laatsgenoemde Amerikaanse Octrooischrift wordt de resulterende verandering in capaciteit,gemeten tussen de bekleedselen van de condensator, als gewijzgid door de water absorptie-Film, gedetecteerd door het opnemen 30 van de capacitieve vochtigheidstransducent in een geschikte electrische keten, welke voorziet in een me-ting van de capaciteit en een verandering van de capaciteit.

Voorbeelden van geschikte electrische ketens voor het meten van de capaciteit of transducenten van het capacitieve type zijn bekend bijvoorbeeld 35 uit Review of Scientific Instruments, vol.44, nr. 10, oktober 1973, Dean 8400952 -2-

* - V

R. Harrison en John Dimeff, waarbij een brugketen van het diode-quad type is beschreven ten gebruike bij capacitieve transducenten en waarbij een zeer nauwkeurige wijze van meten van de capaciteit van een onbekende condensator wordt verkregen door de onbekende condensator in de diode-quad 5 brugketen in serie met bekende condensatoren en parallel aan een spannings-frequentiebron op te. nemen. De uitgangsspanning van de diode-quad keten, met een gestabiliseerde ingangsspannings frequentiebron, is een gelijkspanning, die een functie is van het verschil tussen de capaciteit, welke men beoogt te meten en de capaciteit van de bekende condensator.

10 De uitvinding voorziet in middelen, waarmede de aanwezigheid en conentratie van bepaalde specifieke niet-waterige chemicalen, verbindingen, materialen, gassen, vloeistoffen of dergelijke kunnen worden gedetecteerd en gemeten in. de omgeving waarin het materiaal, dat men beoogt te detecteren, zich. bevindt.

15 Deze detectie en concentratiemeting vindt plaats wanneer de inrichting zich. bevindt in de omgeving waarin, het materiaal, dat moet worden gedetecteerd, wordt geacht zich te bevinden. Hiertoe voorziet de inrichting volgens de uitvinding in organen door middel waarvan het bepaalde materiaal, * ► dat moet worden gedetecteerd, zich een en in het electrische veld van de 20 inrichting kan verzamelen met uitsluiting van andere chemicalen, gassen of dergelijke, die zich in de omgeving kunnen bevinden, en door de op-zameling en mate van opzameling wordt de aanwezigheid en concentratie bepaald. Meer in het bijzonder wordt gebruik gemaakt van bepaalde membraan bekledingen op. de interdigitale condensatoren, welke het bepaalde materiaal 25 of deeltje in het inwendige van het membraan absorberen of het passeren daarvan door het membraan mogelijk maken. Door een dergelijke permiatie van het gekozen fluïdum of deeltje in of door het membraan wordt de dielectrische tijdsconstante van het dielectricum in het electrische veld tussen de bekleedselen van een interdigitale condensator waarvan het „30 membraan deel uitmaakt, beïnvloedt hetgeen resulteert in een verandering in capaciteit van de interdigitale condensator, alles ten gevolge van de aanwezigheid van het gekozen fluïdum of deeltje. Een dergelijke verandering in capaciteit wordt dan gedetecteerd en gemeten.

Bij een basis uitvoeringsvorm volgens de uitvinding worden electrisch 35 geleidende stroken, van metaal op een isolerende substraat geplaatst voor 8400952

* - A

-3- het vormen van twee condensatorbekleeds elen, waarbij de bekleedselen een configuratie van interdigitale vingers, concentrische cirkels, in elkaar gestrengelde spiralen of dergelijke hebben. Electrische geleiders voor aansluiting op een hulpuitrusting zijn op hun beurt aan elk bekleedsel 5 bevestigd. Vervolgens bedekt een electrisch isolerende bekleding van een geschikt materiaal de electrisch geleidende condensator bekleedselen en geleiders, waarbij deze isolerende bekleding zodanig wordt gekozen, dat deze volledig passief, niet-reactief en niet-absorptief voor het bepaalde materiaal, dat men beoogt te detecteren en voor andere chemicalen 10 en materialen, die in de omgeving aanwezig zijn.

Na de isolerende passieve bekleding van de electrische stroken en geleiders is een tweede laag van een gekozen membraan of dergelijke aanwezig. Deze tweede membraanlaag kan bestaan uit een bekleding, welke de eerste isolerende passieve laag onmiddellijk bedekt of kan ten opzichte 15 van de isolerende passieve, laag zijn gescheiden, in welk geval er een tussenmedium, in hoofdzaak niet-reactief, zoals een gas of vloeistof tussen de eerste isolerende laagbekleding en het tweede laag membraan aanwezig is.

Het tweede laag membraan heeft een bekende relatie tot het specifieke c materiaal, dat moet worden gedetecteerd, hetzij, dat het membraan selectief 20 absorptief is, selectief poreus is of een andere selectieve fysiche eigenschap bezit.

Bij het gebruik van de inrichting volgens de aanvrage treedt het bepaalde materiaal, dat moet worden gedetecteerd, de tweede laag· tot de onmiddellijke nabijheid van de eerste laag binnen o‘f passeert deze tweede 25 laag en toont daarbij zijn aanwezigheid door de dielectrische tijdsconstante van het materiaal in het electrische veld tussen de bekleedselen van de interdigitale condensator te beïnvloeden-.

De inrichting wordt daarna opgenomen in een uitwendige electrische keten, welke het mogelijk maakt, dat de resulterende verandering in capa-30 citeit van de interdigitale condensator wordt gedetecteerd en gemeten.

3ij de voorkeurs uitvoeringsvorm wordt de interdigitale condensator detectie inrichting- volgens de uitvinding· opgenomen in een electrische diode-quad capaciteits meet keten, welke keten een spanning met een bekende frequentie en grootte over de bekleedselen van de interdigitale-capaciteits 35 detectie inrichting en van een op een soort gelijke wijze opgebouwde, in 8400952 £ ΐ -4- de buurt gelegen interdigitale capacitieve inrichting aanlegt, welke laatste evenwel volledig is gepassiveerd door een totaal niet-reactieve tweede laag of welke niet met de omgeving reageert. Hierdoor is het mogelijk, dat de tweede of gepassiveerde interdigitale condensator de 5 temperatuur van de omgeving bepaald. De verandering in capaciteit tussen de twee interdigitale condensatoren wordt gedetecteerd, wanneer deze zich beide in dezelfde omgeving bevinden. De waarde vaij eehtuitgangs-gelijkspanning van de electrische keten is indicatief voor de verandering in capactéit tussen de twee interdigitale condensatoren. Deze verandering 10 in capaciteit en mate van verandering van de capaciteit is een maat voor de hoeveelheid van het specifieke materiaal, dat is binnengetreden in, is opgeameld door of is gepasseerd via de tweede membraanlaag om het electrische veld tussen de condensator bekleedselen binnen te treden waardoor de dielectricüeits constante van de interdigentiale condensator 15 wordt gewijzigd en derhalve de capaciteit van de condensator wordt gewij zigd.

Voor bijvoorbeeld het detecteren van een verdovingsgas van het gehalogeneerde koolwaterstof- of stikstofoxyde type, omvat de tweede laag ' * een bepaald type siliconrubber, dat de eerste isolerende laag onmiddel-20 lijk bedekt, waarbij de laag van siliconrubber op een selectieve wijze het bepaalde verdovingsgas met een bekende snelheid welke verband houdt met de concentratie, toelaat tot de tussenruimten, van moleculaire afmetingen in het siliconrubber. .

Wanneer de inrichting evenwel wordt gebruikt als een ionendetectie 25 en meetstelsel, omvat de tweede laag een membraan, dat zich op een afstand van de eerste isolerende laag bevindt, waarbij de uit het membraan bestaande tweede laag het doorlaten van het gekozen ion naar de onmiddel-jijke nabijheid van de interdigitale condensator mogelijk maakt. Indien het bijvoorbeeld gewenst is kalium ionenlin.een oplossing te detecteren, 30 wordt de interdigitale condensator eerst omgeven door gedeioniseerd water, dat op zijn beurt, van: de oplossing , wejke de kalium, ionen bevatr is gescheiden door de als een membraam uitgevoerde tweede laag, die als een barrière dient voor alle materialen behoudens het gekozen ion, inclusief het gedeioniseerde water. Dit membraan wordt gepermeëerd door 35 kalium ionen, welke de omgeving met gedeioniseerd water van de interdigitale 8400952 -5- 2 i condensator binnetreden om de capaciteit daarvan te wijzigen.

De temperatuur aftastende interdigitale condensator waarmede de het bepaalde materiaal bepalende interdigitale condensator wordt vergeleken wordt bekleedt met een tweede laag van materiaal, dat is aan-5 gepast aan of reflecteerd op de invloed van de temperatuur op het materiaal van de tweede laag van de aftastende interdigitale condensator.

Deze laag moet natuurlijk ondoorlaatbaar zijn of ondoorlaatbaar worden gemaakt voor de omgeving, inclusief het gas of het deeltje, dat men wenst te bepalen. Bij de voorkeurs uitvoeringsvorm bevindt de met 10 een niet reactief materiaal beklede temperatuur bepalende interdigitale condensator zich bij de actieve aftastende interdigitale condensator hetgeen op een eenvoudige wijze kan geschieden door de beide interdigitale condensatoren op dezelfde substraat aan te brengen.

Het is duidelijk, dat andere voorbeelden van bepaalde materialen 15 voor de tweede lagen van aftastende interdigitale condensatoren voor ruime toepassingen van de inrichting volgens de uitvinding kunnen worden gekozen.

Sen oogmerk van de- uitvinding is het verschaffen van een inrichting waarmede bepaalde niet-waterige chemicaliën, gassen, ionen, of dergelijke 20 kunnen worden bepaald in de omgeving waarin zij worden verwacht zich te bevinden.

Een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van organen door middel waarvan de concentratie van een bepaald niet-waterig.-materiaal in een omgeving kan worden bepaald.

25 Een verder doel van de uitvinding is het verschaffen van detectie- organen van een interdigitale condensator, bekleed met een isolerende passieve bekleding, en een tweede laag, welke permeabel is voor een bepaald gas, een bepaalde vloeistof of een ander bepaald materiaal.

De uitvinding beoogt voorts te voorzien in een bepaalde materiaal-30 detectie-en niveau meetinrichting, waarbij de inrichting ten dele is voorzien van. een materiaal, dat- het passeren van detecteerbare gekozen moleculen naar het inwendige daarvan toelaat.

De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening. Daarbij'toont: 35 Figuur 1 een bovenaanzicht van een inrichting voor het detecteren 8400952 -6- en meten van de concentratie van een bepaald gas;

Figuur 2a en 2b dwarsdoorsneden over de lijnen Ila-IIa en Ilb-IIb van de inrichting volgens figuur 1;

Figuur 3 een blokschema van de schakeling, die bij de voorkeurs-5 uitvoeringsvorm volgens de.uitvinding wordt gebruikt;

Figuur 4 een bovenaanzicht van een andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding;

Figuur 5 een. blokschema van. de schakeling voor het. toepassen van een detectie- inrichting voor een aantal materialen; 10 Figuur 6 een blokschema, waarbijde uitvinding wordt toegepast bij een typerend verdovingsproces stelsel;

Figuur 7 een een dwarsdoorsnede van een bepaalde ionen detectie configuratie volgens de uitvinding;

Figuur 8 een dwarsdoorsnede van een andere bepaalde ionen detectie 15 configuratie volgens de uitvinding; en

Figuur 9 eendwarsdoorsnede van een gewijzigde de temperatuur bepalende interdigitale condensator-

In de verschillende figuren zijn overeenkomstige elementen van * , dezelfde verwijzingen voorzien.

20 Γη figuur 1 vindt men een bovenaanzicht van de inrichting 1 voor het detecteren en meten van de concentratie van een bepaald niet-waterig materiaal.. Eerst, worden twee interdigitale condensatoren 11 en 31 op een electrisch isolerende substraat 10 geplaatst. Van links naar rechts omvatde interdigitale condensator 11 twee langwerpige verbindingsgelei-25 ders 13 en 15, welke eindigen in een matrix van interdigitale vingers 14 en 16. De door de interdigitale vingers gevormde matrix kan naar wens op een selectieve wijze worden gevarieerd met variabelen, zoals vingerlengten, vingerbreedten, afstand tussen naast elkaar gelegen vingers en de dikte waarover da vinger zich boven de substraat uitstrekt dat 30 wil zeggen uit het blad van tekening (loodrecht op het vlak van de tekening), inclusief verdere geametriën namelijk twee vingers, welke een naar binnen gericht spiraalpatrooa beschrijven, af twee vingers, welke een rechthoekig of vierkant patroon beschrijven, of dergelijke.

In figuur· 1 is de interdigitale condensator 31 op dezelfde wijze 35 opgebouwd. als de interdigitale condensator 11 en voorzien van twee lang- 8400952 i i -7- werpige verbindingsgeleiders 33 en 35, welke bij een matrix van interdigltale vingers 34 en 36 eindigen.

Het is te verwachten doch niet noodzakelijk, dat soortgelijke afmetingen gelden voor andere interdigitale condensatoren, die zich op 5 een enkele substraat bevinden.

De geleiders, welke met de interdigitale condensatoren 11 en 31 zijn verbonden, strekken zich bij de voorkeurs uitvoeringsvorm over een aanmerkelijke afstand (ten opzichte van de a fine ting) vanuit de interdigitale condensatoren uit naar een punt, waarin zij electrisch met 10 andere gedeèlten van de hierna te beschrijven electrische keten kunnen worden verbonden.

De gebruikte substraat 10 heeft als eigenschap, dat deze een goede electrische isolator is, terwijl de substraat tevens een constructieve integriteit heert en in dit opzicht kan gebruik worden gemaakt van glas, 15 saffier of een ander soort gelijk materiaal. De interdigitale condensator kan op velerlei, wijzen op de substraat worden aangebracht en bij de voorkeurs uitvoeringsvorm worden volgens de uitvinding ongewenste gedeelten van metaaldamp, die eerder op de substraat zijn neergeslagen, weggeëtst.

In dit geval was wolfraam het electrisch geleidende metaaj, dat voor de 20 interdigitale condensator werd gebruikt o schoon het is te verwachten, dat andere typen electrisch geleidende materialen kunnen worden toegepast, zoals aluminium of andere soortgelijke metalen.

Bij uitvoeringsvormen, welke volgens de uitvinding zijn opgebouwd, waren typerende afmetingen van de interdigitale condensator een breedte 25 van 0,127 mm van de onderlince verbindingsgeleiders 13 ên 15, breedten van 0,0254 mm van de vingers 14 en 16, een afstand van 0,0254 mm tussen naast elkaar gelegen vingers en een afstand van 2,54 tot 4,064 mm tussen de onderlinge verbindingsgeleiders 13 en 15. De dikte van de interdigitale vingers in een richting loodrecht op het vlak van de substraat 30 bedroeg 2500 angstrom ofschoon deze bij verschillende uitvoeringsvormen varieerde van 2500 tot 10.000 angstrom. De- gekozen substraat, bestaande uit saffier, had een breedte van 12, T mm> een lengte van 12, T mm en een dikte van 0,457 mm.

De omtrek van de materiaalbekladingen, die de interdigitale 35 condensatoren 11 en 31 bedekken, wordt voorgesteld door concentrische 8400952 -8- cirkels 18 en 20 respectievelijk 38 en 40. Om de constructie van de inter-digitale condensatoren voor te stellen, worden deze bekledingen voorgesteld als transparant ofschoon dit niet noodzakelijkerwijs het geval behoeft te zijn. De bekledingen worden later meer gedetailleerd beschreven bij 5 de toelichting op de figuren 2a en 2b.

De figuren 2a en 2b tonen dwarsdoorsneden over de lijnen Ila-Ila en Ilb-IIb van de interdigitale condensatoren 11 en 31 volgens figuur 1.

De basis wordt gevormd door de substraat 10 mef een relatieve dikte, welke veel groter is dan die van. de interdigitale condensatoren 11 en 31.

10 Bij de respectieve interdigitale condensatoren 11 en 31 zijn de eind-aanzichten van elk van de interdigitale vingers van elke condensator namelijk de dwarsdoorsnede van de vingers 14 en 16 respectievelijk de vingers 34 en 36- aangegeven.. Elk van de interdigitale condensatoren bezit twee serie· bekledingen, waarbij de eerste bekledingen 18 en 38 op de respec— 15 tieve condensatoren bestaan uit een materiaal, dat electrisch isolerend, is, goede hechteigenschappen heeft en passief is voor de omgeving- waarvan kan worden verwacht, dat de interdigitale condensator daarmede in aanraking komt. Voorbeelden van dergelijke materialen zijn silicium nitride en silicium oxyde. Bij de voorkeurs uitvoeringsvorm* werd voor deze eerste 20 bekledingen 18 en 38 van de interdigitale· condensatoren silicium nitride gebruikt. Het is duidelijk dat er een groot aantal verschillende verbindingen bestaat, welke naast silicium nitride voor de eerste bekleding .kan worden gebruikt, zoals silicium 0x5de en aluminium oxyde, of andere materialenen verbindingen met de vereiste eigenschappen. De silicium nitride bekle-25 dingen 18 en 38 bij de voorkeurs uitvoeringsvorm werden door een chemische dampneerslag bij lage druk op de interdigitale condensator en substraat aangebracht.

In het geval, dat voor de eerste isolerende bekledingslaag een laag van silicium oxyde wordt gekozen, dan kan deze laag op de interdigitale 30 condensator op de substraat worden aangebracht door chemische dampneerslag, door spetteren, door opdampen of door "spinnen" van een organische silicium, verbinding, welker daarna wordt geo-xydeerd, hetgeen alle bekende methoden zijn.

Men kan voor de eerste bekleding ook gebruik maken van weer andere 35 organische silicium verbindingen, zoals silanen. Deze worden op de inter- 8 4 0 0 9 5 2 £ t -9- digitale condensator geplaatst, in een centrifuge geroteerd voor het verschaffen van een-vdLdoend dunne bekleding, en daarna in een oven geplaatst voor harden. Het is gebleken, dat het van belang is de dikte van de eerste isolerende bekleding boven de interdigitale condensator 11 en 31 5 vast te leggen en dat de dikte van de bekleding bij benadering dezelfde is bij de beide interdigitale condensatoren.

Na de isolerende laag komen de tweede bekledingen ofrlagen 20 en 40 op de respectieve interdigitale condensatoren 11 en 31- Deze bekledingen bestaan bij de voorkeurs uitvoeringsvorm uit een ander materiaal als de 10 eerste laag en kunnen van elkaar verschillen, afhankelijk van wat de bepaalde functie van de respectieve interdigitale condensator moet zijn.

• Aangezien de functie van de interdigitale condensator 31 het verschaffen van een temperatuur compenserende en vergelijkingscapaciteit voor de interdigitale condensator 11 is, zoals later zal worden besproken,is het 15 van belang, dat de twee interdigitale condensatoren soortgelijke thermische eigenschappen hebben.

Bij één uitvoeringsvorm is de uitvinding bestemd voor het bepalen van de aanwezigheid en concentratie van een bepaald gas, zoals één van de gehalogeneerde koolwaterstof gassen, die gewoonlijk bij verdovingen 20 worden toegepast. In het geval van een gehalogeneerde koolwaterstof, zoals halothaan, omvat de laag 20 van de interdigitale condensator 11 een verbinding, zoals een siliconrubber,waarvan een bepaald voorbeeld Dow Coming Silicou_Rubber DSR 517 is.· De silicon rubber bekleding vormt een membraan, dat in de aanwezigheid van bepaalde gehalogeneerde kool-25 waterstofgassen opzwelt of expandeert. Het zwellen van siliconrubber in de aanwezigheid van bepaalde gassen is een bekend verschijnsel. Siliconrubber is sterk permeabel voor vele gassen doch niet alle gassen hiervan veroorzaken een zwelling. Permeabiliteit is het produkt van diffu-sietijd en oplosbaarheid. Aangenomen wordt, dat het oplosbaarhetdsaspect 30 van de gehalogeneerde koolwaterstofgassen in siliconrubber een gevolg is van het zwelverschijnsel. Derhalve vertoont het membraan eigenschappen van exclusiviteit. Het voor de tweede bekleding gekozen materiaal moet worden aangepast aan het bepaalde te detecteren gas.

Het gebruik van de uitdrukking permeabel in dit verband betekent niet 8400952

i C

-10- meer dan binnendringen.

De term kan in sommige, gevallen oplosbaarheid van het gekozen materiaal in het membraan omvatten evenals het binnendringen in het membraan of het passeren van het membraan. Gemeend wordt, dat het 5 operatieve mechanisme zuiver fysisch is -dat wil zeggen, dat het een gevolg is van de permeatie van de matrix van het membraan door de chemische stof of'het materiaal, dat moet worden gedetecteerd, en dat het mechanisme omkeerbaar is wanneer het bepaalde materiaal niet meer aanwezig is·.

10 Door de keuze van het gébruikte siliconrubber membraan passeert een bepaalde gehalogeneerde koolwaterstof molecuul in de siliconrubber, waarbij de molecuul tussen de moleculen van de siliconrubber binnentreedt om onder het. bovenvlak te worden verspreid. Dit veroorzaakt, dat de silicon rubberbekleding op de interdigitale condensator expandeert. De absorptie 15 relatie tussen de siliconrubber en de gehalogeneerde koolwaterstof wordt opgebouwd· totdat een. evenwicht is bereikt met het omgevende gas waarvan de gehalogeneerde koolwaterstof een bestanddeel vormt. Opdat moment verlaten evenveel moleculen van de gehalogeneerde koolwaterstof de silicon— rubberlaag als dat zij -daarin binnentreden en het aantal gasmoleculen, 20 dat in de siliconrubber is binnengetreden, is recht evenredig met de concentratie van de gehalogeneerde koolwaterstof in de omgeving.

Aangezien de tweede bekleding tezamen met de gepassiveerde eerste bekleding een dielectricum in het eiectrische veld van de interdigitale· condensator vormt, leidt een verandering in de tweede bekleding tot ver-25 anderingen in de capaciteit van de condensator. Door de introductie van de gasmoleculen in. de tweede bekleding wordt het dielectricum van het materiaal in het eiectrische veld van de interdigitale condensator gewijzigd, hetgeen leidt tot een verandering in capaciteit, die wordt gedetecteerd en gemeten.,· zoals later zal worden toegelicht.

30 Vele· elestomere en lipide stoffen, zoals butilrubber, polyurethaan rubber, en vetzuur esters hebben de. eigenschappen, dat gehalogeneerde koolwaterstoffen in· deze materialen binnentreden, en kunnen in de· plaats treden van. het. siliconrubber.

Verder wordt opgemerkt, dat er andere verbindingen, zoals bepaalde 35 polymeren en cellulose acetaat bestaan, welke voor de tweede bekleding 8400952 * -11- 20 kunnen wordengebruikt en welke als permeabiliteitsmembranen voor flulda, zowel gassen als vloeistoffen, werken waardoor bestanddelen van het fluïdum op een selectieve wijze in het membraan kunnen binnendringen en de dielectriciteifcsconstanta van de membraanbekleding kunnen 5 wijzigen.

Selectief, zoals hier gebruikt, betekent, dat de membranen of de laag, welke selectief is, een onderscheid maakt tussen het te detecteren materiaal en sommige andere materialen, die in de omgeving aanwezig zijn.

Bij beschouwing van de interdigitale condensator 31 volgens figuur 10 2b, omvat de tweede bekleding 40 een bekleding, die op de interdigitale condensator 31 een effect uitoefent, dat is aangepast aan de invloed van de temperatuur op de interdigitale condensator 11. De meest voor de hand liggende bekleding zal dan dezelfde zijn als de bekleding 20 op de interdigitale condensator 11 mits natuurlijk de bekleding 40 zodanig wordt 15 geaodifeerd, dat deze voor de omgeving niet-responsief is anders dan om een verandering in temperatuur te reflecteren. Deze modificatie wordt verwezenlijkt door tussen de omgeving en de tweede bekleding 40 een niet- reactieve barrière te plaatsen, welke barrière in hoofdzaak buiten het * electrische veld van de interdigitale condensator ligt. Men heeft een 20 dunnen glasplaat 42 gekozen, waarbij de afmetingen van het glas zodanig waren, dat de plaat zich ver buiten de vingers uitstrekte, zodat de rand van de tweede bekleding 40, blootgesteld aan de omgeving onder de glasplaat 42 ver buiten enig meetbaar deel van het electrisch veld is gelegen.

Dientengevolge is deze interdigitale condensator slechts gevoelig 25 voor veranderingen in temperatuur en verschaft deze derhalve een temperatuur referentie voor vergelijking met de eerste interdigitale condensator 11.

De uit siliconrubber bestaande tweede bekleding 20 en 40 van de interdigitale condensator 11 en 31 bij de voorkeurs uitvoeringsvorm wordt op de eerste bekleding 18 en 38 aangêbracht door een oogdruppelaar, door 30 opborstelen, door verven, lijmen of op een andere· geschikte wijze. De laag 20 laat men drogen, harden of vast worden overeenkomstig de normale wijze van toepassing daarvan. De glasplaat 42 wordt op de tweede bekledings 4Q geplaatst, waardoor de plaat zich daaraan kan hechten en men laat de bekleding 40 daarna eveneens drogen, harden of vast worden overeenkomstig 35 de normale procedures. Evenals bij de eerste lagen zijn de dikten van .de 8400952

• V

-12- tweede lagen van belang in verband met hun invloed op de capaciteit van de interdigitale, condensator. De dikten van alle lagen wordt derhalve gecontroleerd door elke laag in bekende hoeveelheden materiaal aan te brengen.

5 In figuur 3 vindt men een blokschema van de schakeling, welke wordt gebruikt voor het bepalen van veranderingen in capaciteit van de interdigitale condensatoren. Zoals aangegeven in figuur 3, wekt een signaal-oscillator 51 het draaggolfsignaal op, dat naar de gebalanceerde diode-quad brug 53 wordt gevoerd waarvan de. interdigitale condensator 11 één 10 tak vormt en waarvan de interdigitale condensator 31 een andere tak vormt.

Uit proeven is gebleken, dat de frequentie van de draaggolf niet kritisch is aangezien bevredigende resultaten zijn verkregen voor frequenties in het gebied van 50kHz tot 12 MHz. Het uitgangssignaal van de oscillator 51 wordt teruggevoerd naar een amplitude stabilisator 55, die de oscillator 15 zodanig regelt, dat er voor wordt gezorgd dat de draaggolf signaal amplitude- constant is. Het uitgangssignaal van de gebalanceerde diode-quad-brug 53. wordt toegevoerd aan het laag doorlaatfilter 57, dat het draag-golfsignaal blokkeert en aan de gelijkstroomvarsterker 59 een langzaam ' variërend gelijkstroomsignaal toevoert, waarbij de spanningsamplitude 20 van het gelijkstroomsignaal indicatief is voor het verschil tussen de capaciteit van de interdigitale condensator tl en die van de interdigitale condensator 31. Het uitgangssignaal van de versterker 59 wordt dan toegevoerd aan de digitale spanningsindicator. 61, die bij de voorkeurs uitvoeringsvorm, een visuele presentatie van het versterkte gelijkstroomsignaal geeft, 25 dat indicatief is voor de verandering in capaciteit.

De schakeling, voorgesteld door het blokschema in figuur 3, is in wezen weergegeven in een artikel., van Dean R. Harrison en John Dime ff getiteld: "A Diod Quad Bridge Circuit For üse With Capacitance Transducers", Ames Research Center, NASA, Moffett Field, California 94035, Rev. SCi.

30 Instrum., Vol.44. no. 10, oktober 1973.

Het keten ontwerp en modificaties voor bepaalde doeleinden zijn volgens de uitvinding- bij de in het. bovengenoemde artikel weergegeven ketens aangebracht en zijn op zichzelf bekend. Zoals duidelijk is, kan gebruik worden gemaakt van elke electronische keten waarin veranderingen in capa-35 citeit een uitgangssignaal doen variëren, evenals van bekende RC-tijdketens 8400952 of frequentie afhankelijke afstemketens.

* * -13-

Zoals boven is aangegeven, beïnvloedt wanneer de inrichting volgens de uitvinding wordt ondergebracht in een omgeving, bestaande uit het bepaalde gas, dat moet worden gedetecteerd en waarvan de concentratie 5 moet worden gemeten, het passeren van het bepaalde gas in de tweede bekleding 20 op de interdigitale condensator 11, de dielectriciteits-constante en daardoor de capaciteit van de interdigitale condensator.

De capaciteit van de interdigitale condensator 31 wordt slechts beïnvloedt door een verandering in de temperatuur van de omgeving en dient als een 10 referentie condensator en correctiefactor voor een verandering ten gevolge van het temperatuureffeet op de gasbepalende interdigitale condensator 11. Aangezien de temperatuur van de beide condensatoren zich langs een parallele baan beweegt, betrekking hebbende op de temperatuur, zal de verschilspanning, welke wordt afgetast, versterkt en in een digitale 15 indicator 61 wordt weergegeven, slechts reflectief zijn voor de verandering in capaciteit van de interdigitale condensator 11 ten gevolge van veranderingen, veroorzaakt door de permeatie van het bepaalde gas in de buitenste bekleding 20.

*

Er zijn. met de voorkeurs uitvoeringsvorm van de inrichting proeven 20 uitgevoerd, waarbij de interdigitale condensatoren 11 en 31 de eerder aangegeven afmetingenbezaten, waarbij de eerste bekleding op elk van de condensatoren silicium nitride met een dikte van bij benadering- 3500 angstrom omvatte en de tweede bekleding op elke interdigitale condensator bestond uit een dunne laag van Dow Coming Silastic Medical Adhesive 25 Type A silicon rubber, catalog No. 891, aangebracht door eerst 50 gewichts % van elk met tolueen te mengen. "Silastic" is een ingeschreven handelsmerk van Dow Coming Corporation, Midland, Michigan. Eén druppel van de verdunde silicon rubber werd op elke interdigitale condensator gedruppeld en daarna werd het mengsel over en van de substraat af geveegd. De 30 substraat werd daarna geschud om een eventueel overschot aan silicon rubber te verwijderen. Boven de interdigitale condensator 31, welke voor de temperatuur compensatie moest worden gebruikt, werd een dekglasplaatje van een microscoop (met een dikte van 0,152 mm) geplaatst, waarbij de glasplaat zich aanmerkelijk voorbij de vingers van de interdigitale 35 condensator uitstrekte. De substraat met de twee interdigitale condensatoren 8400952

% X

-14- daarop werd in een klok. geplaatst en gedurende een half uur werd vacuum getrokken ter ondersteuning van het afvoeren van lucht en. tolueen uit het siliconrubber. Daarna liet men het siliconrubber gedurende drie uur hard worden, in een kast, gevuld met droge stikstof. De afmeting van de 5 glasplaat was zodanig, dat de rand van hetsiliconrubber onmiddellijk.

onder de glasplaat, zover van de interdigitale condensator 31 was gelegen, dat een eventuele omgeving, die door het siliconrubber kan worden geabsorbeerd, niet voldoende dicht bij het veld van de interdigitale condensator 31 lag om de; capaciteit daarvan te- beïnvloeden.

10 . De proeven werden uitgevoerd door de betreffende inrichting op· te nemen in de electrische keten, welke in blokschema-vorm in figuur 3 is weergegeven, waarbij de inrichting zich bevond in een stroom van lucht en een gehalogeneerde koolwaterstof (halothaan), ondersteund door middel van een verdovings verstuiver. Voor het begin van de proeven werd de 15 uitgangsspanning van de voorkeurs uitvoeringsvorm op de digitale indicator 61 in de buurt van het nulpunt daarvan gebracht door middel van een spanningsoptelketen, welke tegengesteld was gericht aan de uitgang van de gelijkstroomversterker 59. Hierdoor werd een referentie voor de inrichting in de aanwezigheid van droge lucht ingesteld. De draaggolf-20 frequentie werd ingesteld op 1 MHz.

Test 1. Temperatuur 4^C. Test 2. Temperatuur 34^C.

GAS Uitgangsspanning Gas Uitgangsspanning

lucht 0,06 mV lucht 0,06 mV

3% halothaan 9,62 mV 3%Halothaan 9,62 mV

25 lucht 0,06 mV lucht 0,06 mV

Test 3. Temperatuur 34° C GAS Uitgangsspanning

lucht 0,06 mV

1% Halothaan 3,21‘ mV

30 lucht 0,06 mV'

2% Halothaan 4,81 mV

lucht 0,06 mV

3% Halothaan 9,62 mV

lucht 0,06 mV

35 8400952 -15-

Bij alle proeven bedroeg de stijgtijd tussen de punten van 10 tot 90% bij benadering een halve seconde. Er trad een volledige instelling op in 1,5 seconden- De daaltijd tussen de punten van 10 tot 90% bedroeg bij benadering 0,9 seconden met een volle instelling in 1,5 seconden.

5 Bovendien werden uitvoeringsvormen van de inrichting gebruikt, waarbij gebruik werd gemaakt van een epoxiehars, zoals DURO LOCTITE E-POX-E5, welke epoxiehars de uit silicium nitride bestaande eerste laag op de temperatuur bepalende interdigitale condensator 31 bedekte. ''E-PQX-E5" is een ingeschreven handelsmerk van de Eoctite Corporation, Cleveland, Ohio. 10 Bij deze uitvoeringsvormen werd gebruik gemaakt van een andere silicon-rubber namelijk General Electric Rubber Type RTV 615A, welke silicon rubber als een tweede laag op de interdigitale condensator 11 met een dikte van bij benadering 0,076mm werd gebracht.

Hierbij werden proeven uitgevoerd door de betreffende inrichting in 15 een stroom van lucht en verschillende gehalogeneerde koolwaterstoffen op te stellen, ondersteund door middel van een ver do vings ver stuiver.

Voor het begin van de proeven werd de voorkeurs uitvoeringsvorm van de inrichting op de digitale indicator op een waarde nul ingesteld, zodat « ψ tussen de twee interdigitale condensatoren geen capaciteitsverschil 20 aanwezig was. Een gekozen percentage van de gehalogeneerde koolwaterstoffen werd door de bedienende persoon in de luchtstroom gevoerd en bij gescheiden proeven kregen de betreffende inrichtingen voor de instelling een tijd van 15 sec (test 1) en 30 sec '(.test 2) . Bij test 1 werd na elke uitlezing voor één concentratie de verdamper, welke de gehalogeneerde 25 koolwaterstof in de luchtstroom bracht, zodanig ingesteld, dat geen gehalogeneerde koolwaterstoffen aan de luchtstroom werden toegevoerd, op welk tijdstip en na het verstrijken van een periode van 15 sec opnieuw een uitlezing plaatsvond. Bij test 2 werd aan de uitgang van het laag frequentiefilter voor de gelijkstroom versterker een digitale voltmeter 30 aangesloten en werd deze uitgelezen. De versterker versterkt de ingangs— spanning met een constante 26,59 voor het aangeven van een spannings-uitlezing en de uitlezing voor een percentage nul aangehalogeneerde koolwaterstof werd aan de uitgang van de versterker op een waarde nul ingesteld.

De proeven werden bij test 2 gelijktijdig met twee verschillende inrichtingen 35 uitgevoerd.

8400952

Test 1.

-16-

Percentage Digitale indicator-uitlezing Halothaan 0 0,00 5 1 -0,60 0 0,00 2 -1,15 0 0,00 3 -1,64 10 0 0,00 3 -1,60 0 - 0,00 2 -1,07 0 0,00 15 1 -0,52 0 0,00- 2 -1,03 0 -0,0.1 3 -1,63 20 0 0,00 3 -1,63 0 0,00 2 -1,10 0 -0,02 25 1 -0,58 0 -0,02

Test 2.

Percen— Detec- Genormaliseerde Detec- Genormaliseerde tage Halo-· tor ..no. 1 digitale indicator- tor.No. 2 digitale indicator thaan (mV)_ uitlezing-_ (mV)_uitlezing_ 30 0' 11,2 0 8,2 0 1 48,8 1,00 48,1 1,06 2 86,4 2,00 88,1 2,12 3 124,1 3,00 128,1 3,19 2 86,5 2,00 88,1 2,12 35 1 48,9 1,00 48,1 1,06 2 86,5 2,00 88,1 2,12 8 4 Q 0 9 5 2 -17- 3 124,1 3,00 128,1 3,19 2 86,5 2.00 88,1 2,12 ί 48,9 1,00 48,1 1,06 0 11,2 0 8,1 -0,27 S 3 124,0 3,00 128,1 3,10 0 Π,2 0 8,1 -0,27 3 124,0 3-,00 128,2 3,10 ο ir,2 σ 8,2 0

Bovendien werden, proeven uitgevoerd bij verschillende halothaan 10 concentratisch en. verschillende stroomsnelheden. Bij deze proeven werd de digitale-indicator uitlezing gecalibreerd bij 3,00 voor halothaan bij een bekende concentratie van 3%. Hier vond elke uitlezing 15 seconden na- stabilisatie plaats.

Bovendien liet men ook andere gassen dan gehalogeneerde koolwater-15 stoffen langs de aftastinrichting stromen en werd de digitale indicator uitgelezen. In deze gevallen was er geen andere beweging van de digitale-indicator uitlezing dan die, welke werd aangegeven, en er was geen tijd nodig voor stabilisatie. Deze resultaten vindt men in de tests 4,5- en 6, als volgtr 20 lest 3.

Percentage Stroomsnelheid Digitale halothaan lndlcatot-altlazinj 0 5 1/min 0,00 1 1,00 25 2 · 2,00 3 3,01 1 0,01 3 3,00 0 0,01 30 1 1,01 0 0,01 3 3,00 0 0,00 5 5,01 35 0 5 1/min 0,00 8400952 -18- 0 2 1/min 0,00 3 3,01 0 0,00 3 2,99 50 2 1/min 0,00 0 10 1/min 0,00 3 2,99 0 -0,01 3 2,99 10 0 -0,01 1 1,00 2 2,01 3 . 3,01 0 10 1/min 0,01 15 Test 4

Percentage Stroomsnelheid. Digitale indicator stikstof uitiezing oxyde _ _ 0 5. 1/min 0,00 16,7 6 1/min 0,00

20 28,0 7 i/min O,0Q

37,5 8 1/min 0-,00 0 5 I/min 0,00

Test 5

Percentage Stroomsnelheid Digitale indicator kooldi- uitlezing 25 oxyde _ _ 0 5 1/min 0,00 16,7 6 1/min 0,00 28,0 7 1/min 0,00 37,5 8 1/min: 0,01 30 0' 5 l'/min 0,01

Test 6.

Percentage Stroomsnelheid Digitale indicator helium uitlezing_ 0 5 1/min -0,01 35 16,7 6 1/min -0,01 8400952 5 ·» -19- 28,0 7 1/min -0,01 37,5 8 1/min -0,01 0 5 1/min -0,01

Er werden verdere proeven uitgevoerd met de zelfde constanten als 5 die, welke werden toegepast bij Test 1, waarbij slechts ethraan in de plaats trad van halothaan. De resultaten van deze proef vindt men hieronder,:

Test. 7.

Percentage Digitale indicator- 10 ethraan uitlezing_ 0 0,00 1 -0,47 0 0,00 2 -0,83 15 0 0,00 3 -1,03 0 0,00 3 -0,97 0 0,00 20 2 -0,78 0 0,00 1 -0,45 0 0,00 2 -0,80 25 0 -0,02 3 -1,00 0 -0,03 3 -0,99 0 -0,04 30 2 -0,79 0 -0,04 1 -0,46 0 -0,06

Opgemerkt wordt, dat tijdens de volgens de uitvinding uitgevoerde 35 proeven de op de digitale voltmeters waargenomen resultaten in de buurt 8 4 0 0 9 5 2 -20- kwamen van de uitlezingen, welke bijna instantaan nadat de gehalogeneerde koolwaterstoffen de interdigitale condensatoren bereikten, worden geregistreerd. Een soortgelijk effect treedt op in de resultaten van de schrijvers van een artikel in het blad van juni 1981 van de IEEE Trans-5 actions on Biomedical Engineering, vol. EME-28, No. 6 op pagina 459, getiteld Piezoelectric Sorption Anesthetic Sensor, waarin een piezoelec-trisch kristal, met verschillende typen siliconrubber werd bekleed en de frequentie verandering- in het kristal werd waargenomen bij.de reactie van gehalogeneerde koolwaterstoffen in siliconrubber. Het beklede kristal 10 werd. in de stroombaan van gehalogeneerde koolwaterstoffen in zuurstof geplaatst. Stapsgewijze veranderingen in gasconcentraties werden gere- · flecteerd in bijna instantane veranderingen in de kristalfrequentie..

Een stijgtijd van de orde. van 1/10 sec werd waargenomen bij de kristal frequentieverschuiving om-63% van de eindwaarde*- daarvan te bereiken.

15 De schrijvers vermelden, dat de kromme exponentieel is. De waargenomen frequentieverschuiving bereikte· 90% van zijn eindwaarde binnen 0,2 sec.

Γη fig. 4 vindt men een bovenaanzicht van een andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding. Hier zijn vier interdigitale condensatoren gedetailleerd weergegeven t Interdigitale condensatoren 20 11 en 31 herhaald tezamen met extra interdigitale condensatoren 71 en 81, alle aanwezig op één substraat 10. Ofschoon alle interdigitale condensatoren dezelfde constructie kunnen hebben wat betreft de interdigitale vingers en de· eerste bekledingen van silicium nitride, kunnen er omstandigheden zijn, waarin een andere constructie gewenst is om de capaciteiten 25 in de evenwichtstoestand te brengen. Bij de in figuur 4 af geheelde uitvoeringsvorm wordt bij de interdigitale condensator 11 gebruik gemaakt van een buitenbekleding 20, welke bestaat uit een materiaal, dat preferentieel gevoelig is voor één bestanddeel aan gas, dat aanwezig is in het beschouwde gasmengsel, zoals gassen, die gewoonlijk worden toegepast 30 bij verdovingen bijvoorbeeld een gehalogeneerde koolwaterstof, zoals halo-thaan.. Voor eendergelijke gehalogeneerde koolwaterstof is. een materiaal, dat voor deze buitenbekleding· 20 van- de interdigitale condensator 11 moet worden gebruikt, General. Electric Silicon Rubber RTV 615a.

Vervolgens wordt een tweede bekleding 40 op de interdigitale conden-35 sator 31 zodanig gekozen, dat deze dezelfde is als de bekleding 20 van de 8400952 -21- interdigitale condensator 11 of uit een ander materiaal bestaat, dat ten opzichte van een capaciteitsverandering soortgelijke theanische eigenschappen bezit als de bekledingen van de tweede laag van het aantal in-terdigitale condensatoren op de. substraat 20. De bekleding 40 wordt gevolgd 5 door een glasplaat 42» Zoals reeds is besproken, zal deze interdigitale condensator de verandering in capaciteit slechts ten gevolge van temperatuurveranderingen aangeven.

Vervolgens wordt de buitenlaag 70 van de interdigitale condensator 71 zodanig gekozen dat deze preferentieel reactief is voor één van de 10 andere bestanddelen van de gasmengsel omgeving, zoals bij het voorbeeld van gassen, die van nut zijn voor verdovingen, stikstof oxyduiê.

In een dergelijk geval omvat de buitenlaag 70 dan een materiaal zoals Dow Silicon Rubber DSR 319 of General. Electric type GE 4524 U-100,.

Deze materialen werden gekozen omdat zij dezelfde of soortgelijke pro— 15 cessen vertonen als de materialen, welke worden gebruikt voor het bepalen van halothaan, waarvan wordt gemeend,, dat dit de absorptie van het bepaalde gas is, welke een resulterende zwelling veroorzaakt.

Tenslotte omvat de buitenbekleding 80 van de interdigitale conden-► sator 81 een materiaal, dat gevoelig is voor ééi\ van de andere bestand-20 delen van het gasmengsel,, dat men wenst te bepalen. en te meten bijvoorbeeld waterdamp, die aanwezig kan zijn. In een dergelijk geval bestaat de bekleding 80 uit een materiaal zoals Dow Silicon Rubber DSR 515b, ook gekozen omdat dit materiaal de zelfde preferentieel absorptieve of permea-biliteitseigenschappen als boven heeft, doch voor water.

25 Zoals aangegeven in figuur 4, bezitten alle interdigitale conden satoren een stel geleiders, die zich naar het tegenover gelegen uiteinde van de substraat 10 uitstrekken voor een electrische aansluiting aan de geschikte electronische onderdelen voor het aangeven van de aanwezigheid van en het relatieve niveau van de gassen in het gasmengsel.

30 Er kunnen nu situaties zijn, waarbij bijvoorbeeld twee van de samenstellende gassen in de omgeving van elkaar verschillen doch nauw zijn gerelateerd» Dit kan. het geval zijn bij een verdovingsstelsel, waarbij gebruik wordt gemaakt van twee verschillende typen gehalogeneerde koolwaterstoffen ofschoon dit niet de normale situatie is. In dit geval 35 worden bij de voorkeurs uitvoeringsvorm verschillende sterk selectieve 8400952 y * -22- permeabele- membraanmaterialen als tweede bekleding op verschillende interdigitale condensatoren gebruikt. Deze selectief permeabele membranen dienen slechts permeabel te zijn voor het specifieke gas, dat men in de omgeving wenst te detecteren en te kwanticeren. De meest 5 normale situatie, welke zich bij selectief permeabele membranen voordoet, is evenwel, dat de membranen het binnentreden van meer dan één gerelateerd omgevingsgas mogelijk maken doch elk op een andere doch bekende wijze- Eén van de selectieve permeabele membranen zal. twee gassen in 1 andere proporties absorberen dan een tweede permeabel membraan.

lCTOp een soortgelijke wijze zal het tweede permeabele membraan het tweede gas preferentieel ten opzichte van het eerste gas absorberen doch zal ook het eerste gas worden geabsorbeerd. Aangezien de permeabiliteit van één gas ten. opzichte van, een ander gas via. elk van de gekozen .permeabele membranen bekend is. of op· een eenvoudige wijze door proeven kan worden 15 bepaald, kan dit. zoals de vakman duidelijk is, worden gecompenseerd, bijvoorbeeld: door een microprocessor met. een opzoektabel. Hierdoor is een extra polatie en opheffing van het kleine gaseffect op elk_materiaal mogelijk-en kan derhalve een uitlezing voor elke hoofdreactie worden verkregen. De· microprocessor verwijst bij het gebruik van een opzoektabel. naar de 20 tabel voor een waarde, welke dan met de echte waarde van het hoofdgas wordt gecorreleerd.

Aangezien verschillende verdogingsgassen op verschillende bekende wijzen door verschillende siliconrubbers permeêren, is het duidelijk, dat door een vergelijking van de uitgangssignalen van twee verschillende 25 interdigitale condensatoren het type van het gas, dat wordt gedetecteerd, kan worden bepaald. Op een soortgelijke wijze wordt indien de bedienende persoon verwacht één gas te detecteren en te meten en een ander gas wordt aangegeven, deze informatie op een eenvoudige wijze aan de bedienende persoon kenbaar gemaakt, welke dan de fout kan corrigeren en het juiste 30 gas in het stelsel kan brengen.

Verder kan het ook gewenst zijn de concentratie van een derde ver-dövingsgas. ia het verdavingsstelsel, zoals stikstof oxydule te detecteren en te meten. Materiaalbekledingen, welke gevoelig zijn voor stikstof oxydule, zijn ook gevoelig voor gehalogeneerde koolwaterstoffen ofschoon de rela-35 tieve effecten van elk gas bekend zijn. Het proces van het opheffen van 8400952 -23- het minderheidsgas geschiedt op een eenvoudige wijze door bekende methoden bij het verwerken van de signalen in de electrische ketens, 'zoals weergegeven in de figuren 3 of 5. Sr zijn bijvoorbeeld methoden om door signaalverwerking hiermede rekening te houden- Een mogelijke methode is 5 die, welke boven is beschreven waarbij gebruik wordt gemaakt van opzoek-tabellen- Bovendien is het mogelijk gebruik te maken van polynominale benaderingen, of een proces van opheffen of differentiëren, of van het gelijktijdig oplossen van mathematische uitdrukkingen, waarmede de bekende relatie van het hoofd— en nevengaseffect wordt uitgedrukt.

10 In figuur 5 is een blókschema van de voorgestelde electrische schakeling voor het gebruiken van verschillende interdigitale condensator-paar stellen in een stelsel, zoals een verdovingsstelsel voor het detecteren en bepalen van de concentratie van vier samenstellende gassen, gedetailleerd aangegeven.

15 Ih de eerste plaats blijkt overeenkomstig het in figuur 3 afgebeel— de stelsel, dat d& zelfde of soortgelijke electrische en mechanische elementen worden gebruikt als bij figuur 3. Het electrische signaal uit de oscillator 51 wordt teruggevoerd naar de amplitude stabilisator 55 en tevens toegevoerd aan de eerste van een reeks, van zelfde of op een 20 soortgelijke wijze opgebouwde gebalanceerde diode-quad detectoren 53a-d, waarbij het uitgangssignaal van elk van deze detectoren wordt toegevoerd aan een paar interdigitale condensatoren, zoals is aangegeven. Onder verwijzing naar elk van deze interdigitale condensatoren volgt hierna een korte omschrijving van de resterende elementen* 25 Het uitgangssignaal van elk van de gebalanceerde diode-quad brug detectoren 53a - d wordt toegevoerd aan elk van een reeks laag doorlaat-filters 57a-d en daarna aan de gelijkstroomversterkers 59a-d, zoals ook het geval is in figuur 3. Van hieruit wordt het signaal uit elke gelijkstroom versterker 59a-d toegevoerd aan een multiplex inrichting 71, die 30 de variërende gelijkstroomsignalen, welke indicatief zijn voor een capa- citeitsverandering in elk afgepast paar interdigitale condensatoren ontvangt. De tempering van de. multiplexinrichting 71 wordt bestuurd door het micro— processorprogramma en wel zodanig, dat elk gelijkstroomsignaal door de analoog-digitaal omzetter 72 één voor één sequentieel wordt verwerkt.

35 De analoog-digitaal omzetter 72 zet de relatieve gelijkspanning vanuit 8400952 ......

-24- een bepaald ondervraagd interdigitaal condensatorpaar om in een digitaal woord, dat representatief is voor de ondervraagde spanning. De microprocessor 73 is vooraf geprogrammeerd door de juiste mathematische procedures, welke door bekende methoden worden bepaald uit beschikbare 5 responsiekrommen van elk van de materiaalbekledingen voor het bepaalde gas of de bepaalde gassen, waarvoor de bekledingen in hoofdzaak selectief responsief moeten zijn.. De aard van het microprocessor programma is zodanig, dat van elk interdigitaal.'paar steekproeven worden genomen en daarna; de geschikte informatie stellen voor een- verschuiving met 10 een waarde nul, niet-lineariteiten of andere bepaalde artifacten, zoals vochtigheidseffecten bij verhitting van de aftastinrichtingen, die voor de specifieke detectie van de verdovingsgassen worden gebruikt,worden gecompenseerd.

üit de microprocessor worden de signalen toegevoerd aan digitale 15 indicatoren 61a-d, welke de zelfde of soortgelijke digitale indicatoren kunnen zijn als. die,., gebruikt in figuur 3 - Elk van de digitale indicatoren 61a-d. zal een waarde aangeven,, die representatief is voor de aanwezigheid en concentratie van een bepaald samenstellend gas van het gasmengsel waarin het stel interdigitale condensatoren zich bevindt.

20 Nog steeds verwijzende naar figuur 5 is van de interdigitale con densatoren, welke met elk van de gebalanceerde diode-quadbruggen 53a-d zijn verbonden, het eerste stel interdigitale condensatoren 82 en 83 op dezelfde wijze opgebouwd als die interdigitale condensatoren, welke onder verwijzing naar figuur 1 en 2 zijn beschreven, behalve wat betreft 25 het volgende. Indien het gewenst is, dat het eerste stel interdigitale condensatoren 82 en 83 één gehalogeneerd koolwaterstof gas dient te bepalen, dan dient, zoals omschreven bij de toelichting op figuur 1 en 2, de tweede bekleding van de interdigitale condensator 82 een bekleding of laag te zijn, die selectief permeabel is voor het eerste gehalogeneerde kool-30 waterstofgas. De interdigitale condensator S3 zai dan gevoelig zijn voor de temperatuur en de- tweede· laag, welke de eerste passiverende laag bedekt, zal. hetzelfde- of een soortgelijk membraan: zijn, bedekt door een glasplaat die de interdigitale condensator ongevoelig- of passief maakt voor alle gassen in de omgeving en slechts gevoelig maakt voor veranderingen in 35 temperatuur.

8 4 Ö 0 9 5 2 -25-

Op een soortgelijke wijze en voortgaande zullen de interdigitale condensatoren 84 en 85 van de tweede gebalanceerde diode-quadbrug detector worden gekenmerkt doordat de tweede bekledingslaag van de interdigitale condensator 84 in hoofdzaak permeabel is voor het tweede gehalogeneerde 5 koolwaterstofgas en eventueel minder permeabel is voor het eerste gehalogeneerde koolwaterstofgas. Dit kan natuurlijk ook het geval zijn bij de tweede bekledingslaag van de interdigitale condensator 82. Op een soortgelijke wijze dient de interdigitale condensator 85 de zelfde of een soortgelijke tweede bekledingslaag te bezitten , gevolgd' door af schermende 10 glasplaat, waardoor wordt voorzien in een balans voor de interdigitale condensator 84 tijdens het gébruik met de gebalanceerde diode-quadbrug detector 53, waardoor een veranderings slechts tei gevolge van een verandering in temperatuur wordt gereflecteerd. Op een soortgelijke wijze wordt het paar interdigitale condensatoren 86 en 87 gekenmerkt door de 15 gescheiden responsie van de interdigitale condensator 86 op de aanwezigheid van stikstof oxydule, dat door de tweede- bekledingslaag daarvan dringt.

De interdigitale condensator 87 bezit dan, zoals boven voor de interdigi— tale condensatoren 83 en 85 is beschreven, dezelfde of een soortgelijke * tweede bekledingslaag, gevolgd, door een glasplaat, welke voorziet in een 20 balans voor de bijbehorende respectieve gebalanceerde diode-quadbrug 53.

Tenslotte is het paar interdigitale condensatoren 88 en 89, verbonden met de bijbehorende respectieve gebalanceerde diode-quadbrug 53, daarin gekenmerkt, dat de interdigitale condensator 88 slechts op waterdamp reageert door middel van een selectief permeabele tweede bekledings-25 laag, die slechts door waterdamp wordt beïnvloed? en de interdigitale condensator 89, evenals de interdigitale condensatoren 83, 85 en 87, voorzien van dezelfde of een soortgelijke tweede bekledingslaag, gevolgd door een glasplaat voor het balanceren van de interdigitale condensator 88, verandert om slechts een verandering in temperatuur te reflecteren.

30 Het is dan duidelijk, dat de digitale indicatoren 61a-d elk de aanwezigheid, en het niveau van. de vier afgetaste bestanddeeigassen aan— geven bijvoorbeeld het eerste gehalogeneerde koolwaterstofgas, het tweede gehalogeneerd koolwaterstofgas, het stikstof oxydule en respectievelijk de waterdamp.

35 Het is natuurlijk duidelijk, dat indien alle interdigitale conden- 8400952 -26- satoren zich in de buurt van elkaar bevinden en er is een goede reden om te menen, dat dit kan geschieden voor een compactheid van het detectiestel-sel, de zelfde resultaten als boven kunnen worden verkregen bij het gebruik van vijf interdigitale condensatoren, één voor elk van de vier 5 samenstellende gassen, welke moeten worden bepaald, en dén voor de tempera tuur compensatie voor alle andere interdigitale condensatoren, waarbij er natuurlijk: voor wordt gezorgd, dat de invloed van de· temperatuur op het materiaal van de tweede bekledingslaag dezelfde of in hoofdzaak dezelfde is als voor de andere tweede membraanlagen over het te verwachten temperatuur-gebied. In dergelijke gevallen is het om een te grote hoeveelheid electro-10 nische schakelingen voor het substituéren van een zich veranderende capa-citeitswaarde voor de de temperatuur· aftastende interdigitale condensator in.elk van de gebalanceerde diode-quadbruggen te vermijden, nodig in elk van de gebalanceerde diode-quadbrug detectoren 53 een vaste condensator op- te nemen voor vergelijking, met de bijbehorende respectieve interdigi-15 tale- condensator. Het resulterende uitgangssignaal van de gebalanceerde diode-quadbrug detectoren kan danr.voor temperatuur worden gecompenseerd bij de multiplexinrichting 71 of de microprocessor 73 door de verandering in het electrische signaal, ontvangen uit de interdigitale condensator, welke slechts de verandering in temperatuur bepaalt, te detecteren.

20 <; In figuur 6 vindt men een blokschema waarbij de inrichting volgens de uitvinding wordt gebruikt bij een typerend circulatie verdovings-toevoerstelsel, waarbij de concentratie aan inspiratoreverdovingsmiddel, toegevoerd aan de patient voor ademhaling, wordt gecontroleerd en de concentratie aan expiratore verdovingsmiddel, dat door de patiënt wordt uitge-25 ademd, tevens wordt gecontroleerd.

Met de in figuur 6 afgebeelde elementen leidt de anesthesist het proces van het tot stand brengen van voorafgaande instellingen bij de verdovingscverschuivingsinrichting 91 in om de verschillende gasbestanddelen aan het stelsel toe te voeren. De verdovingsgassen treden het cir-30 culatiestelsei binnen en bewegen zich eerst naar: links en passeren de éénwegklep 95 en treden dan het respiratore stelsel van de patiënt binnen.

De expiratore gassen, die van de patient afkomstig zijn, doorlopen dan de tweede dénwegklep 94, die zich in de teruggaande zijde van het stelsel bevindt, naar het punt, waar de gasbaan wordt gesneden door de 35 klep 96 en het reservoir· 93. Vandaar uit beweegt het expiratore gas zich 8400952 -27- naar de CÖ2 absorptie inrichting 97 om de cyclus te voltooien en zich met nieuwe binnenkomende verdovingsgassen te mengen. Er wordt op gewezen, dat het circulatiestelsel een herademing van gassen door de patiënt mogelijk maakt doch dat de aanwezigheid van de eenwegkleppen ervoor zorgt, 5 dat gerecirculeerde gassen de C02-absorptie-inrichting moeten passeren voordat zij de patient bereiken. Voort wordt erop gewezen, dat de ingang en de uitgang van het stelsel respectievelijk bestaan uit het gastoevoerstel-sel en de klep 96. De klep 96 belet, een opbouw van een te hoge druk en is zelf verbonden met een afvoer- of reinigingsstelsel, (niet weergegeven) 10 Het reservoir 93 maakt een sterke stroming tijdens inspiratie en expiratie mogelijk en voorziet eveneens in een indicator voor spontane ademhaling en maakt het mogelijk, dat de anesthesist een bijdrage levert door in het reservoir te knijpen. Indien een sterke stroom door het gastoevoer stelsel wordt geleverd, zal de klep 96 een groot gedeelte van de 15 tijd open zijn en zal het herademde gas slechts een kleine bijdrage leveren tot de concentratie van het verdovingsmiddel, dat aan de patient wordt toegevoerd. Indien aan de patient evenwel een geringe stroom wordt toegevoerd, zal de klep 96 gedurende een grote tijd zijn gesloten en zal het herademingsgas een belangrijke invloed hebben op de.concentratie van het 20 verdovingsmiddel, dat aan de patient wordt toegediend. Er zijn twee voorname toepassingen van de inrichting volgens de uitvinding bij verdovings— gascontrole.

Wanneer de inrichting 1 op de plaats "afwordt opgesteld, levert de inrichting een indicatie van de verdovingsgas concentratie, geleverd door 25 het gas toevoerstelsel. Dit gebruik van de verdovingsgas aftastinrichting 1 voorziet in een vereiste veiligheidscontrole voor een juiste werking van het gastoevoerstelsel.

Wanneer de inrichting 1 op de plaats "B" wordt opgesteld, voorziet de inrichting in een indicator van verdovingsgas concentraties, die door 30 de patient worden geïnspireerd en geëxpireerd. Aangezien op deze plaats waterdamp aanwezig is,, zal de inrichting 1 in een dergelijke aftasting voorzien. Verdovingsgas concentratie metingen van inspiratie-en expiratie-gassen zijn om verschillende redenen van nut. Zoals reeds is opgemerkt, dragen wanneer geringen stroomsnelheden worden toegepast de herademings-35 gassen bij tot de inspiratie- verdovingsmiddel concentratie. Derhalve is 8400952 -28- het gewenst, het verschil tussen de concentraties in "A" en "B" voor een optimale verdovingswerking te kennen. De concentratie aan het eind van de expiratieperiode is gerelateerd aan de arteriebloedconcentratie en derhalve aan de diepte van de verdoving. Derhalve kunnen metingen van 5 inspiratore en expiratore verdovingsmiddel concentraties aan de arts waardevolle informatie ten aanzien van het opnemen van verdovingsmiddelem door de patient verschaffen. Bovendien verschaft deze informatie een basis voor het berekenen van het respiratóre eindvolume en het hart uitgangssignaal. Er wordt op gewezen, dat er voor verdovingsgas concentratie 10 controle inrichtingen vele andere klinische en research toepassingen bestaan.

Bij andere proeven is het gebleken, dat het mogelijk. is de in de figuren 1, 2a en 2b af geheelde basisconstructie te gebruiken, waarbij de tweede bekleding op de aftastende interdigitale condensator 11 bestaat 15 uit een membraan, dat na het inwendige daarvan bepaalde ionen zal doorlaten. Een voorbeeld van een materiaal voor een dergelijk membraan is valinomycine. Voorutestdoeleinden werden de beide interdigitale condensatoren op de substraat gebruikt voor het aftasten van het bepaalde deeltje.

In dit. geval werd een valinomycine laag, welke kan worden aangebracht 20 op de uit silicon nitride bestaande lagen 18 en 38 van de beide interdigitale condensatoren 11 en 31, bereid door 10 mg valinomycine met 4 ml van 5% PVC (in tetrahydrof uraan) en 0,24ml dioctylphthaloot (DOP) te mengen.

De valinomycine oplossing werd in. een hoeveelheid, van. 2 microliter op elke silicium nitride laag met een micro injectienaald gedruppeld- Daarna 25 werd de substraat gedurende 24 uur in een met droge stikstof gevulde kast geplaatst,

Aangezien valinomycine selectief permeabel is voor kalium ionen: en met een factor van ongeveer 2 op 1 de voorkeur geeft aan kalium ten opzichte van natrium, werd een proef met de aftastinrichting uitgevoerd 30 door deze in. verschillende concentraties van NaCl en KCl, bereid door bekende normen te verdunnen, op te stellen. Zes ml. van gescheiden NaCl en KCl oplossingen werden in minibekers geplaatst- en de substraat werd. daarin ingebracht. De. resultaten werden geregistreerd beginnende met eerst de meest verdunde oplossing. De tenroeratuur van alle oplossingen werd 35 gelijk gemaakt, en bij alle proeven constant gehouden. Door de oplossings- 8400952 -29- temperaturen zorgvuldig te controleren was het mogelijk de gebruikelijke temperatuur bepalende interdigitale condensatoren te vervangen door uitwendige variabele condensatoren in de gebalanceerde diode-quad ketens.

. Dit geschiedde voor de beide interdigitale condensatoren op de substraat.

5 De proeven werden daarna onder dezelfde omstandigheden herhaald onder gebruik, van een tweede paar interdigitale condensatoren, die op dezelfde wijze waren bereid en waarbij dezelfde testoplossing werd toegepast. Deze resultaten zijn aangeduid als test IX.

Test X Test IX

Interdigitale Interdigitale 10 Standaard condensator condensator oplossingen II 31 II 31 100 mM NaCl +1,3159 +1,4130 , +1,4281 +1,4288 10 mM NaCL -1,3818 -0,8985 -1,4098 -1,4171 6,6 mM NaCl -1,4012 -1,0902 -1,4202 -1,4253 5 mM NaCl -1,4080 -1,2600 -1,4248 -1,4288 15 3,3 mM NaCl -1,4141 -1,3515 -1,4288 -1,4321 1,67 mM NaCl -1,4202 -1,3943 -1,4337 -l;4355 1 mM. NaCl -1,4228 -1,4044 -1,4340 -1,4355 1 8400952 mM KCL +1,4025 +1,4377 +1,4549 +1,4546 10 mM KCL -1,3470 -0,7350 ~i,395Q -1,4061 20~6,6 mM KCL -1,3919 -0,9721 -1,4145 -1,4214 5 mM>KCL -1,4023 -1,1590 -1,4219 -1,4272 3,3 mM KCL· -1,4110 -1,3012 1,69 mM KCL· -1,4175 -1,3883 .-1,4321 -1,4343 1 mM KCL· -1,4218 -1,4009 -1,4237 -1,4354 25 Dl S20 -1,4245 -1,4115 -1,4358 -1',4372

Binnen ongeveer twee seconden nadat de interdigitale condensatoren in elke respectieve·, oplossing waren ondergedompeld,'werden de· geregistreerde waarden bereikt. De bovenstaande resultaten zijn relatief lineair vanaf de zeer zwakke oplossingen naar de oplossingsintensitêit van 10 mM van 30 NaCl en KCL-,ι daarbij van de grootste negatieve waarde naar een waarde nul gaande. Tussen de tien mM oplossingsintensitêit tot honderd mM van NaCl en KCL kruisen de resultaten de nulspanningswaarde naar een positieve ' waarde.

Het is verder duidelijk, dat er vele variaties van de inrichting 35 volgens de uitvinding zijn, waarbij de aanwezigheid en concentratie van -30- gas sen, deeltjes, moleculen, verbindingen of dergelijke in andere fluïdum omgevingen bestaan, welke kunnen worden gedetecteerd en waarvan de concentratie kan worden gemeten.

Zo is‘bijvoorbeeld in figuur 7 een inrichting afgebeeld voor het 5 detecteren en meten van de concentratie van verschillende ionen in monsteroplossingen. Meer in het bijzonder omvat de in figuur 7 in dwarsdoorsnede af geheelde inrichting 100 een houder 102, welke is voorzien van twee compartimenten voor het bevatten van de verschillende bestanddelen van de inrichting.' Aan één. zijde van de houder bevindt zich een bekend 10 volume, gevuld met een fluïdum 104, zoals gedéioniseerd water, bestemd voor het ontvangen van het te detecteren ion, waarbij het fluïdum de interdigitale condensatoren 106 en 108 omgeeft. Deze interdigitale condensatoren, welke als vierkanten zijn voorgesteld, hebben dezelfde basisconstructie als die, welke eerder is beschreven namelijk een sub— 15 straat, electrisch geleidende metalen stroken op de substraat, die de bekleedselen van de condensator vormen en een eerste gepassxveerde isolatielaag, welke de metalen geleidende condensatorbekleedselen op de substraat bedekt. De substraat is zodanig opgesteld, dat de electrische geleidérs 110 en 112, welke met de interdigitale condensatoren zijn ver— 20 bonden, uit het compartiment uittreden voor verbinding met de electronische capaciteits; meetinstrumenten, als beschreven onder verwijzing naar figuur 3De gebruikelijke tweede bekleding is niet op de eerste bekleding van de interdigitale condensator 106· aangebracht, doch in plaats, daarvan op een afstand, zoals later zal worden beschreven. De interdigitale conden-25 sator 108 is evenwel bekleed met een tweede bekledingsmateriaal, dat ondoorlaatbaar is voor het fluïdum, bijvoorbeeld een epoxiehars.

Tussen de twee vloeistof compartimenten bevindt zich de tweede laag van de interdigitale condensator 106, een ionen selectief membraan 114, dat niefc.permeabel is voor gedeioniseerdcwater doch permeabel ...is voor 30 één of meer gekozen ionen.. Hetmedoraan wordt in een vloeistofdichte relatie met de zijden van de houder 102 opgesteld teneinde een fluïdum lek tussen de compartimenten- te beletten. In communicatie met het membraan 114 doch tegenover het gedeioniseerde water bevindt zich een monster-oplossing 116, welke het ion of de ionen bevat of waarvan wordt gemeend 35 dat deze oplossing het ion 'of de ionen bevat, welke men wenst te detecteren 8400952 -31- en waarvan de concentratie moet worden gemeten-

Tenslotte is een paar electroden 113 en 122 aanwezig, welke zijn verbonden met een spanningsbron,'waarbij de electrode 118 met de positieve pool van de batterij 120 en de electrode 122 met de negatieve pool van 5 de batterij 100 is verbonden- Zoals aangegeven, bestaat de electrode 118 in electrische verbinding met de monsteroplossing 116 en de electrode 122 met het gedeioniseerde water 104. Het doel van de electroden 118 en 122, die met de batterij 120 zijn verbonden,is het aanleggen van een electrische potentiaal over de twee fluldumoplossingen, 116 en 104, ten-10 einde ionen met de juiste polariteit (hier positief) via het ionen selectieve membraan 114 langs electrische weg aan te trekken waarbij natuurlijk de ionen van een type moeten zijn, dat door het membraan 114 wordt doorgelaten- Het is duidelijk, dat dit een middel is om bepaalde ionen uit de monsteroplossing 116 naar het gedeioniseerde water 104 te ver— 15 snellen. Er zal ook een natuurlijke migratie optreden in afwezigheid van een electrisch veld dóch deze migratie kan een bijzonder lange tijd vergen.

Bij de beweging van de bepaalde ionen uit de oplossing 116 naar de oplossing 104 zal de dielectriciteitsconstante van de vloeistof, 20 welke de interdigitale condensator 106 omgeeft, worden' gewijzigd vanuit een fluïdum, dat vrij is van ionen, naar een fluïdum met bepaalde ionen in oplossing. Een dergelijke verandering in de capaciteit van de inter digitale condensator 106 ten gevolge van de verandering van de dielectriciteitsconstante van het fluïdum, dat de interdigitale condensator 106 25 onmiddellijk omgeeft, wordt gedetecteerd door de electronische inrichting, die met de geleiders 110 en 112 is verbonden en in blokschema-vorm in figuur 3 is weergegeven. De epoxiebekleding op de interdigitale condensator 108 dient om het gedeioniseerde water met de ionen in oplossing zo ver weg te houden, dat de ionen het electrische veld in het dielectricum van de 30 condensator niet beïnvloeden en derhalve zullen eventuele veranderingen in de capaciteit hiervan een gevolg zijn van temperatuurwijzigingen.

Er zijn proeven uitgevoerd onder gebruik van de bovenstaande uitvoeringsvormen vcor het bepalen van de aanwezigheid van en het meten van de concentratie van natrium en kalium ionen onder gebruik van oplos-35 singen van natrium chloride en kalium chloride voor de oplossing 116 en .....84 0 0 952 -32- wel als volgt.. Aangezien geen tweede matsriaallaag op het silisium nitride van de interdigitale condensator 106 aanwezig was, werkte het membraan 114 als hét.vereiste deeltjes selectieve mechanisme om het mogelijk te maken, dat de beoogde ionen in de buurt komen van het electrische veld 5 van de interdigitale condensator 106.

Het membraan 114 werd zodanig uitgevoerd, dat het membraan, kalium ionen doorliet en wel door het mogelijk te maken, dat een oplossing, die valinomy cine bevatte, droogde op een uit cellulose acetaat bestaand vel, dat op een vloeistof dichte wijze met de zijden van de houder 102 werd 10 af gedicht met een geschikt niet-reactief, passief hechtmiddel. Het valinomycine membraan werd gereeds gemaakt door 10 mg valinomycine met 4 ml 55 polyvinyl chloride ( in tetrahydrof uraan) en 0,24 ml diocylphthalaat (DOP) te mengen- De oplossing werd op het cellulose acetaat gebracht en men liet het geheel gedurende· 24 uur drogen.

15 De interdigitale condensator 108, welke is voorzien van de silicium nitride bekleding gevolgd door de epoxy bekleding, reflecteert slechts een verandering in capaciteit ten gevolge van veranderingen in de temperatuur van de omgevingsoplossing 104 en wordt gebruikt als een correctiefactor voor de-verandering van de capaciteit van de interdigitale’condensator 20 106 ten gevolge van temperatuur effecten, wanneer deze de toegevoegde-geiaden ionen in. het omgevende dielectrische materiaal bepaalt.

Uit een zilverdraad bestaande electroden 118 en 122 werden met zilver chloride bekleed. Oplossingen, met gelijk volume- van NaCl en KCL· -2 werden elk gereed gemaakt met een concentratie van 10 mol. De oplossingen 25 werden daarna gemengd

De omstandigheden bij de proef waren zodanig, dat het compartiment aan elke zijde van het membraan 114 drie milliliter oplossing bevatte.

De oplossing, welke de interdigitale. condensator 106 omgeeft, bestond uit gedeioniseerd water. De aandrij.^potentiaal bedroeg 0,5 volt en de 30 oplossing 104 werd steeds geroerd..

De-· oplossing; van NaCl en KCL· werd in het compartiment gebracht , dat zoals· aangegeven de vloeistof 116' bevat. De. uitgangsaflezing verliep negatief met een helling van bij benadering 0,018 volt per uur, waarbij in 11 uur een maximale negatieve waarde werd bereikt. Daarna bewoog de 35 digitale voltmeter zich in positieve richting· met een helling van bij 84 0 0 9 5 2...........-.......................

-33- benadering 0,020 volt per uur gedurende bij benadering 20 uur.

Nadat de proeven waren voltooid, werd de oplossing aan beide Zijden van het membraan 114 beproefd met een vlam fotömeter, welke aangaf, dat er nog steeds Na en K-ionen aanwezig waren in het compartiment 3 waarin zij oorspronkelijk werden gebracht, en dat er een overheersing van K-ionen ten opzichte van Na-ionen aanwezig was in het compartiment,, dat de interdigitale condensator aftastinrichting be&atte.

De proeven.werden uitgevoerd bij de interdigitale condensatoren onder gebruik, van geïoniseerde oplossingen met betrekkelijk zwakke concen-10 traties. Het is gebleken, dat volgens de uitvinding de concentratie van ionen. in. een geïoniseerde oplossing met grote concentratie kan worden gedetecteerd en gemeten. Het is evenwel gebleken, dat het in dergelijke gevallen nodig is de resulterende grotere capaciteit te compenseren, in hoofdzaak omdat de gebalanceerde diode-quad brug de neiging heeft om 15 verzadigd te raken ten gevolge van het grote verschil in capaciteit van de aftastende interdigitale condensator in de aanwezigheid van een grote concentratie van ionen en de met een epoxie hars beklede of op een andere wijze gemodifaerde de temperatuur aftastende interdigitale condensator.

Zo is bijvoorbeeld vastgesteld, dat de capaciteit van de interdigitale 20 basis- condensator, normaliter in het gebied van 15-20 pF, in de aanwezigheid van ionen met grote concentratie kan toenemen tot een waarde van bijvoorbeeld 200 tot 300 pF.

Teneinde derhalve de temperatuur compenserende interdigitale condensator in de eiectronische keten, welke is gebruikt, toe te passen, 25 is het nodig de keten configuratie te wijzigen. Hiertoe kan gebruik worden gemaakt van twee gebalanceerde diode-quad bruggen. Eén brugketen wordt gebruikt om de temperatuur bepalende interdigitale condensator te controleren; de overeenkomstige referentie condensator is een vaste condensator met bij benadering dezelfde waarde als de, de temperatuur bepalende inter-30 digitale condensator- Da uitgangs gelijkspanning is dan evenredig met de temperatuur van het fluïdum.

Een tweede diode-quad brug wordt op een zelfde wijze gebruikt bij de interdigitale condensator, die ionen concentratie van het -duldum meet.

Een variabele standaard condensator, gebruikt met of zonder een aantal 35 vaste condensatoren, wordt als een referentie condensator voor de tweede 8400952 I * -34- diode-quad brug toegepast. De referentie condensator kan tot bij benadering de waarde van de aftastende interdigitale condensator worden gewijzigd.

Een gelijkspanning uit de tweede keten is evenredig met de concentratie in de oplossing over een gering concentratie gebied.

5 De gelijkspanning uit de twee ketens kan dan langs electronische weg worden gecombineerd opdat de resulterende spanning voor temperatuur veranderingen wordt gecompenseerd.

Het is ook mogelijk andere typen electronische meetketens toe te passen om de grote veranderingen in capaciteit langs electronische weg 10 te kunnen opvangen.

Een tweede werkwijze volgens de uitvinding bestaat daarin, dat de temperatuur bepalende interdigitale condensator als een vaste ionen concentratie referentie wordt gebruikt. Hiertoe werd de temperatuur bepalende interdigitale condensator omgeven door een reservoir, dat een 15 fluïdum bevat, hetzij een gas,, hetzij een vloeistof, met een bekende concentratie en ionen·. Natuurlijk is- bij deze constructie de uit epoxie hars bestaande tweede laag op de de temperatuur bepalende interdigitale condensator niet aanwezig en heeft de de temperatuur aftastende interdigitale condensator een constante capaciteitswaardê voor een willekeurige 20 temperatuur. Vervolgens kan deze capaciteit ais een referentie in de gebalanceerde diode-quad keten als een temperatuur aftastreferentie voor de ionen bepalendec interdigitale condensator worden gebruikt.

Hiertoe toont figuur- 9· een dwarsdoorsnede van de thans gewijzigde-de temperatuur aftastende interdigitale condensator 310. De constructie 25-van de interdigitale basiscondensator is dezelfde als boven is beschreven en omvat namelijk, de substraat 10, de interdigitale vingers 34 en 36, die op de substraat zijn gevormd en· de eerste isolerende en passiverende laag 38, welke normaal uit. silicium nitride· bestaat. Hierna omgeeft het reservoir 420, dat uit een niet-poreus materiaal, zoals een kunststof, 30 bestaat de interdigitale condensator en. de eerste bekledingslaag 38 daarvan en omsluit deze elementen geheel·, waarbij het reservoir 420 bestemd; is- om in een rondgaande- groef 410 te worden ondergebracht en zich aan de substraat 10 te hechten door middel· van. een hechtmiddel, dat eerst in de, groef 410 is gebracht. Het is de bedoeling, dat het reser-35 voir 420 de afgebeelde interdigitale condensator volledig afdicht ten opzichte m 84 0 0 952 __________ __..................

-35- van de omgeving. Binnen het reservoir 420 bevindt zich een standaardof referentiefluldum, hetzij een vloeistof hetzij een gas, dat ionen in oplossing bevat. Als zodanig dient de interdigitale condensator 310 nu als een temperatuur aftast referentie voor de ionen, bepalende inter-5 digitale condensator, waarbij het is te verwachten, dat de in figuur 9 afgebeelde interdigitale condensator in dezelfde omgeving zal worden opgesteld als de ionen aftastende interdigitale condensator, en met de zelfde of een soortgelijke constructie als boven is omschreven bijvoorbeeld zij aan zij op de substraat of in de nabijheid van de ionen bepalende 10 interdigitale· condensator,

Het is duidelijk, dat het materiaal van het reservoir 420 ofschoon dit niet poreus is een betrekkelijk grote thermische geleiding dient te hebben opdat warmte op een doeltreffende wijze over het reservoir kan worden overgedragen zodat het fluïdum 40Q daarbinnen de temperatuur 15 van de omgeving zal reflecteren.

Opgemerkt wordt? dat de constructie, van de temperatuur bepalende interdigitale condensator 310 volgens figuur 9 niet tot ionenrbepalings-toepassingen behoeft te zijn beperkt doch in wezen op dezelfde wijze kan worden benut bij een bepaald materiaal detectie- en aftaststelsel, zoals 20 bij het verdovings bepalingsstelsel.

In een dergelijk geval is het enige, dat behoeft te geschieden, het toevoegen van dezelfde of een soortgelijke tweede bekledingslaag 40 van siliconrubber of een soortgelijk materiaal, als aangegeven met de stippellijn in figuur 9, waarbij het fluïdum 400 binnen de, de temperatuur be-25 palende interdigitale condensator 310 dan een gas of vloeistof met een bekende concentratie van dat bepaalde materiaal is.

In alle gevallen vinden instellingen voor het onderbrengen van de nieuwe capaciteit van de gewijzigde, de temperatuur bepalende interdigitale condensator plaats in het electronische gedeelte van het stelsel-30 Zo is bijvoorbeeld vastgesteld, dat wanneer het stelsel met de in de figuren 2a en 2b· afgebeelde interdigitale condensatoren of een ander materiaal wordt gebruikt, de capaciteit van de aftastende interdigitale condensator 11 ten opzichte van die van de temperatuur bepalende interdigitale condensator 31 zal toenemen bij een toename van de aanwezig-35 heid van de ionen of het bepaalde materiaal- De uitiezing van de digitale 8400952 * * -36- indicator 61 kan dan positief zijn, waarbij de beide interdigitale condensatoren 11 en 31 bij benadering dezelfde capaciteit hebben en derhalve een spanningsuitgangsverschil met een waarde, in hoofdtaak gelijk aan nul, zal worden aangegeven. Indien evenwel de, de temperatuur bepalende 5 interdigitale condensator 310 vooraf is "belast” met een fluïdum 400, dat ionen of het bepaalde materiaal, dat moet worden bepaald, bevat, zal de ionen bepalende interdigitale condensator initieel in de meeste gevallen een kleinere- capaciteit hebben, dan de, de temperatuur bepalende interdigitale condensator en zal de uitgangsuitlezing van de digitale-10 indicator 61 negatief zijn» Wanneer evenwel de aanwezigheid van ionen of een bepaald materiaal om de aftastende interdigitale condensator wordt vergroot, zal de capaciteit daarvan toenemen, waardoor het uitgangssignaal van de digitale indicator 61 minder negatief wordt en eventueel, wanneer de. omgeving de zelfde concentratie aan ionen of ander materiaal ais het 15 fluïdum 400 in het reservoir 420 van de interdigitale condensator 310 aanneemt, een nulpunt zal worden bereikt, op- welk tijdstip de omgeving precies is aangepast aan de concentratie van het fluïdum 400..

Afgezien van het. gebruik van een compartiment met gededioniseerd ï water voor het kwanticeren. van een ion, is het mogelijk een fluïdum 20 met een bekende concentratie aan ionen, dat de interdigitale condensator omgeeft, te gebruiken voor het kwanticeren van een complement, zoals een tegen-ion in de monsteroplossing aan de andere zijde van het membraan -Zo. omgeeft bijvoorbeeld het. fluïdum met. de. bekende concentratie, aan kalium chloride de interdigitale condensator en kan de snelheid waarmede het 25 kalium ion ontsnapt door permeatie van het membraan worden gemeten.

Het tegen-ion aan de tegenqver gelegen zijde van het membraan kan een ioacfc -, fluor of broom ion zijn. Het is duidelijk, dat het tegen-ion op een doeltreffende wijze moet wedijveren dat wil zeggen, dat indien het ion, dat de interdigitale condensator omgeeft, de vorm heeft van een 30 verbinding, met een tegen-ion dat verschilt van. het tegen-ion, dat moet woeden, gekwanticeerd, de reactie knetica. van de twee tegen-ion en ten. opzichte van het ion· op een. geschikte wijze- dient te worden gebalanceerd..

Verder is het uit het bovenstaande duidelijk, dat het reservoir 410 van de eerder beschreven figuur 9 ook kan worden, gebruikt voor het kwan-35 ticeren van een tegen-ion in een omgevingsoplossing onder gebruik'.van • 8400952 -37- een ionen permeabel membraan voor het reservoir· 420. Het reservoir dient evenwel boven de ionen bepalende en concentratie metende interdigitale condensator in plaats van dé, de temperatuur aftastende interdigitale condensator te worden opgesteld. Het is ook duidelijk, dat deze uit-5 voeringsvorm voor de proeven dient te worden opgeslagen in een houder met hetzelfde fluïdum als in het reservoir om het ontsnappen van ionen uit het reservoir te beletten.

In figuur 8 vindt men een dwarsdoorsnede van de ionen detectie-en concentratie· meetinrichting volgens- figuur 7 voor een iets gewijzigde 10 uitvoeringsvorm teneinde een inrichting te verschaffen, welke kan worden opgehangen in een vat, dat is gevuld met een oplossing, die ten aanzien van een bepaald ion moet worden beproefd. In figuur 8 is, beginnende aan de bovenzijde, een cirkelvormige schijf 130 in dwarsdoorsnede af geheeld, welke in de eerste plaats aan de buitenomtrek daarvan is voorzien van 15 een electrisch geleidenderrring 132. Buiten de ring 132 bevindt zich een ionen selectief membraan 134, dat bij deze uitvoeringsvorm in hoofdzaak de vorm heeft van een zak met open mond, een open houder, een kom of dergelijke. Het doel is het verschaffen van een vasthoudorgaan met bekend volume aan fluïdum 138, zoals gedeioniseerd water, dat zich in de zak· 20 bevindt tezamen met de interdigitale condensatoren, waarbij het membraan dan aan de opening daarvan ten opzichte van de omgevende oplossing is af gedicht. Dit membraan rust aan de buitenomtrek op de binnenste ring 132, welke dan in het gebied van de ring 132. wordt omgeven door een elec— trisch geleidende buitenring 136. De relatie tussen het binnenste omtreks-25 vlak van de buitenring 136, de zijden van het membraan 14, en het buitenste omtrekvlak van de ring 132 is zodanig, dat de verbinding een waterdichte configuratie bezit, waarmede het gedeioniseerde water binnen het membraan 134 wordt gehouden.

Binnen het membraan 134 bevindt zich gedeioniseerd water 138, 30 dat het membraan volledig vult. Aan de onderzijie van de cirkelvormige schijf 130 is. de interdigitale condensator substraat 140 bevestigd, welke bij dit voorbeeld is voorzien van twee daarop aangebrachte interdigitale condensatoren 142 en 144. De constructie van de interdigitale condensatoren 142 en 144 is weer die van de in figuur 7 toegepaste constructie namelijk, dat 35 de interdigitale condensator 142 eerst is bekleed met een eerste dunne 8400952 -38- passiveringslaag van silicium nitride, zodat de condensator nog steeds receptief is voor eventuele vrij zwevende ionen, die in het gedeioniseerde water 138 kunnen dringen, terwijl de andere interdigitale condensator 114 is bekleed met een tweede epoxie bekleding, welke volledig ondoorlaatbaar 5 is voor de resulterende oplossing, welke deze condensator omgeeft. Deze epoxielaag bedekt de onmiddellijk daaronder gelegen silicium nitride laag en dientengevolge bepaalt de interdigitale condensator 144 slechts capaciteitsveranderingen , die een gevolg zijn van de temperatuur.

Door de cirkelvormige schijf 130 strekken zich de geleiders naar 10 elk van, de interdigitale condensatoren 142 en 144 uit evenals de elctrische geleiders, welke de ring 132 en de ring 136 met de 'electrische batterij 146 verbinden. Ook hier wordt over het membraan een electrische potentiaal aangelegd, waarbij het membraan natuurlijk, electrisch niet-geleidend moet zijn, teneinde ionen met de juiste polariteit door het membraan vanuit de.

15 omgevende oplossing naar het gedeioniseerde water 138 te versnellen.

Het is. duidelijk, dat het ionen selectieve membraan 134 ondoorlaatbaar moet zijn voor water en voor de oplossing, welke het membraan omgeeft, aangezien anders het gedeioniseerde water 138, dat daarbinnen is opgeslagen, . steeds zou kunnen, weglekken, zowel tijdens de opslag van de inrichting 20 als tijdens1 de proeven.

Het is duidelijk, dat ofschoon de uitvinding is beschreven voor het bepalen van bepaalde materialen in twee fluida, de uitvinding kan worden toegepast bij andere typen membranen, zoals een lipidecdubbellaag en dergelijke voor het aftasten van een groot aantal verschillende stoffen 25 in een groot aantal verschillende fluida, zoals de vakman bekend is.

Het is natuurlijk duidelijk, dat de condensatoren, welke voor de uitvoeringsvormen zijn weergegeven en beschreven, interdigitale condensatoren zijn, welke zich bevinden op een vlakke isolerende substraat. Het is evenwel duidelijk, dat interdigitale condensatoren van het boven be-30 schreven, type niet de enige condensatoren zijn, welke kunnen worden toegepast aangezien volgens de uitvinding wordt beoogd de capaciteit tussen de electroden van. de? condensator te veranderen, door het inbrengen van. het bepaalde- materiaal in het dielectrisch materiaal van de- condensator.

Voorts is het duidelijk, dat de condensatoren, welke volgens'de uitvinding 35 kunnen worden toegepast, niet behoeven te zijn voorzien van twee electroden, • 8400952 -39- die het electrische veld opwekken, doch twee of meer electroden kunnen omvatten, welke een electrisch veld opwekken, zoals op zich zelf bekend is.

8400952

Claims (20)

1. Capacitieve detectie inrichting voor het bepalen van de aanwezigheid van en het meten van de concentratie van een specifiek niet-waterig materiaal in een fluïdum gekenmerkt door een condensator met een aantal op een afstand van 'elkaar gelegen, electrisch geleidende electroden, welke 5 electroden bestemd zijn om daartussen een capacitief electrisch veld op te wekken, een eerste materiaallaag, we]ke de electrisch geleidende electroden bedekt, en een tweede materiaallaag, welke de eerste materiaallaag bedekt, waarbij de tweede materiaallaag permeabel is voor het bepaalde materiaal, waardoor het bepaalde materiaal kan worden bepaald en de con- 10 centratie daarvan kan worden gemeten ten gevolge van het binnentreden daarvan in het electrische veld tussen de electroden en het daardoor veranderen van de capaciteit tussen deze electroden.

2. Capacitieve detectie inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk, de eerste materiaallaag een electrischisolerend materiaal bepaald, dat 15 passief is voor het fluïdum-

3. Capacitieve detectie inrichting volgens conclusie 2 met het kenmerk, dat de tweede materiaallaag selectief permeabel is voor het bepaalde niet-waterige. materiaal, dat moet worden bepaald en waarvan de concentratie moet worden gemeten- 20

4- Capacitieve detectie inrichting volgens conclusie 3 met het ken merk, dat de tweede materiaallaag een silicon rubber is, welke selectief permeabel is voor verdovingsgassen.

5. Capacitieve detectie inrichting volgens conclusie 3 met het kenmerk, dat de tweede materiaallaag uit valinomycine bestaat, dat selectief 25 permeabel is voor kalium ionen.

6. Capacitieve detectie inrichting volgens conclsuie 3 met het kenmerk, dat de condensator een interdigitale condensator met een paar electroden, gelegen, op een vlakke substraat omvat, welke substraat passief is en impermeabel is voor het fluïdum en het bepaalde niet-waterige materiaal. 30

7- Capacitieve detectie inrichting volgens, conclusie· 3 gekenmerkt door een tweede condensator, welke bestemd is om met de eerste condensator te worden vergeleken, welke tweede condensator is voorzien van een aantal op een afstand van elkaar opgestelde electrisch geleidende electroden, welke electroden bestemd zijn om daartussen een capacitief electrisch veld 35 op wekken, een eerste electrisch isolerende materiaallaag, die passief is 8400952 -41— voor het fluïdum en de electrisch geleidende electroden van de tweede condensator bedekt, en een tweede materiaaHaag, welke de eerste materiaal-laag op de tweede condensator bedekt, waarbij de eerste materiaallaag en de tweede materiaallaag thermische eigenschappen bezitten, welke over-5 eenkomen met die van de eerste en de tweede laag van de eerste condensator, waardoor de tweede condensator met de eerste condensator wordt vergeleken voor het elimineren van de invloed van de temperatuur op de eerste condensator»

' 8» Capacitieve detectie inrichting volgens conclusie 7 met het ken-10 merk, dat de tweede materiaallaag van de tweede· condensator passief is en impermeabel is voor het fluïdum, en impermeabel is voor het bepaalde niet-waterige materiaal, dat moet worden bepaald en gemeten.

9. Capacitieve detectie inrichting volgens conclusie 7 met het kenmerk, dat de eerste materiaallaag en de tweede materiaallaag van de tweede 15 condensator respectievelijk identiek zijn aan de eerste materiaallaag en de tweede materiaallaag van de eerste condensator, welke inrichting verder is voorzien van een impermeabeie barrière, welke de tweede materiaallaag van de tweede condensator bedekt, waardoor de tweede materiaallaag van de tweede condensator niet kan worden doordrongen door het bepaalde materi-20 aal, dat men beoogt te bepalen en te meten.

10. Capacitieve detectie inrichting volgens conclusie 9- met het kenmerk, dat de eerste condensator en da tweede condensator interdigitale condensatoren- omvatten, waarbij elk van deze interdigitale condensatoren is voorzien van een paar electroden, welke zich op een isolerende substraat 25 bevinden, welke substraat passief en impermeabel voor het fluïdum is.

11. Capacitieve detectie inrichting volgens conclusie 7 met het kenmerk, dat de eerste materiaallaag en de tweede materiaallaag van de tweede condensator respectievelijk identiek zijn aan de eerste materiaallaag. en de tweede materiaallaag van de eerste condensator,-waarbij de 30 inrichting voorts is voorzien van een bekledings reservoir, dat bestemd is om de eerste en tweede materiaallagen van de tweede condensator te omsluiten, welk', reservoir bestemd, is een fluïdum met een bekende concentratie van het bepaalde materiaal waarvan de aanwezigheid moet worden bepaald en de concentratie moet worden gemeten, te bevatten, waardoor de 35 tweede condensator voorziet in een referentie voor een bepaalde concentra- 8400952 , -42- * * « tie van het bepaalde niet-waterige materiaal ter vergelijking met de eerste condensator.

12. Capacitieve detectie inrichting volgens conclusie 3 gekenmerkt door een tweede condensator welke bestemd is om met de eerste condensa- 5 tor te worden vergeleken, welke tweede condensator is voorzien van een aantal op een afstand van elkaar opgestelde, electrisch geleidende elec-troden, die bestemd zijn om daartussen een capacitief electrisch veld op te wekken, een eerste electrisch isolerende materiaallaag, welke passief is: voor het fluïdum, welke laag1 de electrisch geleidende elec-10 troden van de tweede condensator bedekt, en een bekledingsreservoir, dat bestemd is om de eerste materiaallaag van de tweede condensator te omsluiten, welk reservoir bestemd, is voor het bevatten van een fluïdum met een bekende concentratie van het bepaalde materiaal waarvan de aanwezigheid moet worden bepaald en waarvan de concentratie moet worden 15 gemeten, waardoor de tweede condensator voorziet in een referentie voor een bepaalde concentratie van het bepaalde materiaal ter vergelijking· met de eerste condensator.

13. Capacitieve detectie inrichting voor het bepalen van de aanwezig^-heid van en het meten, van de concentratie van een bepaald niet-waterig 20 materiaal of een complement van het bepaalde niet-waterige materiaal in een fluïdum gekenmerkt door een condensator met een aantal op een afstand van elkaar opgestelde, electrisch geleidende electroden, welke electroden bestemd zijn om daartussen een capacitief electrisch veld op te wekken, een eerste materiaallaag, welke de electrisch geleidende electroden 25 bedekt, en een tweede materiaallaag, die zich op een afstand van de eerste materiaallaag bevindt, welke tweede laag in verbinding staat met het fluïdum en permeabel is voor het bepaalde niet-waterige materiaal, waardoor het bepaalde materiaal kan worden bepaald en de concentratie daarvan kan worden gemeten ten gevolge van het binnentreden daarvan of het ver-30 laten daarvan van het electrische- veld. tussen de electroden en het daardoor veranderen van de capacteit daarvan·, tussen de electroden.

14. Capacitieve detectie inrichting volgens conclusie· 13 gekenmerkt door een tweede fluïdum, dat de eerste materiaallaag van de condensator omgeeft, welk tweede fluïdum in verbinding staat met de tweede materiaal-35 laag teneinde het passeren van het bepaalde niet-waterige materiaal uit 8400952 * —43— de permeabele tweede materiaallaag naar de nabijheid van de eerste materiaal-laag en het daardoor binnentreden van het electrische veld tussen de electroden moge lijk te maken.

15. Capacitieve detectie inrichting volgens conclusie 14 met het 5 kenmerk, dat de eerste materiaallaag een electrisch isolerend materiaal omvat, dat passief is voor het tweede fluïdum.

16. Capacitieve detectie inrichting volgens conclusie 15 met het kenmerk, dat de tweede materiaallaag selectief permeabel is voor het bepaalde niet-waterige materiaal, dat moet worden gedetecteerd en waarvan 10 de concentratie moet worden gemeten, welke tweede materiaallaag bovendien ondoorlaat is voor het tweede fluïdum en daardoor het tweede fluïdum vasthoudt.

17. Capacitieve detectie inrichting volgens conclusie 16 gekenmerkt door een tweede condensator, welke tevens door het tweede fluïdum is omgeven. 15 en bestemd is om met de eerste condensator te worden vergeleken, welke tweede condensator is voorzien*, van een paar op een afstand van elkaar opgestelde, electrisch geleidende electroden, welke electroden bestemde! zijn om daartussen een capacitief electrisch veld op te wekken, een eerste laag van electrisch isolerend materiaal, die de electrisch geleidende elec- 20 troden bedekt, en een tweede materiaallaag, welke de eerste materiaallaag op de tweede condensator bedekt, welke tweede laag passief is voor het tweede fluïdum en ondoorlaat is voor het bepaalde materiaal, dat moet worden bepaald en gemeten, waardoor de tweede condensator kan worden vergeleken met de eerste condensator voor het detecteren en meten van een 25 verandering in de capaciteit van de eerste condensator, welke een gevolg is van de aanwezigheid van het bepaalde niet-waterige materiaal in het tweede fluïdum.

18. Capacitieve detectie inrichting volgens conclusie17 met het kenmerk, dat de eerste condensator en de tweede condensator uit interdigitale 30 condensatoren bestaan, waarbij elk van deze interdigitale condensatoren is voorzien van twee electroden, welke op een vlakke electrisch isolerende substraat zijn gelegen, welke substraat passief is voor* het fluïdum en impermeabel is voor het fluïdum en het bepaalde niet-waterige materiaal, dat moet worden bepaald en waarvan de concentratie moet worden gemeten.

19. Capacitieve detectie inrichting volgens conclusie 16 gekenmerkt _=±a 8400952 η ft -44- door een tweede condensator, welke eveneens door het tweede fluïdum is omgeven en bestemd is om met de eerste condensator te worden vergeleken, welke tweede condensator is voorzien van een paar op een afstand van elkaar opgestelde, electrisch geleidende electroden, welke electroden 5 bestemd zijn om daartussen een capacitief electrisch veld op te wekken, een eerste laag van electrisch isolatiemateriaal, welke de electrisch geleidende electroden bedekt, welfe·eerste materiaallaag passief is voor het omgevende tweede fluïdum, en een bekledingsreservoir, dat bestemd is om de eerste- materiaallaag: van de tweede condensator te omgeven, welk: 10 reservoir bestémd is om een gedeelte van het tweede fluïdum met een bekende concentratie van het bepaalde materiaal waarvan de aanwezigheid moet worden bepaald en de concentratie moet worden gemeten, te bevatten, waardoor de tweede condensator voorziet in een referentie voor een bekende concentratie van het bepaalde materiaal ter vergelijking met de eerste condensator.

20. Capacitieve detectie inrichting volgens conclusie 16 met het ken merk, dat het tweede fluïdum het bepaalde niet-waterige materiaal, dat moet worden gedetecteerd en waarvan de concentratie moet worden gemeten, bevat, de tweede materiaallaag bestemd is om de permeatie van het bepaalde niet-waterige materiaal uit het tweede fluïdum naar het eerste fluïdum 20 mogelijk te maken, waardoor een complement van het bepaalde· materiaal in het eerste fluïdum kan worden gedetecteerd en de concentratie daarvan kan worden gemeten door de verandering van capaciteit ten gevolge van het verlies- van het bepaalde niet-waterige· materiaal in het tweede fluïdum te meten. 1400952 · 1