[发明专利]传感器元件和制造传感器元件的方法

说明书

本发明涉及一种传感器元件和制造传感器元件的方法，传感器元件包括：膜，具有第一官能化区域和第二官能化区域；传感器元件主体，膜置于传感器元件主体上，传感器元件主体具有至少一个电传导的第一导体、和与第一导体分开的电传导的第二导体，第一导体电气和/或电解导电地连接到膜的第一官能化区域，第二导体电气和/或电解导电地连接到膜的第二官能化区域。制造这种传感器元件的方法包括：产生膜，至少具有第一官能化区域和第二官能化区域；产生传感器元件主体，具有至少一个电传导的第一导体、和与第一导体分开的电传导的第二导体；借助电气和/或电解导电的化合物，将第一导体连接到膜的第一官能化区域，将第二导体连接到膜的第二官能化区域。

技术领域

本发明涉及传感器元件和传感器元件的制造方法。

背景技术

传感器经常用在分析物测量中，以确定与测量介质中的分析物的浓度相关的测量值，诸如分析物的浓度或活性、化学或生物化学地转化为分析物的一种或多种物质的浓度或活性，或取决于几种不同分析物的浓度的累积参数。这些传感器可以被设计成内嵌(inline)传感器，其可以被集成到包含测量介质的过程容器中并且例如通过浸入与测量介质直接接触。将流体，例如测量液体或测量气体考虑为测量介质。测量介质可以是含有分析物或物质和/或可以包括固相、液相和气相的相混合物，例如悬浮液、凝胶、泡沫或乳液的溶液。

一组这样的内嵌传感器是例如具有离子选择性电极(缩写：ISE)的电位传感器，在下文中被称为ISE传感器。这种传感器可以检测测量介质中的离子的浓度或活性。它们通常包括被设计为离子选择性电极的测量半电池、参考半电池以及传感器电路。与测量介质接触时，测量半电池形成随着分析物的活性而变的电位，而参考半电池提供独立于分析物浓度的稳定参考电位。传感器电路以导电的方式连接到测量半电池的放电元件以及参考半电池的参考元件，并且生成表示测量半电池和参考半电池之间的电位差的测量信号。如果需要，测量信号可以由传感器电路输出到上级单元，诸如测量变换器，该上级单元连接到传感器并且进一步处理测量信号。

ISE传感器的参考半电池经常被设计为第二类的电极，其电位仅间接地取决于测量介质的成分——尤其是取决于测量介质中分析物的活性。被设计为第二类的电极的这种参考半电池的示例是银/氯化银电极。参考半电池的连接到传感器电路的前述参考元件与参考电解质接触。参考元件由金属制成，其中，参考元件的至少部分表面具有由金属的难溶性盐组成的包覆层。参考电解质通常是该难溶性盐的饱和溶液。此外，参考电解质含有通常以碱金属盐的形式的难溶性盐的高浓度的阴离子。第二类电极的电位取决于参考电解质中的难溶性盐的阳离子浓度。由于参考电解质中非常高的阴离子浓度，难溶性盐的阳离子浓度以及由此的参考半电池的电位基本保持恒定。参考电解质容纳在参考半电池的壳体中形成的腔室中。参考电解质必须与测量介质电解接触，以便执行电位测量。该接触通过接头形成，该接头可以包括例如穿过整个壳体壁的孔、多孔隔膜或间隙。

用作测量半电池的离子选择性电极具有离子选择性膜。离子选择性膜可以被配置为例如聚合物膜，其使用例如通过复合分析物与分析物化学和/或物理相互作用的离子交换器或离子载体官能化。当膜接触测量介质时，作为靠在边界表面的相之间的分析物的交换结果，取决于测量介质和膜中的分析物的活性之间的差异的电位差形成在膜表面和测量介质之间的边界表面处。该电位差决定了由传感器电路使用以电气或电导方式接触膜的导体能够检测的测量半电池电位。

传统的ISE传感器具有单个ISE，用作测量半电池和参考半电池。利用这种ISE传感器，由此可以测量仅单个被测变量，即单个离子浓度或离子活性。如果在测量介质中监视多种分析物，则相应地要求多个这样的ISE传感器。

EP 2 284 531 A1公开了一种水分析浸入式探头，其包括用于确定各种水参数的至少两个传感器，并且具有传感器模块插座，该传感器模块插座具有至少两个传感器模块插槽和至少两个传感器模块，每个传感器模块具有传感器，其中，传感器模块插在插槽中。传感器模块可以是离子选择性电极。以这种方式，可以为特定应用组装用于水分析浸入式探头的所需传感器组合。