CN108226044B - 用于确定取决于活性氧浓度的被测变量的传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于确定取决于活性氧浓度的被测变量的传感器。一种用于确定与测量流体中具体地测量液体中的属于活性氧类别的至少一种分析物的浓度相关的被测变量的传感器，包括：传感器元件，被提供用于接触包括指示剂物质的测量流体，其中指示剂物质旨在被至少一种分析物氧化成指示剂物质的氧化形式；用于在传感器元件中产生电流的装置，所述电流引起指示剂物质的氧化形式的还原，并且由此使指示剂物质再生；光学测量传感器，其被设计成检测受到指示剂物质的氧化形式影响的测量辐射，并且使用受到影响的测量辐射产生测量信号具体地电测量信号；以及传感器开关，其与光学测量传感器连接以接收测量信号并被设计成使用测量信号来确定被测变量的测量值。

Description

用于确定取决于活性氧浓度的被测变量的传感器
技术领域
本发明涉及一种用于确定与测量流体中的至少一种活性氧的浓度相关的被测变量的传感器。
背景技术
也被称为“氧自由基”的活性氧(或简称为ROS)一方面包括诸如超氧阴离子O2 -、羟基自由基OH*、过氧自由基ROO*和脂类烷氧自由基RO*的自由基以及诸如过氧化氢H2O2、氢过氧化物ROOH、臭氧O3、次氯酸根阴离子OCl-的稳定分子氧化剂，以及还有诸如单线态氧1O2的处于激发态的氧分子。因此，ROS包含自由基或可在其周围形成自由基的不稳定化合物。
已知安培计以及光学传感器均用于确定作为分析物或多个分析物的一种或多种ROS的浓度。
然而，现有技术中已知的安培计传感器一方面取决于流量，并且另一方面不具有高选择性，即，对其他分析物的不可忽略的交叉敏感性因此经常出现。因此，ROS的精确测量或取决于其的被测变量通常仅在具有基本组分(即，已知的成分)的消毒剂中是可能的，使得交叉敏感性可以从数学上被排除或被补偿。
基于用于鉴定过氧化氢的荧光淬灭的光学传感器数十年来是已知的。第一传感器之一从Hermann E.Posch,Otto S.Wolfbeis，“Optical sensor for hydrogen peroxide(用于过氧化氢的光学传感器)”，Microchimica Acta,Vol.97,Issue 1,41-50,1989年中可得知，并且是基于包括渗透选择性膜、用于将过氧化物转化为氧的催化剂和氧敏感膜的硅氧烷斑点。当计算过氧化物浓度时，周围的氧浓度必须计算在内。这些传感器的一个缺点是分钟数量级的慢响应时间，而且只有0.1-10mmol/l的相对小的可用测量范围。
具有对过氧化物的高选择性的酶基传感器也是已知的。然而，这些不是非常温度稳定的。
用于确定ROS浓度的光学传感器的发展力图改善选择性，例如通过使用具有选择性受体位点的染料。另一方面，这些光学ROS传感器中的许多具有如下缺点：由于指示剂分子中的化学变化发生，因此确定被测变量的光学变化要么是不可逆的要么是只能逆反几次。例如，Christoph Staudinger和Sergey Borisov在“Long-wavelength analyte-sensitive luminescent probes and optical(bio)sensors(长波长分析物敏感的发光探针和光学(生物)传感器)”，Methods Appl.Fluoresc.3(2015年)1-73中描述了磷光有机复合物，其在用次氯酸盐氧化同时与染料结合时引起在近红外范围内的磷光增加，其中初始状态只能通过化学反应来恢复。这具有的缺点是，传感器只有在浸入通过化学再生来恢复传感器的初始状态的再生溶液中之后才能再次显示分析物的浓度降低。如果传感器也要测量浓度的波动过程，则其必须定期以这种方式进行再生。这种方法需要时间和精力，并且在测量方面是有问题的，因为长时间的无中断测量是不可能的。如果这种传感器要用于自动监测和控制过程，则能够定期自动地从过程中移除传感器并自动向传感器提供再生溶液以恢复初始状态的可更换配件是必需的。然而，这涉及到并且产生定期中断。
色块也用于检测剂量计或食品包装中的ROS。这些色块所基于的反应也是不可逆的，并且因此不适用于在过程分析中长期用于监测和/或控制或相应地调节工业过程的传感器。
在H.Akbari Khorami,P.Wild,N.Djilali，“Fiber optical sensors forhydrogen peroxide vapor(用于过氧化氢蒸汽的光纤传感器)”，InternationalScholarly and Scientific Research&Innovation,9(10),1145,2015年中，为了通过测量反射来测定过氧化氢的浓度，将普鲁士蓝(也称为柏林蓝或特恩布尔试剂)以及普鲁士白(也称柏林白或埃弗里特盐)的还原形式描述为无机化学稳定的指示剂物质。在这方面，到目前为止已经尝试了通过浸入含有还原剂的再生溶液来恢复原始状态。这是可能的，但是需要将传感器机械地浸入再生溶液中并且与维护工作相关联。而且，再生溶液的还原效果由于还原剂的消耗而随时间降低，并且因此再生溶液必须定期补充。测量溶液潜在地夹带到再生溶液中会引起错误的测量值。再生溶液夹带到测量溶液中对于由传感器监测的过程来说也可能是有问题的。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于测量与活性氧浓度相关的被测变量并且克服现有技术中已知的传感器的上述缺点的通用传感器。
该目的通过本发明的传感器实现。
用于确定与测量流体中的-具体地测量液体中的-属于活性氧类别的至少一种分析物的浓度相关的被测变量的根据本发明的传感器包括：
-传感器元件，被提供用于接触包括指示剂物质的测量流体，其中指示剂物质旨在被至少一种分析物氧化成指示剂物质的氧化形式；
-用于在传感器元件中产生电流流动的装置，该电流流动引起指示剂物质的氧化形式的还原，并且由此引起指示剂物质的再生；
-光学测量传感器，其被设计成检测受到指示剂物质的氧化形式影响的测量辐射，并且使用受到影响的测量辐射来产生测量信号，具体地电测量信号；以及
-传感器开关，其与光学测量传感器连接以接收测量信号并且被设计成使用测量信号来确定被测变量的测量值。
与测量流体中的分析物浓度相关的被测变量可以是上述活性氧中的一种或多种的浓度，或通过化学反应转化为活性氧以及其他可能产物的测量流体中的物质的浓度。例如，其可以是通过葡萄糖氧化酶转化为过氧化氢和葡糖酸内酯的葡萄糖，其中测量流体中的葡萄糖浓度与由通过葡萄糖氧化酶转化形成的过氧化氢的浓度的量相关。
例如，由光学测量传感器检测到的受到影响的测量辐射可以是由传感器元件发送的测量辐射或在传感器元件上或传感器元件中反射的测量辐射，其强度例如通过被指示剂物质的氧化形式吸收来衰减。或者，由测量传感器检测到的受到影响的测量辐射可以是由指示剂物质的氧化形式发射的发光辐射，或者受到指示剂物质的氧化形式影响的传感器元件中包含的参考物质的发光辐射。
指示剂物质和指示剂物质的氧化形式可以以不同的方式与测量辐射相互作用，使得可以使用光学测量传感器来在受到指示剂物质影响的测量辐射与受到指示剂物质的氧化形式影响的测量辐射之间加以区分，或测量传感器可以被设计成使得其专门检测受到指示剂物质的氧化形式影响的测量辐射并将其转换成测量信号。例如，受到影响的测量辐射的强度可以是与测量流体接触的指示剂物质的氧化形式的量的量度。这又取决于测量流体中分析物的浓度，使得受到影响的测量辐射的强度是分析物浓度的量度，并因此与待确定的被测变量直接相关。
指示剂物质可以例如通过被分析物氧化成指示剂物质的氧化形式来改变其颜色，这对应于其吸收行为的变化。指示剂物质可以替代地或附加地通过被氧化，例如通过改变发光衰减时间、相位角或其发光光谱来改变其发光行为，特别是其荧光或磷光行为，例如，发光波长的偏移或发光辐射强度的变化。
为了产生测量信号，测量传感器可以相应地被设计成检测所接收到的测量辐射的强度和/或相位角偏移和/或衰减时间和/或波长偏移。
根据本发明，通过使用光学测量传感器避免了现有技术中已知的电流测量传感器的缺点，例如对流动的依赖性或关于分析物的低选择性。另一方面，根据本发明，也避免了已知用于确定ROS浓度的光学传感器的缺点，例如通过借助使用在传感器元件中感应的电流流动来还原指示剂物质的氧化形式用化学再生溶液再生的传感器的定期再生。通过用电流流动来还原指示剂物质的氧化形式，传感器可以在没有附加化学物质且没有长时间中断的情况下被非常快速地恢复到这样的状态，在该状态下，其可以测量与至少一种活性氧的浓度相关并小于之前检测到的测量值的被测物质的测量值。
有利地，传感器可以用于测量作为分析物的过氧化氢的浓度。
有利地，指示剂物质是可以被氧化成稳定氧化形式的无机或有机物质，其中指示剂物质及其氧化形式优选在光学性质方面不同，使得测量辐射在与指示剂物质和指示剂物质的氧化形式相互作用时以不同的方式被转换。有利地，指示剂物质的氧化形式具有与指示剂物质不同的颜色。指示剂物质例如可以是电致变色物质。
指示剂物质可以是例如柏林蓝(也称为普鲁士蓝或特恩布尔试剂)的还原形式。柏林蓝的还原形式也被称为柏林白(或普鲁士白或埃弗里特盐)。指示剂物质还可以具有组分KnM1m[M2o(CN)6]p的柏林蓝的类似物，其中K为选自由Li、Na、K、Rb、Cs和NH4形成的组的金属，并且其中M1和M2是选自由Fe、Co、Ni、Mn、Cd、Cu、Cr、V和Ru形成的组的金属。M1和M2可以是诸如例如在柏林蓝的情况下的K4M4[Fe(CN)6]3或者在柏林蓝的共同类似物的情况下的K2Co3[Co(CN)6]2的相同金属，或者诸如KCr[Fe(CN)6]的不同金属。
指示剂物质也可以是电致变色金属氧化物。诸如例如WO3、MoO3、IrO2、NiO、Nb2O5、RuO2和BiVO4的电致变色过渡金属氧化物化合物是可能的。可以被氧化成相应的Cu(II)化合物的稳定Cu(I)化合物以及二茂铁及二茂铁衍生物和钌络合物也是可能的。
可能的有机电致变色指示剂物质是电活性导电聚合物、甲基紫精、PANI、敌草快二溴化物、诸如镱酞菁的金属有机酞菁化合物、聚(3,4-亚乙二氧基)噻吩(PEDOT)、聚芴、聚乙炔、聚对苯乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩或聚对亚苯基。
优选地，指示剂物质在高达至少140℃的温度下是热稳定的。例如，这是无机指示剂物质的情况。
用于产生电流流动的上述装置可以包括与指示剂物质接触的一个或多个转换器元件，其被设计成将机械能、光能、热能或化学能转换为电压或电流。这在只有少量的能量可用于再生指示剂物质时是有利的。通过转换器元件的电流产生可以通过外部脉冲来启动，例如通过集成在传感器中的脉冲发生器或通过外部脉冲发生器来启动。特别地，脉冲发生器可以包括其自己的能量源，使得其不依赖于传感器的能量。有利地，脉冲发生器可以连接到传感器电路，或连接到被设计成与传感器电路连通的上级单元。有利地，脉冲发生器可以由传感器电路或者由上级单元控制，使得脉冲开始的时间点与测量值的检测相协调，并且特别是与其同步。
例如，用于产生电流流动的装置可以包括多个与指示剂物质接触并且具体地嵌入在传感器元件中的压电晶体。压电晶体可以例如包括氧化锌、铌酸锂或炉甘石(氧化铁/氧化锌)，具体地呈纳米棒的形式。在该实施例中，用于产生电流流动的脉冲发生器可以是声源或诸如气动系统的压力发射器。
在另一示例中，用于产生电流流动的装置可以包括与指示剂物质接触的珀尔帖元件。在该实施例中，用于通过珀耳帖元件产生电流的脉冲发射器可以是诸如电阻加热器或换热器的热源。
用于产生电流流动的装置可以包括电致变色物质，外部光脉冲借助于该电致变色物质转换成用于还原指示剂物质的氧化形式的电流。例如，该实施例中的传感器元件可以包括
Figure GDA0002585350940000071
电池。用于启动电流产生的脉冲发生器可以是诸如光源的辐射源。因此，传感器元件可以例如包括两种电致变色物质，其中电致变色物质之一用作被分析物氧化的指示剂物质，并且第二电致变色物质用于将电磁辐射，具体地光，转换成电流，以激发通过传感器元件的电流流动以使传感器的指示剂物质再生。
用于产生在传感器元件中的电流流动的装置可以包括与指示剂物质接触的至少两个电极，具体地设计为传感器元件的部件的至少两个电极；以及电压源，其以导电的方式连接到或可连接到电极，用于在电极之间施加电压。电压通过电压源可以施加到电极，以激发通过传感器元件的电流流动以还原指示剂物质的氧化形式。施加的电压水平设置成，使得指示剂物质的氧化形式通过在电极之间流动的电流来还原，从而使指示剂物质再生。
在该实施例中，传感器因此包括：
-提供来用于接触测量流体的传感器元件，其包括指示剂物质和与指示剂物质电解地接触的至少两个电极，其中指示剂物质旨在被分析物氧化成指示剂物质的氧化形式；
-电压源，其可以连接到电极，以在电极之间施加电压；
-光学测量传感器，其被设计成检测受到指示剂物质的氧化形式影响的测量辐射的强度，并且使用受到影响的测量辐射，例如使用取决于其的测量辐射的强度、相位角或衰减时间或水平来产生测量信号；以及
-传感器开关，其与光学测量传感器连接以接收测量信号并被设计成使用测量信号来确定被测变量的测量值。
传感器可以包括连接到电压源的函数发生器，其用于在电极之间施加作为时间的函数的预定电压。例如，函数发生器可以在预先指定的持续时间内预先指定恒定的直流电压值，或者预先指定长度的若干直流电压脉冲的序列。传感器电路可以被设计成控制电压源和/或函数发生器。可替代地，传感器电路和/或函数发生器可以连接到用于通信的上级数据处理单元，其中，上级数据处理单元控制函数发生器和传感器电路，具体地，以协调并且具体地使由光学测量传感器对测量值的检测与由电压传感器启动的通过传感器元件的电流流动对传感器的再生同步。
电极可以包括诸如铜、银、铂、金或碳的导电改性中的至少一种金属，或诸如硅、锗、砷化镓、氧化铟锡(ITO)或其盐的半导体材料，或导电聚合物。掺杂或未掺杂的、氧化或未氧化的导电聚合物可以作为导电聚合物，例如聚吡咯、顺式或反式聚乙炔、聚对苯撑、聚噻吩、聚对苯撑亚乙烯、对苯硫醚、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)、聚(苯乙烯磺酸)、液晶噻吩衍生物、聚(对亚苯基硫醚)、聚(庚二炔)、聚(乙烯二氧噻吩)或聚(异硫)。具有诸如银膏、CNT、在诸如TOPAS的透明聚合物中的SWCNT或石墨的导电添加剂的其它聚合物可以作为导电聚合物。
在一个有利的实施例中，电极可由诸如氧化铟锡(ITO)、氟氧化锡(FTO)、铝氧化锌(AZO)和二氧化锡(ATO)的对测量辐射透明的材料形成，该材料在一个实施例中覆盖可见光谱范围的波长范围。
在有利的实施例中，传感器元件包括含有指示剂物质的膜。指示剂物质可以被固定并且可能被封装在基质中，使得其不能离开测量液体，或者只能缓慢离开。在一个有利的实施例中，基质由无机材料形成；然而，其也可以包含聚合物。
具有指示剂物质的基质本身可以形成膜。膜也可以通过由具有指示剂物质的基质形成的第一层和其它层形成。例如，可以提供至少一个附加层，其对测量膜和/或分析物可渗透并且防止或抑制指示剂物质排放到测量流体中。对分析物可渗透的膜层例如可以选择性地对诸如活性氧，具体地过氧化氢，的分析物可渗透。除了膜和对测量流体或分析物可渗透的膜层之外，传感器元件可以包括其他保护层或功能层。
在电极中，第一个可以覆盖膜的顶侧的至少一部分，并且第二个可以覆盖膜的底侧的至少一部分。在其背离膜的一侧上，电极可以具有其他层，例如以便于通过测量流体润湿。
在替代实施例中，电极也可以嵌入在膜中或以另外的方式接触膜。
第一电极可以对测量辐射和受到氧化的指示剂物质影响的测量辐射透明，并且对分析物和/或测量流体不可渗透。该电极布置在背离测量流体的膜的一侧上，并且允许测量辐射辐射到具有布置在电极之间的指示剂物质的膜中。
光学测量传感器可例如被设计成检测由指示剂物质的氧化形式发送的测量辐射的强度。光学测量传感器的测量信号因此取决于指示剂物质对测量辐射的吸收。在这种情况下，光学测量传感器可以具有发射测量辐射的辐射源，其中测量辐射被引向膜。有利地，测量辐射穿过透明第一电极到达膜。此外，测量传感器具有辐射接收器，通过具有指示剂物质的膜发送的测量辐射被引导至该辐射接收器。有利地，在该实施例中，第二电极也被设计成对测量辐射透明，使得通过膜发送的测量辐射穿过第二电极到达辐射接收器，其中如果适用的话，所发送的测量辐射可以借助于光导被引导到辐射接收器。
在替代实施例中，光学测量传感器可以被设计成检测由膜或传感器元件的反射层反射或散射的测量辐射，或者在被测量辐射激发之后由氧化的指示剂物质发射的发光辐射，或者受到氧化的指示剂物质影响的参考物质的发光辐射。在该实施例中，光学测量传感器可以包括将测量辐射辐射到膜中的辐射源和被设计成输出取决于接收到的强度的测量信号的辐射接收器，其中辐射源和辐射接收器分别布置在传感器壳体中，其一端由包括膜的传感器元件封闭。测量辐射可以从辐射源经由光导被传导到膜，并且反射或散射的辐射或发光辐射可以通过光导或附加光导被引导到接收器。
传感器可以具有壳体，光学测量传感器和传感器电路可以容纳在其中。传感器元件可以在一侧，具体地旨在浸入测量流体中的传感器端面，上封闭传感器壳体。第二电极的几何形状可以确定传感器端面的形状和/或性质，例如使得传感器端面的形状使气泡或污渍难以积聚。
覆盖膜的底侧的至少一部分的第二电极可以由导电材料，具体地金属，形成为网状结构。以这种方式，一方面第二电极对测量流体可渗透，而另一方面网状结构可以进行改性，例如涂覆有亲水性聚合物，使得其排斥气泡和/或污垢。网状结构也可以具有使气泡难以积聚或防止气泡积聚的形状。
传感器电路也可以被设计成使用电极来进行电流测量。例如，传感器电路可以被设计成确定在预定电压下在第一电极和第二电极之间流动的电流的电流强度，并且由所确定的电流强度来确定被测变量或者不同于该被测变量的另外被测变量。如果该被测变量既通过传感器的光学测量传感器又通过电流测量确定，则传感器电路也可以被设计成检测和评估由两种方法确定的测量值的偏差。如果适用的话，传感器电路可以被设计成在偏差超过预定阈值的情况下发出警告。
在一个实施例中，传感器电路可以被设计成通过在预定时间段上向膜施加预定电压来模拟被测变量的值，并且借助于光学测量传感器来确定所模拟的被测变量的测量值，并且使用所确定的测量值来执行传感器的校准、检验或调整。为了实现这一点，传感器电路可以连接到与膜接触的三个电极，并且借助于这三个电极，传感器电路可以向膜施加受控的电压。
本发明还涉及一种测量设备，该测量设备包括根据上述实施例之一的传感器和连接到传感器的上级单元，具体地测量变送器或控制电子器件或能量源，其中传感器和上级单元通过电流隔离的连接来彼此耦合，具体地通过感应式插接连接器耦合和/或无线电连接来彼此耦合，并且其中能量借助于电流隔离的连接单向地从上级单元传送到传感器。
上级单元可以包括数据处理单元。此外，测量设备可以被设计成使得附加数据，具体地被测变量，经由电流隔离的连接在传感器与上级数据处理单元之间双向地传送。
传感器可以具有至少包括传感器电路、光学测量传感器和传感器元件的壳体。在一个可能的实施例中，传感器元件可以牢固地连接到壳体，使得其不能更换。在这种情况下，如果传感器元件可能包含的指示剂物质和参考物质以及传感器基质均由无机物质形成，使得它们是化学稳定的，并且因此传感器具有相应长的运行时间，则是有利的。壳体还可以包括具有传感器元件的可更换盖，具体地当传感器元件包括在传感器的使用寿命期间以损害传感器的功能的方式老化的部件时。在这种情况下，在一定运行时间之后，盖可以用具有新的传感器元件的盖更换。在另一替代实施例中，传感器元件本身可以被设计成可更换的。
附图说明
在下文中基于附图所示的示例性实施例更详细地解释本发明。附图示出：
图1是根据第一示例性实施例的用于测量活性氧浓度的传感器；
图2是图1中描绘的传感器的传感器元件；
图3是根据第二示例性实施例的用于测量活性氧浓度的传感器；
图4是根据第三示例性实施例的用于测量活性氧浓度的传感器；
图5是根据第四示例性实施例的用于测量活性氧浓度的传感器；
图6是根据第五示例性实施例的用于测量活性氧浓度的传感器；
图7是图6中描绘的传感器的传感器元件；
图8是被设计成执行自动校准的根据第七示例性实施例的用于测量ROS浓度的传感器；
图9是图8中描绘的传感器的传感器元件；以及
图10是根据第八示例性实施例的用于测量ROS浓度的传感器。
具体实施方式
图1示意性地描绘了用于测量测量流体-具体地，诸如水性消毒剂溶液的测量液体中的过氧化氢浓度的传感器100。传感器100具有圆柱形传感器壳体9，其在一端面用传感器元件6封闭。传感器电路1以及光学测量传感器容纳在传感器壳体中，光学测量传感器具有辐射接收器2和辐射源3。例如，LED或若干LED的布置可以作为辐射源3。辐射接收器2可以包括一个或多个光电二极管或CCD元件。辐射接收器2被设计成将电磁辐射转换为诸如电流或电压的电信号，电信号的信号值取决于电磁辐射的强度。传感器电路1被设计成控制用于发射测量辐射的辐射源3，并且接收辐射接收器2的信号并将它们处理为测量信号。
本示例中的传感器100包括Y形光导4，其一方面将测量辐射从辐射源3引导到传感器元件6，并且另一方面将在传感器元件6中转换的测量辐射返回到辐射接收器2。
此处，传感器100包括电压源8，其在本示例中也可以由传感器电路1控制。
图2更详细地描绘了传感器100的传感器元件6。传感器元件6包括膜10，膜10包括由包含指示剂物质的基质形成的至少一个层。基质可以例如是聚合物或诸如盐或多孔陶瓷的无机物质。指示剂物质可以固定在基质中，例如聚合物结构中的孔或间隙中；其也可以化学地结合到基质。在本示例中，基质由Nafion形成，在Nafion中，柏林白(也被称为普鲁士白或埃弗里特盐)被固定为指示剂物质。在替代实施例中，膜可以具有附加层，例如，其可以用作指示剂物质从膜泄漏的屏障。可以提供附加功能层，例如膜可以包括不透明层，其抑制损害测量的辐射从周围环境进入壳体9的内部。
在本示例中，传感器元件6包括第一电极11，第一电极11布置在膜10的外侧上，即背离壳体9的内部，并且至少部分地覆盖膜10。传感器元件6包括第二电极12，第二电极12布置在面向壳体9的内侧的膜10的一侧上与第一电极11相对，并且至少部分地覆盖膜10。第一电极11被连接到电压源8的第一电线13接触。第二电极12被也连接到电压源8的第二电线14接触。电压源8因此可以在电极11和12之间施加预定电压-具体地，由传感器电路1预先指定的电压。
在本示例中，第一电极11由透明的氧化铟锡(ITO)构成，并具有孔15，测量液体可以通过该孔15到达膜10。第一电极替代地可以由诸如金属、碳、导电聚合物或导电复合材料的多种其他材料形成。在本示例中，第二电极12也由透明ITO构成，使得来自光导4的测量辐射可以穿过电极12进入膜10，或者在膜10中改变的测量辐射可以穿过电极12返回到光导4中并到达辐射检测器2。
基于以下原理，使用传感器100来测量属于ROS类别的分析物-具体地，过氧化氢-的浓度：指示剂物质意旨在被分析物-在这种情况下，过氧化氢-氧化成指示剂物质的氧化形式。当柏林白是指示剂物质时，以下反应发生，其中无色的柏林白被氧化成蓝色柏林蓝：
H2O2+2[FeIIFeII(CN)6]2-+2H+→2H2O+2[FeIIIFeII(CN)6]-。
所形成的柏林蓝可以通过例如吸收或反射测量来光学地检测，或者如本例中那样通过荧光测量来检测。为此，膜10包含也被固定在基质中的参考物质。参考物质可以是有机或无机染料，其基本上是化学惰性的，并且具体地，不与分析物反应。参考染料也可以通过测量由辐射源3发射的辐射来激发成具有范围在1μs和1000μs之间的衰减时间的发光。如果除了参考染料之外，柏林蓝也在基质中，则其会影响辐射接收器接收到的发光信号。相比之下，柏林白不会影响发光信号。浓度的差异通过这种方式可以确定并由辐射接收器2检测，辐射接收器2向传感器电路1发射代表测量流体中的过氧化氢浓度的电测量信号。参考染料可以与指示剂物质一起固定在基质中或者在膜的另一层中。
传感器电路1被设计成基于根据经验确定的分配准则从辐射接收器2的测量信号确定过氧化氢浓度的当前测量值，该分配准则将过氧化氢浓度的测量值分配给辐射接收器2的测量信号。传感器电路1可以包括显示器或另一个显示元件，借助于该显示元件，传感器电路1可以输出所确定的测量值。其可以替代地具有与诸如计算机、测量变送器、诸如智能电话或平板计算机的便携式控制单元或可编程逻辑控制器的上级数据处理单元有线或无线地可连接的通信接口，借助于该通信接口，其可以将确定的测量值输出到上级数据处理单元。此外，上级数据处理单元可以向传感器供应能量。数据处理单元和传感器之间的耦合可以具有电气隔离-具体地感应式-接口。
柏林白到柏林蓝的氧化是不易逆转的。为了将由与测量流体的相互作用形成的柏林蓝再次还原成柏林白并且由此将传感器改变成可以确定新的测量值的状态，直流电压施加在第一电极11和第二电极12之间，这适用于电化学还原柏林蓝。将柏林蓝阴极地还原成柏林白所需的电压取决于相应的电极和基质材料。对于相对于铂参比电极的氧化和还原来说，电压优选位于0.7V和-0.7V之间-更优选地0.5和-0.5V之间。电压可以施加预定时间跨度t，在本示例中，预定时间跨度t小于5分钟-优选地小于1分钟，并且更优选小于30秒-但是至少0.1秒。在替代实施例中，还可以在第一电极和第二电极之间施加根据时间变化的电压，例如呈短直流电压脉冲的形式，或者呈一个或多个其中电压从零线性增加到所示范围的预定值并接着降低的顺序电压斜坡的形式。适合于传感器元件6的实施例的电压累进(progression)，即其材料-具体地，指示剂材料和层结构-可以在初步实验中加以确定。
在所示出的示例性实施例的替代实施例中，除了两个电极11和12之外，传感器可以具有用作参比电极的第三电极。参比电极例如可以是铂丝，或者涂有导电的难溶盐的铂丝。该实施例中的电压源8包括三电极电路，该三电极电路被设计为在用作工作电极的电极11和12中的一个之间根据时间施加预定电压-具体地，在预定时间跨度内恒定的电压脉冲或电压。
传感器电路1和/或用于通信的连接到传感器电路1的上级单元可以连接到电压源8以对其进行控制。在本示例中，传感器电路1包括被设计成控制电压源8，使得电压源8向电极11、12施加随时间变化的预定电压的函数发生器。该功能可以由传感器用户选择并预先指定给传感器电路1。
在一个非常简单的实施例中，函数发生器可以被省略，因为用于控制电压源的传感器电路仅启动开关，该开关可选地将发出恒定直流电压的电压源与电极连接或断开。在这种情况下，传感器电路可以将开关闭合诸如30秒的预定时间段，以向电极施加直流电压脉冲。
在本示例中，在确定每个测量值之后，传感器电路1控制电压源8，使得电压源向电极11、12施加30秒持续时间的直流电压脉冲，使得膜10在每个测量值被确定之后进行再生，即存在于膜10中的指示剂物质的氧化形式被电化学还原。
如果测量流体中的浓度大变化没有意料到，或者过氧化氢浓度的升高仅是过程相关的，则在每个测量值被确定之后，膜10不必进行再生；相反，在这些情况下，更大时间间隔的再生是足够的。在传感器100的有利实施例中，向电极11、12施加电压的这种再生的频率可以通过用户输入或者通过从可连接到传感器电路1的上级数据处理单元到传感器电路1的信号来预先指定。
在替代实施例中，除了诸如柏林白的第一指示剂物质之外，传感器元件6或膜10可以包含诸如具有结构AnMm[Fe(CN)6]xH2O的柏林白或柏林蓝的类似物的另一种指示剂物质，其中A是碱金属，M是诸如钴、镍、镁、镉、铜、铬、钒或钌的过渡金属。对于具有大交叉敏感度的测量，置信度值可以借助于比较测量来实现。在这种情况下，电压接收器检测由第一指示剂物质改变的测量辐射的强度以及由另一个指示剂物质改变的测量辐射的强度两者。基于代表相应强度的辐射接收器的两个测量信号，传感器电路可以确定两个测量值并将它们相互比较。当两个测量值之间的偏差太大时，传感器电路1可以-例如以错误或警告消息的形式-输出该情况。两次测量不一定总是同时进行；相反，它们可以根据需要由用户通过传感器电路1或连接到传感器电路的上级单元的输入来启动它们。
在本示例性实施例中，壳体9设计为单个部分，即，传感器元件6不可更换。当传感器元件长时间保持其全部功能性时，例如当传感器元件的部件-具体地基质、指示剂物质和/或参考染料-没有经受会引起传感器功能受损的显著老化时，则这是有利的。例如，当传感器元件由无机物形成时，这是可能的。如果传感器元件包括诸如有机基质、有机指示剂物质或有机参考染料的经受老化的物质，则传感器元件可以被设计成可更换，或者壳体可以具有包括传感器元件的可更换盖。
图3示意性地描绘了用于确定活性氧浓度的传感器200的第二示例性实施例。传感器200在设计上基本上类似于图1中描绘的传感器100，但是，然而不同之处在于测量辐射被传导至传感器元件的方式，或者受到指示剂物质的氧化形式影响的测量辐射从传感器元件返回的方式。传感器100和200的相同部件在图1和3中用相同的附图标记表示。类似图1中描绘的传感器100，传感器200包括传感器电路1、辐射源3、辐射接收器2和传感器元件6。这些以与传感器100的相应元件相同的方式加以设计。此外，传感器200包括半透明镜5，来自辐射源3的测量辐射穿过半透明镜5到达光导4并且被传导到传感器元件6。在传感器元件6中，受到指示剂物质的氧化形式影响的测量辐射通过光导4返回到半透明镜并且由此偏转到辐射检测器2。以与通过图1所示的传感器100相同的方式，在图3所示的传感器200中，测量值被检测并且指示剂物质被再生。
图4示意性地描绘了传感器300的另一个示例性实施例，其中测量值的确定基于吸收测量。被设计成与参照图1描述的传感器100的部件相同的传感器300的部件用与传感器100的对应部件相同的附图标记来标识。类似第一示例性实施例的传感器100，传感器300包括传感器电路1、辐射源3和辐射接收器4。
传感器300具有壳体9，壳体9形成被设计为凹部的液槽16。如果包括液槽16的壳体9的端面浸入测量流体中，则测量流体进入液槽16。液槽16具有相对侧壁。侧壁之一由传感器元件6封闭，传感器元件6包含指示剂物质并且也可以像图2中描绘的传感器元件6那样设计。如参考图1和2中描绘的传感器100所述，测量流体中包含的分析物将包含在传感器元件中的指示剂物质氧化成指示剂物质的氧化形式。
液槽16的另一个侧壁包括与传感器元件6相对的窗口17，窗口17由对由辐射源3发射的测量辐射透明的材料形成。辐射源3布置在在窗口17后面的壳体9的端面区域中，使得在本示例中，辐射接收器2和辐射源3布置在传感器元件6的不同侧上。由辐射源3发射的测量辐射因此首先穿过窗口17、液槽16和传感器元件6。在传感器6中，测量辐射被改变，因为部分测量辐射被指示剂物质的氧化形式吸收-在本示例中，被蓝色的柏林蓝吸收。改变后的测量辐射从传感器元件6传到光导4中，光导4将改变后的测量辐射引导至辐射接收器2。这被设计成将取决于改变后的测量辐射的接收强度的电信号发射到传感器电路1。基于将被测变量的值分配给辐射接收器2的测量信号的根据经验确定的分配准则，传感器电路确定测量流体中的分析物浓度的测量值。
类似第一示例性实施例中的传感器100，传感器300包括电压源8，该电压源8可以由传感器电路1或者与传感器电路1连接的上级单元控制，并且通过电导体13、14连接至传感器元件6的电极。如参照第一示例性实施例所述，电压源和电极用于通过电化学还原指示剂物质的氧化形式来再生指示剂物质。
图5示意性地描绘了传感器400的另一个示例性实施例，其中测量值的确定是基于吸收测量。被设计成与参照图1描述的传感器100的部件相同的传感器400的部件用与传感器100的对应部件相同的附图标记来标识。传感器400包括传感器电路1、被设计成发射测量辐射的辐射源3以及辐射接收器2。此外，传感器400包括传感器元件6，传感器元件6包括指示剂物质并且可以像图2中描绘的传感器元件6那样设计。具体地，传感器元件6包括两个通过电线13、14接触并连接到电压源8的电极。如以上参照第一示例性实施例详细描述的，电压源8可以由传感器电路1或与传感器电路1连接的上级单元来控制，以进行指示剂物质的再生。
本示例性实施例中的壳体9具有侧开口20，传感器元件6能够通过侧开口20从侧面供应含有分析物的测量液体。与上面参照图4描述的传感器300相比，辐射源3和辐射接收器2不布置在传感器元件6的不同侧上。相反地，这里示出的传感器400包括第一光导4，第一光导4用于将由辐射源3发射的测量辐射引导至传感器元件6，以及第二光导18，在测量辐射穿过传感器元件6并因被指示剂物质吸收而受到影响之后，第二光导18将其引导至辐射接收器2。因此，这里描述的示例性实施例中的辐射接收器2可以布置在辐射源3附近-具体地，在与辐射源3相同的传感器元件6的一侧上。
图6示意性地描绘了传感器500的另一个示例性实施例，其中传感器通过产生由作用在传感器元件上的外部脉冲产生的电流来进行再生。类似第一实施例的传感器100，传感器500包括具有布置在其中的传感器电路1的壳体9、辐射源3、辐射接收器2和传感器元件6。来自辐射源3的测量辐射通过半透明镜5被引导到传感器元件6；由传感器元件6反射回来并且受到传感器元件中包含的指示剂物质的氧化形式影响的测量辐射通过半透明镜5被引导至辐射接收器2。辐射源3可以包括发光二极管或用于发射在波长或波长范围内的测量辐射的另一个光源，并且辐射接收器2可以具有一个或多个光电二极管或CCD元件。辐射接收器2也可以被设计为微型光谱仪，该微型光谱仪被设计成检测因与包含在传感器元件6中的指示剂物质相互作用而受到影响的测量辐射的光谱。
传感器元件6在图7中详细示出。在本示例中，其包括多个层。第一层是膜10，膜10由具有嵌入其中的指示剂物质的基质形成。除了指示剂物质之外，基质还包含可以通过测量辐射激发成发光的参考物质。传感器元件6在其背离壳体9的内侧的一侧上具有保护涂层18，保护涂层18对测量流体或至少分析物可渗透。例如，保护涂层18可以具有孔19。不透明层20布置在保护涂层18和膜10之间，并且防止来自外部的辐射渗透到壳体的内部，然而不透明层20至少对分析物可渗透。在面向壳体的一侧上，膜10具有压电层21，其功能将在下面进行说明。
在本示例性实施例中，膜包含可被ROS氧化的指示剂物质和可通过测量辐射激发成发光的参考物质。如上所述，这种参考物质与指示剂物质的一起使用使得可以确定分析物浓度-例如借助于相位角测量。替代地，由氧化的指示剂物质发射的发光辐射的强度，或发光强度的衰减时间也可以被确定(在这些情况下，也没有参考物质)，以确定分析物浓度。
在这里描述的示例性实施例中，指示剂物质通过外部刺激来进行再生，该外部刺激引起通过传感器元件6或膜10的电流流动，并因此引起指示剂物质的氧化形式(在这种情况下，柏林蓝)的电化学还原。在本示例中，压电层21用于此目的。该层21包括多个由氧化锌形成的纳米棒。这些纳米棒被设计成将压力转换成电能。层21可以通过将氧化锌喷涂到膜10的表面上，随后加热到大约90℃来制造。在90℃下的热处理期间，纳米棒生长并形成附着于膜的层。
此外，传感器500包括例如呈声源的形式的压力源7。替代地，压力源7也可以被设计成发出气动地产生的压力。在传感器元件的替代实施例中，压电纳米棒可以直接嵌入膜10中。为了再生指示剂物质，传感器电路1或者连接到传感器电路1的上级单元可以设计为控制压力源7以产生压力脉冲，该压力脉冲引起处于电化学地还原膜中所含有的指示剂物质的氧化形式的水平的通过膜10的传感器元件6中的电流流动。
尽管在本示例性实施例中结合通过使用压电换能器通过压力脉冲的指示剂物质的再生描述了通过测量指示剂物质的辐射发光与参考物质的辐射发光之间的相位角偏移来确定测量值，但这种确定测量值的方式当然也可以与在此描述的用于再生指示剂物质的所有其他方法和设备结合地使用-具体地，与通过与含有指示剂物质的膜接触并且电压可以根据时间施加到其上的电极的再生结合使用，如根据图1-5的示例所述。
图8示意性地描绘了可以执行自测试-具体地自检验或自校准的传感器600。传感器600包括传感器壳体9、传感器电路1、可由传感器电路1控制的电压源28、可由传感器电路1控制并且被设计成发射测量辐射的辐射源3以及辐射接收器2。此外，传感器600包括传感器元件6，传感器元件6包括被诸如过氧化氢的ROS分析物氧化成氧化形式的指示剂物质，其中指示剂物质的氧化形式具有可以由辐射源3和辐射接收器检测到的独特吸收和/或独特发光行为。指示剂物质可以是例如柏林白，其被过氧化氢氧化成柏林蓝。
传感器600包括Y形光导4，光导4将辐射源3和辐射接收器2连接到传感器元件6，使得由辐射源发射的辐射经由光导4引导到传感器元件6，并且受到传感器元件6的指示剂物质影响的测量辐射经由光导4引导到辐射接收器。在本示例中，传感器元件6作为层结构被直接应用于光导4的出光面上。
传感器元件6在图9中详细描绘。其具有由无机基质形成的膜10和包含在基质中的指示剂物质-在这种情况下柏林白，该无机基质例如可以由对测量辐射和受到影响的测量辐射透明的诸如氯化钾或氧化锂的盐构成。
在其指定用于接触测量流体的一侧上，膜用保护层24覆盖。本示例中的保护层14对特定的ROS分析物-在这种情况下，过氧化氢-具有选择性。
两个电极11、12嵌入在膜10中，并且可以通过电线13、14连接到电压源28。在本示例中，电极11、12由金属构成；然而，它们也可以由对测量辐射和受到影响的测量辐射透明的材料构成，如上述示例所述。在这里描述的示例中，电极设计为嵌入基体中的金属结构，例如具有一个或多个开口的金属线或平坦金属结构，膜10中的测量辐射可以穿过该开口。电线13、14可以与光导4一起携带，例如绕其缠绕或作为涂层涂布到其上。
为了再生指示剂物质，传感器600可以用完全类似于结合第一示例性实施例描述的方法进行设计。此外，传感器600可以执行自检验和/或自校准。
为此，传感器电路1可以这样控制电压源28，使得在指示剂物质再生之后，预定电压施加在电极11、12之间，以使得指示剂物质的靶向氧化成其氧化形式。电压电平为使得其模拟具体的分析物浓度-在这种情况下，具体的H2O2浓度。指示剂物质的颜色变化由传感器电路1通过使用辐射源3和辐射接收器2测量吸收或荧光来检测。使用辐射接收器的相关测量信号确定的分析物浓度的测量值可以通过传感器电路1与模拟浓度进行比较以检验或校准传感器600。基于该比较，漂移校正可以可选地被执行。
在参照图8和9描述的本示例性实施例的替代实施例中，传感器还可以包括用作参比电极的第三电极。参比电极例如可以设计为铂丝，或者具有包括难溶的导电盐的涂层的铂丝。参比电极也与膜10接触；例如，其可以嵌入膜10中。在这种情况下，电压源可以包括3电极电路，其被设计成在参比电极和用作工作电极的两个电极11和12的电极之间施加预定电压。
图10示意性地描绘了被设计成基于反射测量确定分析物浓度的传感器700的另一个示例性实施例。传感器700包括：壳体9、在壳体9中的传感器电路1、辐射源3、辐射接收器2、传感器元件6和光导4，光导4将辐射从辐射源3传导到传感器元件6并且将辐射从传感器元件6引导回到辐射接收器2。传感器元件6具有膜10，膜10包括基质和固定在基质中的指示剂物质，例如作为用作分析物的H2O2的指示剂物质的柏林蓝。在其面向辐射源3的一侧上，膜10用第一电极12覆盖，第一电极12对测量辐射透明，并且测量辐射可以通过该第一电极12进入膜10。在其与膜相对的一侧上，膜10用第二电极11覆盖，第二电极11也对测量辐射透明。两个电极11、12均可以设计为氧化铟锡层。另一层25布置在第二电极11上，并被设计成反射由膜10和电极11、12发送的来自辐射源3的测量辐射。例如，附加层25可以是金属镜。由附加层25反射的测量辐射通过传感器元件6的其他层辐射回到光导4，并从光导4传导到辐射接收器2。
膜10可以通过壳体9中的侧开口20供应有测量流体。如上所述，指示剂物质被包含在测量流体中的分析物-在这种情况下，过氧化氢-被氧化成有色的氧化形式-在这种情况下，柏林蓝。为了确定被测对象的值，由辐射接收器2接收的辐射强度因此可以由传感器电路1使用来自辐射接收器的测量信号以与上面参照吸收测量描述的方式完全类似的方式来加以评估。
下面将给出一系列用于测量一种或多种活性氧浓度的传感器的传感器元件或膜的制造的示例。
一般地，根据本发明，各个部件可以按层施加。然而，这不是绝对必要的，相反地，多个膜结构是可以想到的。例如，由两种或更多种纯无机或纯有机材料或者有机和无机材料的组合构成的层结构、基质结构或互穿聚合物网络可以施加到透明基材，或者直接施加到光导的表面(出光面)。在这方面，诸如浸涂、喷涂、刮涂、旋涂、CVD(化学气相沉积)、CVP(物理气相沉积)、层压、印刷、静电纺丝和电沉积的本领域技术人员已知的所有方法都是可以想到的。
示例1：
替代地，将聚烯丙胺和诸如四氨基酞菁和聚丙烯酸的指示剂通过刮涂以若干层施加到基材上作为层的堆叠：
层的顺序可以呈现如下：
1)聚烯丙胺盐酸盐+指示剂
2)聚丙烯酸
3)聚烯丙胺盐酸盐+指示剂
4)聚丙烯酸
在施加这些层之后，施加电压用于染料聚合物聚钴四氨酞菁的电沉积。指示剂物质在自然界中其氧化态是淡黄褐色，而其还原态是粉红色的。替代地，柏林白/柏林蓝也可以用作指示剂物质而不用电沉积。
示例2：
膜也可以是由聚丙烯酸或具有由聚烯丙胺构成的嵌入其中的微球体的Nafion组成的基质，诸如柏林白的指示剂物质包封在基质中。聚丙烯酸或Nafion作为有机基质是非常合适的，因为它们吸收水，并且因此也是良好的水性测量液体，并且相应地确保了短的传感器响应时间。
示例3：
将由四乙基正硅氧烷与柏林白组成的混合物分散在甘油/1M氯化钾/乙酸溶液中，并将该混合物涂布到作为基材的石英载玻片(直径8mm)并硬化2天。
示例4：
将500mg Nafion和5mg柏林白分散在由乙醇/水(1：1)组成的溶液中，并滴到5μm厚的特富龙膜上。
示例5：
将由柏林白、聚(2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸)/聚苯胺/氧化钨组成的溶液涂布到氧化铟锡基材上并粘附到另一多孔氧化铟锡基材上。氧化铟锡基材用作电极，以通过由聚(2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸)/聚苯胺/氧化钨/柏林白形成的膜施加电压。氧化钨用于将光转换成电能，使得柏林蓝到柏林白的还原可以通过光脉冲触发。
示例6：
将由柏林蓝和含有组胺的聚合物组成的溶液涂布到氧化铟锡基材并粘附到另一多孔氧化铟锡基材。
示例7：
将由柏林蓝、石墨和Nafion组成的溶液涂布到氧化铟锡基材并粘附到另一多孔氧化铟锡基材。
示例8：
将诸如硅氧烷的底漆涂布在氧化铟锡基材上，在约30分钟的短等待时间之后，将由柏林蓝、Nafion(1：1溶解在水中)构成的溶液，并且在仍然较短等待时间之后，再次将柏林蓝滴入1M KCl水溶液中。然后，用丙烯酸酯粘合剂将多孔氧化铟锡基材粘附到边缘，并在中心提供有底漆。以这种方式处理的基材粘附到涂覆氧化铟锡的基材上。或者，可以用柏林蓝和Nafion填充具有孔或介质侧多孔结构的氧化铟锡基材。在这种情况下，当孔径小于200μm时，可以省略底漆的粘附和涂覆。
示例9：
将普鲁士蓝溅射到微孔氧化铟锡基材上。
示例10：
该示例中的传感器布置适合于通过模拟分析物浓度来校准、调整或检验传感器(参见，根据图8和9的示例性实施例)。这使得能在过程中进行校准、调整或检验，而无需将传感器从过程系统中移除。
为此，3电极布置用于具有柏林蓝/KCl-Pt/ITO的ITO+整体层的层序列的膜中。靠近壳体内侧上设置的ITO电极可以用作工作电极，并且可以将对测量流体或至少分析物可渗透的其他电极作为反电极插入，而Pt-KCl层用作参比电极。诸如Al-Li合金、石墨、氧化Li-钴或氧化Li-钒等的离子导电或电子导电的几乎不含或不含水的物质可以用作氯化钾的替代物。某种分析物的个别浓度可以通过在参比电极与工作电极之间选择性地施加氧化性正电压或还原性负电压来模拟。例如，光学测量值检查可以由传感器本身执行，这使得传感器的外部校准变得多余。因此，H2O2的零点校准可以通过相对于KCl-Pt参比电极施加0.7V至-0.7V，或者更优选0.5V至-0.5V的电压来进行。基于从经验得出的值模拟值也可以用于调整。
示例11：
在该示例中，传感器元件可以如参照示例10所述进行设计，其中葡萄糖氧化酶也被引入到Nafion基质中。在测量流体中存在葡萄糖的情况下，过氧化氢通过与基质中包含的葡萄糖氧化酶反应形成，其引起基质中包含的柏林白氧化成柏林蓝。Nafion基质中的H2O2浓度可以通过如上所述的吸收或发光的测量来确定，吸收或发光的测量又是测量流体中的葡萄糖浓度的量度。传感器电路可以相应地被设计成根据例如经验确定的分配准则由辐射接收器的测量信号来确定测量流体中的葡萄糖浓度的测量值。

Claims (26)

1.一种传感器，用于确定与测量流体中的属于活性氧类别的至少一种分析物的浓度相关的被测变量，所述被测变量是上述活性氧类别中的一种或多种的浓度、或通过化学反应转化为活性氧类别以及其他可能产物的测量流体中的物质的浓度，所述传感器包括：
-传感器元件，被提供用于接触包括指示剂物质的所述测量流体，其中所述指示剂物质旨在被所述至少一种分析物氧化成所述指示剂物质的氧化形式；
-用于在所述传感器元件中产生电流流动的装置，所述电流流动引起所述指示剂物质的氧化形式的还原，并且由此引起所述指示剂物质的再生；
-光学测量传感器，被设计成检测受到所述指示剂物质的氧化形式影响的测量辐射，并且使用受到影响的测量辐射来产生测量信号；以及
-传感器开关，与所述光学测量传感器连接以接收所述测量信号并被设计成使用所述测量信号来确定所述被测变量的测量值。
2.如权利要求1所述的传感器，其中，
所述测量流体是测量液体，所述测量信号是电测量信号。
3.如权利要求1所述的传感器，其中，
为了产生所述测量信号，所述测量传感器被设计成检测所接收到的测量辐射的强度和/或相位角偏移和/或衰减时间和/或波长偏移。
4.如权利要求1至3中的一项所述的传感器，其中，
所述分析物是过氧化氢。
5.如权利要求1至3中的一项所述的传感器，其中，
所述指示剂物质包括有机或无机的电致变色物质。
6.如权利要求5所述的传感器，其中，
所述指示剂物质具有组分KnM1m[M2o(CN)6]p，
其中K选自由Li、Na、K、Rb、Cs和NH4形成的组，并且其中M1和M2选自由Fe、Co、Ni、Mn、Cd、Cu、Cr、V和Ru形成的金属的组；并且其中M1和M2可以是彼此相同或不同的金属。
7.如权利要求1至3中的一项所述的传感器，
其中，所述指示剂物质在140℃的温度下是热稳定的。
8.如权利要求1至3中的一项所述的传感器，其中，
用于产生所述电流流动的所述装置包括与所述指示剂物质接触的一个或多个转换器元件，其被设计成将机械能、光能、或热能转换为电压或电流。
9.如权利要求1至3中的一项所述的传感器，其中，
用于产生所述电流流动的所述装置包括多个压电晶体，其与所述指示剂物质接触并且嵌入在所述传感器元件中。
10.如权利要求1至3中的一项所述的传感器，其中，
用于产生所述电流流动的所述装置包括与所述指示剂物质接触的珀尔帖元件。
11.如权利要求1至3中的一项所述的传感器，其中，
用于产生所述电流流动的所述装置包括电致变色物质，外部光脉冲借助于所述电致变色物质被转换成电流。
12.如权利要求1至3中的一项所述的传感器，其中，
用于在所述传感器元件中产生电流流动的所述装置包括：至少两个电极，其与所述指示剂物质接触；以及电压源，其以导电的方式连接到或可连接到所述电极，用于在所述电极之间施加电压。
13.如权利要求12所述的传感器，其中，
所述至少两个电极设计为所述传感器元件的部件。
14.如权利要求12所述的传感器，其中，
所述传感器包括连接到所述电压源的函数发生器，所述函数发生器用于在所述电极之间施加作为时间的函数的预定电压。
15.如权利要求12所述的传感器，其中，
所述电极包括金属，或者碳，或者半导体材料，或者导电聚合物。
16.如权利要求15所述的传感器，其中，
所述金属包括铜、银、铂、金的至少一种，所述半导体材料包括ITO或LiWoO3。
17.如权利要求12所述的传感器，其中，
所述传感器元件包括包含所述指示剂物质的膜，并且其中所述电极中的第一电极覆盖所述膜的顶侧的至少一部分，而所述电极中的第二电极覆盖所述膜的底侧的至少一部分。
18.如权利要求17所述的传感器，其中，
所述第一电极对所述测量辐射和受到影响的测量辐射透明，并且对所述分析物和/或所述测量流体是不可渗透的。
19.如权利要求17所述的传感器，其中，
具有网状结构的所述第二电极至少对所述分析物和/或所述测量流体是可渗透的。
20.如权利要求17所述的传感器，其中，
所述传感器元件在传感器端面处封闭所述传感器，并且其中所述第二电极的几何形状确定所述传感器端面的形状和/或性质，使得所述传感器端面的所述形状使气泡或污渍难以堆积。
21.如权利要求17所述的传感器，其中，
所述传感器电路被设计成确定在预定电压下在所述第一电极和所述第二电极之间流动的电流的电流强度，并且使用所确定的电流强度来确定所述被测变量或者不同于所述被测变量的另外被测变量。
22.如权利要求17所述的传感器，其中，
所述传感器电路被设计成通过在预定时间段上由3电极电路将预定电压施加到所述膜上来模拟所述被测变量的值，并且借助于所述光学测量传感器来确定所模拟的被测变量的测量值，并且使用所确定的测量值来执行所述传感器的校准、检验或调整。
23.一种测量设备，包括：如权利要求1至22中的一项所述的传感器以及连接到所述传感器的上级单元，
其中，所述传感器和所述上级单元通过电流隔离的连接来彼此耦合，并且其中能量借助于所述电流隔离的连接单向地从所述上级单元传送到所述传感器。
24.如权利要求23所述的测量设备，其中，所述上级单元是测量变送器或控制电子器件或能量源，所述传感器和所述上级单元是通过感应式插接连接器耦合和/或无线电连接来彼此耦合的。
25.如权利要求23所述的测量设备，其中，所述上级单元包括数据处理单元，并且其中，附加数据经由所述电流隔离的连接在所述传感器与所述上级数据处理单元之间双向地传送。
26.如权利要求25所述的测量设备，其中，所述附加数据是所述被测变量。
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