[發明專利]一種光學氧傳感膜片及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202210011315.0
• 申請日: 2022-01-06
• 公開（公告）號: CN114324285A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 梁麗娟;趙建龍
• 申請（專利權）人: 上海前瞻創新研究院有限公司
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;B32B27/28;B32B3/04;B32B3/26;B32B7/12;B32B38/00;B32B38/16;B32B27/00;B32B27/08;B29D7/01
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 許亦琳;余明偉

本發明涉及氧傳感檢測技術領域，具體涉及一種光學氧傳感膜片及其制備方法與應用。本發明所述光學氧傳感膜片，包括熒光氧傳感膜層和芯片層，所述熒光氧傳感膜層粘接在所述芯片層上表面；所述熒光氧傳感膜包括聚合物基質和均勻分散在聚合物基質中的熒光指示劑。本發明所提供的光學氧傳感膜片集微流控通道與光學氧傳感膜于一體，對氣態氧和溶解氧均能靈敏而快速地響應，同時雙通道檢測，可以提高檢測準確性；芯片層采用3D打印技術制作，制作工藝簡單，氣密性好、體積小、便于攜帶、可重復使用。

技術領域

本發明涉及氧傳感檢測技術領域，特別是一種光學氧傳感膜片及其制備方法與應用。

背景技術

氧氣的檢測對于生物醫學和水環境監測都至關重要，潛水員在水下作業需要攜帶呼吸器，呼吸器內的氧分壓隨著潛水深度增加會提高，當供氣異常后如不能及時察覺并采取相應措施，很可能導致缺氧或氧中毒的發生，直接危及到人的生命安全。為了保證水下作業人員的呼吸系統安全性，需要對呼吸器內氧含量有效實時監測。水中溶解氧的檢測，對于環境監測以及水產養殖等領域均有十分重要的意義。

傳感器技術作為國內外公認的高新技術引起廣泛關注，其中氧氣傳感器作為監測氧含量的重要器件在諸多領域都有應用。目前，國外有一些氧監測產品，如美國Scubapro公司的電化學UwatecOXY2水下呼吸器，Gaslab公司的光學LuminOXLOX-02氧氣傳感器，使用壽命較長但成本較高。國內最早有中船重工718研究所開發的電化學氧傳感器，其檢測限低、受干擾小，但需要定期校準，受到溫濕度及壓力影響較大，存儲環境也會影響使用壽命。光學傳感器的環境適應能力強測量迅速靈敏、結構輕巧易攜帶，可在有毒、強輻射環境下使用，因而應用廣泛。

熒光法氧氣檢測傳感器基于熒光猝滅原理，利用氧氣的動態猝滅發射光的能力，降低發射光的熒光強度和熒光壽命。熒光傳感器的關鍵是熒光膜，目前熒光膜的制備主要涉及熒光指示劑的選取和固定。常用的釕類配合物具有較強的熒光壽命及抗光漂白能力，是一種理想的熒光指示劑。熒光指示劑通常采用物理固定法、化學固定法的方式固定在膜載體上，并要求膜載體具有良好的通透性和機械性能。

微流控芯片分析系統具有易于集成和便攜化的特點，使其在生物醫學、環境檢測與保護方面提供了廣闊的應用前景。將微流控芯片與光學檢測聯用，成為如今科學研究領域廣泛應用的檢測方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種光學氧傳感膜片及其制備方法與應用，來解決現有氧傳感膜工藝復雜、成本高，無法同時檢測溶液和空氣中氧濃度變化的問題。

為達到此目的，本發明采用以下技術方案：

本發明的第一方面提供一種光學氧傳感膜片，所述光學氧傳感膜片包括熒光氧傳感膜層和芯片層，所述熒光氧傳感膜層粘接在所述芯片層上表面；所述芯片層內部設有兩個不連通的流體微通道，每個流體微通道的兩端設有進樣口和出樣口，每個流體微通道中間部分設有兩個儲液池。

本發明中所述熒光氧傳感膜包括聚合物基質和均勻包埋在聚合物基質中的熒光指示劑。

在本發明的一些實施方式中，所述聚合物基質選自聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷中的一種或幾種組合。

在本發明的一些實施方式中，所述熒光指示劑選自三(2,2’-聯吡啶)釕(Ⅱ)絡合物、三(1,10-鄰菲咯啉)釕(Ⅱ)絡合物、三(4,7-聯苯-1,10-鄰菲咯啉)釕(Ⅱ)絡合物或三(5-氨基-1,10-鄰菲咯啉)釕(Ⅱ)絡合物中任一種。

本發明的第二方面提供一種光學氧傳感膜片的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、3D打印芯片層三維模型得到打印結構，對打印結構進行紫外光固化，得到芯片層；

步驟二、制備熒光氧傳感膜層；

步驟三、在芯片層上表面均勻涂抹紫外光固化粘結劑，將熒光氧傳感膜層與芯片層上表面對應粘合，紫外光下固化，即得光學氧傳感膜片。