分析物感测装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种分析物感测装置，所述分析物感测装置适用于测量pH或其他分析物，所述分析物装置以各种形状系数提供，包括手持式装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】分析物感测装置
技术介绍
本专利技术整体涉及用于检测分析物的技术。在各个实施例中，本专利技术涉及用于测量PH(氢的电势)的装置，所述pH是溶液酸性或碱性的度量。溶液的pH通过溶液内溶解的氢离子(H+)(也称为水合氢离子，H3O+)的浓度来确定。随着溶液内溶解的氢离子的浓度增力口，溶液变得更具酸性。相反地，随着溶液内溶解的氢离子的浓度降低，溶液变得更具碱性。传统上，溶液内溶解的氢离子的浓度已用连接到显示PH读数的电子表的玻璃电极来测量。传统上，术语“探针”和“电极”可互换地用于描述组件电极的功能组合。如本文所用，术语“电极”用于指探针中的特定电极，即，诸如“工作电极”、“参比电极”或“对电极”，并且“探针”是指足以产生信号的电极的功能组合，可对所述信号进行处理以产生指示溶液中所关注的分析物的浓度的读数。 传统的玻璃pH探针具有工作电极(WE)，其是由对氢离子敏感的易碎、掺杂玻璃膜制成的离子选择性电极。PH响应性玻璃膜为此类探针中的主要分析物感测元件，并因此被称为“工作”电极。样品溶液内的氢离子结合到玻璃膜的外部，从而引起膜的内表面上的电势变化。电势的这种变化是针对常规参比电极(RE)(诸如基于银/氯化银的电极)的恒定电势而测量的。然后通过在校准曲线上绘制差值来使电势的差值与PH值相互关联。校准曲线通过繁琐的多步骤方法形成，据此使用者为各种已知的缓冲标准品绘制电势变化的图。传统的PH计都是基于该原理。 传统的玻璃工作电极(和包含它们的探针和测量计)对PH的响应是不稳定的，并且玻璃探针需要周期性地仔细校准，所述校准涉及繁琐耗时的过程、多种试剂和受过训练的操作者。玻璃探针的特殊特性和构造还需要保持玻璃膜始终湿润。因此，玻璃探针的日常维护需要麻烦和昂贵的储存、维护和由受过训练的操作者进行定期校准，以确保适当的工作性能。 除了繁琐的维护和储存要求，传统的玻璃探针是易碎的，从而限制了玻璃探针的应用领域。具体地讲，玻璃探针的易碎性质使它不适用于食品和饮料应用，以及无人值守的、恶劣的或危险的环境。因此，本领域需要能解决和克服使用玻璃探针的传统PH探针和测量计的局限性的PH探针和测量计(以及其他分析物探针和测量计)。基于伏安法的分析物感测系统已被提出作为玻璃探针的替代品；然而，那些系统是昂贵的并且在第一次开发时难以使用(参见Wrighton的美国专利N0.5，223，117)。 当研究者发现碳可替代金作为导电基底，并且此外，无论基底是什么，氧化还原活性材料的混合物都可用于伏安系统时，基于伏安法的分析物感测系统的理论和研究实验室实践方面都取得了显著进展(参见PCT公布N0.2005/066618和2005/085825)。这些研究者提出的一个特别有趣的提议是:可将“分析物敏感的”氧化还原活性材料(ASM)和“分析物不敏感的”氧化还原活性材料(AM)的混合物附接至导电基底，并有效地将其转换成WE (由ASM产生信号)和参比电极(RE)(由AM产生信号)两者。然而，在这些最初的提议和研究(参见例如PCT公布N0.2007/034131和2008/154409)之后的一段时间内，无论是理论还是实践方面都没有取得显著的进展。 当科学家发现在实施过程中没有氧化还原活性材料完全是“分析物不敏感的”，并且伏安法技术的实践应用应集中于没有AM的WE时，该领域出现了另一个显著的进展。然而，这些科学家还发现，不管氧化还原活性材料是否被表征为ASM或AM(在本文中统称为“氧化还原活性材料”或“RAM”)，都可以通过在离子介质或“恒定化学环境”中的多价螯合作用来使其真正为分析物不敏感的。该发现产生了分析物不敏感的电极或AIE，其不仅可用作传统PH测量系统中的常规RE的替代品，而且还可以与基于伏安法的WE—起使用。参见PCT公布N0.2010/104962。在这些发现之后不久，产生了适合在实验室工作台上使用并适用于重要研究和开发应用的pH计。参见PCT公布N0.2010/111531和2010/118156。ASM化学、电极设计和制造技术方面的更多最新进展已经产生了共同提供改善的准确性、最小的信号漂移和使用便利性(诸如干湿可逆性)的WE和其他组件。参见共同待审的PCT申请US2013/023029，其以引用方式并入本文。 本领域仍需要在延长的使用期内提供精确的测量并可由相对不熟练的工人在更广泛的各种条件下使用的基于伏安法的电极、探针、PH计和其他分析物感测装置。此外，常规的PH电极受到玻璃制造技术要求的尺寸和形状的限制。因此，在用的绝大多数pH电极都是长度有限的直的、刚性杆。也包含上述最新进展的益处的可以柔性、半刚性或用户可配置的形状系数包装的替代性PH传感器将允许多种新的应用。本专利技术满足这些需要。
技术实现思路
本专利技术整体涉及包括新型氧化还原活性工作电极、参比电极和对电极的伏安传感器。本专利技术还提供了包括伏安传感器的PH计和其他分析物感测装置。在一些实施例中，手持式PH计包括容纳工作电极、参比电极、对电极和任选地布置成组的温度传感器的传感器盒。该盒可逆地连接到封装件上，封装件在本文中被称为头部单元，其容纳电路板、连接器、控制按钮和显示器。头部单元中的电子元件被设计为执行方波伏安法、捕集来自电极组的响应并将所述响应转换成可供显示或进一步传输的PH(或其他分析物浓度)。连接器的使用允许头部单元和盒可互换地操作，并有利于盒的置换。 在其他方面，本专利技术提供了除了常规玻璃电极可能使用的各种形状系数的传感器盒。在一些实施例中，传感器盒包括柔性主体，其中传感器组位于主体的远端。这允许在通常难以接近玻璃电极的位置处进行测量，因为除了难以进行定期校准和维护之外，它们具有刚性、直的形状系数和固有的易碎性。在其他实施例中，传感器盒被设计为具有小于12mm的直径，例如5mm或更小，以确保如可容纳在(例如)Eppendorf管或多孔板的孔中的较小分析物体积的测量。 在其他方面，本专利技术提供了用户界面(Π)，其包括用于控制伏安法测量的操作和显示测量结果的装置，所述测量结果包括pH、温度和任选的其他信息，诸如电流峰值位置和由工作电极产生的待测分析物的信号强度。 在其他方面，本专利技术提供了改性参比电极。在一些实施例中，参比电极包括Ag/AgCl半电池和包含使用室温离子液体(RTIL)、聚合物和任选的碳同素异形体形成的复合材料的参比接点。 本专利技术的这些和其他方面以及实施例在附图中示出并在下文中详细描述。 【附图说明】 图1示出了本专利技术的示例性手持式pH计(在本文中有时称为“扫描仪”)，根据本专利技术的代表性实施例，其由具有LCD显示器的可拆卸头部、操作者控制按钮和通过定制的连接器(参见图2)连接至包含电极的可拆卸盒的盒释放按钮构成。 图2示出了由相配合的插头和插座组成的定制连接器。插头在盒末端，其具有凸的连接器销轴、锁定凹槽和形成水密封的ο型圈。根据本专利技术的代表性实施例，插座位于头部，其具有凹的销轴连接器和位于头部后面的盒释放按钮。 图3示出了在12mm直径的可拆卸传感器盒的示例性实施例中用于相对于传感器模块定位伏安传感器电子元件的两种构形，根据本专利技术的代表性实施例，所述可拆卸传感器盒具有插入如图1所示的头部单元的定制连接器中的定制插头。图3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手持式分析物感测装置，包括工作电极、参比电极、对电极以及对于伏安法和信号处理具有显示和控制功能的固件和电子元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.08 US 61/608,4831.一种手持式分析物感测装置，包括工作电极、参比电极、对电极以及对于伏安法和信号处理具有显示和控制功能的固件和电子元件。2.根据权利要求1所述的装置，具有传输能力。3.根据权利要求1所述的装置，具有温度传感器。4.根据权利要求1所述的装置，包括以机械和电的方式连接到头部单元上的传感器盒。5.根据权利要求4所述的装置，其中所述传感器盒包括工作电极、参比电极、对电极和布置成组的温度传感器。6.根据权利要求5所述的装置，其中所述传感器盒包括用于信号处理的电路。7.根据权利要求5所述的装置，其中所述传感器盒容纳在柔性导管中。8.根据权利要求4所述的装置，其中所述头部单元包括用于信号处理和通过用户界面显示信息的电子组件。9.根据权利要求8所述的装置，其中所述头部单元具有数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·李，L·伦纳德，T·H·武，J·A·安德鲁，
申请(专利权)人：赛诺瓦系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US