结合电化学感测的基于纤维的传感器制造技术

一种包括细长构件的传感器(20)，所述传感器包括电化学传感器，所述电化学传感器包括沿着所述细长构件的长度延伸的电化学丝，其中所述细长构件包括由可拉伸材料形成的纤维，所述传感器还可包括光学传感器，所述光学传感器包括由光学透明材料形成的光学丝。另外，多根电化学丝和任选的光学丝可延伸穿过所述细长构件，其中暴露区域被功能化以允许对目标分子进行电化学检测和任选的光学检测。行电化学检测和任选的光学检测。行电化学检测和任选的光学检测。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】结合电化学感测的基于纤维的传感器
[0001]本专利技术涉及一种传感器，且具体地但不排他地涉及一种结合电化学感测的基于纤维的传感器。本专利技术还涉及一种结合光学感测的基于纤维的电化学传感器。
[0002]纤维内结合有电化学传感器或者电化学传感器和光学传感器两者的基于纤维的传感器可以在医学领域中发现特定应用，但是也可以设想其它应用。此类传感器可用于诊断目的。
[0003]将传导元件引入聚合物纤维中的技术是已知的。然而，在此类已知传感器中，不可能通过测量来检测电化学因素和光学因素两者。
[0004]根据本专利技术的第一方面，提供了一种包括细长构件的传感器，所述传感器包括电化学传感器，所述电化学传感器包括沿着细长构件的长度延伸的电化学丝，其中细长构件包括纤维并且所述纤维由可拉伸材料形成。
[0005]电化学丝可完全沿着细长构件的长度延伸，或仅部分地延伸。
[0006]通过本专利技术，有可能在细长构件的尖端处具有电化学传感器。此类布置有益于检测例如支气管、肠道和小肠等身体部位中精确而微小的颗粒浓度。
[0007]在本专利技术的实施例中，传感器还包括光学传感器，所述光学传感器包括沿着细长构件的长度延伸的光学丝。
[0008]能够在一个传感器中感测电化学变量和光学变量两者的这些本专利技术实施例除了在检测电化学分析物方面具有巨大优势之外，还在检测可光学检测的分析物方面具有巨大优势。
[0009]光学丝可完全沿着细长构件的长度延伸，或仅部分地延伸。
[0010]形成细长构件的可拉伸材料可包括例如可拉伸聚合物材料。存在多种合适的材料，并且在本专利技术的实施例中，纤维由可拉伸无定形热塑性材料拉伸而成，所述可拉伸无定形热塑性材料例如聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯(PC)、环烯烃共聚物(COC)、聚碳酸酯合金(PC/ABS、PC/PMMA)、聚砜(PSU)、聚苯砜(PPSU)、聚醚酰亚胺(PEI)。
[0011]使传感器包括由可拉伸材料形成的纤维的优点是传感器的长度和尺寸可易于定制以获得具有适当尺寸的传感器。
[0012]电化学传感器可由任何合适的材料形成，并且在本专利技术的实施例中，电化学传感器由导电丝形成。
[0013]导电丝可以是无定形金属或聚合物或者可以是结晶金属或聚合物。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，用于形成电化学传感器的合适材料的实例包含碳。
[0015]在本专利技术的其它实施例中，电化学传感器包括无定形或结晶金属或聚合物，所述金属或聚合物通过负载例如碳等纳米颗粒或例如碳MT或Pt MT等纳米管或这些材料的组合而导电。
[0016]其它合适的合适金属包含Pt、Ir、金、这些材料的合金以及其它类似的材料和合金。
[0017]光学传感器可由任何合适的材料形成，并且在本专利技术的实施例中，光学传感器由
光学透明丝形成。
[0018]在本专利技术的实施例中，光学传感器由光学透明聚合物形成，所述光学透明聚合物例如聚碳酸酯(PC)、环烯烃共聚物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
[0019]合适的聚合物不仅必须是光学透明的，而且还必须适于与例如硅酮的另一种材料共同拉伸以形成含有光学透明聚合物的硅石纤维。
[0020]在本专利技术的实施例中，光学传感器由在预定波长下光学透明的聚合物形成。预定波长将根据待检测的特定分析物和正用于检测分析物的染料而不同。
[0021]或者，光学传感器可由硅石纤维形成。
[0022]在本专利技术的实施例中，传感器包括多个电化学传感器和多个光学传感器。
[0023]在本专利技术的这些实施例中，电化学传感器中的每一个可由包括上文参考电化学传感器描述的材料中的一种或多种材料的电化学丝形成，并且光学传感器中的每一个可由包括上文参考光学传感器描述的材料中的一种或多种材料的光学丝形成。
[0024]在本专利技术的实施例中，每根电化学丝和光学丝包括至少一个暴露区域。也就是说，丝中的每一个包括未封闭在细长构件内的区域。
[0025]暴露区域可定位在细长构件的任何方便的部分处，并且可例如在细长构件的端部处，或在细长构件的侧部处。暴露区域的位置将由传感器的应用决定。
[0026]传感器可定位在任何方便的位置，例如在细长构件的尖端处、在细长构件的一侧上的不同位置和/或在纤维的凹部内。
[0027]将传感器置于多个位置将产生巨大的感测区域，这将使得与传感器仅定位在一个位置的情况下相比，此时测试和检测能够在更大的区域内进行。
[0028]将传感器沿着纤维定位在多个不同位置，例如定位在纤维内部的另一优点是保护感测膜并避免生物污染。因此，传感器的寿命得以延长。
[0029]在本专利技术的实施例中，电化学传感器包括工作电极。此类电极可用于进行电化学测量。
[0030]在本专利技术的实施例中，细长构件还包括参考传感器，所述参考传感器包括参考电极。
[0031]然后，可使用工作电极和参考电极两者进行测量。
[0032]在本专利技术的实施例中，细长构件还包括辅助传感器，所述辅助传感器包括辅助电极。
[0033]在本专利技术的这些实施例中，传感器可一起使用以进行适当的测量。
[0034]在本专利技术的实施例中，传感器可包括延伸穿过细长构件的多根电化学丝和任选的光学丝，细长构件在细长构件的远端处和/或一侧上和/或在细长构件内部具有一个或多个暴露区域，所述一个或多个暴露区域被功能化以允许对目标分子进行电化学检测和任选的光学检测。
[0035]通过本专利技术的这些实施例，有可能提供一种传感器，其中可通过形成细长构件的单纤维提供电连接。这是因为所有必需的电极可在呈纤维形式的细长构件内形成。
[0036]一个或多个电化学传感器可通过感测混合物的电化学沉积来制备。感测混合物可以是任何适当的溶液，并且可以例如是适合于感测葡萄糖、乳酸、丙酮酸、过氧化氢、多巴胺、pH、钠或钾的溶液。
[0037]一个或多个光学传感器可使用精确针滴铸法(needle drop casting method)来制备，在所述方法中固定含有适当染料的感测膜。
[0038]根据本专利技术的第二方面，提供了一种形成包括电化学传感器的传感器的方法，其中传感器包括沿着细长构件的长度延伸的丝，所述方法包括以下步骤：
[0039]a.选择材料以形成预制件；
[0040]b.将电化学传感器材料并入所述预制件中；以及
[0041]c.拉伸所述预制件以形成所述细长构件和所述电化学传感器。
[0042]被选择以形成预制件的材料可以是任何方便的材料，并且在本专利技术的实施例中，所述材料包括可拉伸无定形热塑性材料。
[0043]在本专利技术的实施例中，被选择的材料选自：聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯(PC)、环烯烃共聚物(COC)、聚碳酸酯合金(PC/ABS、PC/PMMA)、聚砜(PSU)、聚苯砜(PPSU)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种包括细长构件的传感器，所述传感器包括电化学传感器，所述电化学传感器包括沿着所述细长构件的长度延伸的电化学丝，其中所述细长构件包括由可拉伸材料形成的纤维。2.根据权利要求1所述的传感器，还包括光学传感器，所述光学传感器包括沿着所述细长构件的所述长度延伸的光学丝。3.根据权利要求1或权利要求2所述的传感器，其中所述可拉伸材料包括可拉伸无定形热塑性材料，例如，聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯(PC)、环烯烃共聚物(COC)、聚碳酸酯合金(PC/ABS、PC/PMMA)、聚砜(PSU)、聚苯砜(PPSU)、聚醚酰亚胺(PEI)。4.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中所述电化学传感器由导电丝形成。5.根据权利要求2或其从属权利要求所述的传感器，其中所述光学传感器由光学透明丝形成。6.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中所述电化学丝包括至少一个暴露区域。7.根据权利要求2或其任何从属权利要求所述的传感器，其中所述光学丝包括至少一个暴露区域。8.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中所述电化学传感器包括工作电极。9.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中所述细长构件还包括参考传感器，所述参考传感器包括参考电极。10.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中所述细长构件还包括辅助传感器，所述辅助传感器包括辅助电极。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：GZ杨，S，
申请(专利权)人：帝国理工学院创新有限公司，
类型：发明
国别省市：