制備方法使得該電化學乙醇傳感器的輸出電流與樣品氣體中的酒精濃度呈線性關系，傳感器響應速度小于5秒，對于105ppm乙醇空氣混合氣體，傳感器輸出信號大于50nA。傳感器對氨氣、胺類氣體、含硫有機氣體沒有明顯的響應。對95% RH(25°C，Iatm條件下)的水蒸氣的響應小于20nA。因此該傳感器能夠完全滿足呼氣中酒精濃度檢測的需求。
[0086]具體實施時，在該三電極的電化學氣體傳感器的工作電極上面覆蓋一層乙醇氧化酶層，利用低催化活性工作電極對多數氣體不敏感，而對酶催化的產物乙醛相對敏感，利用這一特性實現乙醇的選擇性檢測。且本發明涉及的傳感器的工作電極為低活性的材料，如釕、鎳、鉭、石墨、氧化錫等等及它們的混合物。借助乙醇氧化酶高度的選擇性反應，本傳感器對乙醇具有極高的選擇性和靈敏度，更適應復雜環境下乙醇檢測的需要，如酒駕檢測、飲酒檢測等等。
[0087]本發明的電化學乙醇傳感器具有三個電極，在工作電極上覆蓋乙醇氧化酶層，利用乙醇氧化酶將樣品氣體中的乙醇選擇性氧化成乙醛，乙醛在傳感器工作電極上氧化電流與乙醇的濃度成線性關系。其中乙醇氧化酶層覆蓋在工作電極上面，該酶催化層沒有導電性，為電化學惰性層，有關酶的全部反應與電化學傳感器工作電極的電流沒有直接關系。酶的催化反應產物擴散到工作電極，進一步發生反應，產生電化學電流，這個電流與乙醇的濃度成線性關系。本發明涉及的傳感器的工作電極為低活性的材料，如釕、鎳、鉭、石墨以及氧化錫中的一種或它們幾種或全部的混合物。借助乙醇氧化酶高度的選擇性反應，本傳感器對乙醇具有極高的選擇性和靈敏度，更適應復雜環境下乙醇檢測的需要，如酒駕檢測、飲酒檢測等等。
[0088]本發明不局限于上述最佳實施方式，任何人在本發明的啟示下都可得出其他各種形式的產品，但不論在其形狀或結構上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術方案，均落在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種基于乙醇氧化酶的電化學乙醇傳感器，包括基片以及設置于基片上的支持電解質層、對電極、參比電極以及工作電極，所述工作電極與對電極和參比電極之間均隔離開來，其特征在于:所述工作電極上覆蓋有乙醇氧化酶層，所述乙醇氧化酶層為將乙醇氧化酶擔載在電絕緣性的生物活性層上所得，所述工作電極和乙醇氧化酶層之間設有輔助擴散層，所述輔助擴散層分別與乙醇氧化酶層和工作電極之間均形成部分互穿網絡結構，并緊密結合；乙醇在乙醇氧化酶作用下生成乙醛，乙醛通過輔助擴散層快速擴散到所述工作電極表面，產生電化學電流，該電流與乙醇的濃度呈線性關系。2.根據權利要求1所述的基于乙醇氧化酶的電化學乙醇傳感器，其特征在于:所述電絕緣性的生物活性層包括水解明膠層、瓊脂層、纖維素衍生物層、聚丙烯酸酯層、聚丙烯酰胺層、聚丙烯酸鈉層、聚鄰苯二甲酸乙二醇酯層、聚對苯二甲酸丁二醇酯層、甲殼素衍生物層以及硅藻土層中的至少一種。3.根據權利要求1所述的基于乙醇氧化酶的電化學乙醇傳感器，其特征在于:所述工作電極的材料為釕、鎳、鉭、石墨、錫及銦中的一種或幾種的混合物。4.根據權利要求3所述的基于乙醇氧化酶的電化學乙醇傳感器，其特征在于:所述工作電極的材料中不含有貴金屬材料，該貴金屬材料包括鉑、鈀。5.根據權利要求1所述的基于乙醇氧化酶的電化學乙醇傳感器，其特征在于:所述輔助擴散層由疏水的多孔的高分子材料構成；所述多孔的高分子材料包括聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯以及硅橡膠中的至少一種。6.根據權利要求1所述的基于乙醇氧化酶的電化學乙醇傳感器，其特征在于:所述支持電解質層為高分子固體電解質層，以避免電解液污染乙醇氧化酶層，造成酶層失活；所述高分子固體電解質層包括全氟磺酸離子交換樹脂、聚苯乙烯磺酸/鹽固體電解質、磺化聚丙烯、磺化聚醚砜、聚乙烯磺酸鉀以及聚丙烯酸鈉中的至少一種。7.根據權利要求4所述的基于乙醇氧化酶的電化學乙醇傳感器，其特征在于:所述工作電極的厚度不小于0.3mm ;所述輔助擴散層的厚度不大于乙醇氧化酶膜的厚度；所述對電極與工作電極之間的距離為1.0?3.0mm。8.根據權利要求1所述的基于乙醇氧化酶的電化學乙醇傳感器，其特征在于:所述參比電極能夠通過參比電極鹽橋或魯金毛細管將連接到靠近工作電極的地方。9.一種權利要求1?8中任一項所述的基于乙醇氧化酶的電化學乙醇傳感器的制備方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟: ①電極的制備:在基片的一端設置工作電極、對電極和參比電極，并在該基片上設置支持電解質層； ②輔助擴散層的制備:在工作電極上印制或噴涂輔助擴散層的漿料得到設置于工作電極上的輔助擴散層，所述輔助擴散層的漿料為用輔助材料將多孔的高分子材料調制而成的漿料；所述多孔的高分子材料包括聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯以及硅橡膠中的至少一種； ③乙醇氧化酶層的制備:將乙醇脫氫酶用輔助試劑調和后，與電絕緣性的生物活性材料混合，加入氧化型輔酶I，在25°C下短時間混合后得到混合液，將該混合液溫度調整到4°C附近待用；所述電絕緣性的生物活性材料包括水解明膠、瓊脂、纖維素衍生物、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、聚鄰苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、甲殼素衍生物以及硅藻土中的至少一種。 所述步驟②干燥后，將所述混合液設置于輔助擴散層上，陰干后待用；具體設置方法包括兩種，分別為: A.單獨制膜:將所述混合液在板上鋪展成膜，然后裁剪成需要的形狀和大小，覆蓋在設有輔助擴散層的工作電極上； B.將所述混合液植被到已經制備了輔助擴散層的工作電極上，所述植被包括噴涂、涂覆、覆蓋、移印或絲網印刷； ④引出導線:將上述制備好的傳感器印制引出導線，即為所述的乙醇傳感器； ⑤校正:校驗上述制備好的傳感器； ⑥儲存:將校驗后的傳感器用真空包裝后保持。10.根據權利要求9所述的基于乙醇氧化酶的電化學乙醇傳感器的制備方法，其特征在于:所述基片包括多孔的硝化纖維素基片、多孔聚氯乙烯基片、紙基片或玻璃基片。
【專利摘要】本發明涉及一種基于乙醇氧化酶的電化學乙醇傳感器及其制備方法，該傳感器中具有三個電極，在工作電極上覆蓋乙醇氧化酶膜層，乙醇氧化酶將樣品氣體中的乙醇選擇性氧化成乙醛，乙醛在工作電極上氧化電流與乙醇的濃度成線性關系。乙醇氧化酶層的酶催化層沒有導電性，為電化學惰性層，有關酶的全部反應與電化學傳感器工作電極的電流沒有直接關系。酶的催化反應產物擴散到工作電極，進一步發生反應，產生電化學電流，電流與乙醇的濃度成線性關系。本發明涉及的傳感器的工作電極為低活性的材料。該乙醇傳感器的響應時間短，測試結果準確，對其他有機氣體沒有明顯的響應，但對乙醇具有極高的選擇性和靈敏度，其更能夠適應復雜環境下乙醇檢測的需要。
【IPC分類】G01N27/416, G01N27/30
【公開號】CN105223253
【申請號】CN201510627447
【發明人】朱良勝, 李琳, 劉剛
【申請人】深圳市美特瑞科技發展有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年9月28日