膜和具有膜的传感器制造技术

本发明专利技术涉及膜和具有膜的传感器。具体地，本发明专利技术涉及一种膜，尤其是用于传感器中的应用的膜，所述膜具有杀生物效果。所述膜含有一种或多种如下组分：封装在两亲性壳核结构中的银纳米粒子、抗菌性硅烷、具有抗菌端基的聚合物、具有改性端基的聚季铵盐和杀生物作用的嵌段共聚物。所述膜对侵蚀剂具有耐性，如在消毒情况下、在高压蒸气情况下、在热负荷情况下和/或在机械负荷情况下对腐蚀性或氧化性清洁剂具有耐性。

【技术实现步骤摘要】
膜和具有膜的传感器
本专利技术涉及一种用于传感器的膜，涉及传感器，尤其涉及电化学传感器，还涉及制造膜的方法，尤其是制造用于传感器的膜的方法。
技术介绍
为监测化学、药物、生物化学或生物技术的过程，经常应用传感器测量与各过程相关的参数。例如，该参数可以是过程中特定分析物的浓度，还可以是温度、pH值或光学变量，如浊度或介质中的粒子浓度或细胞浓度。经常用作该用途的传感器是电化学传感器，如电位传感器或安培传感器。一系列电化学传感器，如用于测定在液体被测介质中的分析物浓度的传感器，具有被膜从该被测介质中分隔出的电解质室。在用于测定液体中气体浓度的传感器中，如在电化学O2、Cl2、CO2、H2S、NH3或SO2传感器中，该膜用作扩散屏障，分析物通过该扩散屏障从被测介质扩散至电解质室中。在被监测的过程中，可存在微生物，如细菌、藻类或菌类，该微生物倾向于在与该过程有关的表面上形成生物膜，因此也倾向于在用于过程监测和/或控制的传感器的表面上、尤其也倾向于在与该被测介质接触的膜上形成生物膜。这样的生物膜可影响并破坏测量结果。从现有技术中，如DE102007049013A1中可知，特定的涂层会避免或延迟这样的沉积物生成。然而，存在以下的风险：这样的涂层不能经受消毒或高压灭菌的热负荷和化学负荷，尤其是过程中的消毒（SIP=SterilizationInPlace原位消毒）或采用侵蚀性化学方法的清洁，因此，在进行化学、生物、药物或生物技术过程中时常需要的类型的清洁和/或消毒后，不再能够以充分的程度阻止传感器膜上生物膜的生长。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供用于前文所述类型的传感器的膜，一方面，该膜具有抗菌效果（下文也被称为杀生物效果），另一方面，该膜具有可灭菌性，可采用化学方法清洁，可经受高温高压作用，且在这种情况下可经受热负荷和化学负荷。具有抗菌或杀生物效果的膜指如下的一种膜：所述膜适合于破坏有害生物体、阻止有害生物体、转变有害生物体成无害生物体、避免由于有害生物体引起的破坏或以一些其它方式与有害生物体抗争的化学、物理或生物方法。用这种办法，阻止或至少延迟生物膜在该膜上的生长。通过膜、尤其是用于传感器中的应用的膜实现该目的，该膜具有杀生物效果，含有一种或多种如下组分：封装在两亲性壳核结构中的银纳米粒子、抗菌性硅烷、具有抗菌端基的聚合物、具有改性端基的聚季铵盐和杀生物作用的嵌段共聚物。这样的膜对侵蚀剂具有耐性，如在消毒情况下、在高压灭菌情况下、在热负荷情况下和/或在机械负荷情况下对腐蚀性或氧化性清洁剂具有耐性。该膜可包含基本材料、尤其是热塑体或弹性体，所述一种或多种组分与该基本材料共价地键合。例如，所述基本材料可以是单组分或多组分的硅树脂、环氧树脂、聚氨酯、聚酯、聚砜、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯或碳纤维复合材料。在可选的实施例中，所述一种或多种组分可以通过壳核结构与所述基本材料相结合。在壳核结构中，将具有实际抗菌效果的组分嵌入壳核结构中，如嵌入聚氨基酸结构中，该壳核结构封装了该组分，与环境隔开。在该实施方式中，该壳核结构或共价地键合至基本材料的组分被嵌入基本材料中和/或被键合至基本材料。这样，具有抗菌效果的膜的组分被键合入和/或至所述膜。所述壳核结构可包含聚氨基酸，如聚赖氨酸，或聚氨基酸的衍生物，或者可包含适用于络合物形成的官能基团，如巯基基团或氨基基团。具有银纳米粒子的两亲性壳核结构可包含一种或多种如下组分：两亲性聚赖氨酸衍生物、聚乙烯亚胺衍生物、聚甘油衍生物、两亲性嵌段共聚物、星形聚合物和梳形聚合物。抗菌硅烷的一个实例是二甲基十八烷基[3-（三甲氧基甲硅烷基）丙基]氯化铵（DOTPAC）。聚乙二醇、聚唑啉或聚二甲基硅氧烷中的至少一种聚合物可形成具有抗菌端基的聚合物的基础，其中，如季铵化合物、磷基团或硫基团可包含该抗菌端基。本专利技术进一步的目标是用于测定气体或流体被测介质中的分析物，尤其是气体分析物的浓度的传感器，尤其是电化学传感器，其中该传感器具有至少一个被起扩散屏障作用的膜从被测介质中分隔出的电解质室，其中如上文所述实施该膜。所述传感器可以是电化学传感器，尤其是电位传感器或安培传感器。该传感器可例如适用于测定气体的或高挥发性的组分，例如CO2、O2、NH3、H2S、CO、HCl、HF、HBr、Hl、NO、NO2、NOx、H2、SO2、SO3、CH4、H2、Cl2、ClO2、HClO、O3、N2O。本专利技术也包括一种用于制造上文所述的膜的方法，其中从基本材料、如单组分或多组分的硅树脂、环氧树脂、聚氨酯、聚酯、聚砜、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯或碳纤维复合材料和一种或多种如下组分形成所述膜：封装在两亲性壳核结构中的银纳米粒子、抗菌性硅烷、具有抗菌端基的聚合物、具有改性端基的聚季铵盐和杀生物作用的嵌段共聚物。在该方法的情况中，所述一种或多种组分可以与所述基本材料共价地键合或通过壳核结构（壳核过程）与所述基本材料相连接。如通过冷裱或热裱、丝网印刷、铸造、挤出、拉膜或卷绕可形成所述膜。可在溶剂中，尤其是在甲苯、环己烷、异丙烷、乙醇、二乙基酮、二烷、混合二甲苯、乙酸乙酯或水中进行所述一种或多种组分与所述基本材料的连接。或者，也可在没有溶剂的情况下进行该连接。附图说明现在将在附图的基础上更详细地描述本专利技术，附图的图形如下所示：图1电化学传感器的示意图，和图2所述膜的示意图。具体实施方式纵向剖面图形式的图1中显示的传感器1可用于例如通过测量电流测定被测介质中的O2浓度，尤其是测定含O2液体中的O2浓度。传感器1基本上呈圆柱形，包括膜模块3、传感器轴5和与传感器轴5在连接端上相连接的传感器插头（图1中未显示），其中传感器1的测量用的电子设备容纳于所述传感器插头中。下文中，传感器1的放置所述膜的一端被称为“膜端”，而传感器1的与所述膜端相对的一端被称为“连接端”。相应地，朝着膜端的方向被称为“向着膜端”，而朝着连接端的方向被称为“向着连接端”。膜模块3包括膜帽7和膜9。在向着连接端的末端区域，膜模块3具有内螺纹，该内螺纹与中心壳11的外螺纹相对应，使得该膜模块3可容易地旋到该中心壳11上。在连接端，中心壳11包括设置在该第一外螺纹后的另一个外螺纹，该外螺纹对应于传感器轴5的内螺纹。为了密封膜模块3和中心壳11间的螺纹连接以防止液体渗透，中心壳11包括用于容纳O形环13的的凹糟，靠近向着连接端的螺纹连接。相应地，靠近向着与传感器轴5连接的膜端的外螺纹，中心壳11具有用于容纳第二O形环12的另外的凹糟，其中该O型环12密封传感器轴5和中心壳11之间的螺纹连接。由玻璃制成的电极体15和沿电极体15轴线方向嵌入的由铂制成的线电极17形成了传感器1的测量电极14。如果传感器1如具体实施为测量电流的O2传感器，电极17形成阴极。电极17终止于测量电极14的端面19。这里所示例子中的端面19被实施为球面的一部分——实施为所谓的球帽——因此端面19由电极体15和电极17的互相邻接的端面组成。膜帽7的内壁形成用于测量电极14的延伸的通道，测量电极14末端19至少在表面部分与膜9相接触。例如，可通过电极体15端面的粗糙的或结构化的表面部分形成该表面部分。在测量电极14和膜帽的内壁之间保留了环形间隙20，通过环形间隙20，液体可到达膜9和测定电极14的端面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膜，尤其是用于传感器中的应用的膜，所述膜具有杀生物效果并含有一种或多种如下组分：封装在两亲性壳核结构中的银纳米粒子、抗菌性硅烷、具有抗菌端基的聚合物、具有改性端基的聚季铵盐和杀生物作用的嵌段共聚物。

【技术特征摘要】
2011.09.19 DE 102011082983.01.一种用于电化学传感器中的应用的膜，所述电化学传感器用于测定在气体或液体被测介质中的分析物的浓度，其中所述电化学传感器具有至少一个被所述膜从所述被测介质中分隔的电解质室，所述膜起扩散屏障作用、具有杀生物效果并含有一种或多种抗菌性硅烷组分，其中所述膜包括第一层，该第一层由基本材料组成，或者由基本材料组成并且含有所述一种或多种抗菌性硅烷组分，第二层，该第二层由所述基本材料形成并且含有所述一种或多种抗菌性硅烷组分，和位于所述第一层与所述第二层之间的支持结构。2.根据权利要求1所述的膜，其中所述膜对侵蚀剂具有耐性。3.根据权利要求2所述的膜，其中所述膜在消毒情况下、在高压灭菌情况下、在热负荷情况下和/或在机械负荷情况下对腐蚀性或氧化性清洁剂具有耐性。4.根据权利要求1至3中任一项所述的膜，其中所述基本材料是热塑体或弹性体，所述一种或多种组分与所述基本材料共价地键合。5.根据权利要求1至3中任一项所述的膜，其中所述基本材料是热塑体或弹性体，所述一种或多种组分通过壳核结构结合到所述基本材料中或结合到所述基本材料上。6.根据权利要求5所述的膜，其中所述壳核结构包含聚氨基酸或聚氨基酸的衍生物，或者包含适用于络合物形成的官能基团。7.根据权利要求6所述的膜，其中所述聚氨基酸是聚赖氨酸。8.根据权利要求6所述的膜，其中所述适用于络合物形成的官能基团是巯基基团或氨基基团。9.根据权利要求1至3中的一项所述的膜，其中所述抗菌硅烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·恩德尔，约尔格·蒂勒，蒂洛·特拉普，
申请(专利权)人：恩德莱斯和豪瑟尔测量及调节技术分析仪表两合公司，
类型：发明
国别省市：