CN104316584A - 一种测量多项离子浓度的传感器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种测量多项离子浓度的传感器及其制作方法，传包括基板；第一电极模块；第二电极模块,所述第一电极模块和第二电极模块均设置于所述基板上；绝缘层，所述绝缘层覆盖于所述第一电极模块和第二电极模块上，并且所述绝缘层设置有第一开口和第二开口，所述第一开口与所述第一电极模块和第二电极模块连通，形成第一反应腔，所述第二开口与第一电极模块和第二电极模块连通，形成第二反应腔；盐桥，所述盐桥设置于所述绝缘层上，其中，所述盐桥的一端延伸至所述第一反应腔内，且另一端延伸至所述第二反应腔内。通过上述方式，本发明传感器能够微型化，便于携带，且操作方便。

Description

一种测量多项离子浓度的传感器及其制造方法

技术领域

本发明涉及电化学传感器技术领域，特别是涉及一种测量多项离子浓度的传感器及其制造方法。

背景技术

人体内的各是细胞外液中重要的阳离子，占细胞外液总阳离子总量的90％以上，对维持稳定的细胞外液容量和渗透压起着重要作用。人体的离子主要包括钠离子、钾离子和氯离子，通过人体中钠离子、钾离子和氯离子的浓度，判断人体当前身体的健康情况。而离子检测是医院获取人体离子浓度的主要途径，目前，医院主要是采用流动式血液电解质分析仪检测人体各离子浓度。

传统的离子选择性电极由内参比电极、内参比溶液和敏感膜组成。测量时，将那离子选择性电极与参比电极组成离子传感器，并与外接的测量装置连接构成一个电化学电池，该电池的电动势与参比电极、内参比电极的电极电位满足如下能斯特方程：

其中，R为摩尔气体常数，T为热力学温度，Z为待测离子的价态，F为法拉第常数，a1为待测溶液中的离子浓度，a2为内参比溶液中的离子浓度。参比电极的电极电势一般为定值，内参比溶液中的离子浓度也是已知的，则通过测量出电池电动势，就可以计算出待测溶液的离子浓度。

传统离子选择性电极的内参比溶液一般采用电解质溶液，只能在较低的温度、压力下工作，其制造成本较高，且造成钠离子选择性电极的体积较大，导致响应慢，很难进行电极的微型化，也不易携带，无法满足手术、急诊、野外救护等场合的需求，也无法适应家庭医疗、现代医疗体外诊断器械模式的趋势。另外，传统的每一个离子传感器用于检测一种离子浓度，若医务人员需要检测不同离子浓度时，需要使用不同的离子传感器进行检测，非常麻烦。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种测量多项离子浓度的传感器及其制作方法，能够使离子传感器能够微型化，便于携带，操作方便，并且能够同时检测多项离子的浓度。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种测量多项离子浓度的传感器，包括基板；第一电极模块；第二电极模块,所述第一电极模块和第二电极模块均设置于所述基板上；绝缘层，所述绝缘层覆盖于所述第一电极模块和第二电极模块上，并且所述绝缘层设置有第一开口和第二开口，所述第一开口与所述第一电极模块和第二电极模块连通，形成第一反应腔，所述第二开口与第一电极模块和第二电极模块连通，形成第二反应腔；盐桥，所述盐桥设置于所述绝缘层上，其中，所述盐桥的一端延伸至所述第一反应腔内，且另一端延伸至所述第二反应腔内。

其中，所述电极模块包括第一选择电极、第二选择电极、固态电解质参比层和离子敏感膜；所述第一选择电极包括第一反应电极、第一导线和第一接触电极，所述第一反应电极、第一导线和第一接触电极均设置于所述基板，并且所述第一导线分别与所述第一反应电极和第一接触电极连接；所述第二选择电极包括第二反应电极、第二导线和第二接触电极，所述第二反应电极、第二导线和第二接触电极均设置于所述基板，并且所述第二导线分别与所述第二反应电极和第二接触电极连接；所述固态电解质参比层覆盖于所述第一反应电极和第二反应电极上；所述离子敏感膜位于所述固态电解质参比层，所述绝缘层覆盖所述于第一电极模块的离子敏感膜和第二电极模块的离子敏感膜上，所述第一开口与所述第一电极模块的离子敏感膜和第二电极模块的离子敏感膜连通，形成第一反应腔，所述第二开口与第一电极模块的离子敏感膜和第二电极模块的离子敏感膜连通，形成第二反应腔。

其中，所述第一电极模块的离子敏感膜和第二电极模块的离子敏感膜分别为钠离子敏感膜和钾离子敏感膜，或者，所述第一电极模块的离子敏感膜和第二电极模块的离子敏感膜分别为钠离子敏感膜和氯离子敏感膜，或者，所述第一电极模块的离子敏感膜和第二电极模块的离子敏感膜分别为钾离子敏感膜和氯离子敏感膜。

其中，所述传感器还包括盖板和覆盖板；所述盖板盖设于所述盐桥上；所述覆盖板覆盖于所述绝缘层和盖板上，并且所述覆盖板设置有第一开孔和第二开孔，所述第一开孔与所述第一开口对应，所述第二开孔与所述第二开口对应。

其中，所述第一电极模块的第一反应电极与所述第二电极模块的第一反应电极平行设置；所述第一电极模块的第二反应电极与所述第二电极模块的第二反应电极平行设置。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种测量多项离子浓度的传感器的制作方法，包括：通过第一印刷设备将银印刷材料印刷在所述基板上，形成第一反应电极和第二反应电极；通过第二印刷设备将铂印刷材料印刷在基板上，形成第一导线、第二导线、第一接触电极和第二接触电极，所述第一导线分别与第一反应电极和第一接触电极连接，所述第二导线分别与第二反应电极和第二接触导线连接；对所述反应电极进行擦洗，并擦拭干净；对所述反应电极进行氧化处理，并且清洗烘干；在浓度为2.5m～6.5mM的碳酸钠溶液中加入质量百分比为2％～7％的明胶，充分搅匀，形成电解质层浆料，通过第三印刷设备将所述电解质层浆料印刷在反应电极表面，形成固态电解质参比层；制作离子成膜液，并通过第四印刷设备将所述离子成膜液印刷固态电解质参比层的表面，形成离子敏感膜，从而获得第一电极模块，并重复上所述步骤，获得第二电极模块；将绝缘层印刷在所述第一电极模块的离子敏感膜和第二电极模块的离子敏感膜上，其中，所述绝缘层上设置有第一开口和第二开口，所述第一开口分别与所述第一电极模块的离子敏感膜和第二电极模块的离子敏感膜连通形成第一反应腔，所述第二开口分别与所述第一电极模块的离子敏感膜和第二电极模块的离子敏感膜连通形成第二反应腔；

将所述盐桥设置于所述绝缘层上，其中，所述盐桥的一端延伸至所述第一反应腔内，且另一端延伸至所述第二反应腔内。

其中，所对所述反应电极进行擦洗，并擦拭干净的步骤包括：使用无水乙醇对所述反应电极表面进行擦洗，并擦拭干净；所述对所述反应电极进行氧化处理，并且清洗烘干的步骤包括：将所述反应电极浸泡到质量百分比为20％的高锰酸钠溶液中10min，对表面进行氧化处理，处理完后用纯化水冲洗干净，并在80℃烘箱中烘干。

其中，所述固态电解质参比层的厚度为50um；所述第三印刷设备的网板为250目，网距1.5mm，刮板速度15mm/s，压强2.5kg/cm²。

其中，所述离子敏感膜的厚度为10um；所述第四印刷设备的网板为150目，网距1.5mm，刮板速度15mm/s，压强2.5kg/cm²。

其中，在每一反应腔内粘贴至少两条双面胶，在所述两条双面胶之间形成沟槽；在所述双面胶的表面覆盖表面亲水性板。

其中，所述第一电极模块为钾离子电极模块，所述离子成膜液为钾离子成膜液，所述离子敏感膜为钾离子敏感膜，所述第二电极模块为钠离子电极模块，所述离子成膜液为钠离子成膜液，所述离子敏感膜为钠离子敏感膜；或者，所述第一电极模块为钾离子电极模块，所述离子成膜液为钾离子成膜液，所述离子敏感膜为钾离子敏感膜，所述第二电极模块为氯离子电极模块，所述离子成膜液为氯离子成膜液，所述离子敏感膜为氯离子敏感膜；或者，所述第一电极模块为钠离子电极模块，所述离子成膜液为钠离子成膜液，所述离子敏感膜为钠离子敏感膜，所述第二电极模块为氯离子电极模块，所述离子成膜液为氯离子成膜液，所述离子敏感膜为氯离子敏感膜。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明将反应电极和接触电极集成在基板上，并且在反应电极上设置固态电解质参比层、离子敏感膜和绝缘层，实现了测离子浓度的传感器的集成化和微型化，便于携带。进一步的，绝缘层上设置有反应腔，通过将液体样本和参比溶液放置于反应腔中，即测试液体样本的离子浓度，操作简单。另外，本发明的基板上集成多个电极模块，多个电极模块用于测量不同离子的浓度，从而实现传感器同时对同一样本测量不同离子的浓度，不用于逐一测量各个离子浓度，非常方便，并且提高工作人员的工作效率。

附图说明

图1是本发明测量多项离子浓度的传感器实施方式的结构示意图；

图2是本发明测量多项离子浓度的传感器实施方式中电极模块的结构示意图；

图3是本发明测量多项离子浓度的传感器实施方式中电极模块中的选择电极结构示意图；

图4是本发明测量多项离子浓度的传感器的制作方法实施方式的流程图；

图5是本发明在举例说明时在不同浓度的KCl溶液中的钠离子电位响应校正曲线图；

图6是本发有在举例说明时在不同浓度的KCl溶液中的钾离子电位响应校正曲线图；

图7是本发有在举例说明时在不同浓度的KCl溶液中的氯离子电位响应校正曲线图；

图8是本发明在举例说明时对血清中钠离子浓度的电位响应校正曲线图；

图9是本发明在举例说明时对血清中钾离子浓度的电位响应校正曲线图；

图10是本发明在举例说明时对血清中氯离子浓度的电位响应校正曲线图；

图11是本发明在举例说明时钠离子响应梯度随时间的变化关系图；

图12是本发明在举例说明时钾离子响应梯度随时间的变化关系图；

图13是本发明在举例说明时氯离子响应梯度随时间的变化关系图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。

请参阅图1和图2，测量多项离子浓度的传感器20包括基板21、第一电极模块22、第二电极模块23、绝缘层24和盐桥25。

第一电极模块22和第二电极模块23设置于基板21上。绝缘层24覆盖于第一电极模块22和第二电极模块23上，并且绝缘层设置有第一开口241和第二开口242，所述第一开口241与第一电极模块22和第二电极模块23连通，形成第一反应腔(未标示)，第二开口242与第一电极模块22和第二电极模块23连通，形成第二反应腔(未标示)。具体而言，绝缘层24作为反应腔的侧壁，第一电极模块22和第二电极模块23作为反应腔的底板，底板与侧壁围成容纳液体的腔体。盐桥25设置于绝缘层24上，其中，盐桥25的一端延伸至第一反应腔内，且另一端延伸至第二反应腔内。其中，第一电极模块22与第二电极模块23可为测量不同离子的电极模块，在将液体样本和参比溶液分别放入第一反应腔和第二反应腔时，盐桥25的两端分别与液体样本和参比溶液接触，传感器20能够对同一份液体样本同时测量两种离子的浓度，非常方便。

第一电极模块和第二电极模块的结构相同，只是第一电极模块的离子敏感膜与第二电极模块的离子敏感膜的种类不一样，因此，下文只介绍以一个电极模块的结构进行说明，请结合图2和图3，电极模块包括第一选择电极20a、第二选择电极20b、固态电解质参比层20c和离子敏感膜20d。

所述第一选择电极20a包括第一反应电极201a、第一导线202a和第一接触电极203a，第一反应电极201a、第一导线202a和第一接触电极203a均设置于所述基板21，并且第一导线202a分别与第一反应电极201a和第一接触电极203a连接。第二选择电极20b包括第二反应电极201b、第二导线202b和第二接触电极203b，第二反应电极201b、第二导线202b和第二接触电极203b均设置于所述基板21，并且第二导线202b分别与所述第二反应电极201b和第二接触电极203b连接。

所述固态电解质参比层20c覆盖于第一反应电极201a和第二反应电极201b上。离子敏感膜20d位于固态电解质参比层20c。绝缘层24覆盖于第一电极模块22的离子敏感膜和第二电极模块23的离子敏感腊上，第一开口241与第一电极模块22的离子敏感膜和第二电极模块23的离子敏感膜连通，形成第一反应腔，第二开口242与第一电极模块22的离子敏感膜和第二电极模块23的离子敏感膜连通，形成第二反应腔。

进一步的，传感器20还包括盖板(图未示)和覆盖板(图未示)，盖板盖设于盐桥25上，盖板用于隔离盐桥25与外界物质之间的接触，防止外界物质粘附在盐桥25上，影响传感器20的测量的准确性。

覆盖板覆盖于绝缘层24和盖板25上，并且覆盖板设置有第一开孔(图未示)和第二开孔(图未示)，第一开孔与第一开口对应，第二开孔与所述第二开口对应，使得医疗人员可通过第一开孔和第二开孔滴入样本。覆盖板的形状与基板的形状相一致，覆盖板用于保护电极模块、绝缘层和盐桥。

第一电极模块22的离子敏感膜和第二电极模块23的离子敏感膜可分别为钠离子敏感膜和钾离子敏感膜，则传感器20用于同时测量钠和钾离子浓度；或者，第一电极模块22的离子敏感膜和第二电极模块23的离子敏感膜分别为钠离子敏感膜和氯离子敏感膜，则传感器20用于同时测量钠和氯离子浓度；又或者，第一电极模块22的离子敏感膜和第二电极模块23的离子敏感膜分别为钾离子敏感膜和氯离子敏感膜，则传感器20用于同时测量钾和氯离子浓度。

值得说明的是：本领域的技术人员也可以根据实际测量离子的需要，设置更多电极模块，例如：设置三个电极模块、五个电极电模块等等，只要绝缘层覆盖于各个电极模块的离子敏感膜上，并且绝缘层上的开口与离子敏感膜连通即可。比如设置三个电极模块，分别用于测量钠、钾和氯离子的浓度，则三个电极模块中的离子敏感膜分别为钠离子敏感膜、钾离子敏感膜和氯离子敏感膜，绝缘层覆盖于钠离子敏感膜、钾离子敏感膜和氯离子敏感膜上，并且绝缘层的开口与钠离子敏感膜、钾离子敏感膜和氯离子敏感膜连通。

进一步的，各个电极模块可平行设置于基板21上，具体为：第一电极模块的第一反应电极与所述第二电极模块的第一反应电极平行设置；第一电极模块的第二反应电极与所述第二电极模块的第二反应电极平行设置。

传感器20的操作原理：在传感器20的一反应腔内滴入待测溶液，优选的，待测溶液的量为10ul，在传感器20的另一反应腔内滴入参比溶液，优选的，参比溶液的量为10ul，将高输入阻抗放大电路分别连接第一接触电极和第二接触电极，测量传感器的电极电位值，其中，该电极电位值与待测溶液中钠离子浓度的对数线性相关，根据两者的线性关系，即计算出电动势。并根据计算得到的电动势，结合能斯特方程，即可计算出待测溶液中的离子浓度。

在本发明实施方式中，将反应电极和接触电极集成在基板上，并且在反应电极上设置固态电解质参比层、离子敏感膜和绝缘层，实现了测离子浓度的传感器的集成化和微型化，便于携带。进一步的，绝缘层上设置有反应腔，通过将液体样本和参比溶液放置于反应腔中，即测试液体样本的离子浓度，操作简单。另外，本发明的基板上集成多个电极模块，多个电极模块用于测量不同离子的浓度，从而实现传感器同时对同一样本测量不同离子的浓度，不用于逐一测量各个离子浓度，非常方便，并且提高工作人员的工作效率。

本发明又提供测量多项离子浓度的传感器的制作方法实施方式。请参阅3，方法包括：

步骤S301：通过第一印刷设备将银印刷材料印刷在基板上，形成第一反应电极和第二反应电极；

第一印刷设备采用的印刷技术为丝网印刷技术，当然，第一印刷设备也可采用其它技术，例如：薄膜蒸涂技术。基板的材料可为聚丙烯、聚酯、聚乙烯或者聚氯乙烯。反应电极可以采用碳、金、铂或钛等材料制成，导电引线和接触电极可以采用银、碳、金、铂或钛等材料制成，银的电化学特性不稳定，但导电性能良好，故一般不用来制作反应电极，而可用来制作接触电极和导电引线。

步骤S302：通过第二印刷设备将铂印刷材料印刷在基板上，形成第一导线、第二导线、第一接触电极和第二接触电极，并且第一导线分别与第一反应电极和第一接触电极连接，第二导线分别与第二反应电极和第二接触导线连接；

第二印刷设备也是采用丝网印刷技术。

步骤S303：对反应电极进行擦洗，并擦拭干净；

反应电极的擦洗可使用无水乙醇，因此，步骤S303又可具体为：使用无水乙醇对所述反应电极表面进行擦洗，并擦拭干净。

步骤S304：对反应电极进行氧化处理，并且清洗烘干；

反应电极可通过氧化性溶液进行氧化，例如：高锰酸钠溶液，则步骤S304又可具体为：将反应电极浸泡到质量百分比为20％的高锰酸钠溶液中10min，对表面进行氧化处理，处理完后用纯化水冲洗干净，并在80℃烘箱中烘干。

步骤S305：在浓度为2.5m～6.5mM的碳酸钠溶液中加入质量百分比为2％～7％的明胶，充分搅匀，形成电解质层浆料，通过第三印刷设备将所述电解质层浆料印刷在反应电极表面，形成固态电解质参比层；

碳酸钠溶液可通过将碳酸钠溶解在纯化水中形成浓度为2.5m～6.5mM浓度的溶液得到。在将明胶加入碳酸钠溶液后，可在搅拌至电解质层浆料呈粘稠透明状。第三印刷设备采集丝网印刷技术将该电解质层浆料印刷在反应电极表面，在本发明实施方式中，固态电解质参比层的厚度优选为50um，第三印刷设备的网板优选为250目，网距1.5mm，刮板速度15mm/s，压强2.5kg/cm2。

步骤S306：制作离子成膜液，并通过第四印刷设备将所述离子成膜液印刷固态电解质参比层的表面，形成离子敏感膜，从而获得第一电极模块，并重复步骤S301～S306，获得第二电极模块；

制作离子成膜液的步骤又可包括：在2.2ml癸二酸二丁酯中加入18.9mg颉氨霉素、17.0mg的四苯硼钠和1120mg的PVC，震荡1分钟后，加入8ml丙酮，震荡溶解生成透明粘稠的离子成膜液，通过第四印刷设备将离子成膜液印刷固态电解质参比层的表面，形成离子敏感膜。在本发明实施方式中，第一电极模块为钾离子电极模块，离子成膜液为钾离子成膜液，离子敏感膜为钾离子敏感膜，第二电极模块为钠离子电极模块，离子成膜液为钠离子成膜液，离子敏感膜为钠离子敏感膜；或者，第一电极模块为钾离子电极模块，离子成膜液为钾离子成膜液，离子敏感膜为钾离子敏感膜，第二电极模块为氯离子电极模块，离子成膜液为氯离子成膜液，离子敏感膜为氯离子敏感膜；或者，第一电极模块为钠离子电极模块，离子成膜液为钠离子成膜液，离子敏感膜为钠离子敏感膜，第二电极模块为氯离子电极模块，离子成膜液为氯离子成膜液，离子敏感膜为氯离子敏感膜。

优选的，第四印刷设备也是采用丝网印刷技术钠离子成膜液印刷固态电解质参比层的表面。在本发明实施方式中，离子敏感膜的厚度优选为10um，第四印刷设备的网板优选为150目，网距1.5mm，刮板速度15mm/s，压强2.5kg/cm2。

进一步的，将离子活性载体、亲脂性大分子、非导电高分子聚合物、增塑剂溶解在环己酮或丙酮中形成粘稠溶液，作为离子选择性电极成膜液，非导电高分子聚合物在溶液中的浓度为8mg/ml；离子活性载体选自十四烷基甲基丙烯酸双【(12-冠醚-4)甲基】酯、4-十八酰氧基甲基-N,N,N’,N’-四环己基-1,2-亚苯基二氧二乙酰胺、N,N,N’,N’-四环己基-1,2-亚苯基二氧二乙酰胺、N,N’-二苯基-N,N’-二苄基-1,2-亚苯基二氧二乙酰胺中的一种；亲脂性大分子选自四苯硼钠、四氯苯硼钾、四【3,5-二(三氟代甲基)苯基】硼酸钠中的一种或几种；非导电高分子聚合物选自聚氯乙烯、聚氨酯、聚醋酸乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种。增塑剂选自癸二酸二丁酯、己二酸二辛脂、邻苯二甲酸二丁酯、二硝基苯辛基醚、癸二酸二仲辛酯、顺丁烯二酸二乙辛酯、富马酸二辛酯中的一种或几种；增塑剂可提高此溶液的塑性，便于在后续的丝网印刷中成塑，其质量百分比为13％；

在固态电解质参比层形成离子电极膜后，避光冷藏干燥保存。

步骤S307：将绝缘层印刷在所述第一电极模块的离子敏感膜和第二电极模块的离子敏感膜上，其中，所述绝缘层上设置有第一开口和第二开口，所述第一开口分别与所述第一电极模块的离子敏感膜和第二电极模块的离子敏感膜连通形成第一反应腔，所述第二开口分别与所述第一电极模块的离子敏感膜和第二电极模块的离子敏感膜连通形成第二反应腔；

第一开口和第二开口均与离子敏感膜连通，使得离子敏感膜通过第一开口和第二开口裸露，相当于离子敏感膜作为第一开口和第二开口的底板,第一开口与底板构成第一反应腔，第二开口与底板构与第二反应腔，反应腔作为离子敏感膜的反应区域。

步骤S308：将盐桥设置于绝缘层上，其中，盐桥的一端延伸至第一反应腔内，且另一端延伸至第二反应腔内；

优选的，盐桥的一端延伸至第一反应腔的底部，盐桥另一端延伸至第二反应腔的底部，在反应腔承载液体样本时，盐桥的两端均与液体样本相接触。

步骤S309：将盖板盖设于盐桥上，从而形成传感器本体；

盖板用于保护盐桥。

进一步的，方法还包括：

步骤S310：在每一反应腔内粘贴至少两条双面胶，在两条双面胶之间形成沟槽；

双面胶宽度优选为0.5厘米，厚度为0.25厘米，沟槽的宽度优选为2毫米。

步骤S311：在双面胶的表面覆盖表面亲水性板；

液体样本添加到反应腔后，液体样本可沿沟槽进行流动。

在实际测量时，在第一反应腔和第二反应腔分别加入待测溶液和已知浓度的参比溶液，两个接触电极与外围的检测电路连接。另外，由于本发明传感器十分微型化，整体电极面积只有1.5cm*2.3cm，绝缘层上的开口区域较小，位于绝缘层上开口两侧的胶体之间间距很小，可以起到类似毛细血管的虹吸作用，将待测溶液和参比溶液分别吸入反应腔，因此检测所需的试液量很少，检测所需时间较短。在检测血清中钠离子浓度时，所需血样仅10～15uL，检测时间少于50s。

被分别吸入反应腔的待测溶液和参比溶液，通过绝缘层上的开口与离子敏感膜发生接触，并与离子敏感膜发生反应。离子敏感膜中离子活性载体一般为笼状、环状或者链状有机化合物，分子中有多个含氧原子的极性配位基，由于氧原子有两对孤对电子提供偶极矩—离子结合力，使其能与待测溶液、参比溶液中的钠离子络合，形成一定比例的络合物，从而改变离子敏感膜的膜电极电位。固态电解质参比层中加入含钠离子的无机盐，使电解质层与反应电极之间形成欧姆接触，有效降低了电极的电阻。

为了方便读者更好地理解本发明，本发明举例进行说明，以下提供两组实验数据：

实验1：请参阅图5、图6和图7，通过传感器测量不同浓度KCl溶液(该溶液含1.0mM CaCl2和140mM NaCl背景电解质)分别得到钠离子、钾离子和氯离子电位响应校正曲线，校正方程为EMF(mV)＝60.5lgC(mmol/L)+80.7，如图中直线所示，EMF表示响应电动势，C表示溶液中各离子浓度，相关系数R2为99.97。

实验2：请参阅图8、图9和图10，钠传感器测量血清中钠离子、钾离子和氯离子浓度的电位响应校正曲线，其校正方程为EMF(mV)＝62.5lgC(mmol/L)-36.7，如图中直线所示，相关系数R2为99.76。

由图5～图10看出，本发明传感器响应梯度符合能斯特方程。

请参阅图11、图12和图13，传感器在常温常态下保存60天，检测每天的响应梯度，绘制出响应梯度随时间的变化关系，本发明的传感器在60天内其响应梯度基本保持在60mV/-pK+，说明本发明传感器具有良好的工作稳定性。

在本发明实施方式中，将反应电极和接触电极集成在基板上，并且在反应电极上设置固态电解质参比层、离子敏感膜和绝缘层，实现了测离子浓度的传感器的集成化和微型化，便于携带。进一步的，绝缘层上设置有反应腔，通过将液体样本和参比溶液放置于反应腔中，即测试液体样本的离子浓度，操作简单。另外，本发明的基板上集成多个电极模块，多个电极模块用于测量不同离子的浓度，从而实现传感器同时对同一样本测量不同离子的浓度，不用于逐一测量各个离子浓度，非常方便，并且提高工作人员的工作效率。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种测量多项离子浓度的传感器，其特征在于，包括：

基板；

第一电极模块；

第二电极模块,所述第一电极模块和第二电极模块均设置于所述基板上；

绝缘层，所述绝缘层覆盖于所述第一电极模块和第二电极模块上，并且所述绝缘层设置有第一开口和第二开口，所述第一开口与所述第一电极模块和第二电极模块连通，形成第一反应腔，所述第二开口与第一电极模块和第二电极模块连通，形成第二反应腔；

盐桥，所述盐桥设置于所述绝缘层上，其中，所述盐桥的一端延伸至所述第一反应腔内，且另一端延伸至所述第二反应腔内。

2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，

所述电极模块包括第一选择电极、第二选择电极、固态电解质参比层和离子敏感膜；

所述第一选择电极包括第一反应电极、第一导线和第一接触电极，所述第一反应电极、第一导线和第一接触电极均设置于所述基板，并且所述第一导线分别与所述第一反应电极和第一接触电极连接；

所述第二选择电极包括第二反应电极、第二导线和第二接触电极，所述第二反应电极、第二导线和第二接触电极均设置于所述基板，并且所述第二导线分别与所述第二反应电极和第二接触电极连接；

所述固态电解质参比层覆盖于所述第一反应电极和第二反应电极上；

所述离子敏感膜位于所述固态电解质参比层上；

所述绝缘层覆盖所述于第一电极模块的离子敏感膜和第二电极模块的离子敏感膜上，所述第一开口与所述第一电极模块的离子敏感膜和第二电极模块的离子敏感膜连通，形成第一反应腔，所述第二开口与第一电极模块的离子敏感膜和第二电极模块的离子敏感膜连通，形成第二反应腔。

3.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，

所述第一电极模块的离子敏感膜和第二电极模块的离子敏感膜分别为钠离子敏感膜和钾离子敏感膜，

或者，

所述第一电极模块的离子敏感膜和第二电极模块的离子敏感膜分别为钠离子敏感膜和氯离子敏感膜，

或者，

所述第一电极模块的离子敏感膜和第二电极模块的离子敏感膜分别为钾离子敏感膜和氯离子敏感膜。

4.根据权利要求3所述的传感器，其特征在于，

所述传感器还包括盖板和覆盖板；

所述盖板盖设于所述盐桥上；

所述覆盖板覆盖于所述绝缘层和盖板上，并且所述覆盖板设置有第一开孔和第二开孔，所述第一开孔与所述第一开口对应，所述第二开孔与所述第二开口对应。

5.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，

所述第一电极模块的第一反应电极与所述第二电极模块的第一反应电极平行设置；

所述第一电极模块的第二反应电极与所述第二电极模块的第二反应电极平行设置。

6.一种测量多项离子浓度的传感器的制作方法，其特征在于，包括：

通过第一印刷设备将银印刷材料印刷在所述基板上，形成第一反应电极和第二反应电极；

通过第二印刷设备将铂印刷材料印刷在基板上，形成第一导线、第二导线、第一接触电极和第二接触电极，所述第一导线分别与第一反应电极和第一接触电极连接，所述第二导线分别与第二反应电极和第二接触导线连接；

对所述反应电极进行擦洗，并擦拭干净；

对所述反应电极进行氧化处理，并且清洗烘干；

在浓度为2.5m～6.5mM的碳酸钠溶液中加入质量百分比为2％～7％的明胶，充分搅匀，形成电解质层浆料，通过第三印刷设备将所述电解质层浆料印刷在反应电极表面，形成固态电解质参比层；

制作离子成膜液，并通过第四印刷设备将所述离子成膜液印刷固态电解质参比层的表面，形成离子敏感膜，从而获得第一电极模块，并重复上所述步骤，获得第二电极模块；

将绝缘层印刷在所述第一电极模块的离子敏感膜和第二电极模块的离子敏感膜上，其中，所述绝缘层上设置有第一开口和第二开口，所述第一开口分别与所述第一电极模块的离子敏感膜和第二电极模块的离子敏感膜连通形成第一反应腔，所述第二开口分别与所述第一电极模块的离子敏感膜和第二电极模块的离子敏感膜连通形成第二反应腔；

将所述盐桥设置于所述绝缘层上，其中，所述盐桥的一端延伸至所述第一反应腔内，且另一端延伸至所述第二反应腔内。

7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，

所对所述反应电极进行擦洗，并擦拭干净的步骤包括：

使用无水乙醇对所述反应电极表面进行擦洗，并擦拭干净；

所述对所述反应电极进行氧化处理，并且清洗烘干的步骤包括：

将所述反应电极浸泡到质量百分比为20％的高锰酸钠溶液中10min，对表面进行氧化处理，处理完后用纯化水冲洗干净，并在80℃烘箱中烘干。

8.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，

所述固态电解质参比层的厚度为50um；

所述第三印刷设备的网板为250目，网距1.5mm，刮板速度15mm/s，压强2.5kg/cm²。

9.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，

所述离子敏感膜的厚度为10um；

所述第四印刷设备的网板为150目，网距1.5mm，刮板速度15mm/s，压强2.5kg/cm²。

10.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，

所述第一电极模块为钾离子电极模块，所述离子成膜液为钾离子成膜液，所述离子敏感膜为钾离子敏感膜，所述第二电极模块为钠离子电极模块，所述离子成膜液为钠离子成膜液，所述离子敏感膜为钠离子敏感膜，

或者，

所述第一电极模块为钾离子电极模块，所述离子成膜液为钾离子成膜液，所述离子敏感膜为钾离子敏感膜，所述第二电极模块为氯离子电极模块，所述离子成膜液为氯离子成膜液，所述离子敏感膜为氯离子敏感膜，

或者，

所述第一电极模块为钠离子电极模块，所述离子成膜液为钠离子成膜液，所述离子敏感膜为钠离子敏感膜，所述第二电极模块为氯离子电极模块，所述离子成膜液为氯离子成膜液，所述离子敏感膜为氯离子敏感膜。