比利時魯汶和荷蘭埃因霍溫的研究人員發明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。這種創新對于在環境監測、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。

借助芯片系統整合的可能性，它可以在物聯網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，這種傳感器的精度取決于小型化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，他們運用微流控技術設計和制造了具有微流體通道作為結構的電極，并與在硅基板上制造的固態氧化銥(IrOx)和氯化銀(AgCl)電極組合，分別作為pH和Cl-的指示電極。他們的測試證明這是一個長期穩定的解決方案，傳感器表現出與現有方案相同或更好的靈敏度、精度和響應時間，且同時還小得多、以后還可能更便宜。

“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。“這個新的多離子傳感器是Holst中心目前正與合作伙伴開發的、用于形成物聯網感官的系列產品之一。對于每個傳感器來說，目標是以能大規模生產、可無線通信、功耗優化和小型化的封裝，提供優于現有領先技術傳感器性能的性能。”