[发明专利]一种具有自诊断功能的微型固态参比电极

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电位测量电极系统的固态参比电极，具体涉及一种微型固态参比电极，其特征在于：采用了离子敏感性薄膜，该离子敏感性薄膜包括一种离子选择性物质作为内部参比溶液的保护膜，并增大了与样品溶液接触的接界面积，由此可由它自己来检查操作异常性，并可做到快速活化。

现有技术

液体中目的分子水平是有用的指数，通过该指数可了解液体状态，由此，非常重要的是，为临床诊断目的需要快速而精确地测量例如血液、尿等等生理性液体中的分子水平。这种重要性也同样存在于生活用水(例如自来水和污水)、工业用水以及环境和健康方面的废水。此外，为检查产品质量，都需要将工业成品、副产品和半成品作为特定分子进行分析。

利用电位测量法的电极系统具有许多用途，它可用于进行广谱的分子分析，所述分子涵盖血液和尿中的生化化合物(例如尿素、肌酸酐、葡萄糖)、离子(例如K⁺、Na⁺、NH₄⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、HPO₄^2-、Cl^-、CO₃^2-等)和气体如工业物质中的pH、pCO₂、pO₂、pNO_x、pSO_x等等，用于临床分析、水质检查和技术分析领域中。

通常，这种进行电位测量的电极系统由两个电极构成：工作电极，它与目的离子反应产生电势差；参比电极，它保持预定的电势。在该系统中，工作电极上测得的电势值不是绝对值，它们表示的是与参比电极所维持的预定电势之间的相对值，换句话说，它是工作电极与参比电极之间的电势差。因此，维持预定电势的稳定参比电极的开发对于进行电位测量的电极系统的进步有着非常重要的意义。

象其它分析方法一样，用于临床、液体和工业物质分析的电位测量法要求样品在被采集后不会发生变化。然而，样品在运送过程中很可能被污染或由于测量的延迟使其性质发生改变，这样就导致了误差。因此，这种分析法需要对测量非常小心谨慎(point-of-care)。特别是，对于临床物质(例如血液)的医学分析必需要解决上述问题，以及由于从被化验者(例如内科病人)仅可得到少量的样品用于临床目的，因此还需要解决样品稀少的问题。

为满足这些要求，人们已经并继续积极地进行测量装置微型化的研究。在这点上，必要的先决条件是使由工作电极和参比电极构成的电极系统微型化。实际上，说这是对于进行电位测量的电极系统的微型化是必要的并不过分。在进行电位测量的电极系统的部件中，工作电极已经并将继续得到积极的研究，结果已经实现并提出了许多方法。在另一方面，作为工作电极对应部分的参比电极的微型化离成功差得很远，并且事实上已经处于研究不足的状态，这成为实现整个进行电位测量的电极系统微型化的最大障碍因素。

作为参比电极，甘汞Ag/AgCl电极是通用电极，其使用毛细管或多孔陶瓷作为其中的接界。然而，还不可能将这些常规参比电极大规模地小型化和进行制造。此外，常规参比电极的一个缺陷是生产成本高。结果，这些参比电极不适合用于小型或一次性分析器。

已经作了多种尝试来开发固态参比电极，以便使其完全能用于小型进行电位测量的电极系统，下面两项技术已被评价为最成功的例子。

一种技术是采用液体接界代替例如毛细管或多孔物质的固体接界，在该液体接界中构造了两个流动系统：一个流动系统对应于难溶性金属盐的电极，例如AgCl，另一个流动系统对应于工作电极。这两个流动系统被设计成能符合构成电极接界的点。难溶性金属盐的电极可与特定离子反应(从AgCl到Cl离子)。参比溶液包括特定离子(在使用AgCl、NaCl溶液的情况下)并具有稳定浓度，使该参比溶液流到流动系统，该流动使难溶性金属盐电极保持恒定电势(参比电极系统)。另一方面，当校准溶液或样品溶液已经流过安装了工作电极的流动系统时，工作电极就与特定的离子发生反应，此时测量作为相对于参比电极系统的电势差的电势变化。即使上面所提及的参比电极在构造上相对简单，但该参比电极仍具有需要补充参比溶液和需要高维护费用的缺点，此外，由于其溶液分流成两部分，因此其流动不容易控制。