Рабочий электрод, напечатанный на подложке


 


Владельцы патента RU 2612954:

ИЗИ ЛАЙФ САЙЕНС (FR)

Изобретение может быть использовано для анализа электрохимических растворов. Электрод электрохимического элемента, содержащий подложку (1), электрод (2), проводящую дорожку (4) и выемку (3), причем подложка проходит в пределах первой толщины, между первой гранью и второй гранью, причем электрод напечатан на первой грани, причем проводящая дорожка напечатана на второй грани, причем подложка электрически изолирована, причем электрод является электрически проводящим, по существу, благодаря частицам графита, причем проводящая дорожка является электрически проводящей и содержит частицы серебра, причем выемка является электрически проводящей и выполнена из краски, которая содержит двойную смесь графита и серебра в пропорциях, где количество серебра, деленное на сумму количеств графита и серебра, имеющихся в двойной смеси, находится в пределах интервала от 0 до 1, причем выемка проходит в пределах подложки от первой грани до второй грани, причем выемка находится в электрическом контакте с электродом на уровне первого соединения, расположенного на первой грани, причем выемка находится в электрическом контакте с проводящей дорожкой на уровне второго соединения, расположенного на второй грани, причем линейная плотность частиц серебра в выемке на уровне первого соединения, перпендикулярного к линиям тока, когда ток проходит через первое соединение, меньше, чем линейная плотность частиц серебра в проводящей дорожке на уровне второго соединения, перпендикулярного к линиям тока, когда ток проходит через второе соединение. Посредством использования такой двойной смеси графита и серебра в выемке (3) уменьшается загрязнение серебром в электрохимических элементах, использующих серебряные проводящие дорожки. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области электрохимических элементов, напечатанных на подложке и, в частности, к изготовлению рабочего электрода для такого элемента с помощью технологий печатания, используя краску, сделанную из смесей из частиц полимера, графита и серебра, для анализа электролитических растворов.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Электрохимический элемент, напечатанный на подложке, обычно содержит три электрода - рабочий электрод, опорный электрод и противоположный электрод. Каждый из этих электродов связан проводящей дорожкой с электрической схемой, работающей автоматически, которая, по существу, позволяет приложить разность потенциалов между рабочим электродом и опорным электродом, и измерить ток в электрической схеме, содержащей последовательно соединенные рабочий электрод и встречный электрод.

Печатные электрохимические элементы обычно создаются на достаточно плоской и тонкой подложке с типичной толщиной от 80 мкм до 120 мкм, например это может быть лист полиэстера, содержащий первую грань, на которой печатаются электроды, и вторую свободную грань. Печатные элементы создаются во множестве в виде матрицы, которая позволяет параллельно производить несколько измерений одного и того же электролита или различных электролитов, в частности, при измерениях в области здравоохранения.

Для получения электрохимических измерений электролита подложка помещается плоскостью на ровное место, и ее вторая свободная грань оказывается обращенной вниз, и ее первая печатная грань обращена вверх, и покрытие, пронизанное отверстиями, прикрепляется к первой грани посредством склеивания или сварки, плотно относительно предполагаемого электролита, и основание отверстий оказывается выровненным с подложкой так, чтобы электроды элементов, необходимые для электрохимических измерений, перекрывали основание ячейки. Ячейки затем заполняются раствором электролита, обычно жидким. Электрохимические элементы затем питаются последовательно отдельной электрической схемой, снабженной мультиплексором, который позволяет измерять каждый элемент независимо.

Краски имеют большое значение в конструкции печатного электрохимического элемента, и доступность краски, позволяющая изготовить полный элемент, оказывается существенной. Обычно в этой области техники используется краска, выполненная из полимера, наполненного двойной смесью частиц графита или серебра в растворе летучего растворителя. Растворитель испаряется, как только краска оказывается напечатанной на поверхности, то есть остается тонкий слой покрытия на этой поверхности, возникает взаимное перемешивание частиц в растворе полимера, и наблюдается электрическая проводимость, зависящая от концентрации частиц графита и серебра.

Когда двойная смесь полностью или почти полностью химически инертна в широком диапазоне электрохимических потенциалов, то есть, по существу, выполнена из частиц графита, краска идеальна для изготовления рабочих электродов хорошего качества. Действительно, наличие химически активного серебра в рабочем электроде, на его контактной поверхности с электролитом, значительно ухудшает его рабочие параметры посредством активации окислительно-восстановительных реакций, которые нарушают сигнал измерения и снижают стабильность, тем самым снижая точность и воспроизводимость.

Когда двойная смесь, по существу, выполнена из частиц серебра, ее электрическое сопротивление оказывается сравнительно намного меньшим, чем таковое для смеси частиц графита той же самой концентрации в таком же объеме. Такая двойная смесь, в частности, хорошо подходит для изготовления проводящих дорожек для пропускания электрического тока от поверхности рабочего электрода и для контактных блоков, проходящих через подложку, позволяя соединять проводящие дорожки с обеих сторон подложки.

Рабочий электрод из максимально мелкозернистого графита, соединенный с проводящей дорожкой из серебра, таким образом, теоретически представляет наилучшую структуру для электрохимического элемента в зависимости от типа краски двойной смеси графита и серебра, минимизируя сопротивление, препятствующее электрохимическому току в измерительной электрической схеме элемента.

Однако на практике оказывается, что когда рабочие электроды печатаются на подложке краской, то при такой структуре возникает проблема загрязнения поверхности рабочего электрода частицами серебра от проводящей дорожки. Действительно, наличие растворителя во время осаждения печатанием приводит к обмену частиц серебра в месте соединения графитового электрода и проводящей дорожки, производя ступенчатость концентрации серебра. Аналогично полимеры краски могут просачиваться, порождая миграцию частиц серебра к поверхности рабочего электрода. Кроме того, печатные графитовые электроды могут быть пористыми; они могут привести к непосредственному контакту электролита с серебряной проводящей дорожкой.

Поэтому в электрическую схему рабочих электродов вводятся поверхностные элементы, в которых концентрация серебра ниже, чем в проводящей дорожке, и выше, чем в электроде, для снижения эффекта загрязнения электрода серебряными частицами от проводящей дорожки. Схема рабочего электрода только на одной грани, или на единственной грани, таким образом, обычно состоит для рабочего электрода техники предшествующего уровня с графитовыми красками из проводящей дорожки с серебряными красками и серебряного буфера, или обедненной серебром выемки, или выемки, выполненной из краски, которая представляет собой двойную смесь графита и серебра в пропорциях, когда в смеси имеется количество серебра, деленное на сумму количеств графита и серебра, или концентрация серебра в двойной смеси варьируется от 0, обычно для электрода, до 1, обычно для проводящей дорожки или контактного блока для пропускания серебряной проводящей дорожки через подложку.

В технике предшествующего уровня обедненные серебром выемки, в которых концентрация серебра мала и которые представляют собой отводы графитового электрода, таким образом, используются для отталкивания серебряных частиц электрода. Электрод затем удлиняется посредством расширения, не содержащего серебра, на эмпирически определенную длину, ограничивая искажение сигнала.

Однако установлено, что наличие выемки приводит к помехе на печатной поверхности и, что еще более важно, требует связывания верхнего покрытия, содержащего ячейки, и подложки на негладкой поверхности, отвод электрода обычно превышает размер приблизительно от 10 мкм до 15 мкм для печати, для трафаретной печати например. Эта нерегулярная связывающая поверхность приводит к утере герметизации ячеек при длительной эксплуатации или во время повторяющихся температурных циклов, которые вредны для метрологических применений электрохимического элемента, когда рабочий электрод имеет выемку, которая, вместе с тем, является существенной.

Поэтому в случае печатных электрохимических элементов было бы желательным переместить серебряные проводящие дорожки и выемки на свободную грань, чтобы оставить только электроды на печатной грани, или на первой грани, посредством переноса неметрологических элементов, которыми являются проводящая дорожка и выемка, на вторую грань подложки. Таким образом, можно получить рабочий электрод, напечатанный с использованием технологии "двух граней", в противоположность технологии "одной грани", в которой все детали элемента (рабочий электрод, выемка и проводящая дорожка) печатаются на одной и той же грани подложки. В технологии "двух граней" используются контактные блоки, выполненные из серебряной пасты, то есть краски, состоящей, по существу, из частиц серебра, для переноса серебряной проводящей дорожки от одной грани на другую.

Однако для печатного электрохимического элемента с двумя гранями необходимо в то же самое время сохранить отвод графитового электрода во внутреннем диаметре ячейки, основу которой составляет элемент после присоединения к верхнему покрытию, чтобы избежать образующегося перекрытия соединяющей поверхности верхнего покрытия и подложки, и сохранить ее длину, чтобы действовать как обедненная серебром выемка.

Поверхность рабочего электрода является максимальной для увеличения электрохимического сигнала, обедненная серебром выемка поэтому занимает на этой площади часть используемой поверхности электрода и становится проблемой для метрологических применений печатного электрохимического элемента, снижая электрохимический сигнал.

Поэтому предпочтительно, чтобы обедненная серебром выемка располагалась на второй грани.

Кроме того, из техники предшествующего уровня известно, что перенос серебряной проводящей дорожки не представляет собой какую-то специфическую проблему, поскольку серебряный контактный блок, перекрывающий подложку в электрическом контакте с первой проводящей дорожкой на первой грани и второй проводящей дорожкой на второй грани, легко выполняет эту неметрологическую операцию для проводящей дорожки, по существу, пропускающей ток.

Из техники предшествующего уровня также известно, что контактный блок должен быть настолько проводящим, насколько это возможно, и, таким образом, серебро представляет собой тот материал, который хорош для данного применения в отношении его стоимости, или это может быть материал с сопоставимой проводимостью, то есть металлический материал.

Также, из техники предшествующего уровня известна возможность помещения серебряного контактного блока непосредственно под электродом, несмотря на проблемы, ожидаемые в связи с загрязнением в отсутствии химически инертных металлических проводящих контактных блоков, сопоставимых по стоимости с серебром.

Однако из техники предшествующего уровня не известно помещение обедненной серебром выемки последовательно с рабочим электродом в электрической схеме для измерения тока этого электрода в основании ячейки, сформированной поверхностью подложки на ее первой грани, которая служит основанием для ячейки после присоединения верхнего покрытия.

Действительно, невозможно поместить деталь с высокой концентрацией серебра без защиты на поверхности, поскольку это ухудшило бы измерение, и установлено, что невозможно поместить серебряную проводящую дорожку под графитовым рабочим электродом, поскольку в измерении наблюдается загрязнение серебром, толщина в 15 мкм напечатанного электрода не позволяет получить эффективную выемку из серебра. Также по этой же причине оказывается не возможным наличие серебряного контактного блока под электродом.

Обедненная серебром выемка графитового рабочего электрода, напечатанного на подложке, обладающего двумя гранями, должна поэтому в технике предшествующего уровня быть сохранена на первой грани подложки и вне ячейки, где это приводит к проблемам герметизации, которые автор обозначил.

Проблема загрязнения серебром напечатанного рабочего электрода поэтому требует в технике предшествующего уровня использования обедненной серебром выемки и серебряных контактных блоков на той же самой грани подложки как на рабочем электроде, и вне измерительных ячеек.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В этом контексте предложено устройство, содержащее подложку, электрод, проводящую дорожку и выемку, причем подложка проходит в пределах первой толщины, между первой гранью и второй гранью, причем электрод напечатан на первой грани, причем проводящая дорожка напечатана на второй грани, причем подложка электрически изолирована, причем электрод является электрически проводящим, по существу, благодаря частицам графита, причем проводящая дорожка является электрически проводящей и содержит частицы серебра, причем выемка является электрически проводящей и выполнена из краски, которая содержит двойную смесь графита и серебра в пропорциях, где количество серебра, поделенное на сумму количеств графита и серебра, имеющихся в двойной смеси, находится в пределах интервала от 0 до 1, причем выемка проходит в пределах подложки от первой грани до второй грани, причем выемка находится в электрическом контакте с электродом на уровне первого соединения, расположенного на первой грани, причем выемка находится в электрическом контакте с проводящей дорожкой на уровне второго соединения, расположенного на второй грани, причем линейная плотность частиц серебра в выемке на уровне первого соединения, перпендикулярного к линиям тока, когда ток проходит через первое соединение, ниже, чем линейная плотность частиц серебра в проводящей дорожке на уровне второго соединения, перпендикулярного к линиям тока, когда ток проходит через второе соединение.

В соответствии с вариантами изобретения:

- Упомянутая выемка является электрически проводящей, по существу, благодаря частицам графита.

- Обедненная серебром выемка имеет концентрацию частиц серебра, по существу, равную концентрации частиц серебра проводящей дорожки, и сечение выемки, параллельное первой грани, на уровне первого соединения, имеет площадь меньшую, чем площадь сечения выемки, параллельного второй грани, на уровне второго соединения.

- Выемка проходит в пределах подложки в соответствии с цилиндром вращения вокруг цилиндрической оси, перпендикулярной к первой грани.

- Выемка проходит в пределах подложки в соответствии с первым усеченным конусом вокруг первой оси, перпендикулярной первой грани, сечение первого усеченного конуса, параллельное первой грани, уменьшается от второй грани к первой грани.

- Выемка проходит в пределах подложки в соответствии со вторым усеченным конусом вокруг второй оси, перпендикулярной к первой грани, сечение второго усеченного конуса, параллельное первой грани, уменьшается от первой грани к второй грани.

- Выемка проходит в пределах подложки в соответствии с третьим усеченным конусом вокруг третьей оси, перпендикулярной к первой грани, сечение третьего усеченного конуса, параллельное первой грани, на уровне первого соединения, имеет поверхность, меньшую, чем поверхность второго соединения.

- Выемка включает в себя часть, напечатанную на упомянутой второй грани, достигая второго соединения.

Изобретение также относится к способу изготовления устройства, такого как вышеупомянутое, включающему в себя этапы сверления отверстия через упомянутую подложку от упомянутого первой грани до упомянутой второй грани, заполнение отверстия упомянутой краской, чтобы сформировать упомянутую выемку, печать на первой грани упомянутого электрода, находящегося в электрическом контакте с выемкой, печать на второй поверхности упомянутой проводящей дорожки, находящейся в электрическом контакте с выемкой.

Изобретение также относится к применению устройства, такого как вышеупомянутое устройство, в качестве рабочего электрода электрохимического элемента.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение поясняется фиг. 1-4.

На фиг. 1 отображено сечение в соответствии с вертикальной плоскостью горизонтальной подложки, напечатанной в соответствии с изобретением, с электродом, выполненным из графитовой краски на одной из ее граней, цилиндрическим контактным блоком, выполненным из графитовой краски, перекрывающим подложку и проводящей дорожкой, выполненной из серебряной краски, напечатанной на другой грани, причем контактный блок находится в электрическом контакте с электродом и проводящей дорожкой.

На фиг. 2 отображено сечение в соответствии с вертикальной плоскостью горизонтальной подложки, напечатанной в соответствии с изобретением, с электродом, выполненным из графитовой краски на одной из ее граней, усеченным коническим контактным блоком, выполненным из графитовой краски, перекрывающим подложку и проводящей дорожкой, выполненной из серебряной краски, напечатанной на другой грани, причем контактный блок находится в электрическом контакте с электродом в своем наибольшем сечении или в своем основании и находится в электрическом контакте с проводящей дорожкой в своем наименьшем сечении или в своей вершине.

На фиг. 3 отображено сечение в соответствии с вертикальной плоскостью горизонтальной подложки, напечатанной в соответствии с изобретением, с электродом, выполненным из графитовой краски на одной из ее граней, усеченным коническим контактным блоком, выполненным из графитовой краски, перекрывающим подложку и проводящей дорожкой, выполненной из серебряной краски, напечатанной на другой грани, причем контактный блок находится в электрическом контакте с электродом в своем наименьшем сечении, или в своей вершине и находится в электрическом контакте с проводящей дорожкой в своем наибольшем сечении или в своем основании.

На фиг. 4 отображено сечение в соответствии с вертикальной плоскостью горизонтальной подложки, напечатанной в соответствии с изобретением, с электродом, выполненным из графитовой краски на одной из ее граней, усеченным коническим контактным блоком, выполненным из серебряной краски, перекрывающим подложку и проводящей дорожкой, выполненной из серебряной краски, напечатанной на другой грани, причем контактный блок находится в электрическом контакте с электродом в своем наименьшем сечении или в своей вершине и находится в электрическом контакте с проводящей дорожкой в своем наибольшем сечении или в своем основании.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с первым вариантом реализации (фиг. 1) на первой подложке (1), выполненной из полиэстера толщиной от 80 мкм до 120 мкм, первый рабочий электрод (2), выполненный с использованием первой графитовой краски, напечатан на первой грани первой подложки, имеющей первую, по существу, круговую поверхность диаметром 5 мм. Этот первый электрод напечатан в первой окружности диаметром 2 мм и толщиной 10-15 мкм. Первое цилиндрическое отверстие перекрывает подложку и покрыто первым электродом, это отверстие заполняется первой краской, чтобы сформировать первый цилиндрический рабочий контактный блок (3). Наконец, первая проводящая дорожка (4) печатается на второй грани первой подложки с использованием второй проводящей серебряной краски. Часть этой первой проводящей дорожки в контакте с первым рабочим контактным блоком может быть напечатана, используя упомянутую первую графитовую краску, чтобы увеличить расстояние от выемки для частиц серебра, содержащихся в первой проводящей дорожке, и от первого электрода. В этом первом способе выполняется печатание первой краской первого электрода, затем подложка возвращается, и первый контактный блок печатается с упомянутой первой краской в первом отверстии. Наконец, первая серебряная проводящая дорожка печатается на второй грани первой подложки.

В соответствии со вторым вариантом реализации (фиг. 2) на второй подложке (5), выполненной из полиэстера толщиной от 80 мкм до 120 мкм, второй рабочий электрод (6), который является слоем графитовой краски, или слоем графита, в пределах второй окружности диаметром 2 мм и толщиной 10-15 мкм, печатается на первой грани второй подложки, имеющей вторую, по существу, круглую поверхность диаметром 5 мм. Второе усеченное коническое отверстие перекрывает подложку и покрыто вторым рабочим электродом. Это усеченное коническое отверстие заполнено посредством печати упомянутой первой графитовой краской, чтобы сформировать второй усеченный конический рабочий контактный блок (7), вторая вершина которого, обычно круговая поверхность диаметром 10 мкм, входит в контакт со второй гранью второй подложки, и второе основание которого, обычно круговая поверхность диаметром 100-150 мкм, входит в контакт с первой гранью второй подложки. Наконец, вторая проводящая дорожка (8) печатается на второй грани второй подложки, используя упомянутую вторую серебряную краску. Часть этой второй проводящей дорожки в контакте со вторым рабочим контактным блоком может быть напечатана, используя упомянутую первую графитовую краску, чтобы увеличить расстояние выемки между серебряными частицами, содержащимися во второй проводящей дорожке и втором электроде. В этом втором способе варианты реализации изобретения могут быть достигнуты в двух печатях, а не в трех для первого способа. Действительно, оказывается возможным печатать второй электрод, и второе отверстие с упомянутой первой краской на единственном этапе, от первой грани второй подложки, вершина второго усеченного конического отверстия мала и предотвращает выпуск первой краски на вторую грань, затем печатать вторую серебряную проводящую дорожку в электрическом контакте с вершиной второго усеченного конического контактного блока. Состав первой графитовой краски второго контактного блока и второго сужения, сформированного на поверхности второй проводящей дорожки вершиной второго конуса, вместе обеспечивают улучшенную выемку по сравнению с упомянутым первым способом и обеспечивают электрохимический сигнал лучшего качества, по сравнению с первым способом, но также и по сравнению со вторым контактным блоком, который может быть цилиндрическим, имеющим неизменное основание, выполненным из серебряной краски, и который может не образовать обедненной серебром выемки.

В соответствии с третьим вариантом реализации (фиг. 3) на третьей подложке (9), выполненной из полиэстера толщиной от 80 мкм до 120 мкм, третий рабочий электрод (10), который представляет собой слой графитовой краски, или слой графита, в пределах третьего круга диаметром 2 мм и толщиной 10-15 мкм, печатается на первой грани третьей подложки, имеющей третью, по существу, круговую поверхность диаметром 5 мм. Третье усеченное коническое отверстие перекрывает третью подложку и покрыто третьим рабочим электродом. Это третье усеченное коническое отверстие заполнено при печатании упомянутой первой графитовой краской, чтобы сформировать третий усеченный конический рабочий контактный блок (11), третья вершина которого, обычно круговая поверхность диаметром 10 мкм, входит в контакт с первой гранью третьей подложки, и третье основание которого, обычно круговая поверхность диаметром 100-150 мкм, входит в контакт со второй гранью третьей подложки. Наконец, третья проводящая дорожка (12) печатается на второй грани третьей подложки, используя упомянутую вторую серебряную краску. Часть этой третьей проводящей дорожки в контакте с третьим рабочим контактным блоком может быть напечатана, используя упомянутую первую графитовую краску, чтобы увеличить расстояние от выемки между серебряными частицами, содержащимися в третьей проводящей дорожке и третьем электроде. В этом третьем способе варианты реализации изобретения могут быть достигнуты в трех печатях. Действительно, оказывается возможным печатать третий электрод с упомянутой первой краской на первой грани третьей подложки, от первой грани третьей подложки вершина третьего усеченного конического отверстия мала и предотвращает выпуск первой краски в третье отверстие, затем возвратить третью подложку и печатать на второй грани третьей подложки третью краску графитового контактного блока и, наконец, печатать на второй грани третьей подложки третью серебряную проводящую дорожку в электрическом контакте с основанием третьего усеченного конического контактного блока. Состав первой графитовой краски третьего контактного блока и третьего сужения, сформированного на первой грани третьего электрода вершиной третьего конуса, вместе обеспечивают улучшенную выемку по сравнению с упомянутым первым способом и обеспечивают электрохимический сигнал лучшего качества по сравнению с первым способом, но также и по сравнению с третьим контактным блоком, который был бы цилиндрическим, имеющим неизменное основание и выполненным из серебряной краски. Это является наилучшим способом для достижения вариантов реализации изобретения.

В соответствии с четвертым вариантом реализации (фиг. 4) на четвертой подложке (13), выполненной из полиэстера толщиной от 80 мкм до 120 мкм, четвертый рабочий электрод (14), который является слоем графитовой краски, или слоем графита, в пределах четвертой окружности диаметром 2 мм и толщиной 10-15 мкм, печатается на первой грани четвертой подложки, имеющей четвертую, по существу, круговую поверхность диаметром 5 мм. Четвертое усеченное коническое отверстие перекрывает четвертую подложку и покрыто четвертым рабочим электродом (14). Это четвертое усеченное коническое отверстие заполнено посредством печати серебряной краской, чтобы сформировать четвертый усеченный конический рабочий контактный блок (15), третья вершина которого, обычно четвертая круговая поверхность диаметром 10 мкм, входит в контакт с первой гранью подложки в контакте с четвертым электродом, и основание которого, обычно четвертая круговая поверхность диаметром 100-150 мкм, входит в контакт со второй гранью четвертой подложки. Наконец, четвертая проводящая дорожка (16) печатается на второй грани четвертой подложки, используя упомянутую вторую проводящую серебряную краску в электрическом контакте с четвертым контактным блоком. Эффект выемки частиц серебра или выемки с серебром получен в этом способе только эффектом сужения, полученного четвертой поверхностью вершины четвертого контактного блока, которая меньше, чем поверхность основания четвертого контактного блока, дополнительным улучшенным образом, которая меньше, чем сечение проводящей дорожки, перпендикулярной четвертой подложке. В этом четвертом способе оказывается возможным изготовить устройство изобретения первым печатанием на первой грани четвертой подложки четвертого рабочего электрода, используя первую краску, наполненную частицами графита, возвратить четвертую подложку и печатать с упомянутой второй серебряной краской четвертый рабочий контактный блок в электрическом контакте с четвертым электродом и четвертой проводящей дорожкой в электрическом контакте с четвертым контактным блоком на второй поверхности. Таким образом, печать может быть выполнена в двух операциях. Однако в этом режиме вершина четвертого усеченного конического контактного блока позволяет менее эффективно ограничить потенциальные переносы частиц серебра между четвертым рабочим контактным блоком и четвертым рабочим электродом, формируя сужение, если сравнивать относительно четвертого контактного блока, который мог стать цилиндрическим и мог оставаться с неизменным основанием. Этот четвертый способ представляет собой ухудшенный способ изобретения, но для которого эффект от выемки оказывается эффективным для отношения сигнала к шуму полного электрохимического элемента, используя устройство в соответствии с изобретением в качестве рабочего электрода.

В любом случае следует понимать, что в связи с этой заявкой и в рамках предоставленной в изобретении информации оказывается возможным:

- Заменить полиэстер подложек другим материалом, на котором могут быть напечатаны краски, представляющие собой двойные смеси графита и серебра.

- Заменить технологию трафаретной печати на другую технологию печати, совместимую с красками, которые являются двойными смесями графита и серебра и, в частности, на ту, которая использует способы, включающие в себя тампонную печать или инжекционную или литографическую технологию.

- Печатать без возврата подложки, используя способ печати, который может воздействовать на обе ее грани.

- Вставлять между контактными блоками, выполненными из упомянутой первой краски, и проводящими дорожками, выполненными из упомянутой второй краски, элемент проводящей дорожки или расширение контактного блока, выполненного из упомянутой первой краски, и переменной длины, или выполнять то же самое для контактных блоков, вводя сужение этих контактных блоков, выполненных из упомянутой второй краски или из краски с меньшей концентрацией серебра, чем таковая для проводящей дорожки.

- Использовать вторую серебряную краску, которая представляет собой двойную смесь графита и серебра, когда ситуация позволяет использовать устройство изобретения в качестве рабочего электрода печатного электрохимического элемента, содержащего встречный электрод и электрод сравнения, или полного электрохимического элемента, включающего в себя печатный электрохимический элемент, ячейку и электролит.

- Выбирать наклон для отверстий и усеченных конических контактных блоков, адаптированных для концентрации серебра второй краски, поверхность вершины, уменьшающуюся для контактного блока, когда концентрация серебра упомянутой второй краски увеличивается. С этой целью специалист в данной области техники может сделать отверстия с изменяющимся наклоном, используя различные перфораторы, и исследовать отношение сигналов для нескольких полных электрохимических элементов параллельно, используя тот же самый электролит, но различные размеры отверстия, или вершину контактного блока, чтобы определить размер приспособленной к электрохимическому применению вершины контактного блока, или отверстия, имеющего усеченную коническую форму. Начиная с серебряной проводящей дорожки выбранного размера и снабженной выемкой заданной длины, когда она расположена на первой грани подложки, специалист в данной области техники может проверить несколько размеров вершины отверстия, или контактного блока, имеющего усеченную коническую форму, чтобы получить улучшенное отношение сигнала к шуму, когда подложка печатается на двух гранях.

- Приспосабливать указанный способ к получению из третьей краски, имеющей заданную концентрацию серебра, промежуточной между первой и второй красками, усеченный конический контактный блок, имеющий подогнанную вершину к основанию усеченного конического контактного блока и к сечению серебряной проводящей дорожки, чтобы получить обедненную серебром выемку, дающую оптимальное качество отношения сигнала к шуму для выбранной краски.

- Варьировать диаметры ячеек или рабочих электродов.

- Выполнять отверстия, используя сверлильные головки переменного диаметра для цилиндрических отверстий или перфораторы различных типов для усеченных конических отверстий.

- Выполнять усеченные конические сечения, образующие поверхности которых вокруг оси вращения не равны прямому линейному сегменту.

- Уменьшать линейную плотность частиц серебра серебряной проводящей дорожки электрода, линейную плотность частиц в электрическом проводнике, являющуюся произведением объемной плотности упомянутых частиц на сечение проводящей дорожки перпендикулярно к линиям тока, когда ток проходит через проводник. Общий способ изобретения может действительно рассматриваться как путь уменьшения в электроде линейной плотности частиц серебра, привнесенных на электрод проводящей дорожкой или контактным блоком, то есть проводником, содержащим серебро. Действительно, когда контактный блок выполнен из серебра, выемка помещается на уровне поверхности между контактным блоком и электродом, поверхность уменьшается для уменьшения линейной плотности, и когда контактный блок выполнен из графита, объемная плотность серебра аннулируется вариантами реализации изобретения для уменьшения линейной плотности между проводящей дорожкой и электродом.

Следует понимать для всей заявки, что при печатании одного элемента и затем другого, эти два элемента находятся в электрическом контакте при завершении печати, предназначенной для получения электрической схемы, включающей в себя электрод, контактный блок, также называемый "сквозной перемычкой", и проводящую дорожку.

Следует также понимать, что термин "обедненная серебром выемка" может быть понят как средство для перемещения частиц серебра от источника или для уменьшения пропускания частиц серебра проводником, в частности проводящей дорожкой или контактным блоком данного типа.

Следует также понимать по всей настоящей заявке, что краска, выполненная с двойной смесью частиц серебра и графита, может быть или краской, содержащей графит, краской, содержащей серебро, или краской, содержащей ненулевую концентрацию серебра и ненулевую концентрацию графита. Для настоящей заявки краска, проводящая электрический ток и выполненная с двойной смесью частиц серебра и графита, может рассматриваться как краска, электрически проводящая благодаря частицам серебра и/или графита.

Во всех способах изобретения первая электрическая схема, содержащая рабочий электрод, таким образом, печатается на подложке. Вторая электрическая схема, содержащая встречный электрод, и третья, содержащая электрод сравнения, могут быть напечатаны с использованием тех же самых технологий печати с проводящими красками. Однако загрязнение серебряными частицами является намного менее критичным для электрода сравнения, который является обычно серебряным, и встречного электрода. Известные из техники предшествующего уровня технологии без обедненной серебром выемки могут быть использованы для встречного электрода и для электрода сравнения.

Три вышеупомянутые электрические схемы вместе формируют печатный электрохимический элемент, если они напечатаны на единственной подложке. Технологии печати, легко используемые для дублирования печатанием нескольких печатных электрохимических элементов параллельно, нескольких элементов, таких как описаны выше, могут быть напечатаны в соответствии с изобретением на подложке параллельно, чтобы получить матрицу печатных электрохимических элементов. Эта подложка может быть затем присоединена к пластине, пронизанной открытыми ячейками, которые представляют собой отверстия, перекрывающие упомянутую пластину так, чтобы каждый напечатанный электрохимический элемент образовывал основание для каждой открытой ячейки и покрывал каждую ячейку на одной грани. Ячейки затем могут быть размещены с их отверстием, остающимся выше, чем основание, и заполняться электролитом и использоваться как полный электрохимический элемент в комбинации со средством электрического мультиплексирования для получения возможности работы одного элемента после другого.

Варианты реализации изобретения, таким образом, вероятно, будут иметь промышленное применение в области электрохимии.

1. Электрод электрохимического элемента, содержащий подложку (1), электрод (2), проводящую дорожку (4) и выемку (3), причем подложка расположена в пределах первой толщины, между первой гранью и второй гранью, при этом электрод напечатан на первой грани, проводящая дорожка напечатана на второй грани, а подложка электрически изолирована, причем электрод является электрически проводящим, по существу, благодаря частицам графита, и проводящая дорожка является электрически проводящей и содержит частицы серебра, при этом выемка является электрически проводящей и выполнена из краски, которая содержит двойную смесь графита и серебра в пропорциях, где количество серебра, деленное на сумму количеств графита и серебра, имеющихся в двойной смеси, находится в пределах интервала от 0 до 1, причем выемка проходит в подложке от первой грани до второй грани и находится в электрическом контакте с электродом на уровне первого соединения, расположенного на первой грани, и в электрическом контакте с проводящей дорожкой на уровне второго соединения, расположенного на второй грани, причем линейная плотность частиц серебра в выемке, на уровне первого соединения, перпендикулярного к линиям тока, когда ток проходит через первое соединение, меньше, чем линейная плотность частиц серебра в проводящей дорожке на уровне второго соединения, перпендикулярного к линиям тока, когда ток проходит через второе соединение.

2. Электрод по п. 1, в котором выемка является электрически проводящей, по существу, благодаря частицам графита.

3. Электрод по п. 1, в котором выемка имеет концентрацию частиц серебра, по существу, равную концентрации частиц серебра проводящей дорожки, и сечение выемки, параллельное первой грани, на уровне первого соединения, имеет область, расположенную ниже, чем область сечения выемки, параллельная второй грани, на уровне второго соединения.

4. Электрод по п. 2, в котором выемка проходит в пределах подложки в соответствии с цилиндром вращения вокруг цилиндрической оси, перпендикулярной к первой грани.

5. Электрод по п. 2, в котором выемка проходит в пределах подложки в соответствии с усеченным конусом (11) вокруг оси, перпендикулярной к первой грани, причем сечение усеченного конуса, параллельное первой грани, уменьшается от второй грани к первой грани.

6. Электрод по п. 2, в котором выемка проходит в пределах подложки в соответствии с усеченным конусом (7) вокруг оси, перпендикулярной к первой грани, причем сечение усеченного конуса, параллельное первой грани, уменьшается от первой грани до второй грани.

7. Электрод по п. 3, в котором выемка проходит в пределах подложки в соответствии с усеченным конусом (15) вокруг оси, перпендикулярной к первой грани, причем усеченный конус находится в электрическом контакте с электродом в своем наименьшем сечении или в своей вершине и находится в электрическом контакте с проводящей дорожкой в своем наибольшем сечении или в своем основании.

8. Электрод по любому из пп. 1-7, в котором выемка включает в себя часть, напечатанную на второй грани, доходящую до второго соединения.

9. Способ изготовления электрода электрохимического элемента по п. 1, содержащий этапы, на которых просверливают отверстие через подложку от первой грани до второй грани, заполняют отверстие краской, чтобы сформировать выемку, печатают на первой грани электрод в электрическом контакте с выемкой и печатают на второй поверхности проводящую дорожку, находящуюся в электрическом контакте с выемкой.

10. Применение электрода электрохимического элемента по п. 1 в качестве рабочего электрода электрохимического элемента.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к новому способу определения скорости генерирования пероксильных радикалов. Технический результат: разработан новый способ определения скорости генерирования пероксильных радикалов, который повышает точность, достоверность и воспроизводимость результатов, а также расширяет круг исследуемых веществ и используемых реагентов.

Изобретение относится к области электрохимического анализа и предназначено для проведения качественного и количественного определения аскорбиновой кислоты и дофамина вольтамперометрическим методом в широком спектре объектов (пищевые продукты, фармацевтические препараты, объекты окружающей среды, биологические объекты и др.) Способ определения концентрации аскорбиновой кислоты и дофамина при их совместном присутствии с использованием модифицированных углеродсодержащих электродов, при этом в качестве модификаторов используются чистые наночастицы металлов Au, Pt, Ni, Cu, вводимые путем осаждения (время не менее 5 минут) из их дисперсий (с концентрацией не менее 0,05 г/л), полученных методом лазерной абляции металлических мишеней в чистых растворителях.

Изобретение относится к области измерительной техники и преимущественно предназначено для задач океанографии. Электрод сравнения согласно изобретению содержит корпус с электролитическим ключом, заполненные электролитом, сообщающимся с исследуемой средой через ключ, расположенную в корпусе потенциалообразующую ячейку, вывод которой является выходом устройства, и эластичную электролитическую камеру, заполненную электролитом, сообщающимся с электролитом корпуса.

Использование: для химических датчиков. Сущность изобретения заключается в том, что датчик обнаружения оксидов азота содержит подложку, включающую пористую мембрану, соединение ароматических аминов, систему протока газа, оптическую систему обнаружения для приема переданного света от соединения ароматических аминов для обнаружения оптических изменений соединения ароматических аминов, причем соединение ароматических аминов содержит соединение, выбранное из группы, состоящей из: ароматических моноаминов, производных ароматических моноаминов и 1,2-диаминобензола.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования в гидрологии и химическом анализе жидкостей. Технический результат - исключение фактора влияния температуры жидкости на результат измерений, что повышает точность определения рН жидкости. Сущность: Согласно способу используют включенные в измерительные цепи вторичных измерительных преобразователей электрод сравнения и два ионоселективных измерительных электрода с одинаковыми параметрами тепловой инерции и разными параметрами их изопотенциальных точек, соответственно помещают электроды в жидкость, регистрируют потенциалы Е1 и Е2 на выходах первого и второго измерительных электродов и вычисляют рН жидкости по формуле Устройство содержит электрод сравнения, два ионоселективных измерительных электрода с одинаковыми параметрами тепловой инерции и разными параметрами их изопотенциальных точек, первый и второй вторичные измерительные преобразователи ВИП-1 и ВИП-2, к входам которых подключены электрод сравнения и соответственно первый и второй измерительные электроды, выходы ВИП-1 и ВИП-2 подключены к входам соответственно первого и второго преобразователей напряжения в цифру, выходы которых подключены к микропроцессору, выход которого является выходом устройства.

Группа изобретений относится к области биохимии. Предложена биосенсорная система и тестовые сенсоры (варианты) для определения концентрации анализируемого вещества в образце.

Изобретение относится к медицине и описывает композицию ферментных чернил, содержащую фермент, способный избирательно распознавать глюкозу в пробе крови, медиатор и первый и второй пирогенный диоксид кремния, в которой первый пирогенный диоксид кремния имеет удельную поверхность по БЭТ в диапазоне от приблизительно 130 до 170 м2/г и содержание углерода от приблизительно 0,8 до приблизительно 1,23% вес., а второй пирогенный диоксид кремния имеет удельную поверхность по БЭТ в диапазоне от приблизительно 270 до 330 м2/г и содержание углерода от приблизительно 1,4 до приблизительно 2,6% вес.

Использование: для контроля состава природных, сточных вод, биологических объектов, пищевых продуктов, диагностики заболеваний в химической, металлургической, пищевой промышленности, медицине, экологии.

Изобретение относится к потенциометрическим методам анализа и контроля концентрации ионов в водных растворах и может быть использовано в химической, металлургической отраслях промышленности, в оптической химии и в практике научных исследований.

Изобретение относится к ферментному электроду, включающему частицы углерода, несущие глюкозодегидрогеназу (GDH) с флавинадениндинуклеотидом (FAD) в качестве кофермента; и электродный слой, контактирующий с указанными частицами углерода, причем частицы углерода и электродный слой состоят из частиц углерода с диаметром частицы не более 100 нм и удельной поверхностью по меньшей мере 200 м2 /г.
Наверх