Messung von gelösten Gasen in mikrofluidischen Einheiten

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Der Severinghaus Sensor war nur als Durchflusszelle erhältlich, was eine nicht-invasive Messung im Inneren der mikrofluidischen Zelle nicht möglich machte. Die chemisch optische Messmethode dagegen ist auf nicht-invasive Messungen ausgelegt und der entsprechende Sensor konnte einfach im Inneren des Gerätes angebracht werden. Die Sensorantwort des chemisch optischen Sensorsystems ist in Abbildung 3 dargestellt, wobei über Diffusion die Gaskonzentration an gelöstem CO₂ im durchfließenden Medium geändert wurde. In einer mikrofluidischen Einheit mit sehr geringer Durchflussrate zeigte der chemisch optische Sensor wiederholbare Messergebnisse und eine volle Sensorantwort innerhalb von 10 min. Bei einer Änderung der Konzentration von gelöstem CO₂ von 13,5 torr, war die Standardabweichung des stationären Zustandes bei hohen und niedrigen Konzentrationen entsprechend 0,4 und 0,2 torr. Die erwarteten Werte, in der Grafik als gestrichelte Linie dargestellt, sind leicht abweichend von den Werten, die mit dem Sensor-Spot gemessen wurden. Dies kann an der Verwendung der einfachsten Kalibriermethode – der 1-Punkt-Kalibrierung – liegen. Die 10 min um den vollen Wert zu erhalten, zeigen nicht nur die Ansprechzeit des Sensors, sondern auch die Zeit, die die Flüssigkeit brauchte, um wieder eine konstante CO₂-Konzentration zu erreichen, nachdem die Gaskonzentration geändert worden war.

Chemisch optische Sensoren als Lösung für die Mikrofluidik

Die chemisch optischen Sensoren zeigten signifikant besseres Verhalten als der Severinghaus-Sensor bei der Messung von gelöstem CO₂, was Wiederholbarkeit, Stabilität und Ansprechzeit in kleinen Volumina mit geringer Durchflussrate betrifft. Zusätzlich erlaubte das System pCO2 mini das Einbringen eines Sensor-Spots für nicht-invasive Messungen direkt in die Zelle, was mit der elektrochemischen Messmethode nicht möglich war.

Mit diesem chemisch optischen Messsystem konnte effizient der Gehalt an gelöstem CO₂ in mikrofluidischen Geräten gemessen werden. Es stellt somit eine funktionsfähige Option für derartige Anwendungen, wie etwa in Body-On-A-Chip-Geräten, dar.

* C. Long, W. Anderson, C. Finch, J. Hickman: Nano Science Technology Center, University of Central Florida/USA

* **Dr. G. John:Presens Precision Sensing GmbH, 93053 Regensburg

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