Brevet FR2426904A1 — publié le 19791221

L'invention a pour objet une cellule polarographique et son procédé de fabrication. On sait que certaines cellules polarographiques sont destinées à la mesure de la pression partielle de l'oxygène dans des tissus vivants, par exemple dans le sang. Ces cellules comportent généralement une anode unique en argent en contact avec un électrolyte comprenant en solution un halogenure de préférence un chlorure, ayant pour effet de porter cette anode à un potentiel fixe, et une pluralité de cathodes faites d'un métal impolarisable, l'électrolyte étant séparée du milieu à analyser par une membrane par exemple du polytétrafluoréthylène ou "Téflon" sélectivement perméable à l'oxygène. Un courant s'établit entre cathode et anode qui à l'équilibre est proportionnel à p O2 pression partielle de l'oxygène dans le sang. La présente invention a pour objet une cellule de ce type réalisée suivant les procédés de la microélectronique et entièrement à l'état solide. La cellule polarographique, pour la mesure de pressions partielles de l'oxygène selon l'invention, comporte un substrat de silicium sur lequel est déposée une couche d'argent Jouant le rôle d'anode de référence, cette anode étant isolée du substrat par une couche de silice et une pluralité de cathodes de métal impolarisable. Elle se caractérise essentiellement en ce que la membrane sélectrice de l'oxygène est solidaire du substrat et recouvre wu moins l'ensemble des cathodes. L'invention sera mieux comprise au moyen de la description ci-après en se référant aux dessins annexés parmi lesquels Les figures 1, 2 et 5 représentent respectivement, en coupe transversale, trois vues partielles d'exemples de cellules polarographiques selon l'invention. La figure 4 est une vue d'ensemble du dessus de la cellule dont un élément est représenté sur la figure 1. Sur la figure 1, est représente une vue d'un élément de cellule polarographique destiné à la mesure de la pression partielle d'oxygène p 2 dans un liquide qui contient un halogénure, plus particulièrement de chlorure de potassium, ce qui est le cas du sang par exemple. Il comporte un substrat i fait de silicium suffisamment dopé pour être conducteur de l'électricité. Sur ce substrat on trouve successivement une couche 2 de silice obtenue par exemple par oxydation in situ d'une couche de silicium. Cette touche est percée de trous circulaires 3 ou le silicium est à nu. Dans ces trous sont formées les cathodes 30 qui sont à base de siliciurede platine Si Pt. Ces cathodes ont des diamètres de l'ordre de 10 à 50 um et leurs distances respectives sont du même ordre. Une cellule complète peut en comporter de 500 à 1.000. Six d'entre elles sont représentées figure 4. Sur l'ensemble est déposé par pulvérisation cathodique H.F, une pellicule 4 de Téflon. Sur le Téflon, par évaporation sous vide par exemple,est déposée une couche d'argent 5.Celle-ci est découpée de façon à laisser à nu la couche de Téflon au niveau des cathodes. L'ensemble se présente comme représenté figure i. Un contact 6 est pris sur la couche.5 et un contact 7 sur le silicium. l. L'ensemble est plongé dans le liquide contenant du chloruré de potassium et de l'oxygène en solution. Si on établit une différence de potentiel entre l'anode et la cathode, un courant d'ions oxygène 0 stétablit. Ce courant traverse la membrane sélective de Téflon et est proportionnel à la pression partielle p O, de l'oxygène dans le fluide à analyser En effet, l'argent étant en contaet avec du chlorure d'argent, anode prend un potentiel fixe de référence suivant un processus bien connu. La figure 2 est une variante du dispositif de la figure i, et qui permet l'utilisation pour la mesure de pression partielle de l'oxygène dans un fluide ne comportant pas d'halogénure. Sur cette figure/ les mêmes références désignent les mêmes organes que sur la figure l. On retrouve le substrat i dopé, la couche de silice 2 et une cathode 3 en Pt Si et l'anode en argent 4. La couche de Téflon recouvre l'ensemble. Pour obtenir le potentiel de référence, une couche intermédiaire 8 est prévue. Cette couche est faite d'un gel où l'on trouve mélangés l'argent et le chlorure d'argent. C'est donc un mélange Ag - Ag Cl. Le fluide à analyser baigne l'ensemble, et le courant va de la cathode vers l'anode, en traversant successivement la membrane de Téflon et le milieu à analyser. L'ensemble est obtenu par les méthodes classiques de la micro-électronique, et se présente, comme un composant à l'état solide. Le procédé de fabrication peut entre celui au est décrit dans la demande de brevet déposée le 12 Mai 1978 sous le numéro d'enregistrement national 78.14 179 par la meme Demanderesse et les mêmes inventeurs. La figure 3 représente une variante dtexécution . Dans cette variante l'ensemble anode d'argent, couche Téflon, cathodes, est déposé sur le substrat 1, comme dans la figure 2. Par contre, la couche 8, Ag-Ag Cl est déposée sur une céramique poreuse 9. L'ensemble est assemblé par collage. RE 3IGATIONS 1. Cellule polarographique pour la mesure de la pression partielle P 02 d'oxygène dans un fluide comportant un- substrat de silicium conducteur sur lequel est déposée une anode d'argent jouant le rôle d'électrode de référence, cette anode étant isolée du substrat par une couche de silice, et perçée de trous, dans ces trous étant déposées des cathodes de métal impolarisabless caractérisée en ce qu'une couche de membrane perméable à l'oxygène recouvre au moins lesdites cathodes. 2. Cellule suivant la revendication 1, caractérisée en ce que ladite membrane est faite de polytétrafluoréthylène ("Téflon"). 5. Cellule selon la revendication 2, caractérisée en ce que la membrane recouvre uniquement les cathodes, et supporte la couche d'argent, le fluide contenant un halogénure se trouvant à l'extérieur. 4. Cellule selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'halogénure est du chlorure de potassium. 5. Cellule suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la couche de Téflon recouvre l'anode et les cathodes, une couche d'un mélange comprenant de l'argent et un halogénure d'argent étant interposé entre la couche de silice couvrant le substrat et la couche de Téflon. 6. Cellule suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le mélange est fait d'argent et de chlorure d'argent. 7. Cellule suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'un mélange d'argent et d'halogénure d'argent est déposé sur une couche de céramique poreuse, l'ensemble étant collé sur la couche anodique.