一种二氧化碳生化分析干片及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及血气生化传感器技术领域，特别是涉及一种二氧化碳生化分析干片及其制备方法。
【背景技术】
[0002]血液中的二氧化碳浓度是反映机体呼吸性酸、碱中毒的重要指标之一，有助于诊断和治疗因酸碱平衡紊乱引起的疾病，是医院不可缺少的检验项目之一。
[0003]临床检验医学中，有四种二氧化碳浓度测定原理，即基于离子选择电极、基于离子敏场效应管、基于气体对光谱选择性吸收原理和基于气体通透皮肤特性的测定等。其中，基于离子选择电极原理的测试应用的最广。
[0004]中国专利CN102156157A公开了一种全固态碳酸根离子选择性电极及其制备方法，但专利中的离子选择电极测试时需要与外接参比电极配对使用，使用方法复杂。中国专利CN103868965A公开了一种C02微电极及其制备方法，该专利是通过测试待测液中的氢离子浓度间接计算二氧化碳含量，过程相对复杂。
[0005]现有专利基本采用丝网印刷技术制备电极，但丝网印刷制得的金属层纯度不够，表面不均匀，会影响电势的稳定性和响应时间；现有固态离子选择电极中，均选用聚氯乙烯作为离子选择膜的高分子粘结剂(专利CN101852761A、CN104330449A、CN102636532A、CN101871912A、CN102558724A)，聚氯乙烯具有较高的强度和化学稳定性，且价格便宜，但其必须添加增塑剂才能确保离子选择膜响应，随着时间的推移，增塑剂和溶解在其中的载体会一起从离子选择膜中渗漏出来，导致离子选择膜响应下限变差，寿命变短。
【发明内容】
[0006]针对现有二氧化碳选择电极存在的问题，本发明提供一种二氧化碳生化分析干片及其制备方法，所制备干片测量精度高，长期稳定性好，响应时间短，且结构简单、体积小，制备工艺简单、生产成本低，适合大批量生产。
[0007]本发明二氧化碳生化分析干片包括支撑层、绝缘层、盐桥、电极、参比层、碳酸根离子选择膜和缓冲层。制备工艺如下:(1)制备金属/金属盐薄片电极；(2)在电极上依次涂布配制好的参比层溶液、碳酸根离子选择膜溶液和缓冲层溶液并干燥制备二氧化碳选择电极；(3)在绝缘层上开导气孔，盐桥密封于绝缘层内；(4)将两片二氧化碳选择电极与支撑层、绝缘层粘接组装干片。
[0008]本发明中支撑层起保护、支撑二氧化碳选择电极作用，绝缘层起粘接电极、密封盐桥作用，盐桥起连通电极作用；绝缘层上开有导气孔，测试时可以改善参比液和测试液的流动速率，缩短测试时间；支撑层、绝缘层选自聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚酯非导电高分子材料，盐桥为滤纸材料。
[0009]电极。本发明电极包括金属层和金属盐层。金属盐层与金属层形成界面电位，具有稳定的电势响应。金属选自金、银、铜、萊、铀、镍。金属盐选自金属层金属的不溶性金属盐。金属盐层可使用金属层金属的氧化物，例如金属卤化物。优选电极为银/氯化银电极。
[0010]电极金属层附着于不导电高分子材料表面，为提高电极的稳定性、缩短响应时间，本发明可以采用真空镀膜、化学镀或电镀的方式制备金属层，优选化学镀法。使用化学镀法，金属层表面均匀，可瞬间建立相界之间的平衡，形成稳定的响应电势，缩短响应时间。金属盐层可以采用化学氧化的方法制得，使用氯化铁或高锰酸钾溶液对金属层进行氧化。
[0011]参比层。参比层成分包括:粘结剂、金属盐、表面活性剂。参比层通过层压或涂布的方式直接附着于电极金属盐层上。
[0012]本发明参比层金属盐优选氯化钠与氯化钾复配。氯化钠与氯化钾的配比会直接影响响应电势稳定性，且会影响参比层与离子选择膜的粘接强度，通过改变氯化钠和氯化钾的配比可以提高响应的稳定性，优选氯化钠与氯化钾的配比为5:1，占参比层总质量的20%~50%。
[0013]参比层粘结剂选自明胶、琼脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇或其它乙烯基聚合物中的一种或几种，占参比层总质量的30%~80%。
[0014]为保证参比层与碳酸根离子选择膜的结合强度，防止二氧化碳生化分析干片响应信号准确性和长期稳定性降低，参比层含水量不能过高或过低，参比层最优含水量为30%~40%。
[0015]本发明通过控制参比层的干燥时间、温度、湿度固定参比层中氯化钠与氯化钾配比和含水量，最优干燥条件:温度25°C、相对湿度50%、干燥40min。
[0016]碳酸根离子选择膜。碳酸根离子选择膜成分包括:高分子粘结剂、离子载体、载体溶剂、离子干扰剂和表面活性剂。
[0017]为降低增塑剂的用量，减少载体流失，提升碳酸根离子选择膜的长期稳定性，本发明使用的高分子粘结剂为羟基乙烯基树脂类材料，羟基乙烯基树脂中羟基会增加离子选择膜的亲水性，可以缩短电极的响应时间，提高电极响应的稳定性。羟基乙烯基树脂侧链有利于减小分子间作用力，降低增塑剂的使用，减少载体流失，增加离子选择膜的检测范围和寿命。羟基乙烯基树脂选自氯乙烯、醋酸乙烯酯和乙烯醇三种结构单元的乙烯基聚合物中的一种或几种，优选聚氨酯-氯醋树脂，占碳酸根离子选择膜总质量的100/『40%。
[0018]离子载体选用对碳酸根离子具有选择性响应的化合物，载体选自多烷基取代的三氟苯乙酮及其衍生物，如4-丁稀基-α, α, α-三氟苯乙酮、4-辛基-α, α, α_三氟苯乙酮、正八烧基-α, α, α-三氟苯乙酮、正十烧基-α, α, α_三氟苯乙酮中的一种，占碳酸根离子选择膜总质量的0.1%~10%ο
[0019]载体溶剂要求能溶解离子载体，且与高分子粘结剂具有较好的相容性，确保载体在高分子粘结剂中迀移。通常载体溶剂可作为高分子材料增塑剂使用，选自邻苯二甲酸酯、癸二酸酯、邻硝基苯辛醚、己二酸酯混合芳族脂族磷酸酯中的一种或几种，占碳酸根离子选择膜总质量的30%~70%。
[0020]离子干扰剂可在载体溶剂中溶解，排除样品溶液中其它离子对离子载体选择性的干扰，提高电极对碳酸根离子选择的灵敏度，扩大离子选择电极的线性响应范围。选自十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、三辛基丙基氯化铵、聚乙二醇二烷基醚和环状冠醚中的一种或几种，占碳酸根离子选择膜总质量的0.1°/『5%。
[0021]表面活性剂选自有机硅或硅氧烷类表面活性剂中的一种或几种，占碳酸根离子选择膜总质量的0.1%~5%。
[0022]缓冲层。缓冲层为碱性，待测液中的二氧化碳、碳酸氢根离子通过缓冲层都转化为碳酸根离子，进而通过测量碳酸根离子的浓度得到待测液中的二氧化碳总量。缓冲层pH范围为 7.5~10。
[0023]缓冲层成分包括:粘结剂、缓冲剂、表面活性剂。
[0024]缓冲层粘结剂选自琼脂、明胶、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯酮、聚乙酸乙酯-乙烯醇、聚氯乙烯-乙酸乙酯-乙烯醇和合成乙烯基高分子亲水性材料中的一种或几种，占缓冲层总质量的40~90%。
[0025]缓冲剂选自三羧基甲基氨基甲烷、二乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1，3-丙二醇酸和缓冲剂、有机酸类缓冲剂中的一种或几种，占缓冲层总质量的0.1%~10%。
[0026]区别于现有专利中二氧化碳选择电极，本发明主要优点有:(1)除去了液态电解质层，采用全固态结构，方便快捷，使用时不需要长时间活化；(2)通过调整参比层中氯化钠和氯化钾配比、固定参比层含水量，且使用羟基乙烯基树脂为碳酸根离子选择膜的高分子粘结剂，提升二氧化碳生化分析干片的测量精度和长期稳定性；(3)制备的金属/金属盐薄片电极表面均匀，大大缩短二氧化碳生化分析干片响应时间，7s之内可以建立平衡，形成稳定的响应电势；(4)通过添加缓冲层，固定待测液PH