氧传感膜及其制备方法、以及氧传感器和供氧面罩技术

本申请提供一种氧传感膜及其制备方法、以及氧传感器和供氧面罩，属于氧传感材料领域。氧传感膜包括荧光层，荧光层包括多孔膜以及分布于多孔膜的孔道和表面的荧光指示材料，荧光指示材料与多孔膜的孔道内壁之间具有空隙，荧光指示材料包括指示剂载体基质和负载于指示剂载体基质的荧光指示剂。氧传感器和供氧面罩均设有该氧传感膜。以多孔膜作为荧光层的基体，能有效控制氧传感膜的厚度和均匀性，使得氧传感膜本身具有较好的检测准确性；同时有利于减小不同传感膜之间的差异性。于减小不同传感膜之间的差异性。于减小不同传感膜之间的差异性。

【技术实现步骤摘要】
氧传感膜及其制备方法、以及氧传感器和供氧面罩


[0001]本申请涉及氧传感材料领域，具体而言，涉及一种氧传感膜及其制备方法、以及氧传感器和供氧面罩。

技术介绍

[0002]目前，基于荧光猝灭原理检测氧浓度的传感膜，普遍存在的问题是现有技术一般采用如旋涂法、滴涂、流延等方式成膜，氧传感膜的厚度和均匀性难以保证，从而导致每片薄膜的差异性很大。

技术实现思路

[0003]本申请的目的在于提供一种氧传感膜及其制备方法、以及氧传感器和供氧面罩，能有效控制氧传感膜的厚度和均匀性。
[0004]本申请的实施例是这样实现的：
[0005]第一方面，本申请实施例提供一种氧传感膜，氧传感膜包括荧光层，荧光层包括多孔膜以及分布于多孔膜的孔道和表面的荧光指示材料，荧光指示材料与所述多孔膜的孔道内壁之间具有空隙，荧光指示材料包括指示剂载体基质和负载于指示剂载体基质的荧光指示剂。
[0006]第二方面，本申请实施例提供一种如第一方面实施例提供的氧传感膜的制备方法，包括：将多孔膜在负载混合液中进行负载处理；负载混合液包括有机溶剂以及溶解于有机溶剂中的荧光指示剂和指示剂载体基质，负载处理使得荧光指示剂和指示剂载体基质分布于多孔膜的孔道和表面，得到荧光层。
[0007]第三方面，本申请实施例提供一种氧传感器，包括：如第一方面实施例提供的氧传感膜；以及传感器本体，传感器本体设置有与氧传感膜对应的荧光测量组件。
[0008]第四方面，本申请实施例提供一种供氧面罩，包括：面罩本体，面罩本体具有供氧腔体；以及如第一方面实施例提供的氧传感膜，供氧腔体与多孔膜的孔道连通。
[0009]本申请实施例提供的氧传感膜及其制备方法、以及供氧面罩，有益效果包括：
[0010]以多孔膜作为荧光层的基体，便于根据需要选择一定厚度和均匀性的多孔膜进行负载，制备方法简单，且能有效控制氧传感膜的厚度和均匀性，使得氧传感膜本身具有较好的检测准确性。同时有利于减小不同传感膜之间的差异性，能够减小对氧传感膜进行更换后对测量精度的影响。
[0011]荧光指示剂和指示剂载体基质分布于多孔膜的孔道和表面，能够有效改善高浓度的荧光指示剂会产生荧光自猝灭行为的问题，进而能够提高荧光指示剂测氧性能的稳定性；能够提高荧光指示剂与氧气的接触效率，有利于缩短氧气检测的响应时间、提升氧气检测的灵敏度。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0013]图1为本申请实施例提供的一种氧传感膜的结构示意图；
[0014]图2为本申请试验例提供的相位
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时间变化曲线图。
[0015]图标：100
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氧传感膜；110
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荧光层；120
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透光层；130
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遮光透气层。
具体实施方式
[0016]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0017]需要说明的是，本申请中的“和/或”，如“A和/或B”，均是指可以单独地为A、单独地为B、同时为A加B，该三种方式。
[0018]下面对本申请实施例的氧传感膜及其制备方法、以及氧传感器和供氧面罩进行具体说明。
[0019]第一方面，本申请实施例提供一种氧传感膜，氧传感膜包括荧光层，荧光层包括多孔膜以及分布于多孔膜的孔道和表面的荧光指示材料，荧光指示材料与多孔膜的孔道内壁之间具有空隙，荧光指示材料包括指示剂载体基质和负载于指示剂载体基质的荧光指示剂。
[0020]在一些可能的实施方案中，荧光指示剂和指示剂载体基质分散于整个多孔膜；其中，分布在多孔膜的孔道内的荧光指示剂和指示剂载体基质，在多孔膜整个厚度上的孔道内分布。
[0021]第二方面，本申请实施例提供一种氧传感膜的制备方法，其能够用于制备如第一方面实施例提供的氧传感膜。制备方法包括：将多孔膜在负载混合液中进行负载处理；负载混合液包括有机溶剂以及溶解于有机溶剂中的荧光指示剂和指示剂载体基质，负载处理使得荧光指示剂和指示剂载体基质分布于多孔膜的孔道和表面，得到荧光层。
[0022]在本申请提供的氧传感膜中，以多孔膜作为荧光层的基体，荧光指示剂和指示剂载体基质分布于多孔膜的孔道和表面，荧光层的厚度与多孔膜的厚度大致相当，在制备时可以根据需要选择一定厚度和均匀性的多孔膜进行负载处理，制备方法简单；同时，可以通过多孔膜材料的选择有效控制氧传感膜的厚度和均匀性。在本申请提供的实施例中，通过负载处理使得荧光指示剂和指示剂载体基质分布于多孔膜的孔道和表面，其中指示剂载体基质对荧光指示剂进行包埋。一方面，多孔膜对荧光指示剂进行分散，能够有效改善高浓度的荧光指示剂会产生荧光自猝灭行为的问题，进而能够提高荧光指示剂测氧性能的稳定性。另一方面，负载过程中，负载混合液分散在多孔膜的孔道内，待有机溶剂挥发后孔道内会出现空隙，增大了荧光指示剂与氧气的接触面积；同时由于多孔膜对分散在孔道内的荧光指示剂具有一定的保护作用，使得荧光指示剂不需要深埋于指示剂载体基质内部，可以
减小指示剂载体基质对荧光指示剂的包埋程度，能够提高荧光指示剂与氧气的接触效率，有利于缩短氧气检测的响应时间、提升氧气检测的灵敏度。
[0023]本申请实施例提供的制备方法，将荧光指示剂负载于成型的多孔膜的方式，和采用旋入或滴涂的方式相比，荧光层的厚度和均匀性的可控性好。和将荧光指示剂混合到基体中一起成型多孔结构相比，使得荧光指示剂均匀地分散在多孔膜中较为方便；同时荧光指示剂能够较好地分散在多孔膜的孔道和表面，避免荧光指示剂被包埋在基体中而降低荧光指示剂与氧气的接触效率。
[0024]关于负载处理：
[0025]示例性的，将多孔膜在负载混合液中进行浸泡操作，然后进行干燥操作。浸泡操作中，使负载混合液浸透多孔膜，使得荧光指示剂和指示剂载体基质能够较好地分散于整个多孔膜，此时，负载混合液能够较为均匀地充满多孔膜具有一定厚度的孔道。待有机溶剂挥发后，荧光指示剂和指示剂载体基质也能够较好地分布在多孔膜的孔道内，并与多孔膜的孔道内壁之间保持一定空隙。由于多孔膜作为荧光层的基体，其厚度通常较小，浸泡操作通常在几秒时间内即可完成。干燥操作中，可选地进行自然干燥，操作方便。
[0026]可以理解的是，在本申请的实施例中，负载处理不限于浸泡操作的方式，只要能够使负载混合液浸入多孔膜，以使得荧光指示剂和指示剂载体基质能够分布于多孔膜的孔道和表面。例如可以将负载混合液喷淋于多孔膜。
[0027]关于负本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧传感膜，其特征在于，所述氧传感膜包括荧光层，所述荧光层包括：多孔膜；以及分布于所述多孔膜的孔道和表面的荧光指示材料，所述荧光指示材料与所述多孔膜的孔道内壁之间具有空隙，所述荧光指示材料包括指示剂载体基质和负载于所述指示剂载体基质的荧光指示剂。2.根据权利要求1所述的氧传感膜，其特征在于，所述多孔膜的材质为聚四氟乙烯、聚丙烯、玻璃纤维或聚醚砜；和/或，所述多孔膜为微孔膜；可选的，所述微孔膜的孔径为0.1～5μm；可选的，所述微孔膜的孔径为0.5～1μm。3.根据权利要求2所述的氧传感膜，其特征在于，所述多孔膜的厚度为0.1～0.3mm；可选的，所述多孔膜的厚度为0.15～0.25mm。4.根据权利要求1～3任一项所述的氧传感膜，其特征在于，所述荧光指示剂为铂卟啉类配合物和钌(II)络合物中的一种；可选的，所述荧光指示剂为PtOEP、PtOEPK、PtTFPP、三(2，2
’‑
联吡啶)钌(Ⅱ)络合物、三(1，10
‑
邻菲咯啉)钌(Ⅱ)络合物、三(4.7
‑
二苯基
‑
1.10
‑
邻菲咯啉)钌(Ⅱ)络合物或三(5
‑
氨基
‑
1,10
‑
邻菲咯啉)钌(Ⅱ)络合物；和/或，所述指示剂载体基质为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚氯乙烯。5.根据权利要求4所述的氧传感膜，其特征在于，所述荧光指示剂为PtOEP，所述指示剂载体基质为聚苯乙烯；和/或，所述指示剂载体...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯雪，欧阳思，黄金磊，屈哲，陈颖，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：