Imec和Holst中心(比利時魯汶和荷蘭埃因霍溫)的研究人員相信他們擁有了世界第一款可同時測定流體中pH和氯離子(Cl-)水平的微型傳感器。這種創(chuàng)新對于在環(huán)境監(jiān)測、精準農(nóng)業(yè)和個性化醫(yī)療診斷等應(yīng)用中的離子濃度的精確長期測量是必須的。

Imec和Holst中心(比利時魯汶和荷蘭埃因霍溫)的研究人員相信他們擁有了世界第一款可同時測定流體中pH和氯離子(Cl-)水平的微型傳感器。這種創(chuàng)新對于在環(huán)境監(jiān)測、精準農(nóng)業(yè)和個性化醫(yī)療診斷等應(yīng)用中的離子濃度的精確長期測量是必須的。

借助系統(tǒng)單芯片(SoC)整合的可能性，它可以在物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)置中實現(xiàn)大規(guī)模和具成本效益的部署。其創(chuàng)新的電極設(shè)計與當今用于測量單離子濃度的標準組件相比具有相似或更好的性能，并允許進行其他的離子測定。

Imec表示，基于離子選擇性膜的傳感器被認為是在許多應(yīng)用中測量離子濃度的「金標準」，例如水質(zhì)、農(nóng)業(yè)和分析化學(xué)。它們由兩個電極——帶膜的離子敏感電極(ISE)和參考電極(RE)組成。當這些電極浸入流體中時，產(chǎn)生與流體中離子活度的對數(shù)成比例的電勢、從而構(gòu)成濃度的量度。然而，這種傳感器的精度取決于小型化RE的長期穩(wěn)定性，Imec說現(xiàn)在已經(jīng)攻克了這一難題。

“這種設(shè)計的常見問題是離子從內(nèi)部電解質(zhì)中浸出，導(dǎo)致傳感器隨時間漂移。”Imec/Holst中心高級研究員Marcel Zevenbergen說。“為了抑制這種浸出，我們設(shè)計和制造了具有微流體通道作為結(jié)的RE，并與在硅基板上制造的固態(tài)氧化銥(IrOx)和氯化銀(AgCl)電極組合，分別作為pH和Cl-的指示電極。我們的測試證明這是一個長期穩(wěn)定的解決方案，傳感器表現(xiàn)出與現(xiàn)有方案相同或更好的靈敏度、精度和響應(yīng)時間，且同時還小得多、以后還可能更便宜。”

“我們?yōu)槲锫?lián)網(wǎng)提供突破性的感測和分析解決方案，”荷蘭Imec常務(wù)董事John Baekelmans表示。“這個新的多離子傳感器是Holst中心目前正與合作伙伴開發(fā)的、用于形成物聯(lián)網(wǎng)感官的系列產(chǎn)品之一。對于每個傳感器來說，目標是以能大規(guī)模生產(chǎn)、可無線通信、功耗優(yōu)化和小型化的封裝，提供優(yōu)于現(xiàn)有領(lǐng)先技術(shù)傳感器性能的性能。”