[发明专利]电化学传感器

说明书

本发明涉及一种用于确定与测量流体中的分析物的浓度相关的被测量物的电化学传感器(1，30)，包括：传感器膜(14，37，51)，其被设计成与测量流体接触以用于检测被测量物的测量值；探针壳体(33，52)，其具有设计用于浸入测量流体中的至少一个浸入区域，其中，传感器膜(14，37，51)被布置在探针壳体(33，52)的浸入区域中；以及，测量电路(25，41)，其至少部分地被容纳在该探针壳体(33，52)中并且被设计为生成和输出取决于被测量物的测量信号，其中，传感器膜(14，37，51)包含用于标记传感器膜(14，37，51)的光学可检测物质(27)。

技术领域

本发明涉及一种用于确定与测量流体中的分析物的浓度相关的被测量物的电化学传感器。

背景技术

这种传感器用于化学、生物化学、药学、生物技术、食品技术、水管理和环境计量学的许多领域的实验室和过程计量学中的测量介质——尤其是测量流体的分析。将借助于电化学传感器测量其浓度的物质也称为分析物。分析物可以例如是溶解在测量流体中的某些化学物质，例如离子或溶解的气体。

取决于所使用的测量原理而具有不同的特性的传感器膜用于检测表示电化学传感器中的分析物浓度的被测量物。下面参考用于确定分析物浓度的电势型传感器和电流型传感器的示例进行说明。

用于测量分析物浓度的电势型传感器通常包括也称为测量电极的测量半电池和也称为参考电极的参考半电池以及测量电路。使测量电极和参考电极与测量介质接触以用于测量。与测量介质接触时，测量电极产生随测量介质中分析物活性的变化的电势，而参考电极提供与分析物浓度无关的稳定的参考电势。测量电路生成模拟测量信号或数字测量信号，其表示测量电极与参考电极之间的电势差(测量电压)，并因此表示测量介质中分析物的活性。如果适用于连接到传感器并进一步处理测量信号的上级数据处理单元，则从测量电路输出测量信号。

测量电极通常被设计为离子选择电极(ISE)。这包括用作电势形成传感器元件的离子选择性传感器膜。离子选择性传感器膜封闭测量电极的壳体，在该壳体中容纳有与传感器膜接触的电势传感系统。这可以包括固定的放电管线或内部电解质，其与导电的下沉电极接触。放电系统连接到测量电路。参考电极被设计为提供稳定的参考电势。例如，它可以被设计为银/氯化银电极。参考电极也连接到测量电路。

使电势型传感器的传感器膜和参考电极与测量介质接触以用于测量。传感器膜选择性地与溶解在测量介质中的分析物相互作用。传感器膜是特别为此目的设计的；例如，存在pH敏感玻璃，其基本上与测量介质或例如，选择性地与特定离子相互作用的含离子载体的聚合物膜的其他膜中的H⁺离子选择性地相互作用。通过改变测量介质中分析物的活性，在测量介质与测量电极的放电管线之间产生平衡伽伐尼电势的相对变化。这对应地导致在测量电极的放电管线与参考电极之间由测量电路检测到的电压的可测量的改变。

电流型传感器通常用于测量溶解在测量介质中的例如氧气、氯气或二氧化氯的气体的浓度。它们具有至少两个电极，通常还有三个电极。一个电极用作工作电极，另一电极用作对电极。工作电极与对电极之间的电流用于确定被测量物。在许多电流型应用中，借助于电流不流过的第三参考电极来调节工作电极的电势或流过工作电极的电流。例如银/氯化银电极的第二类型的电势稳定电极例如可以用作参考电极。电极被导电地连接到测量电路，在给定电流型测量探针的情况下，该测量电路通常是容纳在带有电极的探针壳体中的测量电路的部件。通常在探针壳体中形成由传感器膜封闭的腔室，并且在该腔室中容纳有内部电解质。电极与内部电解质接触。传感器膜是可渗透——尤其是选择性地可渗透分析物的。

为了测量，使传感器膜与测量介质接触，其中，根据存在于测量介质中的浓度来调节存在于内部电解质中的分析物的浓度。当在工作电极与对电极(2-电极结构)之间或在工作电极与参考电极(3-电极结构)之间施加取决于分析物的偏振电压时可检测到的电流被测量电路检测，作为对测量介质中分析物浓度的测量。