低漂移離子選擇性電極傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及離子選擇性電極和用于制備該離子選擇性電極的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]快速檢測和分析溶液中的多種離子種類或待測物的能力在多個地點(例如，在診所、分析實驗室或工業(yè)化學(xué)品實驗室中、或在諸如水處理和廢水處理的大型工業(yè)或市政用途中)中是有益的。按照慣例，在這樣的分析中，離子選擇性電極(ISE)被使得與試液接觸，在該試液中還浸入有參比電極。離子選擇性電極和參比電極通過伏特計連接，以及進(jìn)行在溶液中特定待測物的活性的電勢測定。利用已知濃度的參比溶液或標(biāo)準(zhǔn)溶液，活性測量可以關(guān)聯(lián)于溶液中待測物的濃度。
[0003]已知離子選擇性離子載體，例如，用于銨根離子、硝酸根離子、亞硝酸根離子、鋰離子、鈉離子、鉀離子和鈣離子的離子載體。已知，對于ISE電極穩(wěn)定性，需要內(nèi)部電化學(xué)參比。美國專利US 4，431，508公開了，一種具有硅酸鹽化的石墨棒的固態(tài)ISE探針減少了探針的漂移。美國專利US 4，214，968，US 5，286，365和US 5，840，168公開了，利用通常作為等摩爾濃度的金屬/金屬鹽組合物的內(nèi)部電化學(xué)參比元件，增大了 ISE信號的穩(wěn)定性。然而，已知的離子選擇性電極傳感器持續(xù)遭遇ISE信號漂移的問題且通常涉及用于內(nèi)部電化學(xué)參比的組合物的非常復(fù)雜的生產(chǎn)。具有內(nèi)部電化學(xué)參比元件的固態(tài)ISE以不可預(yù)知的方式使信號隨時間漂移，這使得補(bǔ)償是困難的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種離子選擇性電極傳感器，包括:外殼，所述外殼含有內(nèi)部溶液且圍合含有金屬鹽溶液的參比元件；至少一個橫跨所述外殼中的開口的開放網(wǎng)眼織物篩；和至少一個在所述至少一個網(wǎng)眼織物篩上的離子敏感膜層。
[0005]本發(fā)明還提供了一種用于制造離子選擇性電極傳感器的方法，包括:提供外殼，所述外殼具有近端部分和遠(yuǎn)端部分；將至少一個編織的網(wǎng)眼織物篩和外殼裝配在一起，該至少一個編織的網(wǎng)眼織物篩具有在各個篩的至少一個表面上的至少一個離子敏感膜。本發(fā)明還提供了一種裝配參比元件的方法，包括:將包括Ag/AgCl導(dǎo)線的內(nèi)部參比電極浸入具有KCl溶液的管中，然后給該管提供多孔玻料。
【附圖說明】
[0006]圖1是離子選擇性電極傳感器的一個示例的示意性剖視圖。
[0007]圖2是離子選擇性電極傳感器的另一個示例的示意性剖視圖。
【具體實施方式】
[0008]應(yīng)該理解，以下描述旨在參考用于附圖中的說明所選擇的結(jié)構(gòu)的特定示例且不旨在限定或限制該公開，而是在所附的權(quán)利要求書中限定或限制。
[0009]圖1示出離子選擇性電極傳感器的典型示例。離子選擇性電極傳感器通常用附圖標(biāo)記10提及。離子選擇性電極傳感器10提供用于檢測和測量在流體中的離子。
[0010]參考圖1，通過縱向橫截面說明離子選擇性電極傳感器10的示例。離子選擇性電極傳感器10包括外殼1，該外殼I具有近端部分2和檢測端部分3。外殼I可以是具有延伸貫穿其中的中空空間4的圓柱管，然而可以采用其他形狀。中空空間4的直徑優(yōu)選為約l/2inch至約l/4inch，但是其可以或大或小。還可以使用不改變離子選擇性電極傳感器10的功能的不同形狀或尺寸。關(guān)于外殼I或其他部件的術(shù)語“直徑”的使用不應(yīng)該理解成將離子選擇性電極傳感器的結(jié)構(gòu)限制為具有圓形的橫截面。外殼I可以具有任何形狀或尺寸的橫截面。
[0011]如圖1中所示，外殼具有開口 16，優(yōu)選地開口 16設(shè)置在外殼I的檢測端部分3上或者設(shè)置在外殼I的檢測端部分3的附近。開口 16延伸貫穿外殼I的壁以提供通過的通道。
[0012]外殼I優(yōu)選地可以由電隔離材料(包括塑料類型材料等)制成。用于形成外殼的示例性材料是聚氯乙烯(PVC)。
[0013]當(dāng)離子選擇性電極傳感器10被裝配時，外殼I在外殼I的中空空間4中含有內(nèi)部溶液14。示例性內(nèi)部溶液14包括電解液，例如KN03、NH4C1、NH4NO3等。示例性內(nèi)部溶液14包括 0.0lM 的 NH4Cl 或 0.0lM 的 KNO3。
[0014]如圖1中所示，外殼I可以在近端部分2處設(shè)置有基底構(gòu)件5。基底構(gòu)件5可以由電隔離材料(例如PVC等)制成?；讟?gòu)件5優(yōu)選地被配置成容納在外殼I中的近端2處。優(yōu)選地，當(dāng)基底構(gòu)件5和外殼I被裝配時，基底構(gòu)件5和外殼I在外殼I的近端部分2處形成電隔離和液密接界。另外，盡管基底構(gòu)件5可以與外殼I 一起裝配，然而外殼I和基底構(gòu)件5可以形成一件式結(jié)構(gòu)。
[0015]基底構(gòu)件5可以與內(nèi)部參比元件6 —起裝配，該內(nèi)部參比元件6在外殼I的中空空間4內(nèi)朝向檢測端部分3延伸。參比元件6可以是液體接界內(nèi)部電化學(xué)參比元件。參比元件6可包括管7，管7具有可容納在外殼I內(nèi)的尺寸和形狀。管7可以由電隔離材料(例如，PVC、PVC-Tygon等)制成，且含有參比元件溶液11。參比元件溶液11可以是金屬鹽溶液，例如，KCl和AgCl的溶液。
[0016]參比元件設(shè)置有多孔玻料12。多孔玻料12被提供用以隔離內(nèi)部溶液14和參比元件溶液11。例如，多孔玻料2可以被提供成橫跨管7的與基底5相對的開口端。多孔玻料12優(yōu)選地由多孔材料制成，例如，HDPE或PVC等。多孔玻料的合適孔徑包括達(dá)100微米的孔徑，然而該孔徑可以更大。優(yōu)選的孔徑包括達(dá)50微米，例如，15微米至40微米。多孔玻料12提供管7中的參比元件溶液11和內(nèi)部溶液14之間的電化學(xué)連通。
[0017]合適的多孔玻料可以是從Interstate Specialty Products公司所購買的的高密度聚乙烯(HDPE)棒(例如，R0D-5520)。多孔玻料可具有范圍達(dá)0.5inch或更大的直徑，優(yōu)選地達(dá)0.25inch的直徑，但是可以被切割到達(dá)1mm或更長的長度，優(yōu)選地5mm或更長的長度。通過 Interstate Specialty Products 公司所銷售的 R0D-5520 具有 0.124inch 的直徑且可以被切割至5mm的長度。
[0018]參比元件6還包括在管7中裝配且被浸入在參比元件溶液11中的內(nèi)部元件9。內(nèi)部元件9可以由金屬或金屬鹽導(dǎo)線(例如，Ag/AgCl導(dǎo)線等)制成。
[0019]電觸頭8(優(yōu)選地由導(dǎo)電金屬(例如銀等)制成)可以被裝配成延伸貫穿基底構(gòu)件5。電觸頭8優(yōu)選地與外殼一起裝配以與內(nèi)部參比元件6的內(nèi)部元件9電連接且從外殼I的外部延伸。另外，電觸頭8可以以已知方式被連接到測量裝置(未示出)。測量裝置可以進(jìn)一步被附接到顯示裝置(未示出)。可替選地，電觸頭8可以被附接到具有測量功能和顯示功能的單臺裝置。
[0020]如圖1中所示，篩板13被設(shè)置在外殼的檢測端3上或者被設(shè)置在外殼的檢測端3的附近，且橫跨或者橫臥穿過在外殼I中的開口 16的至少一部分。篩板13支撐至少一個ISE膜層15，同時仍然允許離子交換發(fā)生在外殼I外部的測試液和內(nèi)部溶液14之間。篩板13可以在面向篩板13的表面的內(nèi)部和外部中的一者或兩者上設(shè)置有至少一個ISE膜層15ο
[0021]圖2示出傳感器的替選示例，其具有兩個疊置在一起的篩板13且設(shè)置在離子選擇性電極傳感器100的檢測端3上或者在離子選擇性電極傳感器100的檢測端3的附近。如圖2中所示，離子選擇性電極傳感器100還包括三個ISE膜層15。在篩的面向外殼I的中空空間4的一側(cè)上，第一 ISE膜層15被定位在最靠近近端部分2的篩板13上。第二 ISE膜層15被定位在兩個篩板13之間。在篩板13背離外殼I的中空空間4的一側(cè)上，第三ISE膜層15被定位在距離近端部分2最遠(yuǎn)的篩板13上。
[0022]應(yīng)該理解，離子選擇性電極傳感器可以設(shè)置有一個、兩個或更多個篩板13。同樣，離子選擇性電極傳感器可以設(shè)置有一個、兩個、三個或更多個ISE膜層15。
[0023]至少一個篩板13可以是編織的開放網(wǎng)眼織物，例如，通過Sefar Inc公司所制造的精密編織的開放網(wǎng)眼織物。優(yōu)選地，篩板13的編織的開放網(wǎng)眼織物由聚酯織物或聚酰胺織物(例如，尼龍)構(gòu)成，其具有的篩孔尺寸在約80μπι至120μπι的范圍中，優(yōu)選地約100 μ m，例如，Sefar 07-100/32織物。特定的材料類型和尺寸可以被改變而不改變篩板13的功能。
[0024]優(yōu)選地，至少一個篩13被粘貼到外殼1，且橫跨開口 16。篩板13可以被粘貼到外殼I或者通過例如樹膠或粘合劑被密封在外殼I的外周處。優(yōu)選地，樹膠包括溶解在環(huán)己酮中的PVC粒狀生膠，但是其可以是任何將篩板13粘附到外殼I而不影響測量的物