[發(fā)明專利]光化學(xué)傳感器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810447631.6
• 申請(qǐng)日: 2018-05-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108896518A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·艾格納;R·萊托;T·施奈德;M·溫克勒;S·祖貝爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 梅特勒-托萊多有限公司
• 主分類號(hào): G01N21/64
• 分類號(hào): G01N21/64
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 周家新

一種基于光學(xué)感測(cè)技術(shù)的用于測(cè)量測(cè)量介質(zhì)(4)中的氣態(tài)或溶解的分析物的光化學(xué)傳感器(2)，所述光化學(xué)傳感器包括傳感器殼體(6)和布置在傳感器殼體中的光化學(xué)傳感器元件(20、220)。光化學(xué)傳感器元件(220)還包括基體(222)、感測(cè)層(224)和屏障層(230)。屏障層布置成使得其保護(hù)光化學(xué)傳感器元件免受存在于測(cè)量介質(zhì)中的干擾物質(zhì)(234)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有光化學(xué)傳感器元件的用于測(cè)量在測(cè)量介質(zhì)中的氣態(tài)或溶解的分析物的光化學(xué)傳感器，并且本發(fā)明涉及光化學(xué)傳感器的用于測(cè)量在測(cè)量介質(zhì)中的氣態(tài)或溶解的分析物的用途。

背景技術(shù)

光化學(xué)傳感器用于在例如環(huán)境、工業(yè)、實(shí)驗(yàn)室、醫(yī)療和生物應(yīng)用中的例如氣態(tài)或溶解的氣體、金屬離子等的各種各樣的分析物的測(cè)量。這樣的光化學(xué)傳感器的測(cè)量技術(shù)基于例如吸光度、反射率或發(fā)光(luminescence)技術(shù)，其中，由于具有對(duì)相應(yīng)的分析物的較高的靈敏度和選擇性，發(fā)光檢測(cè)是優(yōu)選的技術(shù)。能夠通過(guò)檢測(cè)發(fā)光壽命、發(fā)光強(qiáng)度和/或通過(guò)發(fā)光猝滅來(lái)測(cè)量發(fā)光。

術(shù)語(yǔ)發(fā)光、光致發(fā)光相應(yīng)地涵蓋不同的現(xiàn)象，例如熒光和磷光，其光物理過(guò)程不同。在光化學(xué)傳感器中使用的基于熒光或者磷光現(xiàn)象的指示劑分別被稱為熒光或磷光指示劑。

基于任意發(fā)光技術(shù)的光化學(xué)傳感器包含能夠與處理介質(zhì)中的待測(cè)量的分析物相互作用的信號(hào)物質(zhì)、通常稱為指示劑。

原則上，只要指示劑對(duì)于目標(biāo)分析物是敏感的，就能夠通過(guò)磷光和/或磷光猝滅來(lái)確定處理介質(zhì)中的例如二氧化碳、氧氣或臭氧這樣的氣態(tài)或溶解的氣體。本文中術(shù)語(yǔ)“處理介質(zhì)”包括液體、氣體及其混合物。

基于發(fā)光的光化學(xué)傳感器已經(jīng)廣泛用于檢測(cè)簡(jiǎn)單和復(fù)雜的介質(zhì)中的這些分析物，如在實(shí)驗(yàn)室、制藥、化學(xué)制藥或工業(yè)處理環(huán)境。這樣的環(huán)境可以包括敏感環(huán)境以及惡劣環(huán)境，其涉及例如高溫和高壓，和/或包括污染物、交叉敏感的或腐蝕性物質(zhì)，例如含硫氧化物和/或含氯蒸氣或氣態(tài)化合物。傳統(tǒng)的傳感器可能被處理介質(zhì)中存在的高含量的污染物、交叉敏感物質(zhì)、腐蝕性物質(zhì)和/或干擾物破壞。術(shù)語(yǔ)“干擾物”適用于任何干擾物質(zhì)，其于測(cè)量介質(zhì)中的存在干擾分析程序并產(chǎn)生不正確的測(cè)量結(jié)果。當(dāng)傳感器對(duì)除目標(biāo)分析物以外的處理介質(zhì)中的任何其它物質(zhì)敏感時(shí)，會(huì)發(fā)生交叉敏感性。這是因?yàn)椋瑐鹘y(tǒng)的光化學(xué)傳感器不能為其光化學(xué)傳感元件的各種元件針對(duì)這樣的物質(zhì)提供足夠的保護(hù)。因此，將傳感器暴露于這樣的物質(zhì)通常會(huì)導(dǎo)致虛假的測(cè)量值，進(jìn)一步在處理環(huán)境中導(dǎo)致不良的結(jié)果。傳感器的靈敏度也會(huì)受到影響。結(jié)果，在這樣的環(huán)境中，光化學(xué)傳感器的使用壽命受到很大限制和/或減少，從而間接或直接導(dǎo)致處理操作中昂貴的中斷或增加的維護(hù)成本。

已知光化學(xué)傳感器包括一個(gè)或多個(gè)保護(hù)層，例如，可以將保護(hù)層設(shè)置為光保護(hù)層或膜保護(hù)層。例如，一個(gè)保護(hù)膜充當(dāng)反射膜以反射來(lái)自傳感器的發(fā)光單元的光，而另一保護(hù)膜充當(dāng)光隔絕體，以防止任何雜散光從測(cè)量介質(zhì)進(jìn)入傳感器，從而使傳感器光學(xué)隔絕。

US 2015 0147 231 A1公開(kāi)一種具有光學(xué)隔絕層和微孔或大孔膜質(zhì)保護(hù)層的光化學(xué)傳感器，其保護(hù)傳感器免受環(huán)境影響或環(huán)境光。

US 2015 0110 687 A1公開(kāi)一種用于確定氣態(tài)或液態(tài)介質(zhì)的分子氧含量的光化學(xué)傳感器。傳感器包括具有至少一個(gè)由發(fā)光活性劑構(gòu)成的發(fā)光指示劑以及指示劑保護(hù)器的傳感器元件，其中這些指示劑保護(hù)器保護(hù)發(fā)光指示劑免受來(lái)自待分析介質(zhì)的破壞或失活影響。這些指示劑保護(hù)器被布置在傳感器元件的面向介質(zhì)的層中。指示劑的保護(hù)通過(guò)化合物的失活、中和和/或吸附固定化和/或通過(guò)失活、中和分別隔絕高能輻射來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述高能輻射對(duì)指示劑具有失活和/或破壞性、特別是氧化性作用。因此，合適的指示劑保護(hù)劑包括在與指示劑接觸時(shí)以破壞性/去活化的方式作用于指示劑的一種或多種化合物的反應(yīng)物。這些指示劑保護(hù)劑設(shè)置在光化學(xué)傳感器元件中，使得通過(guò)將強(qiáng)氧化劑還原回介質(zhì)而在指示劑保護(hù)劑上形成的分子氧的擴(kuò)散速率大于所述分子氧在承載指示劑分子的至少一個(gè)層的方向上的擴(kuò)散速率。