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原文传递多孔膜层的制备方法、电化学传感器及其制备方法

专利名称：	多孔膜层的制备方法、电化学传感器及其制备方法
摘要：	本发明公开了一种多孔膜层的制备方法，包括将前驱体溶液置于密闭的反应腔室中，使其凝胶化，得到多孔凝胶的步骤。上述的制备方法通过在密闭的反应腔室中使溶胶溶液发生凝胶化，能够避免凝胶的孔隙塌陷，得到孔隙均匀、孔隙率高的多孔膜层。本发明公开了一种电化学传感器，包括第一电极阵列和第二电极阵列，第一电极阵列和第二电极阵列共用第一参比电极，第一参比电极和酶电极的外侧面包覆疏水多孔膜。电化学传感器的集成度高、两个电极阵列共用第一参比电极，能够设置于同一检测通道内，简化了传感器的电极结构。本发明公开了上述电化学传感器的制备方法，制备工序简化、制备效率高。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	中国科学院苏州生物医学工程技术研究所
发明人：	周连群;李金泽;张芷齐;李传宇;姚佳;张威;郭振
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-10T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-23T00:00:00+0800
申请号：	CN201910287083.X
公开号：	CN110044982A
代理机构：	北京三聚阳光知识产权代理有限公司
代理人：	胡丹丹
分类号：	G01N27/27(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	215163 江苏省苏州市高新区科技城科灵路88号
主权项：	1.一种多孔膜层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)制备溶胶溶液，所述溶胶溶液为固态电解质层或疏水多孔膜的前驱体溶液；(2)将所述前驱体溶液置于密闭的反应腔室中，使其凝胶化，得到多孔凝胶；(3)对所述多孔凝胶进行干燥处理，得到所述多孔膜层。 2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)包括：将氧化石墨烯与维生素C在水中混合，使所述氧化石墨烯：维生素C：水的质量比为(10－5)：(1－5)：(90－95)，得到石墨烯溶胶溶液，所述石墨烯溶胶溶液为所述固态电解质层的前驱体溶液；或者，将苯胺与过硫酸铵在水中混合，使所述苯胺：过硫酸铵：水的质量比为(10－5)：(1－5)：(90－95)，得到聚苯胺溶胶溶液，所述聚苯胺溶胶溶液为所述固态电解质层的前驱体溶液；或者，将吡咯与三氯化铁在水中混合，使所述吡咯：三氯化铁：水的质量比为(10－5)：(1－5)：(90－95)，得到聚吡咯溶胶溶液，所述聚吡咯溶胶溶液为所述固态电解质层的前驱体溶液；或者，将光引发剂与聚二甲基硅氧烷在第一溶剂中混合，使所述光引发剂：聚二甲基硅氧烷：第一溶剂的质量比为(0.5－2)：(10－20)：(70－90)，得到聚二甲基硅氧烷的溶胶溶液，所述聚二甲基硅氧烷的溶胶溶液为所述疏水多孔膜的前驱体溶液；或者，混合聚偏氟乙烯、第二溶剂和第三溶剂，使所述聚偏氟乙烯：第二溶剂：第三溶剂的质量比为(5－10)：(70－80)：(5－20)，得到聚偏氟乙烯的溶胶溶液，所述聚偏氟乙烯的溶胶溶液为所述疏水多孔膜的前驱体溶液；或者，混合三乙酸纤维素酯聚合物、第四溶剂和第五溶剂，使所述三乙酸纤维素酯聚合物：第四溶剂：第五溶剂的质量比为(5－10)：(70－80)：(5－20)，得到三乙酸纤维素酯聚合物的溶胶溶液，所述三乙酸纤维素酯聚合物的溶胶溶液为所述疏水多孔膜的前驱体溶液；优选地，所述第一溶剂选自甲苯或环己酮，所述第二溶剂选自N，N－二甲基甲酰胺或乙酸，所述第三溶剂选自二甲基乙酰胺或甲酸，所述第四溶剂选自N，N－二甲基甲酰胺或乙酸乙酯，所述第五溶剂选自二甲基乙酰胺或三氯甲烷。 3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯溶胶溶液凝胶化的反应温度为15－70℃，反应时间为0.5－2h；所述聚苯胺溶胶溶液凝胶化的反应温度为0－4℃，反应时间为0.5－1h；所述聚吡咯溶胶溶液凝胶化的反应温度为0－4℃，反应时间为0.5－1h；所述聚二甲基硅氧烷的溶胶溶液经紫外光照射处理5～100s，发生凝胶化反应；所述聚偏氟乙烯的溶胶溶液加热至75～90℃，然后冷却至20～30℃，发生凝胶化反应；所述三乙酸纤维素酯聚合物的溶胶溶液加热至75～90℃，然后冷却至20～30℃，发生凝胶化反应。 4.一种电化学传感器，其特征在于，包括：第一电极阵列，具有至少一个酶电极，和与所述酶电极一一对应设置的对电极；第二电极阵列，具有至少一个离子测量电极；所述第一电极阵列和所述第二电极阵列共用第一参比电极，所述第一参比电极和所述酶电极的外侧面包覆疏水多孔膜，所述疏水多孔膜是权利要求1－3任一项所述的方法制备的多孔膜层。 5.根据权利要求4所述的电化学传感器，其特征在于，所述酶电极包括层叠设置的电极基底层和氧化酶层，以及在所述酶电极外表面包覆的所述疏水多孔膜；所述离子测量电极包括层叠设置的电极基底层和固态电解质层，以及在所述离子测量电极外表面包覆的离子选择性膜；所述第一参比电极包括层叠设置的电极基底层和参比电解质层，以及在所述第一参比电极外表面包覆的所述疏水多孔膜；所述固态电解质层是权利要求1－3任一项所述的方法制备的多孔膜层。 6.根据权利要求4或5所述的电化学传感器，其特征在于，所述电化学传感器还包括共用所述第一参比电极的第三电极阵列和/或第四电极阵列，所述第三电极阵列包括pH电极，所述第四电极阵列包括红细胞比容电极；优选地，所述第三电极阵列还包括O2电极，与所述O2电极对应的对电极；和/或，所述第三电极阵列还包括CO2电极，与所述CO2电极对应的第二参比电极；优选地，所述pH电极包括层叠设置的电极基底层和固态电解质层，以及在所述pH电极外表面包覆的氢离子选择性膜；所述O2电极包括层叠设置的电极基底层和O2电解质层，以及包覆于所述O2电极外表面的O2透气膜；所述CO2电极包括层叠设置的电极基底层和固态电解质层，以及依次包覆于所述CO2电极外表面的氢离子选择性膜和CO2透气膜；所述第二参比电极包括层叠设置的电极基底层和参比电解质层，以及依次包覆于所述第二参比电极外表面的疏水透气膜和CO2透气膜。 7.一种电化学传感器的制备方法，其特征在于，包括：在基板上同步制备第一参比电极、酶电极、离子测量电极和对电极。 8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： S1，在基板上制备至少4个间隔排列的电极基底层； S2，在至少1个所述电极基底层上以权利要求1－3任一项所述的方法制备固态电解质层； S3，在至少1个所述电极基底层上制备氧化酶层；在至少1个所述电极基底层上制备参比电解质层；在制备所述固态电解质层的电极外表面包覆离子选择性膜，形成所述离子测量电极； S4，在制备所述氧化酶层的电极外表面包覆权利要求1－5任一项的方法制备的疏水透气膜，形成所述酶电极；在制备所述参比电解质层的电极外表面包覆权利要求1－5任一项的方法制备的疏水透气膜，形成所述第一参比电极；基板上剩余至少1个所述电极基底层，形成所述对电极，得到所述电化学传感器。 9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： S1，在基板上制备至少9个间隔排列的电极基底层； S2，在4个所述电极基底层上制备固态电解质层； S3，在2个所述电极基底层上分别制备葡萄糖氧化酶层和乳酸氧化酶层；在至少1个所述电极基底层上制备参比电解质层；在制备所述固态电解质层的电极外表面分别包覆氯离子选择性膜、钙离子选择性膜、钾离子选择性膜和钠离子选择性膜，形成氯离子电极、钙离子电极、钾离子和钠离子电极； S4，在制备所述葡萄糖氧化酶层和所述乳酸氧化酶层的电极外表面分别包覆疏水透气膜，形成葡萄糖氧化酶酶电极和乳酸氧化酶电极；在制备所述参比电解质层的电极外表面包覆疏水透气膜，形成所述第一参比电极；基板上剩余至少2个所述电极基底层，形成对应所述葡萄糖氧化酶酶电极和所述乳酸氧化酶电极的对电极，得到所述电化学传感器。 10.根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： S1，在基板上制备14个间隔排列的电极基底层； S2，在至少6个所述电极基底层上制备固态电解质层； S3，在2个所述电极基底层上分别制备葡萄糖氧化酶层和乳酸氧化酶层；在2个所述电极基底层上制备参比电解质层；在1个所述电极基底层上制备02电解质层，在制备所述固态电解质层的电极外表面分别包覆氯离子选择性膜、钙离子选择性膜、钾离子选择性膜、钠离子选择性膜和氢离子选择性膜，形成1个氯离子电极、1个钙离子电极、1个钾离子电极、1个钠离子电极和2个pH电极； S4，在制备所述葡萄糖氧化酶层和所述乳酸氧化酶层的电极外表面分别包覆疏水透气膜，形成葡萄糖氧化酶酶电极和乳酸氧化酶电极；在制备所述02电解质层的电极外表面包覆以实施例1－3任一项所述的方法制备的02透气膜，形成02电极；在制备所述参比电解质层的电极外表面包覆疏水透气膜，形成2个所述第一参比电极；在任一所述第一参比电极的外表面包覆以实施例1－3任一项所述的方法制备的CO2透气膜，形成第二参比电极；在任一所述pH电极的外表面包覆所述CO2透气膜，形成CO2电极；基板上剩余4个所述电极基底层，分别对应所述葡萄糖氧化酶电极的对电极、所述乳酸氧化酶电极的对电极、所述02电极的对电极，和红细胞比容电极，得到所述电化学传感器。
所属类别：	发明专利