传感器膜、膜盖和光化学传感器制造技术

本申请涉及传感器膜、膜盖和光化学传感器。本发明专利技术涉及一种用于光化学传感器(1、10)的传感器膜(3)，用于确定与测量流体中的分析物的浓度相关的被测变量，包括：功能层(23)，该功能层(23)包括掺杂有发光染料(24)的第一聚合物基质，在被电磁辐射激发后该发光染料(24)的发射率可以被分析物改变；以及，第二聚合物基质，功能层(23)至少部分地被包封在该第二聚合物基质中，并且该第二聚合物基质至少在面对测量流体并且与功能层(23)相邻的子区域中对分析物可渗透；其特征在于，该传感器膜(3)包括不同于所述发光染料(24)的光学可检测物质(27)，其用于标记该传感器膜(3)。本发明专利技术还涉及一种具有这种传感器膜的膜盖和光化学传感器。

Sensor film, cover and photochemical sensor

【技术实现步骤摘要】
传感器膜、膜盖和光化学传感器
本专利技术涉及一种用于确定与测量流体中的分析物的浓度相关的被测变量的光化学传感器。
技术介绍
用于测量测量介质中所谓分析物的特定物质的浓度或分压的光化学传感器基于例如，发荧光或发磷光的发光物质的分析物诱导的发光的猝灭(发光猝灭)原理，其在下文中也称为发光染料。该物质可以是例如有机染料。发光的示例是荧光和磷光。光化学传感器通常包括含有发光染料的膜，该膜通常由一种或多种聚合物材料形成。为了测量，使膜与测量介质接触，以使分析物可以渗透到膜中并且与发光染料相互作用。这样的膜可包括层系统，其中该层系统的各个层各自具有与其它层不同的特定化学组成，因此具有特定的性质。例如，可以提供通过选择性地允许分析物向叠层的较深层扩散而引起传感器选择性的层。其它层可以包含发光染料。另外的层可能导致叠层的机械或化学稳定性，或被设计为吸收干扰测量的环境光。这种其性质具有对传感器功能的影响的层也称为膜的功能层。为了稳定，光化学传感器的膜可以包括基底，在该基底上通过物理或化学方法施加并连接膜的另外的层。这样的传感器膜在其使用寿命中经受老化，这可能导致传感器特性的逐渐恶化，例如传感器漂移。例如，功能层中存在的物质可能降解和/或从与测量介质接触的膜中排出或洗出。这尤其涉及发光染料。传感器膜中发光染料浓度的降低可能导致光化学传感器的灵敏度降低，还可能导致测量结果严重受损。例如通过灭菌过程或与诸如强酸或强碱溶液的腐蚀性介质接触的极端的使用条件加剧传感器膜的老化，其即使在中等使用条件下也不可避免。在这种情况下，可能在很短的时间内即，甚至在几次测量后对传感器膜造成损坏，并且这种损坏可能非常严重，以致传感器不再适合于进一步使用。这种损坏可以例如包括传感器膜的各个层的分离。DE102014112972A1公开了一种光化学传感器，即使在恶劣的环境条件下，例如在对传感器膜进行常规灭菌或使用热碱液进行常规清洁过程的情况下，该光化学传感器仍保持其可操作性。该传感器包括传感器膜，该传感器膜具有传感器元件，该传感器元件具有至少一个包含发光染料的功能层。传感器膜还包括其中传感器元件完全嵌入其中的基质。基质由至少在面对介质且与传感器元件相邻的子区域中对分析物可渗透的材料组成。传感器元件在基质中的嵌入确保了传感器元件的功能层至少不与腐蚀性介质直接接触，并且另外保护了功能层免于机械分离。由于物质从功能层的排出，这降低了损坏的风险并且延迟了传感器膜的老化。尽管采取了这些措施以防止老化和损坏，但传感器膜常常是必须定期更换的易损部件。例如，存在光化学传感器，其具有传感器主体和可拆卸地连接至传感器主体的膜盖。虽然传感器主体包含传感器的长寿命光学和电气或电子组件，其用于激发发光，检测测量信号和处理测量信号，但膜盖包括大体上寿命更短的传感器膜。如果传感器膜已损坏或由于老化迹象而不再能使用，则可用具有新的类似的传感器膜的新膜盖替换。因此，通常将传感器膜和/或膜盖提供为光化学传感器的附件单独，即，没有相关联的传感器主体出售。为了确保具有这种可更换膜盖或可替换传感器膜的光化学传感器的最佳功能，应注意，仅将适合于其中待使用装有新膜的传感器的特殊应用的传感器膜和/或与各个传感器主体匹配的传感器膜和传感器主体结合在一起，以形成仅一个光化学传感器。另一方面，如果传感器主体和传感器膜被配备并且被指定用于不同的应用(因此彼此不匹配)，则无论是在分析物浓度的测量方面还是在关于可能的诊断功能方面，都可能损害传感器的功能。当传感器膜的质量较低或已被操纵(产品盗版)时，这一点甚至更适用。因此，应尽可能排除不打算用于其他传感器部件的质量可能较低的传感器膜或传感器膜的用途的混淆。在传感器膜的包装上提供的指示似乎不足以安全地防止意外混淆或操作。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于光化学传感器的稳定且长寿命的传感器膜以及具有这种传感器膜的光化学传感器，所述传感器膜包括用于识别传感器膜的安全标识符，其中该标识符理想上无法被操纵或伪造或可能只有非常努力才能操纵或伪造。该目的通过根据权利要求1的传感器膜，根据权利要求15的膜盖和根据权利要求17的光化学传感器来实现。本专利技术还包括一种用于测试和/或识别根据权利要求18的光化学传感器的传感器膜的方法。在从属权利要求中列出了有利的实施例。根据本专利技术的用于光化学传感器的传感器膜，其用于确定与测量流体中的分析物的浓度相关的被测变量，该传感器膜包括：-功能层，该功能层包括掺杂有发光染料的第一聚合物基质，在被电磁辐射激发后该发光染料的发射率可以被分析物改变；以及-第二聚合物基质，功能层至少部分地被包封在该第二聚合物基质中，并且该第二聚合物基质至少在面对测量流体且与功能层相邻的子区域中对分析物可渗透；其中该传感器膜包括用于识别传感器膜的不同于发光染料的光学可检测物质。通过使用包含在传感器膜中的光学可检测物质来标记传感器膜，可以通过简单的光学测试方法来识别传感器膜。因此，可以测试传感器膜是否适合与特定的传感器主体一起使用或用于特定的应用。在特定的应用中，标记还可以提供针对产品盗版的保护。功能层可以形成为具有一个或多个岛状功能层元件的层。第二聚合物基质可以由与第一聚合物基质相同的聚合物材料形成。则第一聚合物基质和第二聚合物基质之间的区别在于，第一聚合物基质掺杂有发光染料。传感器膜可以包括叠层，该叠层具有意图用于与测量流体接触的前侧外表面和连接至基底的背侧外表面。第二聚合物基质可以包封功能层使得第二聚合物基质的第一层覆盖功能层，并且第二聚合物基质的第二层布置在功能层和基底之间，其中第二聚合物基质的第一和第二层在功能层周围的区域中彼此化学和/或物理连接。第二聚合物基质至少部分地包封功能层。在有利的实施例中，第二聚合物基质完全包封功能层。在有利的实施例中，第二聚合物基质的第一层和/或第二层可以掺杂有光学可检测物质，以便标记传感器膜。除了掺杂发光染料之外，功能层的第一聚合物基质可以掺杂有光学可检测物质，以便标记传感器膜。光学可检测物质可以从由下列各项组成的组中选择：诸如金属卟啉配合物的有机金属化合物、聚氮杂环戊烯染料——尤其是聚氮杂[18]环戊烯染料、氮杂硼烷二吡咯烷酮(Aza-BODIPY)、硼二吡咯烷酮(BODIPY)和金属酞菁配合物。光学可检测物质可以与发光染料不同，例如，在于其包括不同的中心离子和/或一种或多种不同的配体。如果光学可检测物质是可以被激发以发光的染料，则有利地选择染料，使得其发光不受与发光染料的发光相同的物质即相同的分析物的影响，例如被淬灭或增强。为了不损害使用传感器膜的光化学传感器的功能，用于确定分析物浓度和光学可检测物质的发光染料的发射光谱应该清楚地不同，即可测量地不同。这样的差异例如可以是光学可检测物质可以用第一波长的辐射来激发而发光，而发光染料可以用第二波长的辐射来激发而发光，该第二波长与第一波长可测量地不同，光学可检测物质不能被具有第二波长的辐射激发而发光。另一可能性是，与激发之后发光染料发射的发光辐射相比，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定与测量流体中的分析物的浓度相关的被测变量的光化学传感器(1、10)的传感器膜(3)，包括：/n-功能层(23)，所述功能层(23)包括掺杂有发光染料(24)的第一聚合物基质，在被电磁辐射激发后所述发光染料的发射率可以被所述分析物改变；以及/n-第二聚合物基质，所述功能层(23)至少部分地被包封在所述第二聚合物基质中，并且所述第二聚合物基质至少在面对所述测量流体且与所述功能层(23)相邻的子区域中对所述分析物可渗透；/n其特征在于，所述传感器膜(3)包括用于标记所述传感器膜(3)的不同于所述发光染料(24)的光学可检测物质(27)。/n

【技术特征摘要】
20181127 DE 102018129969.91.一种用于确定与测量流体中的分析物的浓度相关的被测变量的光化学传感器(1、10)的传感器膜(3)，包括：
-功能层(23)，所述功能层(23)包括掺杂有发光染料(24)的第一聚合物基质，在被电磁辐射激发后所述发光染料的发射率可以被所述分析物改变；以及
-第二聚合物基质，所述功能层(23)至少部分地被包封在所述第二聚合物基质中，并且所述第二聚合物基质至少在面对所述测量流体且与所述功能层(23)相邻的子区域中对所述分析物可渗透；
其特征在于，所述传感器膜(3)包括用于标记所述传感器膜(3)的不同于所述发光染料(24)的光学可检测物质(27)。


2.根据权利要求1所述的传感器膜(3)，
其中，所述功能层(23)形成为具有一个或多个岛状功能层元件的层。


3.根据权利要求1或2所述的传感器膜(3)，
其中，所述第二聚合物基质由与所述第一聚合物基质相同的聚合物材料形成。


4.根据权利要求1至3中的任一项所述的传感器膜(3)，
其中，所述传感器膜(3)具有叠层，所述叠层具有意图用于与所述测量流体接触的前侧外表面和连接至基底(20)的背侧外表面。


5.根据权利要求1至4中的任一项所述的传感器膜(3)，
其中，所述第二聚合物基质包封所述功能层(23)，使得所述第二聚合物基质的第一层(21)覆盖所述功能层(23)并且所述第二聚合物基质的第二层(22)布置在所述功能层(23)和所述基底(20)之间，并且其中所述第二聚合物基质的所述第一层(21)和所述第二层(22)在所述功能层(23)周围的区域中彼此化学和/或物理连接。


6.根据权利要求5所述的传感器膜(3)，
其中，所述第二聚合物基质的所述第一层(21)和/或所述第二层(22)掺杂有所述光学可检测物质(27)，以便标记所述传感器膜(3)。


7.根据权利要求1至6中的任一项所述的传感器膜(3)，
其中，除了掺杂所述发光染料(24)之外，所述功能层(23)的所述第一聚合物基质还掺杂有所述光学可检测物质(27)，以便标记所述传感器膜(3)。


8.根据权利要求1至7中的任一项所述的传感器膜(3)，
其中，所述光学可检测物质(27)从由下列各项组成的组中选择：诸如金属卟啉配合物的有机金属化合物、聚氮杂环戊烯染料——尤其是聚氮杂[18]环戊烯染料、氮杂硼烷二吡咯烷酮(Aza-BODIPY)、硼二吡咯烷酮(BODIPY)和金属酞菁配合物。


9.根据权利要求1至7中的任一项所述的传感器膜(3)，
其中，所述光学可检测物质(27)是高转换材料(光子上转换材料)——尤其是呈纳米颗粒(UCNP)的形式。


10.根据权利要求1至7中的任一项所述的传感器膜(3)，
其中，所述光学可检测物质(27)包括一种或多种无机发光颜料，所述一种或多种无机发光颜料由本身表现出给体受体发光或电荷转移发光或掺杂有一种或多种发光离子的无机固体组成，所述一种或多种发光离子从由下列各项构成的组中选择：
In+、Sn2+、Pb2+、Sb3+、Bi3+、Ce3+、Ce4+、Pr3+、Nd3+、Sm2+、Sm3+、Eu2+、Eu3+、Gd3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm2+、Tm3+、Yb2+、Yb3+、Ti3+、V2+、V3+、V4+、Mn2+、Mn3+、Mn4+、Fe3+、Fe4+、Fe5+、Co3+、Co4+、Ni2+、Cu+、Ru2+、Ru3+、Pd2+、Ag+、Ir3+、Pt2+和Au+。


11.根据权利要求1至7中的任一项所述的传感器膜(3)，
其中，所述光学可检测物质(27)包括电致变色材料。


12.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚斯·罗贝特，迈克尔·汉克，
申请(专利权)人：恩德莱斯和豪瑟尔分析仪表两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE