[发明专利]具有微孔电解质层和部分开口覆盖膜的氧传感器

说明书

技术领域

本发明涉及用于确定水性测量介质中溶解的氧的电化学传感器，其制作方法和利用所述电化学传感器确定水性测量介质中溶解的氧的方法。

背景技术

分析体液的传感器是临床相关分析方法的重要部件。在这方面，快速且准确的分析物测量是首要感兴趣的，其允许确定所谓的定点照护(point-of-care)参数。定点照护检查首先是在重症监护室和麻醉部但也在门诊部进行。这些所谓的紧急参数除了别的之外还包括血液气体值(在此尤其是氧含量和二氧化碳含量)，pH值，电解质值和某些代谢物值。

定点照护检查具有短时间后结果已经可用的优势，原因在于：一方面，不必将样品送至专门的实验室，另一方面，不必顾及实验室的时间表。为了能够及时地尽可能近地确定紧急参数，用于此的传感器被设计用于多重分析物确定，其原理上应具有高的使用寿命，以便提高定期传感器更换之间的周期，例如在预定最大使用周期超过后或在已经进行预定次数测量后需要定期传感器更换。这减少了传感器更换所需的次数，在传感器更换期间，这种定点照护分析仪不能被使用，即不可用于测量。而且，传感器启动次数应保持尽可能少，其直接遵循传感器更换，其规定了从传感器更换至新的传感器能够用于分析测量为止的时间周期。

测试条和具有多用途传感器的医用分析仪能例如用于进行这种定点照护检查，其使得进行检查的手动劳动降至最小。用于定点照护用途的传感器通常以几乎完全自动的方式操作在适当装备的分析测量设备中，并且通常从样品制备直到提供测试结果只需要使用者几个且简单的介入。它们可设计用于确定参数的单次和重复测量。

水性测量介质中的氧或它的分压(pO₂)的测量能例如使用安培传感器进行，所述安培传感器包括至少一个工作电极和至少一个对电极。在Clark型电极情况下，气体可渗透和基本离子不可渗透和液体不可渗透的膜从内部电解质空间空间地分离样品空间。所述内部电解质空间被填充有电解质溶液，工作电极和对电极位于该电解质溶液中。WO2009/090094A1中描述了对应于目前的现有技术的具有微孔内部电解质层的电极布置。

用于定点照护检查的电化学传感器的开发和供应中的一个重要标准是关于测量条件、尤其是关于通常仅可用的小体积样品的特殊要求。因此，通常仅仅少量的样品(如100μL或更少)可用于紧急参数的确定。如果想要使用少量的样品确定大量的参数，则各个电极或它们之间的距离应当尽可能地小。

如上所述，用于定点照护检查的电化学传感器的开发和供应中的另一重要标准是它们的寿命。在这一方面，需要实现使传感器操作之前的持久的储存期以及电化学传感器的长使用寿命。

为了确保持久的储存期，位于电化学传感器中的电极应当被干燥保存，也就是基本无水，仅仅在使电化学传感器操作之前与液体内部电解质直接接触。为达到此目的，例如在启动前，可通过将干燥的传感器和水溶液接触原位形成液体内部电解质，从而水扩散进入内部电解质空间并在形成液体内部电解质时溶解位于此的离子。

为实现长的使用寿命，例如至少500次测量或3-4周(这是现代定点照护分析仪所期望的)，所述电化学传感器的各个层还必须相互兼容。因此，尤其是，它们不应当彼此脱离或形成裂缝，例如可能是比如通过膨胀引起的。

最后如上所述，在分析仪中快速启动第一次用于分析测量的电化学传感器的能力是非常重要的。因此，为了能够快速地确定样品中的分析物，将新的电化学传感器插入分析仪和其可用于分析测量之间的时间周期应尽可能短。

EP0805973B1公开了一种装置和测量样品中气体浓度的方法。电化学传感器用作该装置，其包括工作电极，对电极，电解质层和气体可渗透膜，其中所述电解质层包括光形成的蛋白质凝胶。为防止包含金的负极化工作电极(阴极)被从含银的对电极(阳极)产生的带正电的银离子的提前污染，通过凝胶层电接触的两个电极之间的间隔必须是至少1mm。

US5387329描述了一种平面电化学氧传感器，其中可膨胀聚合物用作吸湿电解质，其膨胀率低于其干燥体积的两倍，并且在此过程中形成亲水性电解质层，其可透过水和阳离子。在此文献的上下文中优选的是，可膨胀聚合物是一种磺化四氟乙烯聚合物，其带锂电荷的磺酸基提供聚合物离子键性质并导致锂离子和银离子的交换。这具有的效果是，在带有银对电极的安培性氧传感器的情况下，银离子向工作电极的有效迁移速率被降低。

EP0805973B1和US5387329中所用的电解质层具有缺点。由此，例如，制备非常薄(约1μm)的可膨胀聚合物层(例如EP0805973B1中的光形成的蛋白质凝胶)是非常费力的。