一種醫用型全固態鉀離子選擇性傳感器及其製備方法
2023-07-03 17:14:11 2
專利名稱：一種醫用型全固態鉀離子選擇性傳感器及其製備方法
技術領域：
本發明涉及電化學傳感器技術領域，尤其涉及一種醫用型全固態鉀離子選擇性傳感器的製備方法。
背景技術：
鉀是人體內不可缺少的常量元素，一般成年人體內鉀離子濃度約為3. 5
5.5mmol/L。鉀在人體內的主要作用是維持酸鹼平衡，參與能量代謝以及維持神經肌肉的正常功能。當體內缺鉀時，會造成精力和體力下降，耐熱能力降低，使人感到倦怠無力；嚴重缺鉀時，可導致人體內酸鹼平衡失調、代謝紊亂、心律失常，甚至導致呼吸肌麻痺死亡。因此，在現代醫學的發展中，特別是在臨床危重病人的搶救中，鉀離子的檢測是最重要的電解質檢測指標，它與心肌的電生理活性、骨骼肌的收縮功能、酸鹼平衡等重要的生理功能有密切關係。目前臨床鉀離子濃度的檢測主要採用基於電化學方法的電解質分析儀，而鉀離子選擇性傳感器是電解質分析儀測定鉀離子的核心。專利200420036708. 4公開了一種流通式膜鉀離子選擇電極，由電極體、上蓋、敏感膜、銀棒、電極芯棒、電極內參比溶液組成，該鉀離子選擇性電極結構複雜，在電極體的腔體內電極芯棒的四周需置有電極內參比溶液，內參比溶液電位恆定，基於內部溶液與外部溶液之間產生的電位差，根據能斯特方程可推算出待測溶液中的鉀離子濃度。因此，傳統的鉀離子選擇性電極存在製備過程繁瑣，成本高昂，體積較大，不便於攜帶等缺點。絲網印刷電極以其製作成本低、小巧輕便、適合於批量生產等特點，特別適合於急診、野外救護和家庭醫療等場合。專利201010193003. 3公開了一種全固態鉀離子選擇性傳感器，將傳統的鉀離子選擇性電極和外參比電極集成在一個基板上，實現了鉀離子選擇性傳感器的微型化，但其鉀離子選擇性電極的反應電極上設有電解質層和鉀離子敏感膜，夕卜參比電極的反應電極上設有電解質層和參比膜，並非正真「全固態」，且兩種結構不同的電極共存於同一基板上，因而製作工藝過於複雜，不利於絲網印刷工藝流程的進行，大大增加了電極的製作成本和工藝複雜程度。
發明內容
本發明目的在於提供一種醫用型全固態鉀離子選擇性傳感器。針對傳統鉀離子濃度檢測中鉀離子選擇性傳感器的電極結構複雜，檢測過程繁瑣，成本高昂，體積較大，不易攜帶等缺點，省略了製作電位恆定的傳統參比電極，也不需要一般固態電極的電解質層，極大地簡化了鉀離子選擇性傳感器的製作工藝流程，響應準確迅速、小巧輕便，方便攜帶，適
合大批量生產。本發明的另一目的在於提供該全固態鉀離子選擇性傳感器的製備方法，簡化了製作流程，適合大批量生產。本發明的目的通過以下技術方案實現
一種醫用型全固態鉀離子選擇性傳感器，包括基板、並列設置的兩個結構完全一致的鉀離子選擇性工作電極、絕緣層和鹽橋；所述的鉀離子選擇性工作電極包括導電層、反應電極、接觸電極和鉀離子敏感膜，兩鉀離子選擇性工作電極的導電層並排覆在所述的基板上，兩鉀離子選擇性工作電極的反應電極並排設置在各自的導電層的一端，兩鉀離子選擇性工作電極的接觸電極並排設置在各自的導電層的另一端，各反應電極上均覆有各自的鉀離子敏感膜；對應兩鉀離子敏感膜及其反應電極周圍的導電層和基板的表面覆有絕緣層，所述的絕緣層的表面上設有隔膜層，所述隔膜層上對應鉀離子敏感膜的位置設有兩個面積大於鉀離子敏感膜的開口，且隔膜層的高度高出兩鉀離子敏感膜的表面，從而在兩鉀離子敏感膜的表面形成各自的凹槽，分別用於檢測時貯存待測溶液和參比溶液，兩凹槽之間設有連通待測溶液和參比溶液的鹽橋。作為一種優選方案，所述的隔膜層上設有蓋板，所述的蓋板與所述凹槽相對應的位置各設有一個加樣口。所述的凹槽與蓋板之間形成了一個薄層空腔。作為另一種優選方案，所述的蓋板上對應鹽橋的位置設有氣孔。所述的氣孔用於加樣時排出薄層空腔的空氣。所述的基板為高分子材料，如聚丙烯、聚酯、聚乙烯和聚氯乙烯等；所述的導電層材料優選為導電銀漿，所述的反應電極和接觸電極的材料優選為導電碳漿。上述醫用型全固態鉀離子選擇性傳感器的製備方法，包括如下步驟(I)在有機高分子材料基板上依次設置導電材料形成兩鉀離子選擇性工作電極的導電層、反應電極和接觸電極。採用絲網印刷技術在有機高分子材料(如聚丙烯、聚酯、聚乙烯和聚氯乙烯等)基板上印刷導電絲網印刷材料，形成兩鉀離子選擇性工作電極的導電層、反應電極和接觸電極；導電層、反應電極和接觸電極均可採用碳、銀、金、鉬或銅等材料製成。碳的導電性較差，電阻大，但與電極膜材料粘附性能好，故用來印製反應電極；銀的電化學特性不穩定，但導電性能良好，故一般用來印製導電層和接觸電極；(2)用無水乙醇對反應電極表面進行預處理，除去其表面的浮塵，使其表面潔淨，狀態一致；(3)按質量百分含量計，將鉀離子中性載體I. O 5. 0%、親脂性大分子O. 5
I.5%、增塑劑60. O 80. 0%和非導電高 分子聚合物15. O 35. 0%溶解在四氫呋喃或環己酮中配製成粘稠液體作為鉀離子選擇性工作電極的鉀離子敏感膜液；將該鉀離子敏感膜液塗覆在兩鉀離子選擇性工作電極的反應電極上，避光乾燥，形成鉀離子敏感膜；所述的鉀離子中性載體選自糹顏氨黴素(Valinomycin)、二苯並-18-冠醚-6 (dibenzo-18-crown-6)、二環己燒並-24-冠醚-8 (dieyelohexyl-24-crown-8)、萘並-15-冠 _5 (naphtho-15_crown-5)、雙(苯並-15-冠釀 4)-4'-基甲基庚二酸酷(Bis [(benzo-15-crown-4) -4' -yImethyI]pimelate)中的一種或幾種，鉀離子中性載體作為鉀離子的絡合物，實現電極對鉀離子的選擇性，其質量百分比為I. O 5. 0% ;所述的親脂性大分子選自四苯硼鈉(Sodium tetraphenylboron)、四(4_氯苯基)硼酸鉀(Potassium tetrakis (4_chlorophenyl) borate)、四[3,5-二 (三氟代甲基)苯基]硼酸鉀(Potassiumtetrakis [3, 5-bis (trif IuoromethyI) phenyl]borate)中的一種或幾種；親脂性大分子物質可以排除待測溶液中親脂性陰離子(如長鏈脂肪酸、長鏈烷基磺酸鹽或長鏈二烷基磷酸鹽等)對鉀離子載體的幹擾，提高電極對鉀離子的選擇靈敏度，並且可以降低電極的電阻，其在溶液中的質量百分比為O. 5 I. 5%。所述的增塑劑選自鄰硝基苯辛醚(o-nitrophenyl octyl ether, o-NPOE)、癸二酸二辛酯(Bis (2-ethylhexyl) sebacate, DOS)、鄰苯二甲酸二辛酯(Bis (2-ethylhexyl)phthalate, DOP)、鄰苯二甲酸二正戍酯(Di-n-amylphthalate, DnPP)中的一種或幾種；增塑劑可提高此溶液的塑性，便於在後續的絲網印刷中成塑，其質量百分比為60.0 80. 0% ；所述的非導電高分子聚合物選自聚氯乙烯(PVC)、聚醋酸乙烯(PVA)、聚氨酯(PU)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的一種或幾種；非導電高分子聚合物作為鉀離子敏感膜 的支撐體，其質量百分比為15. O 35. 0% ;將配置的粘稠溶液用絲網印刷或者點滴、噴塗的方法塗覆在鉀離子選擇性工作電極的反應電極上，避光乾燥，形成鉀離子選擇性工作電極膜。(4)在對應兩鉀離子敏感膜及其反應電極周圍導電層和基板的表面上印製絕緣層；(5)在絕緣層的表面上設置隔膜層，所述隔膜層上對應鉀離子敏感膜的位置設有兩個面積大於鉀離子敏感膜的開口，且隔膜層的高度高出兩鉀離子敏感膜的表面，從而在兩鉀離子敏感膜的表面形成各自的凹槽，分別用於檢測時貯存待測溶液和參比溶液；(6)在兩凹槽之間設置連通待測溶液和參比溶液的鹽橋。以保證電路的導通，形成測量迴路。鹽橋使得兩凹槽內的待測溶液和參比溶液只導通，但不易擴散。所述的鹽橋材料選自濾紙、濾膜、棉布、化纖、玻纖、無紡布等薄膜吸水性材料及瓊脂、凝膠中的一種。本發明的鉀離子選擇性傳感器長寬尺寸為0. 5X0. 5cm2到10X0. 5cm2。測量時，將已知鉀離子濃度的參比溶液滴在一側的鉀離子選擇性工作電極的凹槽內，將全血、血清或尿液等待測樣品滴在另一側鉀離子選擇性工作電極的凹槽內，當兩個凹槽由鹽橋導通後，與外圍的檢測電路連接，即可得到電位差值。檢測所需的試液量很少，僅需2 20 μ L，檢測所需時間較短，30 40s即可響應穩定。鉀離子敏感膜中鉀離子中性載體一般為籠狀、環狀或者鏈狀有機化合物，分子中有多個含氧原子的極性配位基，由於氧原子有兩對孤對電子提供偶極矩-離子結合力，使其能與待測溶液中的鉀離子絡合，形成I : I的絡合物，從而改變鉀離子敏感膜的膜電極電位。實際測量中，一側鉀離子選擇性工作電極的鉀離子敏感膜對已知濃度的參比溶液的電極電位是一定的，隨著另一側鉀離子選擇性工作電極的鉀離子敏感膜對待測血清的電極電位的變化，測得兩者之間的電位差，根據能斯特方程，可推算出待測溶液中的鉀離子濃度。本發明的有益效果本發明的醫用型全固態鉀離子選擇性傳感器採用兩個完全一致的鉀離子選擇性工作電極代替傳統鉀離子傳感器的選擇性工作電極和結構不同電位恆定的參比電極，省略了傳統全固態鉀離子選擇性電極的電解質層，極大地簡化了鉀離子選擇性傳感器的的結構和製作工藝流程，響應準確迅速，也實現了鉀離子選擇性傳感器的集成化和微型化，便於攜帶，適合大批量生產。附圖
說 明圖I為本發明醫用型全固態鉀離子選擇性傳感器的俯視圖；圖2為本發明醫用型全固態鉀離子選擇性傳感器A-A方向的截面圖；圖3為本發明醫用型全固態鉀離子選擇性傳感器B-B方向的截面圖；圖4為鉀離子選擇性工作電極的導電層的表面形狀圖；圖5為本發明的實施例2在不同濃度的KCl溶液中的電位響應校正曲線；圖6為本發明的實施例2在含不同濃度鉀離子的血清中的電位響應校正曲線；圖7為本發明的實施例2的響應梯度隨時間的變化關係。圖8為本發明的實施例3在不同濃度的KCl溶液中的電位響應校正曲線；圖9為本發明的實施例4在含不同濃度鉀離子的血清中的電位響應校正曲線。
具體實施例方式實施例I如圖I、如圖2和圖3所示，一種醫用型全固態鉀離子選擇性傳感器，包括基板I、並列設置的兩個結構完全一致的鉀離子選擇性工作電極、絕緣層6和鹽橋7 ；所述的鉀離子選擇性工作電極包括導電層2、反應電極3、接觸電極4和鉀離子敏感膜5，兩鉀離子選擇性工作電極的導電層2並排覆在所述的基板I上，兩鉀離子選擇性工作電極的反應電極3並排設置在各自的導電層2的一端，兩鉀離子選擇性工作電極的接觸電極4並排設置在各自的導電層2的另一端，各反應電極3上均覆有各自的鉀離子敏感膜5 ;優選的，各鉀離子選擇性工作電極導電層2的表面形狀如圖4所示，所述導電層2的一端與反應電極3形狀相吻合，另一端與接觸電極4形狀相吻合，反應電極3和接觸電極4之間的導電層2為寬度較窄的條帶狀，按照該形狀印製的導電層電阻最小。對應兩鉀離子敏感膜5及其反應電極3周圍的導電層2和基板I的表面覆有絕緣層6，所述的絕緣層6的表面上設有隔膜層8，所述隔膜層8上對應鉀離子敏感膜5的位置設有兩個面積大於鉀離子敏感膜5的開口，且隔膜層8的高度高出兩鉀離子敏感膜5的表面，從而在兩鉀離子敏感膜5的表面形成各自的凹槽11，分別用於檢測時貯存待測溶液和參比溶液，兩凹槽之間設有連通待測溶液和參比溶液的鹽橋7。作為另一種優選方案，所述的隔膜層9上設有蓋板10，所述的蓋板10與所述凹槽11相對應的位置各設有一個加樣口 10，加樣口 10的位置與鉀離子敏感膜5錯開。所述的凹槽11與蓋板10之間形成了一個薄層空腔。作為另一種優選方案，所述的蓋板10上對應鹽橋7的位置設有氣孔12。所述的氣孔12用於加樣時排出薄層空腔的空氣。實施例2(I)在有機高分子材料基板上依次設置導電材料形成兩鉀離子選擇性工作電極的導電層、反應電極和接觸電極；採用絲網印刷技術將導電銀漿印刷在聚乙烯基板上形成並排的各鉀離子選擇性工作電極的導電層，然後在各導電層的一端印刷導電碳漿形成兩個並排的反應電極，在各導電層的另一端印刷導電碳漿形成兩個並排的接觸電極。(2)用無水乙醇對反應電極表面進行預處理，除去其表面的浮塵，使其表面潔淨，狀態一致；(3)稱取3mg糹 顏氨黴素、Img四(4_氯苯基)硼酸鉀於I. 51^3% PVC的四氫呋喃溶液中(IOOmL四氫呋喃中加入3g PVC)，加入IOOmg鄰苯二甲酸二正戊酯增塑劑，震蕩溶解得到均勻透明粘稠的敏感膜液，分別取15 μ L塗覆在兩個鉀離子選擇性工作電極的反應電極上，避光乾燥，形成鉀離子敏感膜；(4)在對應兩鉀離子敏感膜及其反應電極周圍導電層和基板的表面上印製絕緣層；且絕緣層的高度高出或平齊兩鉀離子敏感膜的表面；(5)在絕緣層的表面上設置隔膜層，所述隔膜層上對應鉀離子敏感膜的位置設有兩個面積大於鉀離子敏感膜的開口(鉀離子敏感膜直徑3mm，開口直徑8mm)，且隔膜層的高度高出兩鉀離子敏感膜的表面，從而在兩鉀離子敏感膜的表面形成各自的凹槽，分別用於檢測時貯存待測溶液和參比溶液；兩鉀離子敏感膜與各自的待測溶液或參比溶液接觸。(6)在兩凹槽之間設有連通待測溶液和參比溶液的鹽橋(鹽橋材料為超細無紡布，長 5mm,寬 Imm)。(7)隔膜層上設蓋板製得醫用型全固態鉀離子選擇性傳感器。所述的蓋板與所述凹槽相對應的位置各設有一個直徑2_的圓形加樣口，加樣口的位置與鉀離子敏感膜錯開，所述的蓋板上對應鹽橋的位置設有氣孔。將製備好的醫用型鉀離子選擇性傳感器左側的工作電極加樣口滴加15yL A標lmmol/L的KCl溶液，右側的工作電極加樣口滴加15 μ L B標10mmol/L的KCl溶液，測量兩個鉀離子選擇性工作電極之間的電位差，40s讀數，記為AE(mV)。該電位差與待測溶液和參比溶液的鉀離子濃度的比值的對數線性相關，由此電位差可算出該鉀離子選擇性電極
的斜率將製備好的醫用型鉀離子選擇性傳感器左側的工作電極加樣口滴加15 μ Llmmol/L的鉀離子參比溶液，右側的工作電極加樣口滴加15 μ L待測濃度氯化鉀溶液，測量鉀離子選擇性工作電極和參比電極之間的電位差，40s讀數，記為AE(mV)。根據公式
，可推算出待測溶液中的鉀離子濃度c待測。圖5為使用本實施例製備的全固態鉀離子選擇性傳感器，測量不同濃度KCl溶液(此溶液含lmmol/L CaCl2和140mmol/L NaCl背景電解質)的對數值、對所得的對
應電位差ΛΕ的校正曲線，校正方程為L 」'如圖中直線所
示，ΔΕ表示響應電動勢，c#tt表示參比溶液中鉀離子濃度，Citiw表示待測溶液中鉀離子濃度，相關係數R2為O. 999。圖6為使用本實施製備的全固態鉀離子選擇性傳感器測量含不同鉀離子濃度血
清得到的電位差AE響應校正曲線，其校正方程為l=3S:D Ig — i iiiinol/'L )-.6SG，如圖中直線所示，相關係數R2為O. 998。將按本實施例製備的全固態鉀離子選擇性傳感器在常溫常態下保存60天，每天測量不同濃度KCl溶液(此溶液含lmmol/L CaCl2和140mmol/L NaCl背景電解質)時，計算響應斜率S，繪製出響應梯度隨時間的變化關係，如圖7所示，本實施例製備的全固態鉀離子選擇性傳感器在60天內其響應梯度基本保持在38mV/-pK_，說明本發明具有良好的工作穩定性。實施例3
(I)在有機高分子材料基板上依次設置導電材料形成兩鉀離子選擇性工作電極的導電層、反應電極和接觸電極；採用絲網印刷技術將導電銀漿印刷在聚乙烯基板上形成並排的各鉀離子選擇性工作電極的導電層，然後在各導電層的一端印刷導電碳漿形成兩個並排的反應電極，在導電層的另一端印刷導電碳漿形成兩個並排的接觸電極；(2)用無水乙醇對反應電極表面進行預處理，除去其表面的浮塵，使其表面潔淨，均勻一致；(3)稱取3mg糹顏氨黴素、Img四苯硼鈉於I. 5mL3% PVC的四氫呋喃溶液中(100ml四氫呋喃中加入3g PVC)，加入IOOmg鄰苯二甲酸二丁酯增塑劑，震蕩溶解得到均勻透明粘稠的敏感膜液，分別取15 μ L塗覆在兩個工作電極感應區的碳層上，避光乾燥，形成鉀離子選擇性工作電極膜；(4)在對應兩鉀離子敏感膜及其反應電極周圍導電層和基板的表面上印製絕緣層；且絕緣層的高度高出或平齊兩鉀離子敏感膜的表面；(5)在絕緣層的表面上設置隔膜層，所述隔膜層上對應鉀離子敏感膜的位置設有兩個面積大於鉀離子敏感膜的開口(鉀離子敏感膜直徑3mm，開口直徑8mm)，且隔膜層的高度高出兩鉀離子敏感膜的表面，從而在兩鉀離子敏感膜的表面形成各自的凹槽，分別用於檢測時貯存待測溶液和參比溶液；兩鉀離子敏感膜與各自的待測溶液或參比溶液接觸。(6)在兩凹槽之間設有連通待測溶液和參比溶液的鹽橋(鹽橋材料為超細無紡布，長 5mm,寬 Imm)。(7)隔膜層上設蓋板製得醫用型全固態鉀離子選擇性傳感器。所述的蓋板與所述凹槽相對應的位置各設有一個直徑2_的圓形加樣口，加樣口的位置與鉀離子敏感膜錯開，所述的蓋板上對應鹽橋的位置設有氣孔。圖8為使用本實施製備的全固態鉀離子選擇性傳感器，測量不同濃度KCl溶液(此溶液含lmmol/L CaCl2和140mmol/L NaCl背景電解質)的對數值i§一對所得的對應
--r ..
電位差ΛΕ的校正曲線，校正方程為隱；! li^Cumol/L卜SJS，如圖中直線所
示，ΔΕ表示響應電動勢，c#tt表示參比溶液中鉀離子濃度，Citiw表示待測溶液中鉀離子濃度，相關係數R2為O. 995。實施例4(I)在有機高分子材料基板上依次設置導電材料形成兩鉀離子選擇性工作電極的導電層、反應電極和接觸電極；採用絲網印刷技術將導電銀漿印刷在聚乙烯基板上形成並排的各鉀離子選擇性工作電極的導電層，然後在各導電層的一端印刷導電碳漿形成兩個並排的反應電極，在導電層的另一端印刷導電碳漿形成兩個並排的接觸電極；(2)用無水乙醇對反應電極表面進行預處理，除去其表面的浮塵，使其表面潔淨，均勻一致；(3)稱取3mg糹顏氨黴素、Img四[3,5-二(三氟代甲基)苯基]硼酸鉀於I. 51^3%PVC的四氫呋喃溶液中(IOOml四氫呋喃中加入3g PVC)，加入IOOmg 二硝基苯辛基酯增塑齊U，震蕩溶解得到均勻透明粘稠的敏感膜液，分別取15 μ L塗覆在兩個工作電極感應區的碳層上，避光乾燥，形成鉀離子選擇性工作電極膜；(4)在對應兩鉀離子敏感膜及其反應電極周圍導電層和基板的表面上印製絕緣層；且絕緣層的高度高出或平齊兩鉀離子敏感膜的表面；(5)在絕緣層的表面上設置隔膜層，所述隔膜層上對應鉀離子敏感膜的位置設有兩個面積大於鉀離子敏感膜的開口(鉀離子敏感膜直徑3mm，開口直徑8mm)，且隔膜層的高度高出兩鉀離子敏感膜的表面，從而在兩鉀離子敏感膜的表面形成各自的凹槽，分別用於檢測時貯存待測溶液和參比溶液；兩鉀離子敏感膜與各自的待測溶液或參比溶液接觸。(6)在兩凹槽之間設有連通待測溶液和參比溶液的鹽橋(鹽橋材料為超細無紡布，長 5mm,寬 Imm)。(7)隔膜層上設蓋板製得醫用型全固態鉀離子選擇性傳感器。所述的蓋板與所述凹槽相對應的位置各設有一個直徑2_的圓形加樣口，加樣口的位置與鉀離子敏感膜錯 開，所述的蓋板上對應鹽橋的位置設有氣孔。圖9為使用本實施製備的全固態鉀離子選擇性傳感器測量含不同鉀離子濃度血清得到的電位差δε響應校正曲線，其校正方程為flCl5；7"聰) 1 1 如圖中直線所示，相關係數R2為O. 990。
權利要求
1.一種醫用型全固態鉀離子選擇性傳感器，其特徵在於該鉀離子選擇性傳感器包括基板(I)、並列設置的兩個結構完全一致的鉀離子選擇性工作電極、絕緣層(6)和鹽橋(7)； 所述的鉀離子選擇性工作電極包括導電層(2)、反應電極(3)、接觸電極(4)和鉀離子敏感膜(5)，兩鉀離子選擇性工作電極的導電層(2)並排覆在所述的基板(I)上，兩鉀離子選擇性工作電極的反應電極(3)並排設置在各自的導電層(2)的一端，兩鉀離子選擇性工作電極的接觸電極⑷並排設置在各自的導電層⑵的另一端，各反應電極⑶上均覆有各自的鉀離子敏感膜(5)； 對應兩鉀離子敏感膜(5)及其反應電極(3)周圍的導電層(2)和基板(I)的表面覆有絕緣層(6)，所述的絕緣層(6)的表面上設有隔膜層(8)，所述隔膜層(8)上對應鉀離子敏感膜(5)的位置設有兩個面積大於鉀離子敏感膜(5)的開口，且隔膜層(8)的高度高出兩鉀離子敏感膜(5)的表面，從而在兩鉀離子敏感膜(5)的表面形成各自的凹槽(11)，分別用於檢測時貯存待測溶液和參比溶液，兩凹槽之間設有連通待測溶液和參比溶液的鹽橋(7)。
2.根據權利要求I所述的醫用型全固態鉀離子選擇性傳感器，其特徵在於所述的隔膜層(8)上設有蓋板(9)，所述的蓋板(9)與所述凹槽(11)相對應的位置各設有一個加樣口(10)。
3.根據權利要求I所述的醫用型全固態鉀離子選擇性傳感器，其特徵在於所述的蓋板(9)上對應鹽橋(7)的位置設有氣孔(12)。
4.權利要求I所述的醫用型全固態鉀離子選擇性傳感器的製備方法，其特徵在於包括如下步驟 (1)在有機高分子材料基板上依次設置導電材料形成兩鉀離子選擇性工作電極的導電層、反應電極和接觸電極； (2)用無水乙醇對反應電極表面進行預處理，使其表面潔淨，狀態一致； (3)按質量百分含量計，將鉀離子中性載體I.O 5. 0%、親脂性大分子O. 5 I. 5%、增塑劑60. O 80. O %和非導電高分子聚合物15. O 35. O %溶解在四氫呋喃或環己酮中配製成粘稠液體作為鉀離子選擇性工作電極的鉀離子敏感膜液；將該鉀離子敏感膜液塗覆在兩鉀離子選擇性工作電極的反應電極上，避光乾燥，形成鉀離子敏感膜； (4)在對應兩鉀離子敏感膜及其反應電極周圍的導電層和基板的表面上印製絕緣層； (5)在絕緣層的表面上設置隔膜層，所述隔膜層上對應鉀離子敏感膜的位置設有兩個面積大於鉀離子敏感膜的開口，且隔膜層的高度高出兩鉀離子敏感膜的表面，從而在兩鉀離子敏感膜的表面形成各自的凹槽，分別用於檢測時貯存待測溶液和參比溶液； (6)在兩凹槽之間設有連通待測溶液和參比溶液的鹽橋。
5.根據權利要求4所述的醫用型全固態鉀離子選擇性傳感器的製備方法，其特徵在於所述的鉀離子中性載體選自纈氨黴素、二苯並-18-冠醚_6、二環己烷並-24-冠醚-8、萘並-15-冠-5、雙(苯並-15-冠醚4)-4'-基甲基庚二酸酯中的一種或幾種。
6.根據權利要求4所述的醫用型全固態鉀離子選擇性傳感器的製備方法，其特徵在於所述的親脂性大分子選自四苯硼鈉、四(4-氯苯基)硼酸鉀、四[3，5-二(三氟代甲基)苯基]硼酸鉀中的一種或幾種。
7.根據權利要求4所述的醫用型全固態鉀離子選擇性傳感器的製備方法，其特徵在於所述的增塑劑選自鄰硝基苯辛醚、癸二酸二辛酯、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二正戊酯中的一種或幾種。
8.根據權利要求4所述的醫用型全固態鉀離子選擇性傳感器的製備方法，其特徵在於所述的非導電高分子聚合物選自聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一種或幾種。
9.根據權利要求4所述的醫用型全固態鉀離子選擇性傳感器的製備方法，其特徵在於所述的鹽橋材料選自濾紙、濾膜、棉布、化纖、玻纖、無紡布等薄膜吸水性材料及瓊脂、凝膠中的一種。
10.根據權利要求4所述的醫用型全固態鉀離子選擇性傳感器的製備方法，其特徵在於所述的傳感器長寬尺寸為O. 5X0. 5cm2到10X0. 5cm2。
全文摘要
本發明公開了一種醫用型全固態鉀離子選擇性傳感器及其製備方法，包括基板、並列設置的兩個結構完全一致的鉀離子選擇性工作電極、絕緣層和鹽橋。不含有傳統意義上電位恆定的參比電極，而以兩個鉀離子選擇性工作電極中的一個與鉀標準溶液配合起到參比電極的作用，大大降低了整個傳感器製備的複雜程度。兩個一致的鉀離子選擇性工作電極均包括導電層、反應電極、接觸電極和鉀離子敏感膜。本發明既不需要製作電位恆定的傳統參比電極，也不需要一般固態電極的電解質層，極大地簡化了全固態鉀離子選擇性傳感器的製作工藝和流程，響應準確迅速，小巧輕便，方便攜帶，適合大批量生產。
文檔編號G01N27/28GK102636532SQ201210121889
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月24日 優先權日2012年4月24日
發明者唐美華, 張之翼, 李成東, 金青, 陳國松, 黃穎 申請人:南京工業大學