[发明专利]NiTa

说明书

一种以NiTa₂O₆为敏感电极的糖尿病诊断用全固态丙酮传感器及其制备方法，属于气体传感器技术领域，其主要用于医学诊疗中糖尿病的无创在宅筛查。传感器依次由带有Pt加热电极的Al₂O₃陶瓷板、YSZ基板、Pt参考电极和NiTa₂O₆敏感电极组成。参考电极和敏感电极彼此分立且对称地制备在YSZ基板上表面的两端，YSZ基板下表面与带有Pt加热电极的Al₂O₃陶瓷板粘结在一起。本发明开发的传感器为全固态器件，传感器对丙酮的检测下限低至200ppb，检测范围200ppb～200ppm，完全满足正常人和糖尿病患者呼气中所需检测浓度。临床试验发现传感器可以对糖尿病患者进行有效筛查。

技术领域

本发明属于气体传感器技术领域，具体涉及一种以NiTa₂O₆为敏感电极的糖尿病诊断用全固态丙酮传感器及其制备方法，其主要用于医学诊疗中糖尿病的无创在宅筛查。

背景技术

临床医学表明，丙酮能在糖尿病人体内产生，患者呼气中的丙酮浓度明显高于正常人，正常人呼气中的丙酮浓度为0.3～0.9ppm，而糖尿病患者超过1.8ppm，高出2～6倍。通过对呼气中丙酮浓度的准确检测，可以进行无创诊断，如果能实现检测仪器的小型化和低价格，这样就可以用于糖尿病患者的在宅诊断和病情监控。

目前，医院对糖尿病的诊断和筛查主要通过抽血-大型仪器分析化验的手段，对血酮浓度进行检测。在宅主要通过取指尖血采用小型设备进行试纸检测。以上方法除了存在大型仪器体积大、价格高、操作复杂和耗时长等缺点，不能满足患者实时自我诊断和监控要求外，还具有对人体损伤和破坏性的问题。因此，基于糖尿病患者呼气丙酮标志物的特点，设计和构建小型丙酮检测设备实现无创、便携、在宅诊断具有重要的意义。气体传感器具有体积小、价格低、灵敏度高和快速响应等特点，是构建便携式丙酮检测仪的理想方式，因此成为当前气体传感器领域的研究热点。基于固体电解质和氧化物敏感电极的混成电位型传感器除具有灵敏度高、响应恢复快、选择性好等优点外，典型的固体电解质---稳定氧化锆(YSZ)和氧化物敏感电极材料具有检测范围广，良好的热稳定性、化学稳定性和耐湿性，因此由二者构成的丙酮传感器在糖尿病监控领域具有潜在的重要应用。

根据稳定氧化锆基固体电解质型丙酮传感器的敏感机理，传感器的敏感特性取决于敏感电极材料的电化学和化学催化活性、电极材料微观结构(比如材料的多孔性、粒度、形貌等)。为了提高此类传感器的敏感特性，开发可用于糖尿病呼气中低浓度丙酮检测的高电化学催化活性的敏感电极材料非常必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种以NiTa₂O₆为敏感电极的糖尿病诊断用全固态丙酮传感器及其制备方法，实现传感器对低浓度丙酮检测的要求，促进这种传感器在糖尿病检测领域的实用化。本发明所得到的传感器具有较低的检测下限、很好的选择性、耐湿性、稳定性以及对糖尿病患者的辨识能力。

本发明所涉及的丙酮传感器是基于稳定氧化锆固体电解质和对丙酮具有高电化学催化活性的NiTa₂O₆复合氧化物材料为敏感电极所构筑的新型丙酮传感器，稳定氧化锆简写为YSZ(是由掺杂8mol％Y₂O₃组成的ZrO₂材料)，该电解质作为氧离子导电层。