[发明专利]用来测量液体中的葡萄糖浓度的薄膜电极

说明书

本发明涉及一种用来测量液体中的葡萄糖浓度的薄膜电极。

本发明还涉及到用来操控所述薄膜电极的一种电子电路。

专利文献EP-A0141178公开了一种用来测量物质浓度的装置，用这种装置可测定H₂O₂的浓度。其中公开了一种包括贵金属的测量电极，所述贵金属由一亲脂薄膜与电解液相隔离。在这种情况下，所述薄膜含有亲脂离子，尤其是阴离子，和/或载体键合(carrier-bonded)离子，并且质子不能透过。在一特定实施例中，在由亲脂薄膜与电极隔开的电解液腔或电解液室中装有一种酶，用来将尤其是可扩散的物质转换为H₂O₂，后者的浓度由所述装置测量，从而就可以测定所述物质的浓度。

在现有技术已知的用来测量物质浓度的装置中，存在这样的缺点：在测量过程中，被测参数存在相对较大的变化，也就是说，被测参数存在一定量的漂移。

因此，本发明的一个目的就是提供一种电极，用这种电极可以避免现有技术中的所述问题，生产起来也经济。

本发明的另一个目的是提供一种操控所述类型电极的电子电路。

所述目的是用一种用来测量液体中的葡萄糖浓度的薄膜电极达到的。这种电极包括：具有至少一个贵金属电极的基膜或主膜，所述贵金属电极在所述基膜或主膜的一侧；一个质子优先的(Proton-selective)离子渗透膜，在所述基膜或主膜及所述贵金属电极上；和一个在所述离子渗透膜上的双层膜，其中在一种合适的介质中含有葡萄糖氧化酶。

本发明的所述目的的实现还要借助于一种用来操控所述薄膜电极的电子电路，该电路包括：一个稳定极化电源或者偏压电源；两个高阻抗放大器；一个并联电阻；一个用来处理和存储被测参数的装置；以及一个输出设备。

通常的具有大的贵金属表面的电极表现出对电对流的高敏感度。这意味着，导致电极扩散区内的电对流变化的毛细管流的变化将导致电极信号的极大变化。考虑到这种事实，使用了低对流敏感度的直径低于50μm的微电极。这样的微电极的缺点是具有较高的漂移度。通常，偏移范围在每小时2-3％之间。因此，要用微电极进行足够精度的测量操作，只有对偏移进行合适地校正之后才有可能。这就要求用至少两种溶液或者标准气体进行频繁的标定校正操作。在本发明的电极中，所述贵金属表面覆盖有保护性的亲脂薄膜，只允许憎水的气态物质到达电极。根据本发明，在所述离子渗透膜上还有一个双层膜，其中含有合适的介质，葡萄糖在其中被氧化。

电势-极谱法H₂O₂测量的原理，是两种不同的电化学方法，即电流分析法和电势分析法的综合。将所述两种测量方法综合到一个电极中，系基于这样的观察结果：离子渗透膜与例如铂相接触的电极对氢有反应。对这种意料之外的现象的研究显示，铂表面的氢按照下述电化学反应被氧化了：

所形成的质子由离子载体分子送过离子渗透膜。由所述离子载体分子形成的透过离子渗透膜的质子流产生一个薄膜电势，该电势能够用电势分析法测定。对结果的精确分析表明，其中含有质子载体的亲脂的聚氯乙烯薄膜具有多功能特性，如果使其与一种贵金属表面，而不是内电解液例如3或4克分子浓度的KCL接触的话。

应当注意，对于所述类型的电势-极谱法贵金属电极的活化，一项关键的先决条件是其充分水化，这是由水蒸气透过所述亲脂离子渗透膜的扩散实现的。到达所述金属表面的水分子在所述表面上形成一个电偶极子层。随后，如果电极被用作阳极的话，就形成以OH^-离子为带电层的亥姆霍兹极化层。由于不存在OH^-和H⁺之外的其它离子，所述亥姆霍兹层只含有水及其分解产物，即OH^-离子和H⁺离子。

在所述贵金属表面和所述离子渗透膜之间由水化作用而形成一个约在250到300nm之间的中间层的事实，导致了在普通电极系统中不存在的有用的电化学交互作用。