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-)水準的微型感測器。這種創新對於在環境監測、精準農業和個性化醫療診斷等應用中的離子濃度的精確長期測量是必須的。

借助系統單晶片(SoC)整合的可能性,它可以在物聯網(IoT)設置中實現大規模和具成本效益的部署。其創新的電極設計與當今用於測量單離子濃度的標準元件相比具有相似或更好的性能,並允許進行其他的離子測定。

Imec表示,基於離子選擇性膜的感測器被認為是在許多應用中測量離子濃度的「金標準」,例如水質、農業和分析化學。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,產生與流體中離子活度的對數成比例的電勢、從而構成濃度的量度。然而,這種感測器的精度取決於小型化RE的長期穩定性,Imec說現在已經攻克了這一難題。

「這種設計的常見問題是離子從內部電解質中浸出,導致感測器隨時間漂移。」Imec/Holst中心高級研究員Marcel Zevenbergen說。「為了抑制這種浸出,我們設計和製造了具有微流體通道作為結的RE,並與在矽基板上製造的固態氧化銥(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定的解決方案,感測器表現出與現有方案相同或更好的靈敏度、精度和回應時間,且同時還小得多、以後還可能更便宜。」

「我們為物聯網提供突破性的感測和分析解決方案,」荷蘭Imec常務董事John Baekelmans表示。「這個新的多離子感測器是Holst中心目前正與合作夥伴開發的、用於形成物聯網感官的系列產品之一。對於每個感測器來說,目標是以能大規模生產、可無線通訊、功耗優化和小型化的封裝,提供優於現有領先技術感測器性能的性能。」

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