JPH07209244A - 固体電解質基体上のプレーナ形センサ素子 - Google Patents
固体電解質基体上のプレーナ形センサ素子Info
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- JPH07209244A JPH07209244A JP6309329A JP30932994A JPH07209244A JP H07209244 A JPH07209244 A JP H07209244A JP 6309329 A JP6309329 A JP 6309329A JP 30932994 A JP30932994 A JP 30932994A JP H07209244 A JPH07209244 A JP H07209244A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 たとえば自動車の内燃機関における混合気の
酸素含有量を求めるための固体電解質基体上のプレーナ
形センサ素子において、加熱導体４とセンサ素子の測定
セル２ａ，２ｂとの電気的分離を著しく改善する。 【構成】 加熱導体４の埋め込まれた絶縁部材３ａ，３
ｂの少なくとも一部分が、少なくとも１つの中空室層５
ａ，５ｂによりセンサ素子の固体電解質基体１と分離さ
れている。
酸素含有量を求めるための固体電解質基体上のプレーナ
形センサ素子において、加熱導体４とセンサ素子の測定
セル２ａ，２ｂとの電気的分離を著しく改善する。 【構成】 加熱導体４の埋め込まれた絶縁部材３ａ，３
ｂの少なくとも一部分が、少なくとも１つの中空室層５
ａ，５ｂによりセンサ素子の固体電解質基体１と分離さ
れている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気的絶縁物中に埋め
込まれ集積された加熱導体が設けられており、混合気に
おける酸素含有量を求めるための固体電解質基体上のプ
レーナ形センサ素子に関する。
込まれ集積された加熱導体が設けられており、混合気に
おける酸素含有量を求めるための固体電解質基体上のプ
レーナ形センサ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】プレーナ形センサ素子は、製造手法が簡
単かつ低コストのため実践において定評を得ている。こ
れらの素子はプレート状または膜状の固体電解質つまり
イオン伝導性材料から、たとえば安定化された酸化ジル
コンから、比較的容易に製造できる。実践において格別
な意義を得ているのは、拡散抵抗方式で作動するプレー
ナ−ポーラログラフ型センサ素子およびゾンデである。
この形式のセンサ素子およびゾンデはたとえば、ドイツ
連邦共和国特許出願公開公報第３５４３７５９号および
第３７２８６１８号、ならびにヨーロッパ特許出願公開
公報第０１４２９９２号、第０１４２９９３号、第０１
４８６２２号および第０１９４０８２号により公知であ
る。
単かつ低コストのため実践において定評を得ている。こ
れらの素子はプレート状または膜状の固体電解質つまり
イオン伝導性材料から、たとえば安定化された酸化ジル
コンから、比較的容易に製造できる。実践において格別
な意義を得ているのは、拡散抵抗方式で作動するプレー
ナ−ポーラログラフ型センサ素子およびゾンデである。
この形式のセンサ素子およびゾンデはたとえば、ドイツ
連邦共和国特許出願公開公報第３５４３７５９号および
第３７２８６１８号、ならびにヨーロッパ特許出願公開
公報第０１４２９９２号、第０１４２９９３号、第０１
４８６２２号および第０１９４０８２号により公知であ
る。
【０００３】拡散抵抗方式で作動するこの種のポーラロ
グラフ型ゾンデの場合、ゾンデの両方の電極に加わる電
圧が一定であるときの拡散電流または拡散限界電流が測
定される。この電流は、ポンプ電極へのガス拡散により
経過応答速度が定められるかぎりは、燃焼過程で発生す
る排気ガス中において酸素濃度に依存する。公知である
のは、ポーラログラフ的な測定方式にしたがって作動す
るこの種のポーラログラフ型ゾンデを、アノードもカソ
ードも測定すべきガスに晒されるようにしカソードは拡
散バリアを有するように構成することである。
グラフ型ゾンデの場合、ゾンデの両方の電極に加わる電
圧が一定であるときの拡散電流または拡散限界電流が測
定される。この電流は、ポンプ電極へのガス拡散により
経過応答速度が定められるかぎりは、燃焼過程で発生す
る排気ガス中において酸素濃度に依存する。公知である
のは、ポーラログラフ的な測定方式にしたがって作動す
るこの種のポーラログラフ型ゾンデを、アノードもカソ
ードも測定すべきガスに晒されるようにしカソードは拡
散バリアを有するように構成することである。
【０００４】それらの有利な実施形態の場合、公知の電
気化学的測定ゾンデおよびセンサ素子はヒータユニット
または加熱導体を有する。このことはたとえば、ドイツ
連邦共和国特許出願公開第３８１１７１３号公報により
公知のプレーナ−ポーラログラフ型ゾンデについてもあ
てはまる。このセンサには、ポンプセル（Ａ）と、この
ポンプセル（Ａ）のポンプ電極の前に配置された拡散抵
抗を有する拡散抵抗ユニット（Ｂ）とが設けられてお
り、この場合、拡散ユニット（Ｂ）の拡散抵抗は、焼結
されていないゾンデに挿入され多孔質に焼結する成形体
により形成される。
気化学的測定ゾンデおよびセンサ素子はヒータユニット
または加熱導体を有する。このことはたとえば、ドイツ
連邦共和国特許出願公開第３８１１７１３号公報により
公知のプレーナ−ポーラログラフ型ゾンデについてもあ
てはまる。このセンサには、ポンプセル（Ａ）と、この
ポンプセル（Ａ）のポンプ電極の前に配置された拡散抵
抗を有する拡散抵抗ユニット（Ｂ）とが設けられてお
り、この場合、拡散ユニット（Ｂ）の拡散抵抗は、焼結
されていないゾンデに挿入され多孔質に焼結する成形体
により形成される。
【０００５】ドイツ連邦共和国特許出願公開第３８１１
７１３号公報の第１図と第１３図には実例として、ヒー
タユニットを備えたポーラログラフ型ゾンデのレイアウ
トが示されている。
７１３号公報の第１図と第１３図には実例として、ヒー
タユニットを備えたポーラログラフ型ゾンデのレイアウ
トが示されている。
【０００６】固体電解質基体上のプレーナ形センサ素子
は集積された加熱導線を有しており、したがってこの導
体は通常、たとえばＡｌ2Ｏ3のような絶縁材料中に埋め
込まれている。その際、加熱導体と絶縁材料はさらにイ
オン伝導性の固体電解質材料中に埋め込まれている。
は集積された加熱導線を有しており、したがってこの導
体は通常、たとえばＡｌ2Ｏ3のような絶縁材料中に埋め
込まれている。その際、加熱導体と絶縁材料はさらにイ
オン伝導性の固体電解質材料中に埋め込まれている。
【０００７】このような埋め込みの欠点は、センサ素子
に集積された測定セルへヒータが電気的に入力結合する
危険性が存在することである。このことの原因となり得
るのは、 １．固体電解質とヒータとの間の絶縁層の厚さが小さす
ぎること ２．孔（ピンホール）、亀裂、欠落個所による絶縁層の
欠陥 ３．絶縁材料の絶縁性が制限されること ４．測定セルへの加熱導体の容量的作用 である。
に集積された測定セルへヒータが電気的に入力結合する
危険性が存在することである。このことの原因となり得
るのは、 １．固体電解質とヒータとの間の絶縁層の厚さが小さす
ぎること ２．孔（ピンホール）、亀裂、欠落個所による絶縁層の
欠陥 ３．絶縁材料の絶縁性が制限されること ４．測定セルへの加熱導体の容量的作用 である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の課
題は、センサ素子に集積された測定セルへのヒータの電
気的入力結合の危険性を排除したプレーナ形センサ素子
を提供することにある。
題は、センサ素子に集積された測定セルへのヒータの電
気的入力結合の危険性を排除したプレーナ形センサ素子
を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段および利点】本発明によれ
ばこの課題は、 加熱導体の埋め込まれた絶縁部材の少
なくとも一部分が、少なくとも１つの中空室により当該
センサ素子の固体電解質基体から分離されていることに
より解決される。
ばこの課題は、 加熱導体の埋め込まれた絶縁部材の少
なくとも一部分が、少なくとも１つの中空室により当該
センサ素子の固体電解質基体から分離されていることに
より解決される。
【００１０】上記の構成を有する本発明によるプレーナ
形センサ素子の有する利点とは、加熱導体がセンサ素子
中に集積された測定セルへ電気的に入力結合する危険性
が排除されることである。
形センサ素子の有する利点とは、加熱導体がセンサ素子
中に集積された測定セルへ電気的に入力結合する危険性
が排除されることである。
【００１１】有利には、加熱導体の埋め込まれている両
方の絶縁層は、途絶中断されていない中空室によりセン
サ素子の固体電解質基体から分離されている。しかし１
つまたは複数の中空室を途中で中断することもできる。
方の絶縁層は、途絶中断されていない中空室によりセン
サ素子の固体電解質基体から分離されている。しかし１
つまたは複数の中空室を途中で中断することもできる。
【００１２】有利には絶縁層は中空室と重なり合ってお
り、他方、加熱導体は完全に中空室の領域内に位置して
いる。中空室の厚さは約２〜４０μｍであり有利には５
〜２０μｍである。
り、他方、加熱導体は完全に中空室の領域内に位置して
いる。中空室の厚さは約２〜４０μｍであり有利には５
〜２０μｍである。
【００１３】センサ素子を製造するにあたって中空室の
形成は有利には、中空室生成要素を有する中空室層−こ
れは有利にはスクリーン印刷技術で形成される−をもと
に、公知の電気化学的測定ゾンデおよびセンサ素子の製
造に際してたとえば拡散チャネル形成に利用される慣用
公知の手法で行うことができる。中空室により電極が露
出されるようなセンサ素子の製造法は、たとえばヨーロ
ッパ特許出願公開第０１４８６２２号公報により公知で
ある。
形成は有利には、中空室生成要素を有する中空室層−こ
れは有利にはスクリーン印刷技術で形成される−をもと
に、公知の電気化学的測定ゾンデおよびセンサ素子の製
造に際してたとえば拡散チャネル形成に利用される慣用
公知の手法で行うことができる。中空室により電極が露
出されるようなセンサ素子の製造法は、たとえばヨーロ
ッパ特許出願公開第０１４８６２２号公報により公知で
ある。
【００１４】中空室を形成するための公知の方法は通
常、スクリーン印刷技術で１つの膜上に中空室生成要素
を有する中空室層を印刷することに基づくものであっ
て、この場合、たとえばテオブロミン、インダンスレン
ブルー、黒鉛またはブラックカーボンのような可燃性、
分解性または気化性の物質が用いられる。そしてセンサ
の製造に際して１つまたは複数の中空室は、用いられる
物質の燃焼、分解ないし気化に必要な温度まで膜ラミネ
ートを加熱することにより形成される。
常、スクリーン印刷技術で１つの膜上に中空室生成要素
を有する中空室層を印刷することに基づくものであっ
て、この場合、たとえばテオブロミン、インダンスレン
ブルー、黒鉛またはブラックカーボンのような可燃性、
分解性または気化性の物質が用いられる。そしてセンサ
の製造に際して１つまたは複数の中空室は、用いられる
物質の燃焼、分解ないし気化に必要な温度まで膜ラミネ
ートを加熱することにより形成される。
【００１５】本発明によるセンサ素子を製造する場合、
黒鉛またはブラックカーボンが著しく有利であると判明
した。本発明によるセンサ素子を製造するために、２価
のアルカリ土類酸化物および／または有利には希土類の
３価の酸化物を含有する４価金属の酸化物たとえばＺｒ
Ｏ2 ，ＣｅＯ2 ，ＨｆＯ2 およびＴｈ2 をベースとする
公知のＯ2 イオン伝導性の固体電解質膜が適している。
有利には固体電解質膜は、Ｙ2Ｏ3で安定化されたＺｒＯ
2 から成る。好適には、使用される膜の厚さは約０．１
〜０．６ｍｍである。
黒鉛またはブラックカーボンが著しく有利であると判明
した。本発明によるセンサ素子を製造するために、２価
のアルカリ土類酸化物および／または有利には希土類の
３価の酸化物を含有する４価金属の酸化物たとえばＺｒ
Ｏ2 ，ＣｅＯ2 ，ＨｆＯ2 およびＴｈ2 をベースとする
公知のＯ2 イオン伝導性の固体電解質膜が適している。
有利には固体電解質膜は、Ｙ2Ｏ3で安定化されたＺｒＯ
2 から成る。好適には、使用される膜の厚さは約０．１
〜０．６ｍｍである。
【００１６】電極、それらに属する導体路および端子は
慣用周知のように、貴金属たとえば白金サーメットをベ
ースとする公知のペーストにより、場合によっては部分
的に絶縁層の設けられた固体電解質膜上に印刷すること
ができる。
慣用周知のように、貴金属たとえば白金サーメットをベ
ースとする公知のペーストにより、場合によっては部分
的に絶縁層の設けられた固体電解質膜上に印刷すること
ができる。
【００１７】中空室層のレイアウトは有利には、絶縁層
は中空室層から形成される中空室と重なり合っているが
加熱導体は完全に中空室の領域内にあるように構成され
る。加熱導体のスルーコンタクト領域は、有利には中空
室の形成により設けられる。
は中空室層から形成される中空室と重なり合っているが
加熱導体は完全に中空室の領域内にあるように構成され
る。加熱導体のスルーコンタクト領域は、有利には中空
室の形成により設けられる。
【００１８】中空室層を印刷するための典型的なペース
トは以下の組成を有する： 黒鉛またはブラックカーボン ３６．０重量％ 結合剤（たとえばＰＶＢ） ８．０重量％ 可塑剤（たとえばＤＯＰ） ４．０重量％ 溶剤 ５２．０重量％ 次に、図面に基づき本発明を詳細に説明する。
トは以下の組成を有する： 黒鉛またはブラックカーボン ３６．０重量％ 結合剤（たとえばＰＶＢ） ８．０重量％ 可塑剤（たとえばＤＯＰ） ４．０重量％ 溶剤 ５２．０重量％ 次に、図面に基づき本発明を詳細に説明する。
【００１９】
【実施例の説明】図１に示された従来技術のプレーナ形
センサ素子は、イオン伝導性の固体電解質膜により形成
された固体電解質基体１、測定セルを成す一対の電極２
ａ，２ｂおよび、絶縁層３ａ，３ｂ中に埋め込まれたと
えば白金から成る加熱導体４によって構成されている。
固体電解質基体１中に参照用チャネル１ａが設けられて
いる。
センサ素子は、イオン伝導性の固体電解質膜により形成
された固体電解質基体１、測定セルを成す一対の電極２
ａ，２ｂおよび、絶縁層３ａ，３ｂ中に埋め込まれたと
えば白金から成る加熱導体４によって構成されている。
固体電解質基体１中に参照用チャネル１ａが設けられて
いる。
【００２０】図１によるこのような従来のセンサ素子の
場合、加熱導体と固体電解質との間で規定される絶縁区
間は絶縁層の厚さである（２０〜３０μｍ）。この層に
欠陥（たとえば孔や亀裂）のある場合、ヒータは測定セ
ルに電気的に入力結合し、これによって信号の誤りが生
じる。このことは殊に加熱導体の上の絶縁層についてあ
てはまる。その理由はこの層の上には通常、固体電解質
ペーストが塗布されるからである。
場合、加熱導体と固体電解質との間で規定される絶縁区
間は絶縁層の厚さである（２０〜３０μｍ）。この層に
欠陥（たとえば孔や亀裂）のある場合、ヒータは測定セ
ルに電気的に入力結合し、これによって信号の誤りが生
じる。このことは殊に加熱導体の上の絶縁層についてあ
てはまる。その理由はこの層の上には通常、固体電解質
ペーストが塗布されるからである。
【００２１】図２〜図４には本発明によるセンサ素子の
加熱導体ユニットの実施形態が示されており、これらの
実施形態はたとえば図１による公知のセンサ素子におい
て対応する加熱導体ユニットとは、中空室が設けられて
いる点で異なる。図２〜図４には、本発明によるセンサ
素子のうち加熱導体ユニットだけしか示されていない。
それというのは、測定セルは任意の公知の構成を有し得
るからである。本発明のとりわけ有利な実施形態によれ
ば、図２〜図４に示された加熱導体ユニットを、たとえ
ばポンプセル、拡散ユニットおよび場合によってはドイ
ツ連邦共和国特許出願公開第３８１１７１３号公報によ
るネルンストセルと組み合わせて、プレーナ−ポーラロ
グラフ型センサ素子またはプレーナ−ポーラログラフ型
ゾンデを形成することができる。
加熱導体ユニットの実施形態が示されており、これらの
実施形態はたとえば図１による公知のセンサ素子におい
て対応する加熱導体ユニットとは、中空室が設けられて
いる点で異なる。図２〜図４には、本発明によるセンサ
素子のうち加熱導体ユニットだけしか示されていない。
それというのは、測定セルは任意の公知の構成を有し得
るからである。本発明のとりわけ有利な実施形態によれ
ば、図２〜図４に示された加熱導体ユニットを、たとえ
ばポンプセル、拡散ユニットおよび場合によってはドイ
ツ連邦共和国特許出願公開第３８１１７１３号公報によ
るネルンストセルと組み合わせて、プレーナ−ポーラロ
グラフ型センサ素子またはプレーナ−ポーラログラフ型
ゾンデを形成することができる。
【００２２】中空室を設けたことにより、以下の理由で
加熱導体と測定セルとの分離（デカップリング）を著し
く改善できる。すなわち、 １．加熱導体と固体電解質との間の絶縁区間が著しく長
くなったこと（約２００μｍ）、 ２．孔や亀裂の形成によっても加熱導体と固体電解質と
が直接的に接触接続する可能性はないことであり、その
際、上方の絶縁層の上の中空室により殊に、プリントさ
れた固体電解質ペーストを介した接触接続が回避され
る。
加熱導体と測定セルとの分離（デカップリング）を著し
く改善できる。すなわち、 １．加熱導体と固体電解質との間の絶縁区間が著しく長
くなったこと（約２００μｍ）、 ２．孔や亀裂の形成によっても加熱導体と固体電解質と
が直接的に接触接続する可能性はないことであり、その
際、上方の絶縁層の上の中空室により殊に、プリントさ
れた固体電解質ペーストを介した接触接続が回避され
る。
【００２３】図２に示されている加熱導体ユニットの場
合、両方の絶縁層３ａおよび３ｂは、途切れることなく
続いた中空室５ａおよび５ｂによって覆われているかな
いしは下に配置されている。
合、両方の絶縁層３ａおよび３ｂは、途切れることなく
続いた中空室５ａおよび５ｂによって覆われているかな
いしは下に配置されている。
【００２４】図３に示されている加熱導体ユニットの場
合、両方の絶縁層３ａおよび３ｂは、それぞれ２つの中
空室５ａ′および５ｂ′（または途中で区切られた１つ
の中空室）により覆われているかないしは下に置かれて
いる。このことにより支柱作用が得られ、同時に加熱導
体と測定セルとの間の熱伝導も改善される。
合、両方の絶縁層３ａおよび３ｂは、それぞれ２つの中
空室５ａ′および５ｂ′（または途中で区切られた１つ
の中空室）により覆われているかないしは下に置かれて
いる。このことにより支柱作用が得られ、同時に加熱導
体と測定セルとの間の熱伝導も改善される。
【００２５】図４にも加熱導体ユニットの１つの実施形
態が示されており、この場合、２つの中空室５ａ′が絶
縁層の一方の側にのみ設けられており、つまり層３ａに
のみ設けられている。この実施形態の利点は、測定セル
への熱伝導が改善されることならびに加熱システム自体
の強度が高められることである。
態が示されており、この場合、２つの中空室５ａ′が絶
縁層の一方の側にのみ設けられており、つまり層３ａに
のみ設けられている。この実施形態の利点は、測定セル
への熱伝導が改善されることならびに加熱システム自体
の強度が高められることである。
【００２６】図５には、本発明によるプレーナ形センサ
素子の加熱導体ユニットのレイアウトが略示されてお
り、これには加熱導体ユニットの層構造が図解されてい
る。図５によれば、図２に横断面図で示した実施形態に
おける本発明による加熱導体ユニットの製造は、以下の
部材を組み立てることにより行われる。すなわち、たと
えばＺｒＯ2／Ｙ2Ｏ3 から成るイオン伝導性の固体電解
質膜６、１つまたは複数の中空室を成す中空室層７、絶
縁層８、密閉フレーム９、ヒータ１０、絶縁層１１、場
合によっては途中で区切られ１つまたは複数の中空室を
成す中空室層１２、密閉フレーム１３、ならびに固体電
解質ペーストから成る層１４であって、これは加熱導体
ユニットを慣用公知の構造の少なくとも１つの図示され
ていない測定セルと接続するものである。固体電解質膜
６、中空室層７，１２および絶縁層１１は、慣用のスル
ーホール１５を有する。各膜の合成、プリント、ならび
に中空室層からの中空室の形成をともなうラミネートの
後続処理は、公知の技術にしたがって行われる。
素子の加熱導体ユニットのレイアウトが略示されてお
り、これには加熱導体ユニットの層構造が図解されてい
る。図５によれば、図２に横断面図で示した実施形態に
おける本発明による加熱導体ユニットの製造は、以下の
部材を組み立てることにより行われる。すなわち、たと
えばＺｒＯ2／Ｙ2Ｏ3 から成るイオン伝導性の固体電解
質膜６、１つまたは複数の中空室を成す中空室層７、絶
縁層８、密閉フレーム９、ヒータ１０、絶縁層１１、場
合によっては途中で区切られ１つまたは複数の中空室を
成す中空室層１２、密閉フレーム１３、ならびに固体電
解質ペーストから成る層１４であって、これは加熱導体
ユニットを慣用公知の構造の少なくとも１つの図示され
ていない測定セルと接続するものである。固体電解質膜
６、中空室層７，１２および絶縁層１１は、慣用のスル
ーホール１５を有する。各膜の合成、プリント、ならび
に中空室層からの中空室の形成をともなうラミネートの
後続処理は、公知の技術にしたがって行われる。
【００２７】このように本発明によるセンサ素子の製造
は、たとえば有利にはドイツ連邦共和国特許出願公開第
３８１１７１３号公報に記載の手法にしたがって行うこ
とができる。
は、たとえば有利にはドイツ連邦共和国特許出願公開第
３８１１７１３号公報に記載の手法にしたがって行うこ
とができる。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、センサ素子に集積され
た測定セルへのヒータの電気的入力結合の危険性の排除
されたプレーナ形センサ素子が実現される。
た測定セルへのヒータの電気的入力結合の危険性の排除
されたプレーナ形センサ素子が実現される。
【図１】集積された加熱導体を有する従来技術によるプ
レーナ形センサ素子の横断面図（層構造を示す図）であ
る。
レーナ形センサ素子の横断面図（層構造を示す図）であ
る。
【図２】集積された加熱導体を有する本発明によるプレ
ーナ形センサ素子のうち加熱導体ユニットの実施例を示
す図である。
ーナ形センサ素子のうち加熱導体ユニットの実施例を示
す図である。
【図３】集積された加熱導体を有する本発明によるプレ
ーナ形センサ素子のうち加熱導体ユニットの別の実施例
を示す図である。
ーナ形センサ素子のうち加熱導体ユニットの別の実施例
を示す図である。
【図４】集積された加熱導体を有する本発明によるプレ
ーナ形センサ素子のうち加熱導体ユニットのさらに別の
実施例を示す図である。
ーナ形センサ素子のうち加熱導体ユニットのさらに別の
実施例を示す図である。
【図５】本発明によるプレーナ形センサ素子の加熱導体
ユニットのレイアウト図である。
ユニットのレイアウト図である。
１ 固体電解質基体 ２ａ，２ｂ 電極 ３ａ，３ｂ 絶縁層 ４ 加熱導体 ５ａ，５ｂ，５ａ′，５ｂ′ 中空室 ６ 固体電解質膜 ７，１２ 中空室層 ８，１１ 絶縁層 ９，１３ 密閉フレーム １０ ヒータ １４ 固体電解質ペーストから成る層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フランク ヴェストファル ドイツ連邦共和国 シュテークアウラッハ フライアーシュトラーセ ４ (72)発明者 マルグレート シューレ ドイツ連邦共和国 マルクグレーニンゲン フィンケンヴェーク 13
Claims (7)
- 【請求項１】 電気的絶縁物中に埋め込まれ集積された
加熱導体が設けられており、混合気における酸素含有量
を求めるための固体電解質基体上のプレーナ形センサ素
子において、 加熱導体（４）の埋め込まれた絶縁部材（３ａ，３ｂ）
の少なくとも一部分が、少なくとも１つの中空室（５
ａ，５ｂ）により当該センサ素子の固体電解質基体
（１）から分離されていることを特徴とする、固体電解
質基体上のプレーナ形センサ素子。 - 【請求項２】 前記絶縁部材は２つの絶縁層（３ａ，３
ｂ）から成り、該絶縁層中に前記加熱導体（４）が埋め
込まれている、請求項１記載のプレーナ形センサ素子。 - 【請求項３】 前記の両絶縁層（３ａ，３ｂ）のうち少
なくとも一方は、連続した１つの中空室（５ａ，５ｂ）
により当該センサ素子の固体電解質基体（１）から分離
されている、請求項２記載のプレーナ形センサ素子。 - 【請求項４】 前記の両絶縁層（３ａ，３ｂ）のうち少
なくとも一方は、途絶中断された中空室（５ａ′）によ
り当該センサ素子の固体電解質基体（１）と分離されて
いる、請求項２記載のプレーナ形センサ素子。 - 【請求項５】 前記絶縁部材ないし絶縁層（３ａ，３
ｂ）は１つの中空室（５ａ，５ｂ）または複数の中空室
（５ａ′，５ｂ′）とたとえば２００μｍだけ重なり合
っており、該中空室（５ａ，５ｂ，５ａ′，５ｂ′）は
加熱導体（４）と領域全体でたとえば２００μｍだけ重
なり合っている、請求項１〜４のいずれか１項記載のプ
レーナ形センサ素子。 - 【請求項６】 前記の１つまたは複数の中空室（５ａ，
５ａ′，５ｂ，５ｂ′）の高さは少なくとも５μｍであ
る、請求項１〜５のいずれか１項記載のプレーナ形セン
サ素子。 - 【請求項７】 前記の１つまたは複数の中空室（５ａ，
５ａ′，５ｂ，５ｂ′）にスルーホール（１５）の領域
が設けられている、請求項１〜６のいずれか１項記載の
プレーナ形センサ素子。
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Publications (1)
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| JP6309329A Pending JPH07209244A (ja) | 1993-12-17 | 1994-12-13 | 固体電解質基体上のプレーナ形センサ素子 |
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| GB (1) | GB2284894B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001281206A (ja) * | 2000-03-29 | 2001-10-10 | Kyocera Corp | 検出素子 |
| JP2002521689A (ja) * | 1998-07-30 | 2002-07-16 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 排ガスセンサ |
Families Citing this family (42)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6048734A (en) | 1995-09-15 | 2000-04-11 | The Regents Of The University Of Michigan | Thermal microvalves in a fluid flow method |
| DE19833454C2 (de) * | 1998-07-24 | 2000-06-08 | Siemens Ag | Verfahren zur Verringerung von Driftverhalten bei resistiven Hochtemperatur-Gassensoren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| DE19950999B4 (de) * | 1999-10-22 | 2013-07-25 | Robert Bosch Gmbh | Planares Sensorelement |
| DE10042000A1 (de) * | 2000-08-26 | 2002-05-16 | Bosch Gmbh Robert | Heizeinrichtung, insbesondere für ein Sensorelement zur Analyse von Gasen |
| DE10058643A1 (de) * | 2000-11-25 | 2002-06-06 | Bosch Gmbh Robert | Heizeinrichtung |
| US6692700B2 (en) | 2001-02-14 | 2004-02-17 | Handylab, Inc. | Heat-reduction methods and systems related to microfluidic devices |
| US7829025B2 (en) | 2001-03-28 | 2010-11-09 | Venture Lending & Leasing Iv, Inc. | Systems and methods for thermal actuation of microfluidic devices |
| US7010391B2 (en) | 2001-03-28 | 2006-03-07 | Handylab, Inc. | Methods and systems for control of microfluidic devices |
| US7323140B2 (en) | 2001-03-28 | 2008-01-29 | Handylab, Inc. | Moving microdroplets in a microfluidic device |
| US8895311B1 (en) | 2001-03-28 | 2014-11-25 | Handylab, Inc. | Methods and systems for control of general purpose microfluidic devices |
| US6852287B2 (en) | 2001-09-12 | 2005-02-08 | Handylab, Inc. | Microfluidic devices having a reduced number of input and output connections |
| DE10206497A1 (de) * | 2002-02-16 | 2003-09-11 | Bosch Gmbh Robert | Sensorelement, insbesondere planares Gassensorelement |
| DE10225149A1 (de) * | 2002-06-06 | 2004-01-15 | Robert Bosch Gmbh | Sensorelement |
| EP3718635A1 (en) | 2003-07-31 | 2020-10-07 | Handylab, Inc. | Processing particle-containing samples |
| ES2553097T3 (es) | 2004-05-03 | 2015-12-04 | Handylab, Inc. | Procesamiento de muestras que contienen polinucleótidos |
| US8852862B2 (en) | 2004-05-03 | 2014-10-07 | Handylab, Inc. | Method for processing polynucleotide-containing samples |
| DE102004060291A1 (de) | 2004-12-15 | 2006-06-22 | Robert Bosch Gmbh | Sensorelement zur Bestimmung von Gaskomponenten in Gasgemischen und Verfahren zur Herstellung desselben |
| DE102005060864A1 (de) * | 2005-12-20 | 2007-06-28 | Robert Bosch Gmbh | Gassensorelement |
| US10900066B2 (en) | 2006-03-24 | 2021-01-26 | Handylab, Inc. | Microfluidic system for amplifying and detecting polynucleotides in parallel |
| US8088616B2 (en) | 2006-03-24 | 2012-01-03 | Handylab, Inc. | Heater unit for microfluidic diagnostic system |
| ES2692380T3 (es) | 2006-03-24 | 2018-12-03 | Handylab, Inc. | Método para realizar PCR con un cartucho con varias pistas |
| US7998708B2 (en) | 2006-03-24 | 2011-08-16 | Handylab, Inc. | Microfluidic system for amplifying and detecting polynucleotides in parallel |
| US11806718B2 (en) | 2006-03-24 | 2023-11-07 | Handylab, Inc. | Fluorescence detector for microfluidic diagnostic system |
| US8765076B2 (en) | 2006-11-14 | 2014-07-01 | Handylab, Inc. | Microfluidic valve and method of making same |
| WO2008060604A2 (en) | 2006-11-14 | 2008-05-22 | Handylab, Inc. | Microfluidic system for amplifying and detecting polynucleotides in parallel |
| US7967964B2 (en) * | 2007-02-27 | 2011-06-28 | Honeywell International Inc. | Single cell sensor for measuring the partial pressure of oxygen |
| US9186677B2 (en) | 2007-07-13 | 2015-11-17 | Handylab, Inc. | Integrated apparatus for performing nucleic acid extraction and diagnostic testing on multiple biological samples |
| US20090136385A1 (en) | 2007-07-13 | 2009-05-28 | Handylab, Inc. | Reagent Tube |
| US9618139B2 (en) | 2007-07-13 | 2017-04-11 | Handylab, Inc. | Integrated heater and magnetic separator |
| US8182763B2 (en) | 2007-07-13 | 2012-05-22 | Handylab, Inc. | Rack for sample tubes and reagent holders |
| USD621060S1 (en) | 2008-07-14 | 2010-08-03 | Handylab, Inc. | Microfluidic cartridge |
| AU2008276211B2 (en) | 2007-07-13 | 2015-01-22 | Handylab, Inc. | Polynucleotide capture materials, and methods of using same |
| US8105783B2 (en) | 2007-07-13 | 2012-01-31 | Handylab, Inc. | Microfluidic cartridge |
| US8133671B2 (en) | 2007-07-13 | 2012-03-13 | Handylab, Inc. | Integrated apparatus for performing nucleic acid extraction and diagnostic testing on multiple biological samples |
| US8287820B2 (en) | 2007-07-13 | 2012-10-16 | Handylab, Inc. | Automated pipetting apparatus having a combined liquid pump and pipette head system |
| USD618820S1 (en) | 2008-07-11 | 2010-06-29 | Handylab, Inc. | Reagent holder |
| USD787087S1 (en) | 2008-07-14 | 2017-05-16 | Handylab, Inc. | Housing |
| JP6088487B2 (ja) | 2011-04-15 | 2017-03-01 | ベクトン・ディキンソン・アンド・カンパニーＢｅｃｔｏｎ， Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ Ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ | 走査リアルタイムマイクロ流体熱サイクラーと同期熱サイクリング及び走査光学検出の方法 |
| USD692162S1 (en) | 2011-09-30 | 2013-10-22 | Becton, Dickinson And Company | Single piece reagent holder |
| RU2622432C2 (ru) | 2011-09-30 | 2017-06-15 | Бектон, Дикинсон Энд Компани | Унифицированная полоска для реактивов |
| WO2013067202A1 (en) | 2011-11-04 | 2013-05-10 | Handylab, Inc. | Polynucleotide sample preparation device |
| AU2013214849B2 (en) | 2012-02-03 | 2016-09-01 | Becton, Dickinson And Company | External files for distribution of molecular diagnostic tests and determination of compatibility between tests |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4579643A (en) * | 1983-11-18 | 1986-04-01 | Ngk Insulators, Ltd. | Electrochemical device |
| EP0142992B1 (en) * | 1983-11-18 | 1990-07-18 | Ngk Insulators, Ltd. | Electrochemical device incorporating a sensing element |
| JPS60135756A (ja) * | 1983-12-24 | 1985-07-19 | Ngk Insulators Ltd | 電気化学的セルの製造方法 |
| JPS61138156A (ja) * | 1984-12-11 | 1986-06-25 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 空燃比検出装置 |
| US4645572A (en) * | 1985-02-23 | 1987-02-24 | Ngk Insulators, Ltd. | Method of determining concentration of a component in gases and electrochemical device suitable for practicing the method |
| EP0203351B1 (en) * | 1985-04-19 | 1990-08-22 | Hitachi, Ltd. | Oxygen sensor element and process for producing the same |
| JPH0668483B2 (ja) * | 1985-10-26 | 1994-08-31 | 日本碍子株式会社 | 電気化学的装置 |
| US4772376A (en) * | 1986-03-11 | 1988-09-20 | Nissan Motor Co., Ltd. | Air/fuel ratio sensor having oxygen sensor cell and oxygen pump cell |
| JPS6363962A (ja) * | 1986-09-04 | 1988-03-22 | Ngk Insulators Ltd | 工業用酸素濃度測定装置 |
| JPH0810211B2 (ja) * | 1986-09-05 | 1996-01-31 | 日本碍子株式会社 | ガスセンサ及びその製造法 |
| DE3773351D1 (de) * | 1986-12-19 | 1991-10-31 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Luft-brennstoff verhaeltnissensor. |
| DE3728618C1 (de) * | 1987-08-27 | 1988-03-10 | Bosch Gmbh Robert | Sensorelement fuer Grenzstromsensoren zur Bestimmung des lambda-Wertes von Gasgemischen |
| DE3811713A1 (de) * | 1988-04-08 | 1989-10-19 | Bosch Gmbh Robert | Planare polarographische sonde zur bestimmung des (lambda)-wertes von gasgemischen |
| JPH0786498B2 (ja) * | 1988-06-02 | 1995-09-20 | 日本碍子株式会社 | 加熱型酸素センサ |
| DE4004172C2 (de) * | 1989-02-14 | 1998-06-04 | Ngk Spark Plug Co | Sauerstoffsensor zur Luft-Brennstoffgemisch-Kontrolle mit einer Schutzschicht, die eine Sauerstoff einschließende Substanz umfaßt, und Verfahren zur Herstellung des Sensors |
| DE4091344C2 (de) * | 1989-08-08 | 1997-04-10 | Nippon Denso Co | Sauerstoffsensor |
| JP2989961B2 (ja) * | 1991-05-27 | 1999-12-13 | 株式会社デンソー | 吸気管内用酸素濃度検出器 |
-
1993
- 1993-12-17 DE DE4343089A patent/DE4343089A1/de not_active Withdrawn
-
1994
- 1994-11-28 GB GB9423975A patent/GB2284894B/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-12-09 US US08/357,233 patent/US5516410A/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-12-13 JP JP6309329A patent/JPH07209244A/ja active Pending
- 1994-12-15 KR KR1019940034321A patent/KR950019724A/ko not_active Ceased
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002521689A (ja) * | 1998-07-30 | 2002-07-16 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 排ガスセンサ |
| JP2001281206A (ja) * | 2000-03-29 | 2001-10-10 | Kyocera Corp | 検出素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2284894B (en) | 1998-02-25 |
| GB2284894A (en) | 1995-06-21 |
| US5516410A (en) | 1996-05-14 |
| DE4343089A1 (de) | 1995-06-29 |
| GB9423975D0 (en) | 1995-01-11 |
| KR950019724A (ko) | 1995-07-24 |
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