Kraftkompensierte chemische Sensoren auf der Basis bisensitiver Hydrogele

Kraftkompensierte chemische Sensoren auf der Basis bisensitiver Hydrogele von Binder,  Simon
Die Messung von stofflichen Konzentrationen mit Hilfe von piezoresistiven Hydrogelsensoren birgt großes Potential für die chemische Mess- und Sensortechnik: Das Wirkprinzip bestehend aus dem stimulusresponsiven Polymer als Messaufnehmer und einem Drucksensor als Quelldruckwandler erlaubt das Erfassen verschiedenster Spezies, wie pH-Wert, Ionenkonzentration oder Glucosemolekülen, kostengünstig und auf einfache Weise. Wenngleich diese Sensoren gutes Sensitivitäts- und Reversibilitätsverhalten aufweisen, schränken die viskoelastischen Eigenschaften des quellfähigen Polymers die dynamische Sensorantwort ein. Nach Beaufschlagen der Messlösung bewirken die langwierigen Diffusionsprozesse Einstellzeiten im Bereich von Minuten bis Stunden. In der vorliegenden Arbeit wird die Messmethode der intramolekularen Kraftkompensation zur Verbesserung dieser Eigenschaften vorgestellt, in einen realen Sensoraufbau überführt und untersucht. Das Kompensationskonzept besteht dabei darin, ein bisensitives Hydrogel zu nutzen, das neben der eigentlichen Analyt-Sensitivität eine weitere Empfindlichkeit gegenüber der Temperatur besitzt. Eingebettet in einen geschlossenen Regelkreis soll die Temperaturregelung das System stets in einem Gleichgewicht halten und so die Quellprozesse im Gel unterdrücken. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass diese Form der Kompensation eine signifikante Verkürzung des Einschwingverhaltens um bis zu 70% gestattet und gleichzeitig einen wesentlich vereinfachten und miniaturisierten Sensoraufbau im Vergleich zu anderen Kompensationsverfahren ermöglicht.
Aktualisiert: 2022-01-20
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Entwicklung von Ca und Mg Sensoren in Mikrotechnologie

Entwicklung von Ca und Mg Sensoren in Mikrotechnologie von Aicher,  Martin
Die Miniaturisierung von Sensoren schreitet voran. Die Mikroelektronik eröffnet neue Möglichkeiten hinsichtlich einer kompakten Bauform und wirtschaftlicher Technologien. Der Heinz Nixdorf-Lehrstuhl für Medizinische Elektronik unter der Leitung von Prof. Dr. habil. Bernhard Wolf der Technischen Universität München forscht seit vielen Jahren in diesem Bereich. Ein Beispiel stellt die Forschungsarbeit für das Projekt Medizin 4.0 dar. Mikrosensoren aus Dick- und Dünnschichttechnologien kommen im Umfeld der Ionenmessung in wässrigen Lösungen zum Einsatz. Im Trinkwasserbereich richtet sich das Augenmerk auf die Wasserhärtemessung zur Überwachung hoher Konzentrationen als Ursache für Kalkablagerungen und Nährboden für Mikroben. Eine flächendeckende Messung durch kompakte und wirtschaftliche Sensoren gewinnt an Bedeutung und leistet hier einen Beitrag zur Verbesserung der Lebensqualität. Aus dieser Motivation heraus hat sich der Autor das Ziel gesetzt, ein neues Sensorkonzept vorzuschlagen, zu realisieren und zu verifizieren. Diese Sensoren haben den Vorteil, dass sie ohne Reagenzien und Referenzelektroden auskommen. Solch eine ionensensitive Substratfunktionalisierung ersetzt herkömmliche ionensensitive Membranen und verringert dadurch die Anzahl der Komponenten. Dieser neue Sensor in Integralbauweise ermöglicht eine rationelle Fertigung und erleichtert die Handhabung. Teile dieser Arbeit wurden in dem Journal Sensors and Actuators B: Chemical unter dem Titel „A Novel Thin Film Impedance Ca Ion Sensor for Drinking Water“ veröffentlicht. Die Sensoren wurden mithilfe der elektrochemischen Impedanzspektroskopie und der energiedispersiven Röntgenspektroskopie charakterisiert.
Aktualisiert: 2020-07-01
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Entwicklung von Ca und Mg Sensoren in Mikrotechnologie

Entwicklung von Ca und Mg Sensoren in Mikrotechnologie von Aicher,  Martin
Die Miniaturisierung von Sensoren schreitet voran. Die Mikroelektronik eröffnet neue Möglichkeiten hinsichtlich einer kompakten Bauform und wirtschaftlicher Technologien. Der Heinz Nixdorf-Lehrstuhl für Medizinische Elektronik unter der Leitung von Prof. Dr. habil. Bernhard Wolf der Technischen Universität München forscht seit vielen Jahren in diesem Bereich. Ein Beispiel stellt die Forschungsarbeit für das Projekt Medizin 4.0 dar. Mikrosensoren aus Dick- und Dünnschichttechnologien kommen im Umfeld der Ionenmessung in wässrigen Lösungen zum Einsatz. Im Trinkwasserbereich richtet sich das Augenmerk auf die Wasserhärtemessung zur Überwachung hoher Konzentrationen als Ursache für Kalkablagerungen und Nährboden für Mikroben. Eine flächendeckende Messung durch kompakte und wirtschaftliche Sensoren gewinnt an Bedeutung und leistet hier einen Beitrag zur Verbesserung der Lebensqualität. Aus dieser Motivation heraus hat sich der Autor das Ziel gesetzt, ein neues Sensorkonzept vorzuschlagen, zu realisieren und zu verifizieren. Diese Sensoren haben den Vorteil, dass sie ohne Reagenzien und Referenzelektroden auskommen. Solch eine ionensensitive Substratfunktionalisierung ersetzt herkömmliche ionensensitive Membranen und verringert dadurch die Anzahl der Komponenten. Dieser neue Sensor in Integralbauweise ermöglicht eine rationelle Fertigung und erleichtert die Handhabung. Teile dieser Arbeit wurden in dem Journal Sensors and Actuators B: Chemical unter dem Titel „A Novel Thin Film Impedance Ca Ion Sensor for Drinking Water“ veröffentlicht. Die Sensoren wurden mithilfe der elektrochemischen Impedanzspektroskopie und der energiedispersiven Röntgenspektroskopie charakterisiert.
Aktualisiert: 2020-02-16
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16. GMA/ITG Fachtagung Sensoren und Messsysteme 2012

16. GMA/ITG Fachtagung Sensoren und Messsysteme 2012 von Gerlach,  G., Tutsch,  Rainer
16. GMA/ITG-Fachtagung 2012 (USB-Stick) Contents: Lectures of 22 and 23 May 2012 Plenary Talks Sessions: Mechanische Sensoren: MEMS-Sensoren; Chemische Sensoren, Temperatursensoren; Optische Sensorik; Mechanische Sensoren: Kraft und Beschleunigung; Bioanalytik; Magnetsensoren; Faser- und mikrooptische Sensoren; Mechanische Sensoren: Druck + Durchfluss; Sensoren für hohe Temperaturen und Gasdetektion; Ultraschallmesstechnik; Optische Verfahren in der Fertigungsmesstechnik; Mechanische Sensoren: Dehnungssensoren; Akustische Sensoren; Optische 3D- / Oberflächenmesstechnik; Autonome Sensoren; Strukturmonitoring; Messunsicherheit; Funksensorik; Impedanzspektrokopie; Komplexe Messsysteme und Messinformationsfusion
Aktualisiert: 2019-01-07
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