Cjevast izolator i elektrode smješteni su u drugom cilindru koji sadrži otopinu kalijeva klorida s puferom. Tanka (20 μm), zamjenljiva teflonska ili polietilenska membrana, propusna za kisik, stegnuta je O-prstenom na donjem kraju cijevi. Debljina otopine elektrolita između katode i membrane iznosi približno 10 μm.

Kad se senzor kisika uroni u ispitivanu otopinu koja teče ili se miješa, kisik difundira kroz membranu u tanak sloj elektrolita odmah uz pločastu katodu, a otuda na katodu i odmah se reducira u vodu. Nasuprot uobičajenoj hidrodinamičkoj elektrodi, ovdje je riječ o dva procesa difuzije. Jedan je kroz membranu i drugi kroz otopinu između membrane i površine elektrode. Da bi se u prihvatljivu vremenu (10-20 s) postigli uvjeti stabilnog stanja, debljina membrane i vrlo tankog sloja elektrolita moraju biti 20 μm ili manje. Pri tim uvjetima brzina postizanja ravnoteže prijenosa kisika kroz membranu određuje brzinu kojom se postiže stabilna struja.

Na tržištu postoje mnogi voltametrijski senzori na bazi enzima. Jedan primjer je senzor za glukozu, koji se upotrebljava u kliničkim laboratorijima za uobičajena određivanja glukoze u uzorku seruma krvi. Taj je uređaj slične izvedbe kao i senzor kisika na slici 19-14. Membrana je u ovdje mnogo složenija i sastoji se od tri sloja. Vanjski sloj je vrlo tanak sloj polikarbonata, koji propušta glukozu, ali ne propušta bjelančevine i ostale sastojke krvi. Srednji sloj je nepokretni enzim, ovdje oksida za glukoze. Unutrašnji sloj je membrana od celuloznog acetata, koja propušta male molekule kao što je vodikov peroksid. Kad je ovaj uređaj uronjen u otopinu s glukozom, glukoza difundira kroz vanjsku membranu u nepokretni enzim, gdje nastaje sljedeća katalitička reakcija:

glukoza+ O₂→ H₂O₂ + glukonska kiselina.

Tada vodikov peroksid difundira kroz unutrašnji sloj membranena površinu elektrode, gdje oksidira u kisik. Reakcija je sljedeća:

H₂O₂ + 2 OH⁻⇆ O₂ + H₂O + 2 e⁻.

Rezultirajuća je struja razmjerna količini glukoze prisutne u analiziranoj otopini.

Na tržištu je dostupno nekoliko drugačijih senzora, temeljenih na voltametrijskom mjerenju vodikova peroksida proizvedenoga enzimatskom oksidacijom drugih vrsta spojeva zanimljivih za kliničku medicinu. Ti su sastojci saharoza, laktoza, etanol i L-laktat. Dakako, za svaki uzorak potreban je različit enzim.

Amperometrijske titracije. Hidrodinamička voltametrija može se primijeniti za određivanje točke ekvivalencije titracije, pod uvjetom da se barem jedan reaktant ili produkt reakcije reducira ili oksidira na mikroelektrodi. Ovdje se struja, na nekom određenom potencijalu u području granične struje, očitava kao funkcija volumena reagensa (ili vremena, ako je reagens proizveden kulometrijskim procesom uz konstantnu struju). Grafički prikaz podataka s obje strane točke ekvivalencije su pravci različitih nagiba. Završne točke određuju se ekstrapolacijom do njihovih presjecišta.