一種全固態可視化味覺傳感器陣列的制作方法
【專利摘要】本發明一種全固態可視化味覺傳感器陣列的制作方法，屬于傳感器陣列的制作方法【技術領域】。首先選擇對液體樣品中微量化學物質具有顏色響應的疏水性卟啉、酞菁類化合物作為可視化敏感材料，選擇親水性混合纖維素酯微孔薄膜、疏水性ABS塑料薄板（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）、防水雙面膠作為基板制作材料。通過微量取樣裝置取0.1-10μL可視化敏感材料溶液固定到基板上小孔內的混合纖維素酯微孔薄膜上，一個小孔固定一種可視化敏感材料，然后將氯仿干燥后得到可視化味覺傳感器陣列。本發明的全固態可視化味覺傳感器陣列具有費用低、檢測精度高、檢測范圍寬、使用壽命長、不同批次間一致性高等優點。
【專利說明】一種全固態可視化味覺傳感器陣列的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于傳感器陣列的制作方法【技術領域】，特指一種全固態可視化味覺傳感器 陣列的制作方法。
【背景技術】
[0002] 味覺傳感器亦被稱作電子舌，因具有響應時間短、檢測速度快、靈敏度高，檢測結 果誤差小、重復性好等優點，在食品品質檢測、環境監測等領域具有廣闊的應用前景。然而， 目前已有的味覺傳感器主要是基于膜電位分析法、電化學法(伏安法、電導法、電勢法等)、 光電方法等方法，它們的共同缺點是傳感器制作步驟繁瑣、成本較高、成品價格昂貴。
[0003] 大量研究表明，由于卟啉、酞菁類化合物具有大π共軛環狀結構和剛性平面結 構，擁有生色基團，可以通過氫鍵、軸向配位、靜電作用等分子間相互作用力與被測微量化 學物質產生作用，使得卟啉、酞菁類化合物分子構型發生變化，從而產生顏色變化即可視 化，通過對這種顏色變化的檢測，便可以達到對被測物質進行檢測的目的。現有報道的基 于口卜啉、酞菁類化合物的可視化傳感器陣列，如《食品化學》（《Food Chemistry》）2014年第 145卷第639 - 645頁的"基于可視化傳感器陣列的人工嗅覺和味覺對不同品種和等級的中 國綠茶的區分（Discrimination of Chinese green tea according to varieties and grade levels using artificial nose and tongue based on colorimetric sensor arrays)，' 一文， 采用疏水性聚偏氟乙烯薄膜（PVDF membrane)作為可視化傳感器陣列的基板材料，這會極 大地降低可視化傳感器陣列在液體樣品檢測中的靈敏度。因為，水溶液中的化學物質無法 與已經侵入聚偏氟乙烯薄膜中的敏感材料進行充分反應。再者，該文獻報道的可視化傳感 器陣列的制備步驟繁雜、需要專門的試驗操作人員，且耗時較長。
[0004]
【發明內容】
： 為克服現有技術的不足，本發明提出一種全固態可視化味覺傳感器陣列的制作方法， 所制作的可視化味覺傳感器陣列不但費用低、檢測精度高、檢測范圍寬，且使用壽命長、不 同批次間一致性高。
[0005] 本發明所述的一種全固態味覺可視化傳感器陣列的制作方法如下： (1)可視化敏感材料的選擇：選擇對液體樣品中微量化學物質具有顏色響應的疏水性 自由基卟啉、金屬卟啉以及酞菁類化合物作為可視化敏感材料。
[0006] (2)溶劑的選擇：選擇氯仿作為溶劑，將可視化敏感材料配制成Ι-lOmM的溶液。
[0007] (3)傳感器基板材料的選擇：選擇親水性混合纖維素酯微孔薄膜、疏水性ABS薄板 (丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、防水雙面膠作為傳感器基板制作材料。
[0008] (4)傳感器基板的制作：首先將ABS塑料薄板加工成帶有數個直徑2_5mm小孔的 長方形方塊，再將混合纖維素酯微孔薄膜用防水雙面膠固定在兩個ABS塑料薄板之間，操 作中讓這兩個塑料薄板上的小孔對齊，使得孔內混合纖維素酯微孔薄膜能夠暴露出來。
[0009] (5)通過微量取樣裝置取0. 1-10 μ L可視化敏感材料溶液固定到基板上小孔內的 混合纖維素酯微孔薄膜上，一個小孔固定一種可視化敏感材料，然后將氯仿干燥后得到可 視化味覺傳感器陣列。
[0010] 該全固態味覺可視化傳感器陣列有以下特點： (1)所研制的全固態味覺可視化傳感器陣列中的卟啉、酞菁類化合物顯色劑具有顯著 的分子識別能力和顯色功能，且由于它們的疏水性從而極大地降低了液體樣品中大量存在 的水對傳感器的影響，極大地提高了傳感器的檢測靈敏度。
[0011] (2)所研制的全固態味覺可視化傳感器陣列選擇親水性的混合纖維素酯薄膜、疏 水性ABS塑料板作為基板材料。由于混合纖維素酯的親水性使得液體樣品中的化學物質可 以與可視化敏感材料進行充分的反應，從而可大大地提高傳感器的檢測靈敏度。疏水性ABS 塑料薄板的使用為后續圖像獲取提供了便利，保證了檢測結果的一致性。
[0012] (3)通過精心制作的傳感器基板使得味覺可視化傳感器的一致性大大提高，使用 壽命也得到了提高。
[0013] (4)所研制的全固態味覺可視化傳感器陣列通過多個功能各異的化學敏感材料排 列組合，極大地擴展了味覺可視化傳感器陣列的應用范圍。
[0014] (5)所研制的全固態味覺可視化傳感器陣列制作步驟簡單，成本很低。
[0015]
【專利附圖】
【附圖說明】： 圖1所研制的全固態味覺可視化傳感器陣列示意圖A(俯視圖);其中，ι-ABS塑料薄板， 2-味覺可視化傳感器，3-混合纖維素酯微孔薄膜，4-防水雙面膠。
[0016] 圖2所研制的全固態味覺可視化傳感器陣列示意圖B (側視圖);其中，1-ABS塑料 薄板，2-味覺可視化傳感器，3-混合纖維素酯微孔薄膜，4-防水雙面膠。
[0017] 圖3所研制的全固態味覺可視化傳感器陣列區分0. 01 Μ的五種呈味物質的水溶 液(酸-鹽酸、甜-葡萄糖、苦-鹽酸奎寧、咸-氯化鈉、鮮-谷氨酸鈉）判別分析結果圖。
【具體實施方式】
[0018] 下面結合附圖對本發明所述的全固態味覺可視化傳感器陣列制作方法做更詳細 的描述： (1)全固態味覺可視化傳感器色敏材料的選擇：選用對液體樣品中微量化學物質具有 顏色響應的疏水性卟啉類化合物作為傳感器色敏材料。經過多次預試驗，最后選擇了四 苯基卟啉、5, 10, 15, 20-四苯基-卟吩氯化錳、2, 3, 7, 8, 12, 13, 17, 18-八乙基-卟吩氯化 錳、5, 10, 15, 20-四苯基-卟吩銅、5, 10, 15, 20-四苯基-卟吩鋅、5, 10, 15, 20-四（五氟苯 基）_卟啉氯化鐵、5, 10, 15, 20-四苯基-卟吩氯化鐵、5, 10, 15, 20-四苯基-卟吩鈷以及 2, 3, 9, 10, 16, 17, 23, 24-八（辛氧基）-酞菁鋅作為味覺可視化傳感器陣列的色敏材料。
[0019] (2)溶劑的選擇：選擇氯仿作為色敏材料的溶劑，稱取卟啉、酞菁類化合物10mg溶 解在5mL的氯仿中，9種卟啉、酞菁類化合物的摩爾濃度在Ι-lOmM范圍內。
[0020] (3)傳感器陣列基板材料的選擇及制作：①選擇ABS塑料薄板1、混合纖維素酯味 孔薄膜4、防水雙面膠3作為味覺可視化傳感器陣列的基板材料，首先將ABS薄板加工成長 方形方塊（29mmX22mm) ;②在長方形方塊上均勻打9個（3X3)直徑為4mm的小孔；③將混 合纖維素酯微孔薄膜夾在兩片ABS薄板之間，并用防水性雙面膠3固定，操作過程中讓ABS 薄板上的小孔對齊，使得混合纖維素酯微孔薄膜能夠暴露出來(如圖1和圖2所示)。
[0021] (4)陣列制作：用10 μ L微量取樣器取5 μ L步驟2中配制的溶液點到步驟3制得 的基板小孔上的混合纖維素酯薄膜上，就得到味覺可視化傳感器2,每個小孔點一種色敏材 料，就得到味覺可視化傳感器陣列。
[0022] 圖3為本發明所研制的全固態味覺可視化傳感器陣列區分0. 01 Μ的五種呈味物質 的水溶液(酸-鹽酸、甜-葡萄糖、苦-鹽酸奎寧、咸-氯化鈉、鮮-谷氨酸鈉)判別分析結果 圖。從圖中可以看出所研制的全固態味覺可視化傳感器陣列可以對低濃度五種呈味物質的 水溶液做出準確區分，表明所研制的傳感器是有效的。
【權利要求】
1. 一種全固態可視化味覺傳感器陣列的制作方法，其特征是按照下述步驟進行： (1) 可視化敏感材料的選擇：選擇對液體樣品中微量化學物質具有顏色響應的疏水性 卟啉、酞菁類化合物作為可視化敏感材料； (2) 溶劑的選擇：選擇氯仿作為溶劑，將可視化敏感材料配制成Ι-lOmM的溶液； (3) 傳感器基板材料的選擇：選擇親水性混合纖維素酯微孔薄膜、疏水性ABS薄板(丙 烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、防水雙面膠作為傳感器基板制作材料； (4) 傳感器基板的制作：首先將ABS塑料薄板加工成帶有數個直徑為2-5_小孔的長 方形方塊，再將混合纖維素酯微孔薄膜用防水雙面膠固定在兩個ABS塑料薄板之間，操作 中讓兩個ABS塑料薄板上的小孔對齊，使得孔內混合纖維素酯微孔薄膜能夠暴露出來； (5) 通過微量取樣裝置取0. 1-10 μ L可視化敏感材料溶液固定到基板上小孔內的混合 纖維素酯微孔薄膜上，一個小孔固定一種可視化敏感材料，然后將氯仿干燥后得到可視化 味覺傳感器陣列。
2. 根據權利要求1所述的一種全固態可視化味覺傳感器陣列的制作方法，其特征是， 卟啉類化合物為疏水性自由基卟啉和金屬卟啉，酞菁類化合物為疏水性金屬酞菁。
3. 根據權利要求1所述的一種全固態可視化味覺傳感器陣列的制作方法，其特征是， 混合纖維素酯微孔薄膜孔徑為〇. 15-8 μ m。
4. 根據權利要求1所述的一種全固態可視化味覺傳感器陣列的制作方法，其特征是， ABS塑料薄板厚度為0. 2-2mm。
5. 根據權利要求1所述的可視化味覺傳感器陣列的制作方法，其特征是，加工成長方 形方塊為2-5cm2。
【文檔編號】G01N21/78GK104062292SQ201410313571
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月3日 優先權日:2014年7月3日
【發明者】黃星奕, 韓方凱 申請人:江蘇大學