[發(fā)明專利]一種基于濃差電池原理的傳感器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610207491.6
• 申請日: 2016-04-05
• 公開（公告）號: CN105784814A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉宏;孫覓;辛麗斐
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G01N27/413
• 分類號: G01N27/413
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化學(xué)傳感領(lǐng)域，具體講一種基于濃差電池原理的傳感器，并應(yīng)用于 人血液中葡萄糖含量的測定。

背景技術(shù)

電化學(xué)傳感器具有設(shè)備簡單、成本低、功耗低、可微型化以及可以定量檢測等 優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)場快速檢測方面得到了廣泛的應(yīng)用。其中最為典型的例子是血糖傳感器， 現(xiàn)市場規(guī)模已占生物傳感器市場的80％。血糖傳感器多采用三電極系統(tǒng)，即工作電 極、參比電極和對電極，其中參比電極常采用與工作電極和對電極不同的材料，如 銀-氯化銀電極，增加的電極制作步驟，提高了成本。另外，由于血液成分復(fù)雜，含 有大量干擾電化學(xué)檢測的物質(zhì)，如苦味酸、血細(xì)胞等。為了提高檢測準(zhǔn)確性，需要 加入特定的試劑或者在電極上覆蓋選擇性薄膜以排除干擾，大大增加了傳感器的成 本。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種基于濃差電池原 理的傳感器，并應(yīng)用于人血液中葡萄糖含量的測定。該傳感器不需要傳統(tǒng)電化學(xué)傳 感所需的參比電極(如銀/氯化銀電極等)，兩個(gè)電極可以使用相同材料(如石墨)， 制作工藝簡單，成本低，并且可以排除樣品中干擾物對于檢測的影響，提高檢測準(zhǔn) 確性。

技術(shù)方案：本發(fā)明的一種基于濃差電池原理的傳感器，包括第一石墨電極、第 二石墨電極、第一電化學(xué)池、第二電化學(xué)池、鹽橋和電流或電壓計(jì)；其中，第一石 墨電極、第二石墨電極分別與第一電化學(xué)池、第二電化學(xué)池中的溶液相接觸，兩個(gè) 電化學(xué)池由鹽橋連通，通過nafion膜進(jìn)行相互之間的離子交換。

所述的第一電化學(xué)池、第二電化學(xué)池中具有電活性物質(zhì)；檢測過程中，樣品中 的待測物通過反應(yīng)，改變電化學(xué)池中電活性物質(zhì)濃度，從而改變兩個(gè)電極之間的電 信號，通過電信號與待測物濃度之間的關(guān)系進(jìn)行定量檢測。

有益效果：該傳感器不需要傳統(tǒng)電化學(xué)傳感所需的參比電極(如銀/氯化銀電極 等)，兩個(gè)電極可以使用相同材料(如石墨)，制作工藝簡單，成本低，并且可以排 除樣品中干擾物對于檢測的影響，提高檢測準(zhǔn)確性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的方案原理圖，

圖2為標(biāo)準(zhǔn)曲線圖，

圖3為干擾實(shí)驗(yàn)圖。

第一石墨電極1，第二石墨電極2，第一電化學(xué)池3，第二電化學(xué)池4，鹽橋5， 電流或電壓計(jì)6。

具體實(shí)施方式

如圖1，該傳感器由兩個(gè)電極組成，電極分別與兩個(gè)電化學(xué)池中的溶液相接觸， 兩個(gè)電化學(xué)池通過nafion膜進(jìn)行離子交換。兩個(gè)電化學(xué)池中具有電活性物質(zhì)。假設(shè) 在平衡狀態(tài)下，溶液中有如下反應(yīng)：

電極上的電位可由能斯特公式計(jì)算，即：

其中，[O]為氧化態(tài)物質(zhì)的濃度，[R]為還原態(tài)物質(zhì)的濃度，E^0’為表觀電位，R為氣體常數(shù)， T為絕對溫度，n為反應(yīng)涉及的電子數(shù)，F(xiàn)為法拉第常數(shù)；

對于電化學(xué)池A和B，有：

EA=E0′+RTnFh([O]A[R]A)]]>