一种氧敏发光元件和由其构造的具有对湿度降低的交叉敏感性的探测器，以及制备和使用这种发光元件和探测器测量封闭空间内的氧浓度的方法。所述发光元件包括具有氧敏光致发光染料的玻璃纤维载体基材。所述染料优选嵌在可透氧疏水聚合物基质内。通过将所述发光元件层压在结构支撑层上而由发光元件构造得到探测器。
【技术实现步骤摘要】
具有对湿度降低的交叉敏感性的光致发光氧探测器
技术介绍
基于氧敏光致发光染料的固态聚合物材料广泛用作光学氧传感器和探测器。参见例如美国公布的专利申请 2009/0029402、2008/8242870、2008/215254、2008/199360、 2008/190172、2008/148817、2008/146460、2008/117418、2008/0051646、2006/0002822、 7，569，395,7, 534，615,7, 368，153,7, 138，270,6, 689，438,5, 718，842,4, 810，655 和 4,476,870。这种光学传感器可获自很多供应商,包括德国雷根斯堡的Presens Precision Sensing,GmbH、美国德克萨斯州达拉斯的Oxysense和爱尔兰科克的Luxcel Biosciences, Ltd。为增加可获自传感器的光致发光信号并由此增加光学测量的可靠性，氧敏材料经常引入光散射添加剂(例如 TiO2-Klimant I. , Wolfbeis O. S. -Anal Chem, 1995, V. 67, P. 3160-3166)或底层(例如微孔载体，参见 Papkovsky, DB 等人-Sensors Actuators B, 1998, v. 51,p. 137-145)。遗憾的是，这种探测器趋于显示出对湿度的显著交叉敏感性，这阻止了它们在所研究的样品的湿度不能被控制的情况下使用时获得广泛认可。因此，需要一种具有对湿度降低的交叉敏感性的光学光致发光氧探测器。
技术实现思路
本专利技术的第一方面为发光元件，其包括具有氧敏光致发光染料的玻璃纤维载体基材。所述氧敏光致发光染料优选嵌在可透氧疏水聚合物基质内。本专利技术的第二方面为氧敏探测器，所述氧敏探测器包括层压在结构支撑层上的第一方面的发光元件。发光元件优选以固态组合物层压在结构支撑层上，其中所述固态组合物包括嵌在可透氧疏水聚合物基质内的氧敏光致发光染料。本专利技术的第三方面为使用根据本专利技术第二方面的氧敏探测器测量封闭空间内的氧浓度的方法。所述方法包括如下步骤(A)获得根据本专利技术第二方面的氧敏探测器，(B) 将探测器置于封闭空间内，和(C)通过如下步骤确定所述封闭空间内的氧浓度(i)使探测器随时间推移反复暴露于激发辐射，(ii)在所述暴露中的至少一些暴露后，测量由激发的探测器发射的辐射，(iii)测量在反复激发暴露和发射测量过程中所经过的时间段，以及(iv)将至少一些所测量的发射基于已知的转化算法转化为氧浓度。本专利技术的第四方面为使用根据本专利技术第二方面的氧敏探测器监测封闭空间内的氧浓度的变化的方法。所述方法包括如下步骤(A)获得根据本专利技术第二方面的氧敏探测器，(B)将探测器置于封闭空间内，(C)通过如下步骤确定所述封闭空间内随时间推移的氧浓度(i)使探测器随时间推移反复暴露于激发辐射，(ii)在所述暴露中的至少一些暴露后，测量由激发的探测器发射的辐射，(iii)测量在反复激发暴露和发射测量过程中所经过的时间段，以及(iv)将至少一些所测量的发射基于已知的转化算法转化为氧浓度，和(D) 报告以下中的至少之一 (i)至少两个确定的氧浓度和那些报告的浓度之间的时间间隔， 和(ii)由在步骤(C)中获得的数据计算的封闭空间内的氧浓度的变化率。本专利技术的第五方面为制备根据本专利技术第一方面的发光元件的方法。所述方法包括如下步骤(A)制备在有机溶剂中的涂层混合物，所述涂层混合物包含光致发光氧敏染料和可透氧聚合物，(B)将所述混合物施加在所述玻璃纤维载体基材的第一主表面，以及(C) 对所述混合物进行干燥，由此在玻璃纤维载体基材上形成固态薄膜涂层，以形成发光元件。本专利技术的第六方面为制备根据本专利技术第二方面的光致发光氧敏探测器的方法。该方法包括如下步骤(A)制备根据本专利技术第五方面的发光元件，和(B)将发光元件层压在结构支撑层的第一主表面上。附图说明图I为本专利技术一个实施方案的放大俯视图。图2为图I中所示本专利技术的侧视图。图2A为图2中所示本专利技术的中心部分的放大侧视图。图2B为图2中所示本专利技术的发光部件的显微放大侧视图。图2C为图2B中所不一个原纤的横截面图。具体实施方式 定义本文(包括权利要求书)中使用的术语“接近100%相对湿度”是指在无冷凝的情况下湿度尽合理可能地接近100%。本文(包括权利要求书)中使用的术语“可透氧”是指当形成I密耳膜时，材料具有根据ASTM D 3985测得的大于1，000c3/m2的氧透过率。命名10氧敏探测器20发光元件21氧敏光致发光染料22可透氧聚合物基质23载体基材24载体基材的单个原纤24’载体基材的经涂布的单个原纤30压敏粘合剂层40结构支撑层40a结构支撑层的第一主表面或上主表面40b结构支撑层的第二主表面或下主表面说明构造大致参见图I和2，本专利技术的第一方面为氧敏探测器或传感器10，其可用于光学测量封闭空间(未显示)，例如密封包装(未显示)的保留室(未显示)内的氧浓度。探测器 10包括层压在结构支撑层40上的发光元件20。参见图2A-2C，发光元件20包括具有氧敏光致发光染料21的玻璃纤维载体基材23。所述氧敏光致发光染料21优选嵌在可透氧聚合物基质22内。参见图2C，但是不旨在不恰当地限于其中，据信复合的光致发光染料21和可透氧聚合物基质22渗透至玻璃纤维载体基材23的间隙空位体积中，并涂布载体基材23的单个原纤24以形成涂布的原纤24’。氧敏光致发光染料21可以选自任何公知的氧敏光致发光染料21。本领域技术人员能够基于探测器10的意欲用途来选择合适的染料21。合适的氧敏光致发光染料21的非穷举性列举特别地但非排他地包括，钌(II)-联吡啶基和钌(II) - 二苯基菲咯啉络合物、口卜啉酮如钼(II)-八乙基卟吩-酮、钼(II)-卟啉如钼(II)-四(五氟苯基)卟吩、钼(II)-卟啉如钼(II)-四(五氟苯基)卟吩、四苯并卟啉的发磷光的金属络合物、二氢卟酚、氮杂卟啉，以及铱(III)或锇(II)的长衰变发光络合物。通常，将疏水氧敏光致发光染料21与合适的可透氧且疏水载体基质22复合。再次，本领域技术人员能够基于探测器10和所选染料21的意欲用途来选择合适的可透氧疏水载体基质22。用作可透氧疏水载体基质22的合适的聚合物的非穷举性列举特别地但非排他地包括，聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚氯乙烯和某些共聚物。玻璃纤维载体基材23为玻璃纤维片材，优选具有第一和第二主表面(未编号)的玻璃纤维过滤器。这样的材料，当用作氧敏光致发光染料21的载体时，相对于其他探测器 10而言，显著降低了发光元件20对湿度的交叉敏感性。合适的玻璃纤维过滤盘片可广泛获自很多来源，特别地但非排他地包括，马萨诸塞州贝德福德的Millipore Corporation (对于无粘结剂的过滤器而言，名称为APFA、APFB、APFC、APFD、APFF和AP40，对于包含粘结剂的过滤器而言，名称为 AP15、AP20AP25)、佛罗里达州 Oscala 的 Zefon International, Inc. (对于无粘结剂的过滤器而言，IW-AH2100、IW-A2100、IW-AE2100、IW-B2100本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·W·梅尔，
申请(专利权)人：膜康公司，
类型：发明
国别省市：
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