[发明专利]一种可联合检测呼气一氧化氮和呼气硫化氢的电化学气体传感器

说明书

本发明公开了一种可同时测定呼气中的一氧化氮和硫化氢的四电极电化学气体传感器，由两个工作电极、一个辅助电极、一个参比电极、一个硫化氢过滤器及电解液组成四电极体系，其特征在于：两个工作电极位于同一水平面上且空间相对独立，两个工作电极为同一种电极材料，硫化氢过滤器位于其中一个工作电极上方。工作电极的形状为半圆形，电极材料为掺金的碳纳米管、石墨或石墨烯。掺金的工作电极对硫化氢敏感，可得到一氧化氮和硫化氢的混合响应信号，而在设置有硫化氢过滤器的工作电极上只能得到一氧化氮的响应信号，这样通过差值计算，就可以在该传感器上同时得到一氧化氮和硫化氢的响应信号。该传感器可实现呼气一氧化氮和呼气硫化氢的同时检测。

技术领域

本发明涉及呼气检测领域，更具体地说，涉及一种可同时测定呼气中的一氧化氮和硫化氢的电化学气体传感器。

背景技术

呼出气NO是国际公认的嗜酸性粒细胞或过敏性气道炎症标志物，正常的浓度范围为5-25 ppb, 已经有多种商业化产品用于临床实践。最近使用实验室仪器的研究发现呼出气H₂S可能是嗜中性粒细胞或感染性气道炎症标志物，例如，来自奥塔哥大学的Jack FDummer研究发现，呼出气H₂S浓度和痰嗜中性粒细胞水平之间存在着负相关，H₂S浓度范围在10 ppb左右。因此，呼出气NO和H₂S的联合检测有望于区分炎症类型，为用药提供更加有效的依据。呼出气NO和H₂S的联合检测具有重要的临床意义。

目前，化学发光法和电化学NO传感器技术可实现ppb级别的NO的检测。其中，化学发光仪设备昂贵，维护方法复杂，在临床应用上受到了很大的限制，瑞典NIOX和中国尚沃的电化学NO传感器技术已广泛应用在临床呼气NO的检测。呼出气H₂S的检测尚未见商业化临床技术的报道，实验室中对呼出气H₂S的检测方法多为气相色谱法和化学发光法，设备昂贵且分析方法较为复杂，在临床应用上受到了很大的限制。

呼出气NO和呼出气H₂S的浓度都是ppb级别的，其联合检测是一个极具挑战性和创新性的技术。本发明的目的是开发一种可同时测定呼出气NO与H₂S的电化学气体传感，用于过敏性及感染性气道炎症及相关疾病的呼气检测。

发明内容

本发明的目的是提供一种可同时测定呼气中的一氧化氮和硫化氢的四电极电化学气体传感器。该传感器由两个工作电极、一个辅助电极、一个参比电极、一个硫化氢过滤器、一个缓冲器及电解液组成，其中，两个工作电极位于同一水平面上、空间相对独立且电极材料相同，硫化氢过滤器位于其中一个工作电极上方，缓冲器位于另一个工作电极上方。

所述两个工作电极位于同一水平面上且空间相对独立，可通过传感器壳体设计使两个工作电极隔开，避免经过过滤器和未经过过滤器的气体相互扩散造成干扰。可在传感器壳体中间设置挡板，该挡板从硫化氢过滤器和缓冲器的上沿一直延伸至传感器内部，这样既可将硫化氢过滤器和缓冲器隔开，又可将两个工作电极隔开，给两个工作电极营造相对独立的空间。所述硫化氢过滤器和缓冲器的厚度相同，材料的载体相同，这样气体在硫化氢过滤器和缓冲器中的扩散速率才相同，避免出现同一种气体因扩散速率不同而在两个工作电极上响应不同的现象。