WO1999020999A1 - Verfahren zum messen veränderlicher grössen und vorrichtung zum durchführen des verfahrens - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a method for measuring variable sizes in a measuring medium with the aid of chemical or biochemical sensors and to an apparatus for performing this method.
  • Such measurement methods are carried out, for example, in medical technology, environmental protection, food technology and in many other areas.
  • Amperometric sensors can be e.g. use for the measurement of concentrations of dissolved gases in aqueous solutions (F. Oehme, Chemical sensors, Vieweg-Verlag, Braunschweig, 1991).
  • the substance concentration is measured after applying a small electrical voltage (e.g. 600 mV) between the working electrode and the reference electrode and measuring the electrical current.
  • potentiometric and amperometric chemosensors can be expanded to biosensors.
  • the substance-recognizing biocomponents are e.g. Enzymes and microorganisms are used.
  • Electrochemical immune sensors are also known.
  • a disadvantage of this prior art is that chemical and biosensors cannot be used for measurement purposes in such a simple manner as physical sensors (temperature sensors, pressure sensors, etc.).
  • a major reason for this is the direct interaction with the substance-recognizing surface. This not only leads to contamination of the sensor, but also to drift phenomena.
  • the drift of a sensor means that there is no permanently stable relationship between the input variable and the output signal. This relationship is checked before the measurement a calibration of the sensor is established. The sensor drift must therefore be taken into account by regular recalibration.
  • ion-selective electrodes For the measurement of the ion activity, a reference electrode is additionally required, which ensures constant potential relationships with the aqueous measuring medium. Such reference electrodes are difficult to implement in miniaturized form.
  • Flow systems are used.
  • the best-known example of this is a system for flow injection analysis (FIA) (G. Schwedt, Taschenatlas der Analytik, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1992, pp. 190-195).
  • FIA flow injection analysis
  • the at least one sensor is brought into contact with a calibration medium via a channel with a small cross section before the measurement, and after the sensors have been connected to an electrical measuring device and the electrical sensor signal has been measured, the values for a calibration are obtained. Then the or at least one sensor is brought into contact with the measuring medium by exchange with the calibration medium by means of diffusion, the measuring medium being passed through microscopic openings, e.g. is fed to the sensor in a layer or membrane permeable to the analyte or in a macroscopically open region of a channel opposite the sensor. This can be done by immersing the permeable membrane or the macroscopically opened area in the measuring medium or by placing the measuring medium on the permeable membrane or the macroscopically opened area. In this way, the calibration medium in front of the sensor is replaced by the measuring medium.
  • ion-selective electrodes for determining ion activities
  • ion-selective electrodes for determining the concentration of dissolved gases in aqueous solutions
  • amperometric sensors and biosensors based on enzymes, microorganisms, antibodies and other biocomponents.
  • the channel can be completely filled with the liquid calibration medium. However, it is also possible to completely or partially fill the channel with a holding matrix that receives the calibration medium. Microfiber braids, papers, gels, textile braids, fabrics, knitted fabrics, foams and other suitable materials can be used as materials for such a holding matrix.
  • the channel is filled with the calibration medium either immediately after the measuring device has been manufactured or shortly before the measurement.
  • a system with two-point or multi-point calibration can be implemented by using two or more devices of the present type with two or more calibration solutions with different concentrations of the analyte in parallel.
  • Measurement can be calibrated automatically.
  • the principle of zero point potentiometry with the same type of ion-selective electrodes can be used as Measuring and reference electrodes can be dispensed with complicated counter electrodes.
  • Fig. 6 the amperometric chemosensor according to Fig. 1 also with an additional membrane.
  • Fig. 10 - a further modification of the sensor according to Fig. 7, and
  • FIG. 1 a shows the individual layers of a sensor configuration in an exploded view
  • FIG. 1 b shows the configuration of the layers joined to form the sensor.
  • the working electrode 5 and the counter electrode 6 of an amperometric sensor are realized on a carrier 1.
  • the electrodes 5 and 6 are connected to electrical connections 9 and 10 via conductor tracks 7 and 8.
  • the working electrode 5 is e.g. made of platinum or gold.
  • the counter electrode 6 can be realized as a silver film, which can be chloridized on its surface.
  • the conductor tracks 7 and 8 and the electrical connections 9 and 10 can be made of platinum, gold, silver or other materials.
  • the carrier 1 consists for example of a film made of polyester or another plastic. Its thickness is between 0.1 and 5 mm, preferably 0.2 mm. However, it can also consist of glass or ceramic.
  • the working and counter electrodes 5, 6 and the conductor tracks 7, 8 and the electrical connections 9, 10 are applied in a known manner by screen printing processes, vapor deposition or sputtering processes with subsequent lithography or by known processes in the production of printed circuit boards with subsequent electrodeposition of the desired noble metal - materials.
  • the corresponding layer thicknesses are between 0.1 and 10 ⁇ m, preferably 1 ⁇ m.
  • the individual layers can be joined together by known adhesive or lamination techniques, in particular also by hot lamination techniques.
  • a carrier cover 2 e.g. applied by gluing.
  • the carrier cover 2 can consist of the same material as the carrier 1.
  • An opening 11 is formed in the carrier cover 2 by punching out or drilling. After the carrier cover 2 has been applied to the carrier 1, the opening 11 leaves the working electrode 5 and the counter electrode 6 free.
  • the opening 11 in the carrier cover 2 serves as a chamber for receiving a sensor membrane material.
  • a membrane 15 is realized by filling a membrane solution into the opening 11.
  • this membrane material consists of a hydrogel with the immobilized enzyme glucose oxidase.
  • a channel carrier 3 is applied to the carrier cover 2, for example by an adhesive process.
  • the channel carrier 3 consists, for example, of a filter paper with a thickness of 100 ⁇ m, the fiber structure of which is sealed with the aid of the screen printing method, with the exception of the inner region forming a channel 12. This means that the channel carrier 3 only has paper properties in the area of the channel 12.
  • the channel support 3 from a plastic film which has a cutout corresponding to the channel 12. A filter paper is inserted into these so that the channel 12 also contains a holding matrix made of filter paper.
  • the channel support 3 is covered by a cover 4 with two openings 13 and 14.
  • the cover 4 can be made of the same material as the carrier cover 2 and can be applied by an adhesive process.
  • the carrier 1 with the electrical connections 9, 10 is inserted into a plug connector or another contact device of an electrical measuring device.
  • a small electrical voltage for example 600 mV
  • the electrical current is measured.
  • a calibration liquid with a known glucose concentration is supplied to the channel 12 through the opening 14 in the cover 4. Due to the capillary action of the filter paper, the calibration solution is evenly distributed in channel 12. In this way, the Calibration liquid the sensor membrane 15. With the help of the electrical measuring device, the electrical current can now be measured, which is a measure of the glucose concentration in the calibration liquid.
  • the carrier 1 is brought into contact with the measuring medium. This can be done by immersing the lower end of the carrier 1 so far into the measuring medium that the opening 13 in the cover 4 is covered with the measuring medium.
  • the glucose concentration in the channel 12 above the sensor membrane 15 adjusts to that of the measuring medium.
  • the glucose concentration in channel 12 is stable. The current measured between the electrical connections 9 and 10 is thus a measure of the glucose concentration in the measuring medium.
  • a potentiometric chemical sensor which works on the principle of zero point potentiometry.
  • Rear contacts 16, 18 of ion-selective electrodes (ISE), contact 17 of a pseudo reference electrode, conductor tracks 19, 20, 21 and electrical connections 22, 23, 24 are applied to a carrier 1 made of polycarbonate, for example by a screen printing process.
  • the contacts and conductor tracks mentioned exist e.g. from a silver film with a thickness of 1 ⁇ .
  • a carrier cover 2 'made of polycarbonate is glued to the carrier 1'.
  • the carrier cover 2 ' has three openings 25, 26 and 27.
  • an ion-selective membrane 15 'of the same type is produced by pipetting in a membrane solution.
  • the breakthrough 26 remains open.
  • a channel carrier 3 ' which is produced as in the first embodiment, is glued to the carrier cover 2'.
  • the duct 12 is closed by a cover 4 'which is glued to the duct carrier 3'.
  • a calibration solution is introduced into the channel 12. This is done, for example, by pipetting in the solution through the opening 13 '. For this purpose, there may also be a vent hole in the cover layer 4 '(not shown in the figure). It is also possible to fill the channel 12 using the vacuum filling method.
  • the sensor configuration according to FIG. 2b is placed with the lower (front in the figure) end in a vessel with calibration solution such that the opening 13 'is completely covered by the calibration solution. If a vacuum is subsequently created in the environment, the air escapes from the channel 12 and the calibration liquid completely fills it.
  • the breakthrough 13 'in the cover layer 4' e.g. be sealed with an adhesive film that can be easily peeled off before use (not shown in Fig. 2b).
  • the carrier 1 'with its electrical connections 22, 23 and 24 is inserted into a plug device of an electrical measuring device. Since the membranes 15 'of the ion-selective electrodes are in contact with the rear contacts 16, 18 and the contact 17 of the pseudo reference electrode and with the calibration medium in the channel 12, an electrical connection can be made between the electrical / connections 23 and 24 against the pseudo reference electrode with the electrical connection 22 Voltage can be measured. Due to the homogeneous distribution of the calibration medium in the channel 12, this electrical voltage is initially zero volts for the same ion-selective membranes 15 '. If the voltage is not zero due to manufacturing tolerances of the ion-selective electrodes, the measured voltage value can be set to zero when evaluating the electrical measurement signals. This completes the sensor calibration.
  • the adhesive film For measurement in a measuring medium, the adhesive film, not shown, is pulled off from the opening 13 'on the cover 4'.
  • the sensor configuration is then brought into contact with the measuring medium by immersing the opening 13 'in the measuring medium.
  • the analyte concentration in the area above the opening 25 adjusts to the concentration of the measuring medium.
  • the holding matrix (filter paper) in channel 12 was already completely filled with calibration solution, the ion concentration in the area of the opening 27 remains stable over a longer period.
  • the ion-selective electrodes with the rear contacts 16, 18 and the electrical connections 24, 23 result at the ion-selective electrodes different potentials, each of which is measured with respect to the pseudo reference electrode 17 or the terminal 22.
  • FIG. 3 A third exemplary embodiment is shown in FIG. 3.
  • the arrangement of carrier 1 ', carrier cover 2' and channel carrier 3 ' corresponds to that in FIG. 2.
  • a capillary channel carrier 28 is provided, which is glued onto the channel carrier 3'.
  • a capillary channel 30 present in the capillary channel carrier 28 is closed at the top by the cover 4 ′′.
  • the capillary channel 30 can be brought into contact with the measuring medium at the lower (front in FIG. 3) of the sensor configuration, which medium is drawn into the channel 30 due to the capillary forces
  • the channel 30 is vented via the opening 19 in the cover 4 ′′.
  • Such a sensor design with a capillary channel is particularly advantageous when only very small quantities of the measuring medium are available for the measurement.
  • the capillary channel 30 'for receiving the measuring medium does not emerge from the end face of the sensor arrangement.
  • the measuring medium is fed in here via an opening 33 in the cover 4 "'.
  • An opening 29 in the Cover 4 "' serves to vent the capillary channel 30'.
  • the fifth exemplary embodiment shown in FIG. 5 is based on the sensor configuration according to FIG. 1.
  • an additional membrane 32 is introduced as a gas-permeable layer between the carrier cover 2 and the channel carrier 3 .
  • a KCl gel 15 is introduced as an electrolyte layer.
  • a sensor configuration is obtained which is structured analogously to the Clark principle.
  • the sixth exemplary embodiment shown in FIG. 6 is also based on the configuration according to FIG. 1.
  • the channel carrier 3 "here consists of a polyester film from which the channel region 12 'is punched out.
  • the channel 12' is through a dialysis membrane 32 '
  • the upper end again forms the cover 4.
  • the calibration solution is introduced into the channel 12 'here according to the principle of vacuum filling.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 7 shows a sensor configuration with an ion-selective electrode and a conventional reference electrode.
  • the rear side contact 16 of an ion-selective electrode, a conductor track 21 'and an electrical connection 24' are applied to a carrier 1 '.
  • Rear contact 16, conductor 21 'and electrical connection 24' exist for. B. from a silver film.
  • a silver contact 37 with a conductor track 20 'and an electrical one is placed on the carrier 1' Port 22 'applied.
  • the carrier 1 ' is covered by a carrier cover 2 "with the aid of an adhesive process.
  • the carrier cover 2" has 2 openings 25, 27.
  • An ion-selective membrane material 15 ' is introduced into the opening 25.
  • the arrangement is supplemented by a channel carrier 3 'and a cover 4'.
  • the channel 12 in the channel carrier 3 ' is filled with a calibration fluid through the opening 13', for example with the aid of the vacuum filling method. If the calibration liquid has a defined chloride ion concentration, then a defined potential difference occurs at the phase boundary between the chloridized silver contact 37 and the calibration liquid. In this way, the silver contact 37 acts as a conventional reference electrode.
  • the calibration medium is replaced by the measuring medium. This leads to a change in the electrical potential between the rear-side contact 16 of the ion-selective electrode and the liquid in the channel 12 above the membrane 15 '. Since the measuring medium cannot reach the area of the chloridized silver contact 37 over a long period of time, the electrical potential at the conventional reference electrode remains constant.
  • the sensor configuration according to FIG. 7 is shown, in which the opening 13 ′ is closed off with the aid of a sealing film 36.
  • the closure film 36 closes the sensor arrangement after filling with a calibration medium. It can be drawn off in a measuring medium before the measurement.
  • FIG. 9 also shows an exemplary embodiment based on FIG. 7, the channel carrier 3 ′ being modified here.
  • the channel carrier 3 ' can e.g. consist of a paper matrix which, with the exception of channel area 12, was sealed with the aid of a plastic paste.
  • the channel support 3 ' has retained its paper properties only in the area of the channel 12.
  • an opening 34 was produced by punching out in the area of the channel 12.
  • the entire channel 12, including the breakthrough area 34 is filled with a calibration liquid.
  • the mass exchange takes place particularly quickly in the area of the opening 34.
  • the opening 13 'in the cover 4' can be closed with the aid of a sealing film, as shown in FIG. 8.
  • FIG. 10 Another Konalkymodification is shown in the embodiment of FIG. 10.
  • a channel support 3 'consisting of a paper matrix is marked with 2
  • the channel carrier 3 ' has retained its paper properties only in the region 35.
  • the channel is filled with a calibration liquid as shown in the previous exemplary embodiments.
  • the sensor configuration according to FIG. 7 is doubled. This sensor configuration has two similar ion-selective membrane materials 15 'and 15 "'. Calibration solutions with different analyte concentrations are introduced into the channels 12, 12 '. In this way, only one parameter can be measured with this doubled sensor configuration, however, the measurement is based in this example on a two-point calibration, which relates to the two analyte concentrations of the calibration liquid in the channels 12, 12 '.
  • sensor elements of the type of the double matrix membrane sensors can also be used in the openings 25, 25 'instead of the membrane materials 15, 15', 15 ", 15" '.
  • Such sensors are known from patent DE 41 37 261.

Abstract

Bei einem Verfahren zum Messen veränderlicher Größen in einem Meßmedium mit Hilfe von chemischen oder biochemischen Sensoren werden zunächst mindestens ein Sensor mit einem Kalibriermedium in Kontakt gebracht und die zur Kalibrierung erfoderlichen Werte gemessen und anschließend der mindestens eine Sensor durch Ersetzen des Kalibriermediums durch ein Meßmedium mit diesem in Kontakt gebracht und der Wert der veränderlichen Größe gemessen. Eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens besteht aus einer schichtförmigen Anordung mit folgenden Schichten: einer Trägerschicht (1), auf deren Oberfläche sich die Elektroden (5, 6) mindestens eines Sensors, elektrische Anschlüsse (9, 10) für die Verbindung der Elektroden (5, 6) nach außen und die Elektroden (5 6) mit den Anschlüssen (9, 10) verbindende Leiterbahnen (7, 8) befinden; einer Trägerabdeckung (2) mit einem die Elektroden (5, 6) freigebenden Durchbruch (11), der ein Sensormembranmaterial (15) aufnimmt; einem Kanalträger (3), welcher einen Kanal (12) zur Verteilung und gleichzeitigen getrennten oder aufeinanderfolgenden Aufnahme des Kalibriermediums und des Meßmediums bildet; und einer Kanalabdeckung (4) mit mindestens einem Durchbruch (13, 14) für die Zuführung des Kalibriermediums und des Meßmediums zu dem Kanal (12).

Description

Verfahren zum Messen veränderlicher Größen und Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen veränderlicher Größen in einem Meßmedium mit Hilfe von chemischen oder biochemischen Sensoren sowie eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens .
Derartige Meßverfahren werden beispielsweise in der Medizintechnik, im Umweltschutz, in der Lebensmitteltechnologie und in vielen anderen Bereichen durchgeführt .
Es ist bekannt, daß chemische und biochemische Sensoren zur Messung von Stoffkonzentrationen und Ionenaktivitäten verwendet werden (K. Cammann et al , Chemical and Biochemical Sensors, Ulimann' s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Band B β, Seiten 121 - 212) . Zur Messung von Ionenaktivitäten in einem wäßrigen Meßmedium werden ionenselektive Elektroden in Verbindung mit Bezugselektroden eingesetzt. Die Messung der Ionenaktivität und der daraus abgeleiteten Ionenkonzentration erfolgt auf potentiometrischem Wege durch Messung der elektrischen Spannung zwischen ionenselektiver Elektrode und Bezugselektrode.
Amperometrische Che osensoren lassen sich z.B. für die Messung von Konzentrationen gelöster Gase in wäß- rigen Lösungen einsetzen (F. Oehme, Chemische Sensoren, Vieweg-Verlag, Braunschweig, 1991) . Die Messung der Stoffkonzentration geschieht nach Anlegen einer kleinen elektrischen Spannung (z.B. 600 mV) zwischen Arbeitselektrode und Bezugselektrode und Messung des elektrischen Stromes.
Es ist auch bekannt, daß potentiometrische und amperometrische Chemosensoren zu Biosensoren erweitert werden können. Hierfür werden als stofferkennende Biokomponenten z.B. Enzyme und Mikroorganismen eingesetzt. Auch sind elektrochemische Immunsensoren bekannt .
Nachteilig an diesem Stand der Technik ist, daß Che- mo- und Biosensoren nicht auf so einfache Weise für Meßzwecke eingesetzt werden können wie physikalische Sensoren (Temperatursensoren, Drucksensoren usw.). Eine wesentliche Ursache hierfür ergibt sich aus der unmittelbaren Stoffwechselwirkung mit der stofferken- nenden Oberfläche. Dies führt nicht nur zur Verschmutzung des Sensors, sondern darüber hinaus auch zu Drifterscheinungen. Die Drift eines Sensors bewirkt, daß zwischen der Eingangsgröße und dem Aus- gangssignal keine dauerhaft stabile Beziehung be- steht. Dieser Zusammenhang wird vor der Messung durch eine Kalibrierung des Sensors hergestellt. Die Drift des Sensors muß daher durch regelmäßige Rekalibrie- rung berücksichtigt werden.
Dies führt zu einer komplizierten Handhabung von Che- mo- und Biosensoren.
Ein zusätzliches Problem ergibt sich beim Einsatz ionenselektiver Elektroden. Für die Messung der Io- nenaktivität wird zusätzlich eine Bezugselektrode benötigt, die konstante Potentialverhältnisse gegenüber dem wäßrigen Meßmedium sicherstellt. Solche Bezugselektroden lassen sich nur schwer in miniaturisierter Form realisieren.
Zur Überwindung dieser Probleme können z.B. Durchflußsysteme eingesetzt werden. Das bekannteste Beispiel hierfür ist ein System zur Fließinjektionsanalyse (FIA) (G. Schwedt, Taschenatlas der Analytik, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1992, S. 190-195) .
Derartige Systeme sind jedoch technisch aufwendig und nicht für jeden Einsatz geeignet.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen veränderlicher Größen in einem Meßmedium mit Hilfe von chemischen oder biochemischen Sensoren anzugeben, bei denen in miniaturisierter Form vorliegende Sensoren sich selbst kalibrieren und für den Anwender das Ka- librieren mit abwechselnden Einbringen des Sensors in ein Kalibrier- und ein Meßmedium entfällt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst für das Verfahren durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 und für die Vorrichtung durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 10. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den jeweils zugeordneten Unteran- Sprüchen .
Bei dem vorliegenden Verfahren wird der mindestens eine Sensor vor der Messung mit einem Kalibriermedium über einen Kanal mit geringem Querschnitt in Kontakt gebracht, und nach Anschluß der Sensoren an ein elektrisches Meßgerät und Messen des elektrischen Sensorsignals werden die Werte für eine Kalibrierung gewonnen. Anschließend wird der bzw. mindestens eine Sensor mit dem Meßmedium durch Austausch mit dem Kali- briermedium mittels Diffusion in Kontakt gebracht, wobei das Meßmedium über mikroskopische Öffnungen, z.B. in einer für den Analyten permeablen Schicht oder Membran oder einen makroskopisch geöffneten, dem Sensor gegenüberliegenden Bereich eines Kanals dem Sensor zugeführt wird. Dies kann durch Eintauchen der permeablen Membran bzw. des makroskopisch geöffneten Bereichs in das Meßmedium oder durch Aufgabe des Meßmediums auf die permeable Membran bzw. den makroskopisch geöffneten Bereich erfolgen. Auf diese Weise wird das Kalibriermedium vor dem Sensor durch das Meßmedium ersetzt.
Aus der Differenz der Meßsignale vor und nach dem Inkontaktbringen des Sensors mit dem Meßmedium bzw. aus der Differenz der Meßsignale des mit dem Meßmedium in Kontakt gekommenen Sensors und eines von diesem Sensor weiter entfernten Sensors, der mit dem Meßmedium nicht in Kontakt gekommen ist, läßt sich die Stoff onzentration im Meßmedium bestimmen. Als Sensorelemente können alle bekannten chemischen und biochemischen Sensoren eingesetzt werden, z.B. ionenselektive Elektroden zur Bestimmung von Ionenaktivitäten, ionenselektive Elektroden zur Konzentra- tionsbeStimmung gelöster Gase in wäßrigen Lösungen, amperometrische Sensoren sowie Biosensoren auf der Basis von Enzymen, Mikroorganismen, Antikörpern und anderen Biokomponenten.
Der Kanal kann mit dem flüssigen Kalibriermedium völlig ausgefüllt sein. Es ist jedoch ebenso möglich, den Kanal ganz oder teilweise mit einer Haltematrix auszufüllen, die das Kalibriermedium aufnimmt. Als Materialien für eine derartige Haltematrix können Mikrofasergeflechte, Papiere, Gele, textile Geflechte, Gewebe, Gewirke, Schäume und andere geeignete Stoffe verwendet werden.
Die Kanalbefüllung mit dem Kalibriermedium kann ent- weder direkt nach der Herstellung der Meßvorrichtung oder kurz vor der Messung erfolgen.
Ein System mit Zwei- bzw. Mehrpunktkalibrierung kann dadurch realisiert werden, daß zwei bzw. mehrere Vor- richtungen der vorliegenden Art mit zwei bzw. mehreren Kalibrierlösungen mit unterschiedlichen Konzentrationen des Analyten parallel eingesetzt werden.
Die besonderen Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß die chemischen und biochemischen Sensoren vor der
Messung automatisch kalibriert werden. Insbesondere für den Einsatz potentiometrischer Sensoren kann durch Anwendung des Prinzips der Nullpunktpotentiome- trie mit gleichartigen ionenselektiven Elektroden als Meß- und Bezugselektroden auf komplizierte Gegenelektroden verzichtet werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 - einen amperometrischen Chemosen- sor,
Fig. 2 - einen potentiometrischen Chemo- sensor mit einer Referenz- und Pseudoreferenzelektrode ,
Fig. 3 - den potentiometrischen Chemosen- sor nach Fig. 2 mit einem zusätzlichen Kapillarkanal zur Aufnahme des Meßmediums ,
Fig. 4 - eine Variante des Chemosensors nach Fig. 3,
Fig. 5 - den amperometrischen Chemosensor nach Fig. 1 mit einer zusätzli- chen Membran, und
Fig. 6 - den amperometrischen Chemosensor nach Fig. 1 ebenfalls mit einer zusätzlichen Membran.
Fig. 7 - einen potentiometrischen Chemosensor mit einer ionenselektiven Elektrode und einer Referenzelektrode, Fig. 8 - eine Modifikation des Sensors nach Fig. 7,
Fig. 9 - ebenfalls eine Modifikation des Sensors nach Fig. 7,
Fig. 10 - eine weitere Modifikation des Sensors nach Fig. 7, und
Fig. 11 - eine verdoppelte Ausbildung des
Sensors nach Fig. 7.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt. Hierin zeigt Fig. la die einzel- nen Schichten einer Sensorkonfiguration in auseinandergezogener Darstellung, und Fig. lb zeigt die Konfiguration der zu dem Sensor zusammengefügten Schichten.
Auf einem Träger 1 sind die Arbeitselektrode 5 und die Gegenelektrode 6 eines amperometrischen Sensors realisiert. Die Elektroden 5 und 6 sind über Leiterbahnen 7 und 8 mit elektrischen Anschlüssen 9 und 10 verbunden. Die Arbeitselektrode 5 besteht z.B. aus Platin oder Gold. Die Gegenelektrode 6 kann als Silberfilm realisiert sein, der an seiner Oberfläche chloridisiert sein kann. Die Leiterbahnen 7 und 8 sowie die elektrischen Anschlüsse 9 und 10 können aus Platin, Gold, Silber oder anderen Materialien herge- stellt sein.
Der Träger 1 besteht beispielsweise aus einer Folie aus Polyester oder einem anderen Kunststoff. Seine Dicke liegt zwischen 0,1 und 5 mm, vorzugsweise bei 0,2 mm. Er kann jedoch auch aus Glas oder Keramik bestehen.
Das Aufbringen der Arbeits- und Gegenelektrode 5,6 sowie der Leiterbahnen 7,8 und der elektrischen Anschlüsse 9,10 erfolgt in bekannter Weise durch Siebdruckverfahren, Aufdampf- oder Sputterverfahren mit nachfolgender Lithographie oder durch bekannte Verfahren der Leiterplattenherstellung mit nachfolgender galvanischer Abscheidung der gewünschten Edelmetall- materialien. Die entsprechenden Schichtdicken betragen zwischen 0,1 und 10 μm, vorzugsweise 1 μm.
Das Zusammenfügen der einzelnen Schichten kann durch bekannte Kleb- oder Laminiertechniken, insbesondere auch durch Heißlaminiertechniken, erfolgen.
Auf den Träger 1 wird eine Trägerabdeckung 2 z.B. durch Kleben aufgebracht . Die Trägerabdeckung 2 kann aus dem gleichen Material wie der Träger 1 bestehen.
In der Trägerabdeckung 2 ist durch Ausstanzen oder Bohren ein Durchbruch 11 ausgebildet. Nach Aufbringen der Trägerabdeckung 2 auf den Träger 1 läßt der Durchbruch 11 die Arbeitselektrode 5 sowie die Gegen- elektrode 6 frei.
Der Durchbruch 11 in der Trägerabdeckung 2 dient als Kammer für die Aufnahme eines Sensormembranmaterials. Hierfür wird eine Membran 15 durch Einfüllen einer Membranlösung in den Durchbruch 11 realisiert. Für die Herstellung eines Glucosesensors besteht dieses Membranmaterial aus einem Hydrogel mit dem immobilisierten Enzym Glucoseoxydase . Auf die Trägerabdeckung 2 wird beispielsweise durch ein Klebverfahren ein Kanalträger 3 aufgebracht . Der Kanalträger 3 besteht beispielsweise aus einem Filterpapier mit einer Dicke von 100 μm, dessen Faserstruktur mit Hilfe des Siebdruckverfahrens mit Ausnahme des einen Kanal 12 bildenden inneren Bereichs versiegelt ist. Dies bedeutet, daß der Kanalträger 3 nur noch im Bereich des Kanals 12 Papiereigenschaften hat.
Es ist ebenso möglich, den Kanalträger 3 aus einer Kunststoffolie herzustellen, die einen dem Kanal 12 entsprechenden Ausschnitt hat. In diesen ist ein Filterpapier eingelegt, so daß auch hier der Kanal 12 eine Haltematrix aus Filterpapier enthält.
Der Kanalträger 3 wird durch eine Abdeckung 4 mit zwei Durchbrüchen 13 und 14 abgedeckt. Die Abdeckung 4 kann aus dem gleichen Material wie die Trägerab- deckung 2 hergestellt und durch ein Klebverfahren aufgebracht sein.
Zur Durchführung beispielsweise einer Glucosemessung wird der Träger 1 mit den elektrischen Anschlüssen 9,10 in einen Steckverbinder oder eine andere Kontaktvorrichtung eines elektrischen Meßgerätes eingeschoben. Bei einer amperometrischen Messung wird eine kleine elektrische Spannung (z.B. 600 mV) zwischen die elektrischen Anschlüsse 9 und 10 gelegt und der elektrische Strom gemessen. Vor der Messung wird eine Kalibrierflüssigkeit mit bekannter Glucosekonzentra- tion durch den Durchbruch 14 in der Abdeckung 4 dem Kanal 12 zugeführt. Aufgrund der Kapillarwirkung des Filterpapiers verteilt sich die Kalibrierlösung gleichmäßig im Kanal 12. Auf diese Weise erreicht die Kalibrierflüssigkeit die Sensormembran 15. Mit Hilfe des elektrischen Meßgerätes kann nun der elektrische Strom gemessen werden, der ein Maß für die Glucose- konzentration in der Kalibrierflüssigkeit ist.
Nach erfolgter Sensorkalibrierung wird der Träger 1 mit dem Meßmedium in Kontakt gebracht. Dies kann dadurch erfolgen, daß der Träger 1 mit seinem unteren Ende so weit in das Meßmedium eingetaucht wird, daß der Durchbruch 13 in der Abdeckung 4 mit dem Meßmedium bedeckt ist. Durch einen Stoffaustausch mittels Diffusion zwischen dem Meßmedium und dem Kanal 12 gleicht sich die Glucosekonzentration im Kanal 12 über der Sensormembran 15 der des Meßmediums an. Nach vollständigem Stoffaustausch ist die Glucosekonzentration im Kanal 12 stabil. Der zwischen den elektrischen Anschlüssen 9 und 10 gemessene Strom ist somit ein Maß für die Glucosekonzentration im Meßmedium.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird ein potentiometrischer Chemosensor verwendet, der nach dem Prinzip der Nullpunktpotentiometrie arbeitet . Auf einen Träger 1 aus Polycarbonat sind Rück- seitenkontakte 16,18 von ionenselektiven Elektroden (ISE) , der Kontakt 17 einer Pseudoreferenzelektrode, Leiterbahnen 19,20,21 sowie elektrische Anschlüsse 22,23,24 beispielsweise durch ein Siebdruckverfahren aufgebracht . Die genannten Kontakte und Leiterbahnen bestehen z.B. aus einem Silberfilm mit einer Dicke von 1 μ .
Eine Trägerabdeckung 2' aus Polycarbonat ist auf den Träger 1' aufgeklebt. Die Trägerabdeckung 2' besitzt drei Durchbrüche 25,26 und 27. In den Durchbrüchen 25 und 27 wird durch Einpipettieren einer Membranlösung jeweils eine ionenselektive Membran 15' des gleichen Typs hergestellt. Der Durchbruch 26 bleibt offen. Ein Kanalträger 3', der wie beim ersten Ausführungsbeispiel hergestellt ist, wird auf die Trägerabdeckung 2' aufgeklebt. Entsprechend dem ersten Ausführungs- beispiel erfolgt der Abschluß des Kanals 12 durch eine Abdeckung 4', die auf den Kanalträger 3' aufgeklebt ist.
Nach der Herstellung dieser Sensorkonfiguration aus den Schichten 1' bis 4' wird eine Kalibrierlösung in den Kanal 12 eingebracht. Dies geschieht beispielsweise durch Einpipettieren der Lösung durch den Durchbruch 13'. Hierfür kann sich zusätzlich in der Deckschicht 4' ein Entlüftungsloch befinden (in der Figur nicht dargestellt) . Es ist ebenso möglich, den Kanal 12 nach dem Verfahren der Vakuumbefüllung zu füllen. Hierfür wird die Sensorkonfiguration nach Fig. 2b mit dem unteren (in der Figur vorderen) Ende so in ein Gefäß mit Kalibrierlösung gestellt, daß der Durchbruch 13' vollständig von der Kalibrierlösung bedeckt ist. Wird anschließend in der Umgebung ein Vakuum erzeugt, so entweicht die Luft aus dem Kanal 12 und die Kalibrierflüssigkeit füllt diesen vollständig aus .
Nach der Kanalbefüllung kann der Durchbruch 13' in der Deckschicht 4' z.B. mit einer Klebefolie ver- schlössen werden, die vor Gebrauch leicht abgezogen werden kann (in Fig. 2b nicht dargestellt) .
Vor der Messung wird der Träger 1' mit seinen elektrischen Anschlüssen 22, 23 und 24 in eine Steckvor- richtung eines elektrischen Meßgerätes eingeschoben. Da die Membranen 15' der ionenselektiven Elektroden mit den Rückseitenkontakten 16,18 und dem Kontakt 17 der Pseudoreferenzelektrode sowie mit dem Kalibriermedium im Kanal 12 in Kontakt sind, kann zwischen den elektrischen /Anschlüssen 23 und 24 gegen die Pseudoreferenzelektrode mit dem elektrischen Anschluß 22 eine elektrische Spannung gemessen werden. Aufgrund der homogenen Verteilung des Kalibriermediums im Kanal 12 beträgt diese elektrische Spannung bei gleich- artigen ionenselektiven Membranen 15' zunächst null Volt. Ist aufgrund von Fertigungstoleranzen der ionenselektiven Elektroden die Spannung nicht gleich null, so kann bei Auswertung der elektrischen Meßsignale der gemessene Spannungswert zu Null gesetzt werden. Damit ist die Kalibrierung des Sensors abgeschlossen.
Zur Messung in einem Meßmedium wird die nicht dargestellte Klebefolie vom Durchbruch 13' auf der Abdek- kung 4' abgezogen. Anschließend wird die Sensorkonfiguration dadurch mit dem Meßmedium in Kontakt gebracht, daß der Durchbruch 13' in das Meßmedium eingetaucht wird. Durch Stoffaustausch zwischen dem Meßmedium und dem Kanal 12 gleicht sich die Analytkon- zentration im Bereich oberhalb des Durchbruchs 25 der Konzentration des Meßmediums an. Da die Haltematrix (Filterpapier) im Kanal 12 bereits vollständig mit Kalibrierlösung gefüllt war, bleibt die Ionenkonzentration im Bereich des Durchbruchs 27 hingegen über längere Zeit stabil.
Aufgrund der unterschiedlichen Ionenkonzentrationen im Bereich der Durchbrüche 25 und 27 ergeben sich an den ionenselektiven Elektroden mit den Rückseitenkon- takten 16,18 bzw. den elektrischen Anschlüssen 24,23 unterschiedliche Potentiale, die jeweils gegenüber der Pseudoreferenzelektrode 17 bzw. dem Anschluß 22 gemessen werden.
Zusätzlich ist es möglich, oberhalb des Durchbruchs 13' auf der Abdeckung 4' eine Schicht aus Filterpapier oder anderem Material aufzubringen, welche das Meßmedium aufnimmt (in Fig. 2 nicht dargestellt) .
Ein drittes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 wiedergegeben. Hierin entspricht die Anordnung aus Träger 1', Trägerabdeckung 2' und Kanalträger 3' derjenigen in Fig. 2. Zusätzlich ist bei diesem Ausführungsbei- spiel ein Kapillarkanalträger 28 vorgesehen, der auf den Kanalträger 3' aufgeklebt ist. Ein in dem Kapillarkanalträger 28 vorhandener Kapillarkanal 30 wird oben durch die Abdeckung 4" geschlossen. Der Kapillarkanal 30 kann am unteren (in Fig. 3 vorderen) Ende der Sensorkonfiguration mit dem Meßmedium in Kontakt gebracht werden, welches aufgrund der Kapillarkräfte in den Kanal 30 hineingezogen wird. Eine Entlüftung des Kanals 30 erfolgt über den Durchbruch 19 in der Abdeckung 4 " .
Eine derartige Sensorausbildung mit Kapillarkanal ist besonders dann vorteilhaft, wenn nur sehr geringe Mengen des Meßmediums für die Messung zur Verfügung stehen.
Beim vierten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 tritt der Kapillarkanal 30' zur Aufnahme des Meßmediums nicht an der Stirnseite der Sensoranordnung aus. Das Meßmedium wird hier über einen Durchbruch 33 in der Abdeckung 4"' aufgegeben. Ein Durchbruch 29 in der Abdeckung 4"' dient zur Entlüftung des Kapillarkanals 30' .
Das in Fig. 5 gezeigte fünfte Ausführungsbeispiel basiert auf der Sensorkonfiguration nach Fig. 1. Für die Realisierung eines amperometrischen Sensors zur Messung von Konzentrationen des gelösten Sauerstoffs in wäßrigen Medien ist zwischen der Trägerabdeckung 2 und dem Kanalträger 3 eine zusätzliche Membran 32 als gaspermeable Schicht eingebracht. In den Durchbruch
11 der Trägerabdeckung 2 ist ein KCl-Gel 15 als Elek- trolytschicht eingebracht. Auf diese Weise wird eine Sensorkonfiguration erhalten, die analog zum Clark- Prinzip aufgebaut ist.
Auch das in Fig. 6 gezeigte sechste Ausführungsbeispiel basiert auf der Konfiguration nach Fig. 1. Abweichend von dieser besteht hier der Kanalträger 3" aus einer Polyesterfolie, aus der der Kanalbereich 12' ausgestanzt ist. Der Kanal 12' wird durch eine Dialysemembran 32' abgedeckt. Den oberen Abschluß bildet wieder die Abdeckung 4. Das Einbringen der Kalibrierlösung in den Kanal 12' erfolgt hier nach dem Prinzip der Vakuumbefüllung.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 zeigt eine Sen- sorkonfiguration mit einer ionenselektiven Elektrode sowie einer konventionellen Referenzelektrode. Auf einen Träger 1' sind der Rückseitenkontakt 16 einer ionenselektiven Elektrode, eine Leiterbahn 21' sowie ein elektrischer Anschluß 24' aufgebracht. Rückseitenkontakt 16, Leiterbahn 21' sowie elektrischer Anschluß 24' bestehen z. B. aus einem Silberfilm. Zusätzlich wird auf den Träger 1' ein Silberkontakt 37 mit einer Leiterbahn 20' sowie einem elektrischen Anschluß 22' aufgebracht. Der Silberkontakt 37 sowie Teile der Leiterbahn 20' bestehen aus Silber, das an der Oberfläche chloridisiert ist. Dieser AgCl-Kontakt bildet die Ableitung für eine konventionelle Refe- renzelektrode. Der Träger 1' wird durch eine Trägerabdeckung 2" mit Hilfe eines Klebeverfahrens abgedeckt. Die Trägerabdeckung 2" besitzt 2 Durchbrüche 25,27. In den Durchbruch 25 wird ein ionenselektives membranmaterial 15' eingebracht. Wie im Beispiel nach Fig. 2 wird die Anordnung durch einen Kanalträger 3' sowie eine Abdeckung 4' ergänzt. Der Kanal 12 im Kanalträger 3' wird z.B. mit Hilfe des Vakuumbefül- lungsverfahrens mit einer Kalibrierflüssigkeit durch den Durchbruch 13' hindurch befüllt. Besitzt die Ka- librierflüssigkeit eine definierte Chloridionenkonzentration, so stellt sich an der Phasengrenze zwischen dem chloridisierten Silberkontakt 37 und der Kalibrierflüssigkeit eine definierte Potentialdifferenz ein. Auf diese Weise wirkt der Silberkontakt 37 als konventionelle Referenzelektrode. Wird über den Durchbruch 13' ein Meßmedium dem Kanal 12 zugeführt, so kommt es zum Austausch des Kalibriermediums durch das Meßmedium. Dies führt zu einer Veränderung des elektrischen Potentials zwischen dem Rückseitenkon- takt 16 der ionenselektiven Elektrode und der Flüssigkeit im Kanal 12 oberhalb der Membran 15' . Da das Meßmedium über längere Zeit hinweg nicht den Bereich des chloridisierten Silberkontaktes 37 erreichen kann, bleibt das elektrische Potential an der konven- tioneilen Referenzelektrode konstant.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 ist die Sensorkonfiguration gemäß Fig. 7 gezeigt, bei der der Durchbruch 13' mit Hilfe einer Verschlußfolie 36 ab- geschlossen ist. Die Verschlußfolie 36 verschließt die Sensoranordnung nach Befüllung mit einem Kalibriermedium. Sie kann vor der Messung in einem Meßmedium abgezogen werden.
Auch Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel in Anlehnung an Fig. 7, wobei hier der Kanalträger 3' modifiziert ist. Der Kanalträger 3' kann z.B. aus einer Papiermatrix bestehen, die mit Ausnahme des Kanalbereichs 12 mit Hilfe einer Kunststoffpaste versiegelt wurde. Somit hat nur im Bereich des Kanals 12 der Kanalträger 3' seine Papiereigenschaften behalten. Zusätzlich wurde durch Ausstanzen im Bereich des Kanals 12 ein Durchbruch 34 erzeugt. In diesem Ausführungsbeispiel wird der gesamte Kanal 12 einschließ- lieh des Durchbruchbereichs 34 mit einer Kalibrierflüssigkeit befüllt. Bei einem späteren Kontakt des Sensors mit dem Meßmedium erfolgt der Stoffaustausch im Bereich des Durchbruchs 34 besonders schnell. Auch hier kann der Durchbruch 13 ' in der Abdeckung 4 ' mit Hilfe einer Verschlußfolie verschlossen werden, wie in Fig. 8 dargestellt ist.
Eine weitere Konalträgermodifikation ist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 gezeigt. Ein aus einer Papiermatrix bestehender Kanalträger 3 ' ist mit 2
Durchbrüchen 12,12' versehen und mit Ausnahme eines Bereichs 35 zwischen den Durchbrüchen 12,12' mit Hilfe eines Kunststoffmaterials versiegelt. Auf diese Weise hat der Kanalträger 3' nur im Bereich 35 seine Papiereigenschaften behalten. Die Befüllung des Kanals mit einer Kalibrierflüssigkeit erfolgt wie in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen dargestellt. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 ist die Sensorkonfiguration nach Fig. 7 verdoppelt. Diese Sensorkonfiguration besitzt 2 gleichartige ionenselektive Membranmaterialien 15' und 15"'. In die Kanäle 12,12' werden Kalibrierlösungen mit unterschiedlichen Analytkonzentrationen eingebracht. Auf diese Weise kann mit dieser verdoppelten Sensorkonfiguration auch nur ein Parameter gemessen werden, allerdings basiert in diesem Beispiel die Messung auf einer Zweipunkt- kalibrierung, die sich auf die beiden Analytkonzentrationen der Kalibrierflüssigkeit in den Kanälen 12,12' bezieht.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel (ohne Abbil- düng) können anstelle der Membranmaterialien 15,15', 15 ",15"' in die Durchbrüche 25,25' auch Sensorelemente vom Typ der Doppelmatrixmembransensoren eingesetzt werden. Solche Sensoren sind aus dem Patent DE 41 37 261 bekannt.

Claims

Patentansprüche
> 1. Verfahren zum Messen veränderlicher Größen in einem Meßmedium mit Hilfe von chemischen oder biochemischen Sensoren, wobei mindestens ein
Sensor mit einem Kalibriermedium in Kontakt gebracht wird und die zur Kalibrierung erforderlichen Werte gemessen werden und anschließend der mindestens eine Sensor durch Austausch des Kali- briermediums durch ein Meßmedium mit diesem in
Kontakt gebracht und der Wert der veränderlichen Größe gemessen wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Kalibriermedium über einen Kanal mit geringem Querschnitt mit dem Sensor in Kontakt gebracht wird und der Austausch des Kalibriermediums durch das Meßmedium mittels Diffusion erfolgt, und daß das Meßmedium über eine Schicht oder eine Membran mit für den Analyten durchlas- sigen mikroskopischen Öffnungen oder über einen makroskopisch geöffneten Bereich des Kanals mit dem Sensor in Kontakt gebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, daß eine amperometrische Messung durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine potentiometrische Messung durch- geführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Sensor abgewandte Seite der Membran oder der makroskopisch geöffnete Bereich in das Meßmedium getaucht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da- durch gekennzeichnet, daß das Meßmedium über einen Kapillarkanal zu der dem Sensor abgewandten Seite der Membran oder dem makroskopisch geöffneten Bereich geführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderliche Größe aus der Differenz der durch das Kalibriermedium und der durch das Meßmedium erhaltenen Sensorsignale bestimmt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorsignale zeitlich aufeinanderfolgend durch einen zuerst mit dem Kalibriermedium und anschließend mit dem Meßmedium in Kontakt gebrachten Sensor erhalten werden .
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorsignale gleichzeitig von zwei Sensoren, von denen der eine mit dem Kalibriermedium und der andere mit dem Meßmedium in Kontakt gebracht sind, erhalten werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei unterschiedliche Kalibrierlösungen mit jeweils einem eigenen Sensor in Kontakt gebracht werden.
10. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer schichtförmigen Anordnung mit folgenden Schichten besteht : a) einer Trägerschicht (1) , auf deren Oberfläche sich die Elektroden (5,6) mindestens eines Sensors, elektrische Anschlüsse (9,10) für die Verbindung der Elektroden (5,6) nach außen und die Elektroden (5.6) mit den Anschlüssen (9,10) verbindende Leiterbahnen (7,8) befinden, b) einer Trägerabdeckung (2) mit mindestens einem die Elektroden (5,6) freigebenden Durchbruch (11) , der ein Sensormembranmate- rial (15) aufnimmt, c) einem Kanalträger (3) , welcher mindestens einen Kanal (12) zur Verteilung und gleichzeitigen getrennten oder aufeinanderfolgenden Aufnahme des Kalibriermediums und des Meßmediums bildet, und d) einer Kanalabdeckung (4) mit mindestens einem Durchbruch (13,14) für die Zuführung des Kalibriermediums und des Meßmediums zu dem Kanal (12) .
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalabdeckung (4) zwei Durchbrüche (13,14) enthält, von denen jeweils der eine zur Zuführung eines Mediums zum Kanal (12) und der andere zur gleichzeitigen Entlüftung des
Kanals (12) dienen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (12) eine Haltema- trix für das jeweils aufgenommene Medium enthält.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Haltematrix aus einem Mikrofa- sergeflecht, Papier, Gel, textilem Geflecht, Gewebe, Gewirk oder Schaum besteht.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13 , dadurch gekennzeichnet, daß die Haltematrix zumindest über einem der Durchbrüche (25,27) in der Trägerabdeckung (2") entfernt ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der
Elektroden auf der Trägerschicht (1') eine ionenselektive Elektrode (16,18) und mindestens eine der Elektroden auf der Trägerschicht (1') eine Referenzelektrode (17,37) ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten
(1,2,3,4) miteinander verklebt sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten (1,2,3,4) aus Kunststoff, Glas oder Keramik bestehen.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kanal- träger (3') und der Kanalabdeckung (4", 4"') ein Kapillarkanalträger (28,28') zur Bildung eines Kapillarkanals (30,30') für die Zuführung des Meßmediums zu dem Kanal (12) angeordnet ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Kapillarkanal (30) bis zu einer stirnseitigen Außenkante des Kapillarkanal - trägers (28) geführt ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Kapillarkanal (30') im Innern des Kapillarkanalträgers (28') gebildet und mit mindestens einem Durchbruch (29,33) in der Kanalabdeckung (4"') verbunden ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Konzentration eines in einer Flüssigkeit gelösten Gases eine gaspermeable Membran (32) zwischen der Trägerabdeckung (2) und dem Kanalträger (3) angeordnet ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (12') keine Trägermatrix für das aufgenommene Medium enthält und zwischen dem Kanalträger (3") und der Kanalabdeckung (4) eine Dialysemembran (32') angeordnet ist .
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Kalibriermedium gefüllte Kanal (12) durch eine über dem mindestens einen Durchbruch (13,14) in der Ka- nalabdeckung (4) lösbar befestigte Folie (36) nach außen geschlossen ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanalträger (3"! zwei getrennte Kanäle (12,12') für die Aufnahme jeweils eines Kalibriermediums besitzt.
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