一種氯離子生化分析干片及其制備方法

一種氯離子生化分析干片及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及血氣生化傳感器技術領域，特別是涉及一種氯離子生化分析干片及其制備方法。
【背景技術】
[0002]人體體液電解質濃度是臨床檢驗、治療評估及預后判斷的重要依據。氯離子是人體細胞外液的主要陰離子，具有調節機體滲透壓和酸堿平衡的功能，并參與胃液中胃酸的生成，刺激肝臟功能，促使肝臟中代謝物排出，同時還具有穩定神經細胞膜電位的作用。在現在醫學的發展中，氯離子的檢測是電解質檢測的重要指標之一。目前常用的測量人體體液中氯離子含量設備是依托離子選擇電極原理的濕式生化分析檢測儀。
[0003]傳統的濕式生化分析檢測存在操作復雜、使用和維護成本高、響應慢、不易攜帶等缺點。新型的電解質檢測方法一一干式檢測，具有測量精確、成本低廉、操作簡單等特點，能廣泛適用于多種環境。
[0004]中國專利CN10237510A公開了一種氯離子微型電極及其制備方法，體積小，結構相對簡單，但其使用凝膠態內參比液，無法真正實現“干式”離子選擇電極，且仍使用含有中性載體的氯離子選擇膜，成本較高，工序復雜。

【發明內容】

[0005]針對現有氯離子選擇電極存在的問題，本發明提供一種氯離子生化分析干片及其制作方法，用高分子膜取代了傳統氯離子選擇電極中的參比液和離子選擇膜，測量精度高、響應時間短、穩定性好，所涉及的制備方法簡單、成本低廉，易于大規模生產。
[0006]本發明氯離子生化分析干片包括支撐層、絕緣層、鹽橋、銀/氯化銀電極和高分子膜。制備工藝如下:
(1)制備銀/氯化銀薄片電極；
(2)在電極氯化銀層上涂布配制好的高分子膜溶液并干燥制備氯離子選擇電極；
(3)在絕緣層上開導氣孔，鹽橋密封于絕緣層內；
(4 )將兩片氯離子選擇電極與支撐層、絕緣層粘結組裝干片。
[0007]本發明中支撐層起保護、支撐氯離子選擇電極作用，絕緣層起粘接電極、密封鹽橋作用，鹽橋起連通電極作用；鹽橋密封于絕緣層中，絕緣層上開有導氣孔，測試時可以改善參比液和測試液的流動速率，縮短測試時間；支撐層、絕緣層選自聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚酯非導電高分子材料，鹽橋為濾紙材料。
[0008]銀/氯化銀電極。現有專利基本采用絲網印刷技術制備電極，但絲網印刷制得的金屬層純度不夠，且表面不均勻，會影響電勢的穩定性和響應時間。為提高電極的穩定性、縮短響應時間，本發明可以采用真空鍍膜、化學鍍或電鍍的方式制備銀層，優選化學鍍法。使用化學鍍法，銀層表面均勻，可瞬間建立相界之間的平衡，形成穩定的響應電勢，縮短響應時間。氯化銀層可以采用化學氧化的方法制得，使用氯化鐵或高錳酸鉀溶液對銀層進行氧化。
[0009]高分子膜。區別于現有的離子選擇傳感器，如專利CN10237510A、CN101852761A、CN104330449A、CN102636532A，本發明無需傳統氯離子選擇電極中的參比液和離子選擇膜，借助氯化銀電極對氯離子具有選擇性響應，在銀/氯化銀電極的氯化銀層上直接附著高分子膜制備氯離子選擇電極。
[0010]高分子膜是均勻微孔結構，孔徑1~3 μ m，具有較好的縱向擴散系數和滲透性，同時對電極具有保護作用。高分子膜成分包括:非導電高分子聚合物、溶劑、揮發性溶劑、增塑劑、表面活性劑。
[0011]非導電高分子聚合物選自聚酰胺、聚烯烴、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚醚醚酮、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、醋酸纖維素、丙酸纖維素、丁酸纖維素中的一種或幾種，占高分子膜總質量的20%~50%。
[0012]增塑劑選自鄰苯二甲酸酯、癸二酸酯、鄰硝基苯辛醚、2-乙基己酯、磷酸三苯酯、三辛磷酸酯、芳基雙磷酸酯中的一種或幾種，占高分子膜總質量的30°/『60%。
[0013]為確保高分子膜的滲透性能，需采用溶劑和揮發性溶劑配合使用的方式制備。溶劑與揮發性溶劑由于沸點不同，高分子膜干燥后會形成均勻的微孔，使高分子膜具有較好的滲透性。溶劑選自二氯甲烷、四氯乙烷、二甲基酰胺、二甲基亞砜。揮發性溶劑選自甲醇、乙醇、丙酮、丁酮、甲苯、四氫呋喃、乙酸甲酯、乙酸乙酯、四氯化碳。通過使用不同沸點溶劑、調節溶劑與揮發性溶劑的配比，控制高分子膜形成固定孔徑且均勻的微孔。優選溶劑與揮發性溶劑的配比為3:1，優選溶劑與揮發性溶劑分別為:四氫呋喃和二氯甲烷。
[0014]表面活性劑要求具有較好的分散性和流平性，選自有機硅或硅氧烷類表面活性劑中的一種或幾種，占高分子膜總質量的0.1%~3%。
[0015]高分子膜的干燥條件會直接影響膜微孔大小和均勻性，因此需要控制高分子膜的干燥條件。高分子膜溶液直接涂布于電極氯化銀層上后，需要在溫度20~40°C、相對濕度20%~50%環境下干燥40~80min，優選干燥工藝為:溫度25°C、相對濕度25%、時間60min。
[0016]區別于現有專利中氯離子選擇電極，本發明主要優點有:
(1)用高分子膜取代了傳統氯離子選擇電極中的參比液和離子選擇膜，結構更加簡單，降低了材料成本；
(2)使用溶劑與揮發性溶劑配合使用，控制溶劑與揮發性溶劑的配比和干燥工藝，使高分子膜生成固定孔徑且均勻的微孔結構，提升氯離子生化分析干片的測量精度、穩定性和響應速度；
(3)制備的銀/氯化銀薄片電極表面均勻，大大縮短氯離子生化分析干片響應時間，7s之內可以建立平衡，形成穩定的響應電勢；
(4)結構簡單、體積小，大小為1mmX10mm，易于集成化，可開發成超微型生化分析干片，且制備工藝簡單，成本低廉，適于大規模工業化生產。
【附圖說明】
[0017]圖1為氯離子生化分析干片示意圖。
[0018]圖2為氯離子選擇電極(銀層、氯化銀層、高分子膜)示意圖。
[0019]圖3為氯離子生化分析干片測試標準液響應電勢曲線。
[0020]圖4為氯離子生化分析干片特性曲線。
[0021]圖5為氯離子生化分析干片長期穩定性測試結果。
【具體實施方式】
[0022]結合附圖和【具體實施方式】對本發明進行詳細說明。
[0023]如圖1所示，氯離子生化分析干片包括:支撐層1、氯離子選擇電極2、絕緣層3、鹽橋4。
[0024]如圖2所示，氯離子選擇電極包括:銀層21、氯化銀層22、高分子膜23。
[0025]具體實施步驟如下。
[0026]用化學鍍的方法在聚對苯二甲酸乙二醇酯表面鍍銀層，制備銀層21。
[0027]將銀層21前2/3段采用化學法進行氧化。將需要氧化部位的接觸電極浸泡在
0.lmol/L氯化鐵溶液中60s后，取出用純水清洗干凈并干燥，得到氯化銀層22。
[0028]高分子膜涂布。將0.1g聚酰胺，0.2g磷酸三苯酯，0.005g表面活性劑H212溶解于ImL 二氯甲烷和3mL四氫呋喃中，將其涂布于氯化銀層22上，并在25°C、相對濕度25%環境下干燥60min。
[0029]高分子膜23干燥完后，取兩片氯離子選擇電極2與絕緣層3粘接，固化后將絕緣層3與支撐層I粘接組裝干片。
[0030]氯離子生化分析干片長期保存條件為:-18~-10°C。
[0031]氯離子生化分析干片使用方法，從低溫環境下取出時需要在常溫下放置Ih后使用，測試時保持測試溫度37±0.1°C。測試時將干片插入測試槽中，兩邊孔分別滴加參比液和測試液，所需樣本5~10 μ Lo
[0032]為了更好的說明本發明的優點，本發明提供3組實驗數據，具體如下。
[0033]實驗1，用氯離子生化分析干片測試標準液，響應電勢與測試時間的曲線如圖3所不O
[0034]實驗2，對氯離子生化分析干片定標。通過已知氯離子濃度標準液(氯離子濃度65mmol/L和150mmol/L)，測試氯離子生化分析干片響應電勢，得到電勢響應校正曲線。校正方程為:Y=-61.1Χ-2.67，其中Y表示響應電勢，X表示logC，C為溶液中氯離子濃度。特性曲線如圖4所示。
[0035]實驗3，氯離子生化分析干片長期穩定性測試，同一批制備的氯離子生化分析干片90天內分別測量標準液(氯離子濃度65mmol/L)的響應電勢，測試結果如圖5所示。
[0036]以上所述只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人能夠了解本發明的內容并據以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍。凡根據本發明主要技術方案的精神實質所做的修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種氯離子生化分析干片及其制備方法，其特征在于:所述氯離子生化分析干片包括支撐層、絕緣層、鹽橋、銀/氯化銀電極和高分子膜；所述氯離子生化分析干片的主要制備步驟包括，(I)制備銀/氯化銀薄片電極；(2)在電極氯化銀層上涂布配制好的高分子膜溶液并干燥制備氯離子選擇電極；(3)在絕緣層上開導氣孔，鹽橋密封于絕緣層中；(4)將兩片氯離子選擇電極與支撐層、絕緣層粘結組裝干片。2.根據權利要求1所述鹽橋、支撐層、絕緣層，其特征在于:所述鹽橋為濾紙材料，所述支撐層和絕緣層選自聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯和聚酯非導電高分子材料。3.根據權利要求1所述支撐層、絕緣層，其特征在于:所述支撐層和絕緣層為片狀結構，厚度0.5~2mm04.根據權利要求1所述銀/氯化銀電極，其特征在于:所述銀/氯化銀電極采用化學鍍、真空鍍或電鍍的方式附著于基材上，基材上銀層和氯化銀層厚度0.1-1Oym05.根據權利要求1所述高分子膜，其特征在于:所述高分子膜包括非導電高分子聚合物、溶劑、揮發性溶劑、增塑劑和表面活性劑；非導電高分子聚合物選自聚酰胺、聚烯烴、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚醚醚酮、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、醋酸纖維素、丙酸纖維素、丁酸纖維素中的一種或幾種，占高分子膜總質量的20°/『50%;溶劑選自二氯甲烷、四氯乙烷、二甲基酰胺、二甲基亞砜中的一種或幾種；揮發性溶劑選自甲醇、乙醇、丙酮、丁酮、甲苯、四氫呋喃、乙酸甲酯、乙酸乙酯、四氯化碳中的一種或幾種；高分子膜溶劑與揮發性溶劑的配比為;增塑劑選自鄰苯二甲酸酯、癸二酸酯、鄰硝基苯辛醚、2-乙基己酯、磷酸三苯酯、三辛磷酸酯、芳基雙磷酸酯中的一種或幾種，占高分子膜總質量的30%~60%。6.根據權利要求1所述高分子膜，其特征在于:所述高分子膜附著于電極氯化銀層上，干燥條件為20~40°C、相對濕度20%~50%、40~80min。
【專利摘要】本發明涉及一種氯離子生化分析干片及其制備方法，屬于血氣生化傳感器技術領域，用于檢測體液中的氯離子濃度。本發明干片包括：支撐層、絕緣層、鹽橋、銀/氯化銀電極和高分子膜。制備銀/氯化銀薄片電極，將高分子膜附著于電極氯化銀層上，制備氯離子選擇電極，鹽橋密封于絕緣層中，兩片氯離子選擇電極與支撐層、絕緣層粘接組裝干片，測試時待測液與參比液通過鹽橋導通。區別于其它離子選擇電極，本發明用高分子膜取代了傳統氯離子選擇電極中的參比液和離子選擇膜，操作簡單、響應速度快、體積小、便于攜帶，且制備工序簡單、生產成本低，適合大批量工業化生產。
【IPC分類】G01N27/26, G01N27/333
【公開號】CN105223245
【申請號】CN201510695384
【發明人】吳國清, 陳漢杰, 向東東
【申請人】吳國清
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年10月23日