用于光化學(xué)或電流型傳感器的測量膜的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于光化學(xué)或電流型傳感器的測量膜(8)，用于確定或監(jiān)測位于介質(zhì)中的分析物(12)，該測量膜包括：基底材料(2)和傳感器元件(3)，該傳感器元件(3)具有帶有傳感器專用物質(zhì)(18)的至少一個功能層(4)，其中傳感器元件(3)完全地嵌入基質(zhì)(9)中，并且其中基質(zhì)(9)由至少在面向所述介質(zhì)(11)并且鄰接所述傳感器元件(3)的部分中對所述分析物(12)是可滲透的材料構(gòu)成。
【專利說明】用于光化學(xué)或電流型傳感器的測量膜

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于光化學(xué)或電流型傳感器的測量膜，用于利用傳感器元件來確定或監(jiān)測位于介質(zhì)中的分析物，該測量膜包括:帶有傳感器專用物質(zhì)的至少一個功能層；以及基底材料。此外，本發(fā)明涉及一種傳感器帽和光化學(xué)或電流型傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002]例如氧傳感器的光化學(xué)分析物傳感器依賴于例如在聚合物基質(zhì)中攜帶的有機(jī)著色劑的分析物誘導(dǎo)的熒光淬滅或發(fā)光淬滅原理。通常，適合于預(yù)定的分析物的聚合物/著色劑混合物作為固體膜應(yīng)用到例如玻璃片或光學(xué)纖維的基底上。
[0003]從WO 2005/100957 Al已知用于確定和/或監(jiān)測包含在流體過程介質(zhì)中的分析物的裝置。該已知裝置包括帶有測量膜的傳感器，其具有多孔支撐結(jié)構(gòu)。在支撐結(jié)構(gòu)中嵌入了接觸過程介質(zhì)的發(fā)光物質(zhì)。還提供了發(fā)射單元和接收單元，其中發(fā)射單元發(fā)射測量輻射并且激發(fā)發(fā)光物質(zhì)使得其發(fā)射發(fā)光輻射，并且其中接收單元檢測相應(yīng)地產(chǎn)生的發(fā)光輻射?？刂?評估單元基于發(fā)光物質(zhì)的發(fā)光輻射的淬滅分別確定過程介質(zhì)中的分析物的濃度、局部壓力/壓力。術(shù)語發(fā)光指在從激發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)變成基本狀態(tài)時在物質(zhì)中產(chǎn)生光學(xué)輻射。
[0004]同樣，US 2003/0068827 Al描述了光學(xué)傳感器。盡管通常形式穩(wěn)定的支撐層與發(fā)光的膜形成物質(zhì)一起使用，但是在該美國申請中，描述了這樣一種解決方案，在該情形中，支撐結(jié)構(gòu)嵌入在對應(yīng)分析物可滲透的聚合物/著色劑基質(zhì)中。該技術(shù)與在載體中應(yīng)用的發(fā)光物質(zhì)相比提供兩個優(yōu)點(diǎn):一方面，嵌入在膜中的基質(zhì)造成膜中測量輻射的散射增加并且因此發(fā)光輻射增加；另一方面，膜的穩(wěn)定性由于固定的支撐結(jié)構(gòu)而是較大的。尤其是，基質(zhì)是玻璃纖維過濾器，其吸收發(fā)光物質(zhì)。纖維素、醋酸纖維素和尼龍是用于基質(zhì)的其它材料。為了制造膜，支撐結(jié)構(gòu)被浸入發(fā)光物質(zhì)中，并且過量的發(fā)光物質(zhì)隨后變干以致發(fā)光物質(zhì)作為覆層套住各個纖維。各個纖維之間的空間保持沒有發(fā)光物質(zhì)。
[0005]而且,從美國專利5，057，277已知在娃酮中嵌入發(fā)光物質(zhì)。為此，為了穩(wěn)定的目的，硅酮與填充材料混合。填充材料例如是硅酸鹽。此外，發(fā)光物質(zhì)被引入硅酮中。該結(jié)構(gòu)因此分別包含硅酮和硅酸鹽的基質(zhì)和支撐結(jié)構(gòu)。
[0006]從DE 100 51 220 Al已知用于確定尤其是氧的分析物的光學(xué)傳感器和用于制造的方法。已知的光學(xué)傳感器包括基本上由含氟聚合物形成的傳感器基質(zhì)。傳感器基質(zhì)包含發(fā)光指示器，其包含釕、錸、銠或銥和至少一個部分氟化配體的金屬絡(luò)合物。傳感器基質(zhì)實施為箔狀且設(shè)置有保護(hù)層。保護(hù)層優(yōu)選地由與傳感器基質(zhì)相同的材料制造，但是不包含發(fā)光指示器。這樣，防止了傳感器基質(zhì)的邊緣區(qū)域和測量基質(zhì)之間的直接接觸。防止了由過程介質(zhì)中的磨蝕顆粒造成的傳感器基質(zhì)的機(jī)械破壞。
[0007]諸如例如上述那些的層流層結(jié)構(gòu)適合于光電傳感器并且被稱為測量膜或傳感器點(diǎn)(sensor spot)。這些被直接地銷售到例如生物科技公司和食品公司，或者它們被供應(yīng)到用于制造所謂的傳感器帽的傳感器制造商。部分地，測量膜和傳感器點(diǎn)也被分別地由傳感器公司直接地制造和銷售。
[0008]為了制造用于工業(yè)自動化技術(shù)的光學(xué)測量膜，通常，使用分析物可滲透的膜，其對熱堿性溶液和酸具有一定的化學(xué)抵抗性。因此，為了清潔傳感器，在食品工業(yè)中應(yīng)用了在約40°C至90°C范圍的溫度下具有約pH13至pH14范圍的pH值的例如氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液的堿性溶液或者PH值范圍為約pHO至pHl的強(qiáng)酸。在定期循環(huán)中，傳感器，尤其是傳感器帽，暴露于這些極端條件。在傳感器在侵蝕性清潔介質(zhì)中停留一定時間(取決于帽設(shè)計和傳感器材料)之后，可能經(jīng)歷測量膜的單獨(dú)層的脫層或單獨(dú)顆粒從測量膜中溶解出來。作為該破壞的結(jié)果，傳感器損失其工作能力。除此之外，溶解出來的膜部分污染測量溶液。
[0009]適合于光學(xué)和電流型傳感器的、應(yīng)用在自動化技術(shù)中的測量膜由各種材料的層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其具有傳感器起作用能力所需要的不同性能。因此，例如，層結(jié)構(gòu)的第一層提供選擇性分析物滲透性，第二層關(guān)注測量膜的化學(xué)和/或機(jī)械穩(wěn)定性，并且第三層在對應(yīng)的激發(fā)時發(fā)射一定波長和分析物特定相位角的熒光信號或磷光信號，或者其吸收光。具有對應(yīng)的測量膜的傳感器由 申請人:生產(chǎn)和銷售。
[0010]測量膜的已知層狀構(gòu)造不是沒有問題的。如之前已經(jīng)提到的，可能發(fā)生的是，單獨(dú)的層可以在一定的停留時間之后脫層，尤其是在清潔介質(zhì)的高溫(>40°c )和極端pH值(pH〈2，pH>12)下。清潔介質(zhì)的通常伴隨的物質(zhì)，諸如乙醇或諸如次氯酸鹽的氧化介質(zhì)，可以進(jìn)一步加速測量膜的老化。它們可以導(dǎo)致層狀結(jié)構(gòu)的各個層的脫層或破壞，因為它們在給定情形中可以釋放侵蝕性氣體。這樣，功能層的已知的層狀構(gòu)造可以導(dǎo)致測量膜的劣化并且導(dǎo)致膜部分溶解到測量介質(zhì)內(nèi)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是提供用于工業(yè)自動化技術(shù)的光電或電流型傳感器的測量膜和傳感器帽，其中傳感器在高要求環(huán)境條件下維持其功能性。
[0012]該目的通過一種用于光化學(xué)或電流型傳感器的測量膜來實現(xiàn)，其用于確定或監(jiān)測位于介質(zhì)中的分析物，其中測量膜由基底材料和傳感器元件構(gòu)成，傳感器元件具有帶有傳感器專用物質(zhì)的至少一個功能層，其中傳感器元件完全地嵌入基質(zhì)中，并且其中基質(zhì)由至少在面向介質(zhì)且鄰接傳感器元件的部分中對分析物是可滲透的材料構(gòu)成。術(shù)語“分析物”關(guān)于本發(fā)明指的是位于液體中的任何形式的離子或氣體。
[0013]在本發(fā)明的測量膜的第一實施例中，基質(zhì)在其表面區(qū)域中的至少一個中與基底材料物理地或化學(xué)地連接。通常的方法用于連接基質(zhì)材料和基底材料。
[0014]可替代的實施例提供了，而且，基底材料至少部分地嵌入基質(zhì)中，并且在給定情形中對分析物是可滲透的。這樣，可以制造形式穩(wěn)定的并且堅固(robust)的傳感器膜。根據(jù)基質(zhì)的材料的實施例，測量膜可以連接到傳感器帽中，而不需要補(bǔ)充密封元件。
[0015]本發(fā)明的測量膜的優(yōu)選解決方案提供了，傳感器元件具有層結(jié)構(gòu)且由至少兩個功能層構(gòu)成，其中，功能層中的一個包含傳感器專用物質(zhì)，或者由傳感器專用物質(zhì)構(gòu)成。
[0016]在本發(fā)明的測量膜的有利的進(jìn)一步發(fā)展中，傳感器專用物質(zhì)選擇性地對分析物是可滲透的。在該情形中，而且，基質(zhì)材料實施為至少部分地可滲透分析物。可替代地，提供了傳感器專用物質(zhì)以這樣的方式形成:使得其通過與分析物接觸而改變其化學(xué)或物理性能中的至少一種，其中改變是隨后利用相應(yīng)的檢測器單元可檢測的。
[0017]優(yōu)選地，基質(zhì)的材料實施為使得其相對于測量的介質(zhì)和/或清潔介質(zhì)是化學(xué)地和物理地穩(wěn)定的一因此處于高測量抵抗性。例如，基質(zhì)的材料可以是硅酮。而且，使制造基質(zhì)的材料適合于在食品領(lǐng)域中應(yīng)用是有利的。尤其是在這方面，應(yīng)被遵循FDA指南。
[0018]在本發(fā)明的測量膜的有利的進(jìn)一步發(fā)展中，基底材料優(yōu)選地由以下材料中的一種構(gòu)成:玻璃、陶瓷、聚合物、金屬有機(jī)化合物、金屬有機(jī)框架和沸石。當(dāng)然，還可用作基底材料的是組合物，其尤其是由前述材料中的至少兩種構(gòu)成。為了增加測量膜的形式穩(wěn)定性，在上述解決方案中的兩者的情形中，也可以提供嵌入基質(zhì)中的支撐格柵和/或保持格柵。
[0019]如果希望在電流型傳感器的情形中應(yīng)用本發(fā)明的測量膜，則提供了基底材料具有在布置傳感器專用元件的區(qū)域中的空腔。例如pH電極的端部區(qū)域可以延伸到空腔中。優(yōu)選地，此外，上述保持格柵直接地布置在陰極的前面。根據(jù)本發(fā)明，該膜例如可以是電流型傳感器(例如氯化物)和一個或多個光學(xué)傳感器(例如pH或DO傳感器)的組合電極。在該情況下，該膜由對氣體選擇性地可滲透的元件和由離子(例如pH)或氣體(例如D0)激活的傳感器專用元件組成。
[0020]本發(fā)明還涉及一種傳感器帽，由圓柱形殼體和布置在殼體的端部區(qū)域中的本發(fā)明的傳感器膜，即，上述傳感器膜中的一個構(gòu)成。
[0021]為了穩(wěn)定傳感器膜，傳感器帽優(yōu)選地具有帶有中心開口的蓋子。蓋子固定在圓柱形殼體的端部區(qū)域中，例如通過螺紋或夾子機(jī)構(gòu)。蓋子實施為使得其在面向介質(zhì)的邊緣區(qū)域中覆蓋傳感器膜的表面。
[0022]本發(fā)明的傳感器帽的實施例提供了，傳感器膜氣密地布置在圓柱形殼體中。
[0023]此外，本發(fā)明的解決方案涉及具有本發(fā)明的測量膜和/或傳感器帽的電流型或光化學(xué)傳感器。光化學(xué)傳感器的基本部件是發(fā)射單元、接收單元和控制/評估單元，如已經(jīng)提到的。單獨(dú)的傳感器部件的特定實施例最后總是取決于實際測量的變量(因此，例如，溶液中的氧、氮、二氧化碳或氯可以進(jìn)行定性地或定量地確定)和適合于確定材料變量的傳感器專用材料。根據(jù)應(yīng)用，傳感器專用材料是發(fā)磷光著色劑、顏色指示器或?qū)σ_定的分析物選擇性地可滲透的物質(zhì)。
[0024]概括地，本發(fā)明的目的通過以下特征實現(xiàn)，包括:帶有傳感器專用物質(zhì)的傳感器元件、相應(yīng)地傳感器專用物質(zhì)被布置在夾層結(jié)構(gòu)中。夾層結(jié)構(gòu)一一尤其是與前面的和/或側(cè)向的覆蓋物——諸如帽組合地穩(wěn)定測量膜，使得膜部分的破裂、相應(yīng)地溶解極其困難或被阻止。傳感器專用物質(zhì)可以是選擇性地可滲透的物質(zhì)或著色劑。有利地，并入傳感器元件的基質(zhì)與傳感器元件的表面物理地或化學(xué)地連接或結(jié)合。為此，本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的所有方法可以被應(yīng)用。通過測量膜的夾層結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了在面對常用清潔劑，例如磷酸、硝酸、氫氧化鈉、次氯酸鈉、硫酸、氯乙酸或過氧化氫時的更長時間的穩(wěn)定性。借助于本發(fā)明，極大地減少了膜相關(guān)的傳感器停工時間的危險。試驗已經(jīng)確認(rèn)，本發(fā)明的傳感器帽在90°C熱氫氧化鈉(5% )中受到多于50次清潔循環(huán)(30分鐘)之后保持光學(xué)地和機(jī)械地完好無損并且也是氣密和液密的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]現(xiàn)在基于附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，附圖中的圖顯示如下:
[0026]圖1a是穿過從現(xiàn)有技術(shù)修改的并且固定在殼體中的用于確定分析物的測量膜的縱截面，
[0027]圖1b是在大量的清潔循環(huán)之后圖1a的測量膜，
[0028]圖2a是穿過固定在殼體中的本發(fā)明的測量膜的第一實施例的縱截面，
[0029]圖2b是穿過傳感器帽的縱截面，在該情形中，圖2a中顯示的測量膜經(jīng)由蓋子固定在殼體中，
[0030]圖2c是穿過傳感器帽的縱截面，在該情形中，使用了本發(fā)明的測量膜的第二實施例，以及
[0031]圖2d是穿過傳感器帽的縱截面，在該情形中，應(yīng)用了本發(fā)明的測量膜的第三實施例，
[0032]圖2e是穿過傳感器帽的縱截面，在該情形中，應(yīng)用了本發(fā)明的測量膜的第四實施例，
[0033]圖3是穿過本發(fā)明的優(yōu)選的傳感器帽的縱截面的透視圖，以及
[0034]圖3a是穿過帶有例如光學(xué)點(diǎn)的圖3傳感器元件的橫截面。

【具體實施方式】
[0035]圖1a顯示了穿過現(xiàn)有技術(shù)已知的傳感器帽I的縱截面，其由圓柱形殼體6構(gòu)成，該圓柱形殼體6通過用于確定分析物12的測量膜8在端部區(qū)域朝介質(zhì)11封閉。例如，待確定或待監(jiān)測的分析物12可以是包含在介質(zhì)11中的離子或氣體。圖1a中顯示的測量膜8從現(xiàn)有技術(shù)修改。
[0036]這是由傳感器元件3和基底材料2構(gòu)成。傳感器元件3可以實施為使得其適合于光電測量或電流測量。此外，膜9可以并入到配備有可安裝的光學(xué)元件(LED、光電二極管、光學(xué)波導(dǎo)等)的反應(yīng)器的透明壁中。已知的傳感器元件3是由多個不同的功能層4形成的層結(jié)構(gòu)13，其中功能層4匹配于特定應(yīng)用。尤其是，單獨(dú)的功能層4形成為使得它們對應(yīng)于傳感器起作用的能力的不同需求。例如，層結(jié)構(gòu)13的第一功能層4例如提供選擇性分析物滲透性，第二功能層4關(guān)注測量膜8的化學(xué)和/或機(jī)械穩(wěn)定性，并且第三功能層4在對應(yīng)的激發(fā)情形分別發(fā)射一定波長和分析物特定相位角的發(fā)光和熒光或磷光信號，或者其吸收光。因此，第三功能層4攜帶傳感器專用物質(zhì)18。在光電傳感器的情形，傳感器專用物質(zhì)18尤其是取決于介質(zhì)11中待確定和監(jiān)測的分析物12。
[0037]帶有其層狀構(gòu)造的層結(jié)構(gòu)13不是沒有問題的。如之前已經(jīng)提到的，可能發(fā)生的是，層結(jié)構(gòu)13的單獨(dú)的功能層4在清潔介質(zhì)中一定停留時間之后脫層，尤其是在高溫(>400C )的情形和極端pH值(pH〈2，pH>12)下。這種發(fā)生在圖1b中顯示。層結(jié)構(gòu)13的單獨(dú)的功能層4 一旦脫層，其中集成測量膜8的傳感器就出故障。
[0038]除此之外是伴隨清潔介質(zhì)的通常物質(zhì)，諸如乙醇或諸如次氯酸鹽的氧化介質(zhì)可以加速測量膜8的老化。例如，侵蝕性氣體可以由伴隨物質(zhì)釋放，其溶解已知測量膜的部分，由此喪失其物理完整性。此外，溶解的測量膜8的部分導(dǎo)致介質(zhì)11污染，這不能被容忍，尤其是在關(guān)于食品生產(chǎn)的應(yīng)用的情形中。
[0039]圖2a顯示了帶有本發(fā)明的測量膜8的傳感器帽I的第一實施例。測量膜布置為使得其在面向介質(zhì)11的端部封閉圓錐形殼體6。測量膜8實施為使得其適合于用于確定或監(jiān)測位于介質(zhì)12中的分析物的光化學(xué)傳感器。根據(jù)本發(fā)明,測量膜8由基底材料2和傳感器元件3構(gòu)成，傳感器元件3具有至少一個功能層4，該至少一個功能層4包含傳感器專用物質(zhì)18。傳感器元件3完全地嵌入基質(zhì)9中?；|(zhì)9由例如硅酮的材料構(gòu)成，其至少在面向介質(zhì)11并且鄰接傳感器元件3的部分中對分析物12是可滲透的。基質(zhì)9在所示情形中在其表面區(qū)域中的一個中物理地或化學(xué)地與基底材料2連接。優(yōu)選地用于基質(zhì)9的是相對于介質(zhì)11和/或通常的清潔介質(zhì)化學(xué)地和物理地穩(wěn)定的材料。此外，基質(zhì)9的材料被選擇成使得其適合于在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用。
[0040]例如，基底材料2可以是玻璃、陶瓷、聚合物、金屬有機(jī)化合物或沸石。此外，基底材料2可以具有混合型結(jié)構(gòu)，其優(yōu)選地由前述材料中的至少兩種構(gòu)成。基底材料2給予本發(fā)明的傳感器膜8必要的穩(wěn)定性。根據(jù)本發(fā)明，帶有其不同的箔狀或?qū)訝畹墓δ軐?的至少傳感器元件3嵌入在基質(zhì)9中以便形成夾層結(jié)構(gòu)。另外，基底材料2可以區(qū)域性地與基質(zhì)9連接或嵌入在基質(zhì)9中。夾層結(jié)構(gòu)為測量膜8提供高穩(wěn)定性。
[0041]在一個實施例中，傳感器元件3包括至少兩個傳感器部件21的多層系統(tǒng)。傳感器21包括具有嵌入的顏料(pigment)的聚合物層、遮蔽層(shade layer)、用于防止光學(xué)傳感器光漂白(photo bleaching)的層、用于增加或減小分析物12的滲透性的層、支撐層、保持層、對分析物12選擇性地可滲透的層，和/或用于緩沖pH值的層。
[0042]圖2b顯示了穿過傳感器帽I的縱截面，本發(fā)明的測量膜8的上述實施例集成到傳感器帽I中。在該實施例的情形中，測量膜8通過借助于補(bǔ)充帽類型的終端和/或側(cè)向覆蓋而被補(bǔ)充地加強(qiáng)，補(bǔ)充帽此處也被稱為蓋子。在圖示情形中，因此，補(bǔ)充帽是具有螺紋和中心開口 15的蓋子5，其被制定尺寸使得測量膜僅在蓋子5的邊緣區(qū)域10中被覆蓋。該設(shè)計使得消除測量膜8的部件、相應(yīng)地單獨(dú)的功能層4脫層非常困難，相應(yīng)地完全防止了這些情況。在該實施例的情形中的優(yōu)點(diǎn)是通過對應(yīng)選擇在蓋子5和測量膜8的面向介質(zhì)11的外表面之間的接觸區(qū)域中的基質(zhì)9的材料，實現(xiàn)了良好的密封作用，使得沒有介質(zhì)11可以穿透到圓柱形殼體6的內(nèi)部。可以省略例如經(jīng)由密封環(huán)19、20(見圖3)的另外的密封。
[0043]圖2c顯示了穿過傳感器帽I的縱截面，在該情形中，應(yīng)用了本發(fā)明的測量膜8的第二實施例。在該實施例的情形中，傳感器元件3以及還有基底材料2兩者完成地集成到基質(zhì)9中。部件2、3兩者以夾層結(jié)構(gòu)嵌入基質(zhì)9中。另外，在該實施例的情形中——同樣地例如圖2a、2b和2d中顯示的實施例的情形中一可以提供支撐格柵14和/或保持格柵17，其給予本發(fā)明的傳感器膜8、相應(yīng)地本發(fā)明的傳感器帽I另外的穩(wěn)定性。如圖2c中所不，基質(zhì)也可以以置換方式(displaced manner)布置到基底。
[0044]圖2d顯示了穿過傳感器帽I的縱截面，展示了本發(fā)明的測量膜8的第三實施例，其尤其適合于在電流型傳感器中的使用。該實施例非常類似于圖2b中顯示的實施例，除基底材料2包括空腔7之外。通過該空腔7，使參比電解質(zhì)更靠近本發(fā)明的夾層結(jié)構(gòu)。此外，保持格柵17和支撐格柵14被布置在測量膜8中。保持格柵17用于機(jī)械穩(wěn)定并且作為在傳感器帽I的內(nèi)側(cè)上的阻擋層(barrier layer)。支撐格柵14在與介質(zhì)11相反的一側(cè)上機(jī)械穩(wěn)定測量膜8。此外，在圖2d中所示的實施例的情形中有利的是，在該情形中，基質(zhì)9同時執(zhí)行密封元件的功能。例如通過適當(dāng)?shù)倪x擇基質(zhì)9的材料，可以省略密封環(huán)。
[0045]圖2e顯示了穿過傳感器帽I的縱截面，展示了本發(fā)明的測量膜的第四實施例，其示出了多嵌入基質(zhì)。傳感器層包括子基質(zhì)23，該子基質(zhì)23包括顏料、微球和聚合物。子基質(zhì)23嵌入到透明中間基質(zhì)22，透明中間基質(zhì)22防止來自介質(zhì)11或來自單態(tài)氧的放射侵害(radial offense)。中間基質(zhì)22和子基質(zhì)23與例如穩(wěn)定玻璃纖維網(wǎng)的另一保護(hù)層一起嵌入到已經(jīng)提到的基質(zhì)9中。
[0046]在子基質(zhì)23中，通過中間基質(zhì)22和防止機(jī)械侵害的另一基質(zhì)9，分析功能層4免受來自介質(zhì)11的自由基(radical)氣體和離子和光漂白。單基質(zhì)可以包括不同的疏水性(hydrophobia)。
[0047]圖3顯示了穿過本發(fā)明的傳感器帽I的實施例的優(yōu)選形式的縱截面的透視圖。圖3a顯示了穿過圖3的傳感器元件3的橫截面。如上面描述的，測量膜8根據(jù)實施例并且根據(jù)傳感器專用的功能層而適合于用于確定或監(jiān)測位于介質(zhì)11中的分析物12的任何光化學(xué)傳感器或任何電流型傳感器。優(yōu)選地，本發(fā)明的概念用于水溶液中的氧測量。
[0048]測量膜8包括傳感器元件3，其通常由多個功能層4、4a構(gòu)成。基本功能層4包含傳感器專用物質(zhì)18。此外，功能層4a實施為保護(hù)層，其至少部分地吸收來自環(huán)境的干擾輻射?，F(xiàn)有技術(shù)已知的另外的保護(hù)層可以根據(jù)應(yīng)用而被提供。此外，測量膜8包括基底材料2。
[0049]根據(jù)本發(fā)明，在所示情形中，傳感器元件3完全地嵌入基質(zhì)9中，其中基質(zhì)9由至少在面向介質(zhì)11并且鄰接傳感器元件3的部分中的對分析物12可滲透的材料構(gòu)成?；|(zhì)9在其下表面區(qū)域中與基底材料2物理地或化學(xué)地連接。上面已經(jīng)提到，基底材料2也可以部分地或完全地嵌入基質(zhì)9中。然后，基質(zhì)9的材料必須至少在面向分析物12的部分中對分析物12是可滲透的。
[0050]測量膜8在所示情形中可釋放地固定在傳感器帽I中。為了使傳感器帽I相對于介質(zhì)11密封，在測量膜8的上邊緣區(qū)域和下邊緣區(qū)域10中設(shè)置了密封環(huán)19、20，測量膜8經(jīng)由該密封環(huán)19、20抵住傳感器(未詳細(xì)顯示)的蓋子5(相應(yīng)地殼體6)密封。優(yōu)選地，基質(zhì)9的材料可以選擇成使得其具有一定柔性，從而在集成到傳感器帽I中時實現(xiàn)密封作用。在給定情形中，于是可以省略兩個密封件19、20中的一個或甚至密封件19、20中的兩者。在所示的情形中，傳感器帽I經(jīng)由螺紋與傳感器的殼體6接合，使得在需要時傳感器能夠被容易更換和/或清潔。
[0051]參考符號列表
[0052]I傳感器帽
[0053]2基底層
[0054]3傳感器元件
[0055]4功能層
[0056]5傳感器蓋子
[0057]6 殼體
[0058]7 空腔
[0059]8測量膜
[0060]9 基質(zhì)
[0061]10邊緣區(qū)域
[0062]11 介質(zhì)
[0063]12分析物
[0064]13層結(jié)構(gòu)
[0065]14支撐格柵
[0066]15開口
[0067]16端部區(qū)域
[0068]17保持格柵
[0069]18傳感器專用物質(zhì)
[0070]19密封件/密封環(huán)
[0071]20密封件/密封環(huán)
[0072]21傳感器部件
[0073]22中間基質(zhì)
[0074]23子基質(zhì)
【權(quán)利要求】
1.一種用于光化學(xué)或電流型傳感器的測量膜，用于確定或監(jiān)測位于介質(zhì)(11)中的分析物(12),所述測量膜包括:基底材料(2)和傳感器元件(3),所述傳感器元件(3)具有帶有傳感器專用物質(zhì)(18)的至少一個功能層(4)， 其中，所述傳感器元件(3)完全地嵌入基質(zhì)(9)中，并且其中，所述基質(zhì)(9)由至少在面向所述介質(zhì)(11)并且鄰接所述傳感器元件(3)的部分中對所述分析物(12)是可滲透的材料構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量膜， 其中，所述基質(zhì)(9)在其表面區(qū)域中的一個中與所述基底材料(2)物理地或化學(xué)地連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量膜， 其中，所述基底材料(2)至少部分地嵌入所述基質(zhì)(9)中并且在給定情形中至少部分地對所述分析物(12)是可滲透的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量膜， 其中，所述傳感器元件(3)具有層結(jié)構(gòu)(13)并且由至少兩個功能層(4)構(gòu)成，其中，所述功能層(4)中的一個包含所述傳感器專用物質(zhì)(18)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的測量膜， 其中，所述傳感器專用物質(zhì)(18)實施為使得其選擇性地對所述分析物(12)是可滲透的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的測量膜， 其中，所述傳感器專用物質(zhì)(18)實施為使得其通過與所述分析物(12)接觸而改變其化學(xué)或物理性能中的至少一種，其中，所述改變是可檢測的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的測量膜， 其中，所述基質(zhì)(9)的材料至少部分地對所述分析物(12)是可滲透的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的測量膜， 其中，用作所述基質(zhì)(9)的材料是相對于所測量的介質(zhì)(11)和/或清潔介質(zhì)是化學(xué)地和物理地穩(wěn)定的材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、7或8所述的測量膜， 其中，用作所述基質(zhì)(9)的材料是適合于在食品領(lǐng)域中應(yīng)用的材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的測量膜， 其中，所述基底材料(2)優(yōu)選地由以下材料中的一種構(gòu)成:玻璃、陶瓷、聚合物、金屬有機(jī)化合物和沸石，或者 其中，所述基底材料(2)具有混合結(jié)構(gòu)并且優(yōu)選地由前述材料中的至少兩種構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求2或10所述的測量膜， 其中，所述基底材料(2)至少部分地嵌入所述基質(zhì)(9)中并且對所述分析物(12)是可滲透的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、10或11所述的測量膜， 其中，所述基底材料(2)在布置所述傳感器元件(3)的區(qū)域中具有空腔(7)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項或多項所述的測量膜， 其中，設(shè)置嵌入所述基質(zhì)(9)中的支撐格柵(15)和/或保持格柵(17)。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項或多項所述的測量膜， 其中，所述傳感器元件(3)是包括至少兩個傳感器部件(21)的多層系統(tǒng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的測量膜， 其中，所述傳感器部件(21)包括具有嵌入的顏料的聚合物層、遮蔽層、用于防止光學(xué)傳感器光漂白的層、用于增加或減小分析物(12)的滲透性的層、支撐層、保持層、對分析物(12)選擇性地可滲透的層，和/或用于緩沖邱值的層。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的測量膜， 其中，包括至少兩個傳感器部件(21)的所述多層系統(tǒng)嵌入到子基質(zhì)(23),而所述子基質(zhì)(23)嵌入到中間基質(zhì)(22),而所述子基質(zhì)(23)和/或所述中間基質(zhì)(22)嵌入到所述基質(zhì)⑶
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項或多項所述的測量膜， 其中，基質(zhì)(9)、子基質(zhì)(23)和/或中間基質(zhì)(22)的基質(zhì)中的至少一個包括具有不同的疏水性的材料，尤其是特氟龍或溶膠-凝膠。
18.—種傳感器帽，包括圓柱形殼體(6)并且布置在所述殼體￠)的端部區(qū)域(16)中的測量膜(8)，如權(quán)利要求1-17中至少一項所述的測量膜(8)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的傳感器帽，其中，設(shè)置了帶有中心開口(15)的蓋子，所述蓋子是可固定在所述圓柱形殼體￠)的端部區(qū)域(16)中，并且在面向介質(zhì)(11)的邊緣區(qū)域(10)中覆蓋所述測量膜(8)的表面。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的傳感器帽， 其中，所述測量膜(8)氣密地布置在所述傳感器帽(1)中。
21.一種電流型或光化學(xué)傳感器，具有如權(quán)利要求1-17中至少一項所述的測量膜(8)或如權(quán)利要求18-20中至少一項所述的傳感器帽(1)。
【文檔編號】G01N27/26GK104458678SQ201410466339
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】克里斯蒂安·范澤洛, 安德烈亞斯·羅貝特 申請人:恩德萊斯和豪瑟爾測量及調(diào)節(jié)技術(shù)分析儀表兩合公司