[发明专利]一种用于呼气检测的NO电化学传感器

说明书

技术领域

本发明涉及呼气检测领域，更具体地说，涉及一种高选择性、高稳定性的用于呼气检测的一氧化氮传感器的制造方法。

背景技术

近年来，呼气一氧化氮（NO）作为气道炎症标记物而备受注目。正常成年人的呼气中NO的浓度为2~20ppb，而在哮喘或过敏症等气管炎时大约增大至3倍。另外，小孩呼气中NO的浓度低于成年人。因此，《ATS/ERS Recommendations for Standardized Procedures for theOnline and Offline Measurement of Exhaled Low Respiratory NitricOxide and Nasal Nitric Oxide，2005》对呼气检测提出了高灵敏度、高选择性、高稳定性的要求，对NO检测的精度和下限必须低于5ppb，检测结果不得受到其它气体的干扰。

无机半导体NO传感器较多地应用在环境检测，其存在精度低、选择性差的缺点，不适合应用于呼气中NO的检测。化学发光仪对NO的检测精度能达到ppb级，且具有高选择性，但该仪器属于实验室分析仪器，不仅昂贵，而且需要频繁地标定与专业维护，稳定性差，临床上的应用与推广受到极大限制。

电化学NO传感器具有精度高、响应时间快的特点，但其对口呼气中的其它气体也有响应，例如硫化氢、甲硫醇等硫化物，甲醛、酒精等挥发性有机气体（VOC）。高浓度的VOC还会影响传感器的稳定性，轻则衰减，重则中毒。呼气分析一般在医院进行，酒精等消毒剂的使用使环境中的VOC浓度较高，会影响传感器的稳定性。CN1382982专利发明了一种电化学NO传感器的过滤剂，该过滤剂能有效地过滤浓度为0.1%的SO₂和H₂S，但对于ppb级的SO₂和H₂S是否有过滤效果未提及。即使能过滤ppb级的SO₂和H₂S，该过滤层也不能解决VOC的问题。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种高选择性、高稳定性的用于呼气检测的NO传感器。该传感器的结构特征在于：在传感器的进气处放置过滤层、传感器底部是封闭式的。所述过滤层的安装位置可以是平铺在工作电极上方，也可以安装在传感器的进气口处。所述过滤层可同时吸附硫化氢、甲硫醇等硫化物和甲醛、酒精等挥发性有机气体（VOC），既可避免这些气体对呼气中NO浓度测试的干扰，又可避免因环境中高浓度VOC的影响而衰减或中毒。所述传感器底部是封闭式的。传统的电化学气体传感器的底部会留一个小气孔，用于补给反应所需的氧气。但在本发明中，由于呼气中的NO浓度为ppb级，而呼气中百分之十几的氧气足以作为补给，所以传感器的底部不需要留小气孔。底部是封闭式的传感器可避免环境中高浓度VOC进入传感器而使传感器衰减或中毒，传感器的洁净度得到保持，稳定性也随之提高。该传感器同时兼具选择性高、稳定性高的特点，可应用于便携式呼气分析仪。

本发明的目的之二是提供一种可同时吸附硫化氢、甲硫醇等硫化物和甲醛、酒精等挥发性有机气体（VOC）的过滤层的制造方法。所述过滤层为负载锌铜镁的碳材料。所述碳材料可以是碳纳米纤维、多孔活性炭、活性炭纳米纤维、活性炭布、纤维无纺布、分子筛等比表面积大的材料。将碳材料加入到6.5~7 moL/L氯化锌、5.8~6.2 moL/L氯化铜、3.5~4 moL/L氯化镁的混合溶液中，再加入氨水，在60~70℃下搅拌反应5~6 h，反应完成后，过滤分离，用30%甲醇溶液洗涤三遍。将过滤分离得到的固体在100℃下干燥12h，制得负载锌铜镁的碳材料。