專利名稱：一種全固態(tài)溶解氧傳感器及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電化學(xué)傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種全固態(tài)溶解氧傳感器及其制備 方法。
背景技術(shù)：
生理氧是人類新陳代謝的必要成分，吸入充足的氧氣，使動(dòng)脈血液中擁有足夠的 溶解氧，對(duì)維持生命至關(guān)重要。臨床上，血液溶解氧飽和度是人體的一個(gè)重要生理指標(biāo)， 使用傳統(tǒng)血?dú)夥治龇椒ê头止夤舛确椒ǖ难躏柡投葴y(cè)量準(zhǔn)確度高，但是測(cè)量過(guò)程復(fù)雜繁 瑣，成本高，所需時(shí)間較長(zhǎng)，往往以此檢測(cè)需耗時(shí)幾個(gè)小時(shí)。當(dāng)需要給急救病人檢測(cè)血氧濃 度時(shí)，如此長(zhǎng)的檢測(cè)時(shí)間會(huì)給病人帶來(lái)生命危險(xiǎn)。1956年，Clark提出了膜覆蓋氧電極技術(shù)，并制作出了用于溶解氧濃度測(cè)量的針 筒式氧傳感器。在這種氧傳感器中，透過(guò)透氧膜的溶解氧在浸沒于電解質(zhì)溶液中的工作電 極表面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，電化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的電流大小與溶解氧濃度成正比。傳統(tǒng)的Clark式溶解氧電極為柱狀結(jié)構(gòu)，由工作電極(金或鉬電極)，Ag/AgCl參 比電極，電解液，透氧膜，電極引線和電極套構(gòu)成。傳統(tǒng)電極體積大，成本高，所需要的樣本 溶液多，因此，微型化成為Clark電極的發(fā)展趨勢(shì)。上世紀(jì)80年代末90年代初，日本科學(xué) 家I. Karube和S. Suzuki率先對(duì)Clark式氧電極的微型化和產(chǎn)業(yè)化展開研究。他們成功地 將半導(dǎo)體蝕刻工藝技術(shù)引入到Clark式氧電極的制作過(guò)程中。微型化的Clark式氧電極降 低了成本，簡(jiǎn)化了溶解氧測(cè)量相關(guān)設(shè)備，有利于產(chǎn)業(yè)化推廣。隨著傳感器加工工藝的發(fā)展，近年來(lái)絲網(wǎng)印刷，激光標(biāo)刻技術(shù)以及涂膠技術(shù)的日 益成熟，利用這些方式制造微型傳感器的研究發(fā)展前景良好，相比于半導(dǎo)體蝕刻方法，該技 術(shù)更加簡(jiǎn)單方便，成本更低，效率更高。激光標(biāo)刻技術(shù)采用高能激光脈沖照射到待加工工件表面，激光光波的能量被工件 吸收，使工件材料的局部溫度迅速升高，將工件的照射區(qū)域瞬間汽化，達(dá)到加工目的。相比 于普通加工技術(shù)，激光標(biāo)刻加工自由度大，對(duì)工件無(wú)損傷，精度高，效率高。絲網(wǎng)印刷屬于孔版印刷，是將絲織物、合成纖維織物或金屬絲網(wǎng)繃在網(wǎng)框上，采用 手工刻漆膜或光化學(xué)制版的方法制作絲網(wǎng)印版?，F(xiàn)代絲網(wǎng)印刷技術(shù)，則是利用感光材料通 過(guò)照相制版的方法，將絲網(wǎng)印版上圖文部分的絲網(wǎng)孔變?yōu)橥?，而非圖文部分的絲網(wǎng)孔被 堵住。印刷時(shí)通過(guò)刮板的擠壓，使油墨通過(guò)圖文部分的網(wǎng)孔轉(zhuǎn)移到承印物上，形成與原稿一 樣的圖文。絲網(wǎng)印刷設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便，印刷、制版簡(jiǎn)易且成本低廉，適應(yīng)性強(qiáng)。勻膠技術(shù)利用高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的離心作用使得膜材料在基底材料上形成一層均勻的 膜，膜厚度的大小可根據(jù)旋轉(zhuǎn)時(shí)間和速度來(lái)控制，是一種方便快捷的成膜技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種三電極結(jié)構(gòu)的微型化全固態(tài)Clark式溶解氧傳感器，可以快速 而準(zhǔn)確測(cè)量人體血液中的血氧濃度。
一種全固態(tài)溶解氧傳感器，包括基板、位于基板上的參比電極、對(duì)電極、工作電極、 電解質(zhì)層、絕緣層和透氧膜；所述的參比電極由反應(yīng)電極、位于反應(yīng)電極上的銀/氯化銀電極和與反應(yīng)電極相 連的引線組成；所述的對(duì)電極由反應(yīng)電極和與反應(yīng)電極相連的引線組成；所述的工作電極由反應(yīng)電極和與反應(yīng)電極相連的引線組成；所述的絕緣層覆于參比電極、對(duì)電極和工作電極上，絕緣層上設(shè)有使參比電極的 銀/氯化銀電極和引線、對(duì)電極的反應(yīng)電極和引線、工作電極的反應(yīng)電極和引線裸露的開 口 ；參比電極、對(duì)電極和工作電極各自引線的裸露區(qū)域在測(cè)量中與外接的測(cè)試裝置相連，對(duì) 溶解氧傳感器施加相應(yīng)的電位；所述的電解質(zhì)層將參比電極的銀/氯化銀電極、對(duì)電極的反應(yīng)電極和工作電極的 反應(yīng)電極覆蓋；所述的透氧膜將電解質(zhì)層覆蓋，所述的透氧膜選用透氧性成膜材料，透氧性成膜 材料可選用單組分硅膠、聚四氟乙烯、乙酸纖維素或聚氯乙烯。優(yōu)選的，所述的參比電極的引線、對(duì)電極的引線和工作電極的引線相互平行，可以 簡(jiǎn)化外接的測(cè)試裝置。優(yōu)選的，所述的參比電極的反應(yīng)電極、對(duì)電極的反應(yīng)電極和工作電極的反應(yīng)電極 位于各自引線的同一側(cè)，這樣可以使絕緣層上的開口最小，從而使覆蓋絕緣層開口的電解 質(zhì)層面積最小，節(jié)省材料。上述全固態(tài)溶解氧傳感器的制備方法，包括以下步驟(1)在覆有一層導(dǎo)電金屬箔的高分子材料(如聚丙烯、聚酯、聚乙烯和聚氯乙烯 等)基板上采用激光標(biāo)刻方法刻蝕出相互平行的參比電極、對(duì)電極和工作電極，基板上的 導(dǎo)電金屬箔可選用金箔、銀箔、鋁箔、銅箔、鉬箔、鈦箔等；(2)用絲網(wǎng)印刷的方法在參比電極上的反應(yīng)電極上印刷上一層銀漿，避光干燥，形 成一層銀膜；(3)用絲網(wǎng)印刷的方法印刷絕緣層，并避光干燥，絕緣層上設(shè)有開口，此開口使銀 膜、對(duì)電極的反應(yīng)電極和工作電極的反應(yīng)電極裸露；(4)將銀膜浸入氯化鉀飽和溶液中，采用電鍍的方法使銀離子與氯化鉀飽和溶液 中的氯離子反應(yīng)，生成氯化銀附著在銀膜上，反應(yīng)完畢后用去離子水或純水對(duì)電極進(jìn)行沖 洗，避光干燥，制得參比電極的銀/氯化銀電極；(5)配置電解質(zhì)漿料，用絲網(wǎng)印刷的方法在基板上印刷電解質(zhì)漿料，電解質(zhì)漿料覆 蓋銀/氯化銀電極、對(duì)電極的反應(yīng)電極和工作電極的反應(yīng)電極，避光干燥，形成電解質(zhì)層；所述的電解質(zhì)漿料的配置方法為將氯化鉀溶解于去離子水中形成電解質(zhì)溶液， 在電解質(zhì)溶液加入三羥甲基甲胺和鹽酸作為緩沖液，使電解質(zhì)溶液的PH = 8，氯化鉀在電 解質(zhì)溶液中的濃度為lmol/L ；所述的緩沖液也可選用其它類型的緩沖液，例如磷酸鹽緩沖液、磷酸二氫鉀_氫 氧化鈉緩沖液或巴比妥酸緩沖液等；電解質(zhì)溶液不能直接作為絲網(wǎng)印刷的漿料，還需要在電解質(zhì)溶液中加入適量的增 稠劑和消泡劑。增稠劑可以增加電解質(zhì)溶液的粘度，使之成為凝膠態(tài)物質(zhì)，才能作為電解質(zhì)溶液的漿料。增稠劑采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和羧甲基纖維素鈉(CMC)，聚乙烯吡咯烷 酮與羧甲基纖維素鈉按照大致為2. 5 1的比例加入到電解質(zhì)溶液中，每取IOOml電解質(zhì) 溶液需加入大約50g聚乙烯吡咯烷酮與20g羧甲基纖維素鈉。消泡劑可以消除印刷時(shí)可能 產(chǎn)生的氣泡，使電解質(zhì)漿料印刷均勻，消泡劑采用聚醚類型消泡劑，劑量約為電解質(zhì)溶液的 2% 5% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))。(6)在電解質(zhì)層上涂覆不溶于電解質(zhì)溶液、分子孔徑與氧分子相適合、能夠使溶解 氧分子和水分子滲透至電解質(zhì)層的透氧性成膜材料，干燥后形成透氧膜，制得溶解氧傳感
ο所述的透氧性成膜材料可選用單組分硅膠、聚四氟乙烯(PTFE)、乙酸纖維素(CA) 或聚氯乙烯(PVC)。硅膠和聚四氟乙烯可直接將之噴涂在電解質(zhì)層上形成透氧膜。若選用乙酸纖維素作為透氧膜，將乙酸與纖維素按照1 4的質(zhì)量比溶解在乙二 醇二乙酸酯中制成絲網(wǎng)印刷漿料，然后采用絲網(wǎng)印刷的方法在電解質(zhì)層上印上乙酸纖維素 膜，形成透氧膜。若選用聚氯乙烯作為透氧膜，將聚氯乙烯粉末溶解于有機(jī)溶劑，如環(huán)己酮或四氫 呋喃中制成絲網(wǎng)印刷漿料，然后采用絲網(wǎng)印刷的方法在電解質(zhì)層上印上PVC膜，形成透氧膜。將制備得到的溶氧傳感器置入一定濃度的溶解氧待測(cè)溶液中，參比電極、對(duì)電極、 工作電極的引線分別連接外接測(cè)試裝置，形成電流回路。待測(cè)溶液中的溶解氧分子會(huì)通過(guò) 透氧膜滲透到凝膠狀的電解質(zhì)層中(當(dāng)測(cè)量血氧濃度時(shí)，透氧膜還能阻止血液中的其他物 質(zhì)進(jìn)入電解質(zhì)層而影響氧濃度的測(cè)量)，并由電解質(zhì)層進(jìn)一步擴(kuò)散到工作電極和對(duì)電極。反應(yīng)過(guò)程中，對(duì)電極作為陽(yáng)極，溶解氧在對(duì)電極的反應(yīng)電極表面得到電子被還原， 發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)為202+2H20+4e_ —40H_;工作電極作為陰極，工作電極的反應(yīng)電極上發(fā) 生的電化學(xué)反應(yīng)為40H_ — 202+2H20+4e_ ；參比電極為整個(gè)電流回路提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓； 電解質(zhì)層作為離子在工作電極和對(duì)電極之間移動(dòng)、交換的通道。電極反應(yīng)中形成的電流通過(guò)三個(gè)電極的引線被外接的測(cè)試裝置接收。該電流大小 與待測(cè)溶液中溶解氧濃度成線性相關(guān)關(guān)系，由此獲得溶解氧傳感器的響應(yīng)電流，推算出待 測(cè)溶液中的氧濃度。本發(fā)明具有如下突出優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明生物傳感器采用三電極結(jié)構(gòu)，可以有效避免電化學(xué)交互反應(yīng)，三電極結(jié) 構(gòu)中，參比電極與對(duì)電極分開，在工作電極表面生成的氫氧根在對(duì)電極上被氧化，避免了氫 氧根對(duì)電極環(huán)境的污染，延長(zhǎng)傳感器的使用壽命。相比之下，二電極結(jié)構(gòu)中，在工作電極表 面生成了氫氧根或過(guò)氧化氫會(huì)對(duì)電極產(chǎn)生影響，堆積一定量以后，電極測(cè)量不穩(wěn)定，電極壽 命較短；2、將溶解氧傳感器的三個(gè)電極集成到一個(gè)基板上，實(shí)現(xiàn)傳感器的微型化和集成 化，便于攜帶，操作簡(jiǎn)便，使溶解氧傳感器的響應(yīng)時(shí)間大大縮短，響應(yīng)時(shí)間不到10分鐘，尤 其適用于臨床醫(yī)學(xué)的血氧濃度檢測(cè)；3、采用絲網(wǎng)印刷、激光標(biāo)刻等方法制作，簡(jiǎn)化了制作流程，降低制作成本，適合大
批量生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明全固態(tài)溶解氧傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中A-A剖面圖；圖3為圖1中B-B剖面圖；圖4為圖1中C-C剖面圖；圖5為實(shí)施例1所制得的溶解氧傳感器對(duì)溶解氧溶液的電流響應(yīng)曲線；圖6為實(shí)施例2所制得的溶解氧傳感器對(duì)溶解氧溶液的電流響應(yīng)曲線。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，一種全固態(tài)溶解氧傳感器，包括基板1、位于基板1上的參比電極2、 對(duì)電極3、工作電極4、絕緣層5、電解質(zhì)層6和透氧膜7 ；參比電極2、對(duì)電極3和工作電極4相互平行設(shè)置在基板1上，參比電極2位于對(duì) 電極3的右側(cè)，工作電極4位于對(duì)電極3的左側(cè)；圖2是圖1中A-A剖面圖，即參比電極2的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，參比電極2 由反應(yīng)電極201a、位于反應(yīng)電極201a上的銀/氯化銀電極203和與反應(yīng)電極201a相連的 引線202a組成；圖3是圖1中B-B剖面圖，即對(duì)電極3的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，對(duì)電極3由反 應(yīng)電極301b和與反應(yīng)電極301b相連的引線302b組成；圖4是圖1中C-C剖面圖，即工作電極4的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，工作電極4 由反應(yīng)電極401c和與反應(yīng)電極401c相連的引線402c組成；絕緣層5覆蓋在參比電極2、對(duì)電極3和工作電極4上，并設(shè)有使參比電極2的銀 /氯化銀電極203、對(duì)電極3的反應(yīng)電極301b和工作電極4的反應(yīng)電極401c裸露的開口， 電解質(zhì)層6通過(guò)絕緣層5的開口將參比電極2的銀/氯化銀電極203、對(duì)電極3的反應(yīng)電 極301b和工作電極4的反應(yīng)電極401c覆蓋，電解質(zhì)層6上覆有一層透氧膜7。在圖1中， 為了清晰的顯示出覆蓋在電解質(zhì)層6和透氧膜7下面的電極結(jié)構(gòu)，故電解質(zhì)層6和透氧膜 7置于基板1的上方。但在實(shí)際產(chǎn)品中，電解質(zhì)層6和透氧膜7覆蓋于絕緣層5的開口上。實(shí)施例1一種全固態(tài)溶解氧傳感器的制備包括以下步驟(1)在覆有一層金箔的聚丙烯基板上用激光標(biāo)刻方法蝕刻出如圖1所示形狀的參 比電極、工作電極和對(duì)電極，其中參比電極、工作電極和對(duì)電極的反應(yīng)電極均為長(zhǎng)18mm、寬 4mm的矩形；(2)用絲網(wǎng)印刷的方法在參比電極的反應(yīng)電極上印刷一層銀漿，所用的網(wǎng)布為 420目，網(wǎng)距1. 5mm,刮板硬度80°，刮板角度64. 3°，刮板速度8mm/s,刮板壓力4kg/cm2, 印刷完畢將基板在烘箱里避光干燥2min，烘箱溫度50°C，形成銀膜；(3)在基底上印刷絕緣材料，絕緣材料覆蓋參比電極、工作電極和對(duì)電極區(qū)域的外 周部分，并使銀膜、工作電極的反應(yīng)電極和對(duì)電極的反應(yīng)電極裸露，所用的網(wǎng)布為420目， 網(wǎng)距1. 5mm,刮板硬度80°，刮板角度64. 3°，刮板速度8mm/s，刮板壓力4kg/cm2，在烘箱里 避光干燥4min，烘箱溫度50°C，形成絕緣層；絕緣層的材料采用寶華實(shí)業(yè)中國(guó)有限公司生產(chǎn)的絕緣染料SS8391 ；(4)將銀膜部分浸入飽和氯化鉀溶液中，將參比電極的引線與鉬電極和恒壓源構(gòu) 成回路，在參比電極和鉬電極之間加1.5V電壓，通電60s后形成銀/氯化銀電極，并用去離 子水清洗干凈，自然避光干燥；(5)取27. 275g的氯化鉀、3. 029g的三羥甲基甲胺，1220 μ 1質(zhì)量濃度為36%的濃 鹽酸與去離子水在容量瓶中定容至500ml。取該溶液40ml，加入20g聚乙烯吡咯烷酮和8g 羧甲基纖維素鈉，用移液槍加入約Iml消泡劑，消泡劑采用道康寧公司的DC1520產(chǎn)品，充 分?jǐn)嚢?，制成電解質(zhì)漿料；利用絲網(wǎng)印刷方法在將電解質(zhì)漿料印刷在基板上，使電解質(zhì)漿料 將銀/氯化銀電極、工作電極的反應(yīng)電極和對(duì)電極的反應(yīng)電極覆蓋，自然干燥，形成電解質(zhì) 層；所用的網(wǎng)布420目，網(wǎng)距1.5mm，刮板硬度55°，刮板角度64. 3°，刮板速度8mm/s，刮板 壓力 4kg/cm2 ；(6)使用勻膠機(jī)在電解質(zhì)層上旋涂一層單組分硅膠作為透氧膜，硅膠采用日本信 越公司的KE3475型號(hào)硅膠，勻膠時(shí)間10s，轉(zhuǎn)速5000r/min，干燥十分鐘后即制得溶解氧傳 感器。將制得的溶解氧傳感器浸沒在試樣溶液中，在外接的測(cè)試裝置分別與參比電極、 工作電極、對(duì)電極的引線相連組成測(cè)試回路，并在工作電極和對(duì)電極之間加0. 7V的恒電 壓。施加電壓300s后，電流穩(wěn)定，測(cè)定工作電極與對(duì)電極之間的電流值，即為該溶解氧傳感 器的穩(wěn)定響應(yīng)電流值。分別測(cè)試不同溶解氧分壓的試樣溶液的電流值，以溶解氧分壓為橫 軸、電流值為縱軸，繪制溶解氧傳感器的應(yīng)答特性圖，其結(jié)果如圖5所示。實(shí)施例2一種全固態(tài)溶解氧傳感器的制備包括以下步驟(1)在覆有一層金箔的聚丙烯基板上用激光標(biāo)刻方法蝕刻出如圖1所示形狀的參 比電極、工作電極和對(duì)電極，其中參比電極、工作電極和對(duì)電極的反應(yīng)電極均為長(zhǎng)18mm、寬 4mm的矩形；(2)用絲網(wǎng)印刷的方法在參比電極的反應(yīng)電極上印刷一層銀漿，所用的網(wǎng)布為 420目，網(wǎng)距1. 5mm,刮板硬度80°，刮板角度64. 3°，刮板速度8mm/s,刮板壓力4kg/cm2, 在烘箱里避光干燥2min，烘箱溫度50°C，形成銀膜；(3)在基底上印刷絕緣材料，絕緣材料覆蓋參比電極、工作電極和對(duì)電極區(qū)域的外 周部分，并使銀膜、工作電極的反應(yīng)電極和對(duì)電極的反應(yīng)電極裸露，所用的網(wǎng)布為420目， 網(wǎng)距1. 5mm，刮板硬度80°，刮板角度64. 3°，刮板速度8mm/s，刮板壓力4kg/cm2，在烘箱里 避光干燥4min，烘箱溫度50°C，形成絕緣層；絕緣層的材料采用寶華實(shí)業(yè)中國(guó)有限公司生 產(chǎn)的絕緣染料SS8391 ；(4)將銀膜部分浸入飽和氯化鉀溶液中，將參比電極的引線與鉬電極和恒壓源構(gòu) 成回路，在參比電極和鉬電極之間加1.5V電壓，通電60s后形成銀/氯化銀電極，并用去離 子水清洗干凈，自然避光干燥；(5)取27. 275g的氯化鉀、13. 69g的磷酸二氫鉀，4. 4g氫氧化鈉與去離子水在容 量瓶中定容至500ml。取該溶液40ml，加入20g聚乙烯吡咯烷酮和8g羧甲基纖維素鈉，用 移液槍加入約Iml消泡劑，消泡劑采用道康寧公司的DC1520產(chǎn)品，充分?jǐn)嚢瑁瞥呻娊赓|(zhì)漿 料；利用絲網(wǎng)印刷方法在將電解質(zhì)漿料印刷在基板上，使電解質(zhì)漿料將銀/氯化銀電極、工作電極的反應(yīng)電極和對(duì)電極的反應(yīng)電極覆蓋，自然干燥，形成電解質(zhì)層，所用的網(wǎng)布為420 目，網(wǎng)距1. 5mm,刮板硬度55°，刮板角度64. 3°，刮板速度8mm/s，刮板壓力4kg/cm2 ；(6)使用勻膠機(jī)在電解質(zhì)層上旋涂一層單組分硅膠作為透氧膜，硅膠采用日本信 越公司的KE4895型號(hào)硅膠，勻膠時(shí)間10s，轉(zhuǎn)速4500r/min，干燥半小時(shí)后即制得溶解氧傳感器。將制得的溶解氧傳感器浸沒在試樣溶液中，在外接的測(cè)試裝置分別與參比電極、 工作電極、對(duì)電極的引線相連組成測(cè)試回路，并在工作電極和對(duì)電極之間加0. 7V的恒電 壓。施加電壓300s后，電流穩(wěn)定，測(cè)定工作電極與對(duì)電極之間的電流值，即為該溶解氧傳感 器的穩(wěn)定響應(yīng)電流值。分別測(cè)試不同溶解氧分壓的試樣溶液的電流值，以溶解氧分壓為橫 軸、電流值為縱軸，繪制溶解氧傳感器的應(yīng)答特性圖，其結(jié)果如圖6所示。
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權(quán)利要求
一種全固態(tài)溶解氧傳感器，包括基板(1)、位于基板(1)上的參比電極(2)、對(duì)電極(3)、工作電極(4)、電解質(zhì)層(6)、絕緣層(5)和透氧膜(7)，其特征在于所述的參比電極(2)由反應(yīng)電極(201a)、位于反應(yīng)電極(201a)上的銀/氯化銀電極(203)和與反應(yīng)電極(201a)相連的引線(202a)組成；所述的對(duì)電極(3)由反應(yīng)電極(301b)和與反應(yīng)電極(301b)相連的引線(302b)組成；所述的工作電極(4)由反應(yīng)電極(401c)和與反應(yīng)電極(401c)相連的引線(402c)組成；所述的絕緣層(5)覆于參比電極(2)、對(duì)電極(3)和工作電極(4)上，絕緣層(5)上設(shè)有使參比電極(2)的銀/氯化銀電極(203)和引線(202a)、對(duì)電極(3)的反應(yīng)電極(301b)和引線(302b)、工作電極(4)的反應(yīng)電極(401c)和引線(402c)裸露的開口；所述的電解質(zhì)層(6)將參比電極(2)的銀/氯化銀電極(203)、對(duì)電極(3)的反應(yīng)電極(301b)和工作電極(4)的反應(yīng)電極(401c)覆蓋；所述的透氧膜(7)將電解質(zhì)層(6)覆蓋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全固態(tài)溶解氧傳感器，其特征在于，所述的透氧膜選用透氧 性成膜材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全固態(tài)溶解氧傳感器，其特征在于，所述的透氧性成膜材料 選用單組分硅膠、聚四氟乙烯、乙酸纖維素或聚氯乙烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全固態(tài)溶解氧傳感器，其特征在于，所述的參比電極(2)的引 線(202a)、對(duì)電極(3)的引線(302b)和工作電極(4)的引線(402c)相互平行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全固態(tài)溶解氧傳感器，其特征在于，所述的參比電極(2)的反 應(yīng)電極(201a)、對(duì)電極(3)的反應(yīng)電極(301b)和工作電極⑷的反應(yīng)電極(401c)位于各 自引線的同一側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全固態(tài)溶解氧傳感器的制備方法，其特征在于，包括(1)在覆有導(dǎo)電金屬箔的高分子材料基板上采用激光標(biāo)刻方法刻蝕出參比電極、對(duì)電 極和工作電極；(2)在參比電極上的反應(yīng)電極上印刷一層銀漿，避光干燥，形成銀膜；(3)在基板上印刷絕緣層，避光干燥，絕緣層上設(shè)有開口，此開口使銀膜、對(duì)電極的反應(yīng) 電極和工作電極的反應(yīng)電極裸露；(4)將銀膜浸入氯化鉀飽和溶液中，采用電鍍的方法在銀膜上制得參比電極的銀/氯 化銀電極，并用去離子水清洗，避光干燥；(5)配置電解質(zhì)漿料，在基板上印刷電解質(zhì)漿料，電解質(zhì)漿料覆蓋銀/氯化銀電極、對(duì) 電極的反應(yīng)電極和工作電極的反應(yīng)電極，避光干燥，形成電解質(zhì)層；(6)在電解質(zhì)層上涂覆透氧性成膜材料，干燥后形成透氧膜，制得溶解氧傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的全固態(tài)溶解氧傳感器的制備方法，其特征在于，所述的步驟 (5)中所述的電解質(zhì)漿料的配置方法為將氯化鉀溶解于去離子水中形成電解質(zhì)溶液，在電解質(zhì)溶液加入三羥甲基甲胺和鹽酸 作為緩沖液，使電解質(zhì)溶液的PH = 8，氯化鉀在電解質(zhì)溶液中的濃度為lmol/L，在電解質(zhì)溶 液中加入增稠劑和消泡劑，混合攪拌，制得電解質(zhì)漿料。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的全固態(tài)溶解氧傳感器的制備方法，其特征在于，所述的增稠劑選用聚乙烯吡咯烷酮和羧甲基纖維素鈉，聚乙烯吡咯烷酮和羧甲基纖維素鈉的比例為2 · 5 · 1 ο
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的全固態(tài)溶解氧傳感器的制備方法，其特征在于，所述的消泡 劑采用聚醚類型消泡劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的全固態(tài)溶解氧傳感器的制備方法，其特征在于，所述的緩沖 液選用磷酸鹽緩沖液、磷酸二氫鉀_氫氧化鈉緩沖液或巴比妥酸緩沖液。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種全固態(tài)溶解氧傳感器，包括基板，位于基板上相互平行的參比電極、對(duì)電極和工作電極。參比電極由反應(yīng)電極、位于反應(yīng)電極上的銀/氯化銀電極和與反應(yīng)電極相連的引線組成；對(duì)電極和工作電極均由反應(yīng)電極和與反應(yīng)電極相連的引線組成?；迳细灿惺广y/氯化銀電極、對(duì)電極的反應(yīng)電極和工作電極裸露的絕緣層，銀/氯化銀電極、對(duì)電極的反應(yīng)電極和工作電極的反應(yīng)電極上覆有電解質(zhì)層，電解質(zhì)層上覆有透氧膜。本發(fā)明將傳統(tǒng)的溶解氧傳感器的三個(gè)電極集成在一個(gè)基板上，實(shí)現(xiàn)了溶解氧傳感器的微型化，便于攜帶、操作簡(jiǎn)單、響應(yīng)迅速。本發(fā)明還提供了該全固溶解氧傳感器的制備方法，簡(jiǎn)化了制作流程，降低制作成本，適合大批量生產(chǎn)。
文檔編號(hào)G01N27/31GK101881749SQ20101021148
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者丁鵬飛, 李光, 王雅圣 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)