專利名稱：可實(shí)時監(jiān)測血液中二氧化碳分壓的熒光光纖傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可實(shí)時監(jiān)測血液中二氧化碳分壓的熒光光纖傳感器及其制備方法，用于持續(xù)監(jiān)測血液二氧化碳分壓的實(shí)時變化。
背景技術(shù)：
二氧化碳分壓的測定在各類科學(xué)研究和實(shí)際應(yīng)用中是很重要的。在臨床醫(yī)學(xué)危重病人的搶救中，血液二氧化碳分壓的快速和連續(xù)測定至關(guān)重要。尤其是機(jī)械通氣病人，血液二氧化碳分壓是判定患者呼吸狀態(tài)的非常關(guān)鍵的指標(biāo)，呼吸機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)主要根據(jù)患者血液的二氧化碳分壓來設(shè)定。目前醫(yī)學(xué)上使用最廣泛的二氧化碳分壓檢測儀是血?dú)夥治鰞x， 它以玻璃電極法為基本原理，但存在需要采集血樣、非連續(xù)、檢測報告滯后等缺陷。也有連續(xù)測量呼出氣體中二氧化碳分壓的傳感器，但是呼出氣的成分受氣道、氣血屏障功能的影響，不能真實(shí)反映血液二氧化碳分壓的實(shí)際水平。目前，醫(yī)學(xué)上還沒有能夠連續(xù)監(jiān)測血液二氧化碳分壓的傳感器。測量溶液中二氧化碳分壓的傳感器有電極法和光化學(xué)法。傳統(tǒng)的電極法是 Severinghaus 型傳感器(John w. Severinghaus et al. 1958； H. Beyenal et al. Sensors and Actuators B.湖似入該傳感器是在pH電極外包被一層緩沖溶液及透氣但不透質(zhì)子的半透膜而成。二氧化碳透過半透膜與水生成碳酸，通過PH電極感應(yīng)。這種傳感器的缺點(diǎn)是反應(yīng)慢，不能小型化，易受電磁干擾。光化學(xué)法是將Severinghaus型傳感器的pH電極改成光纖傳感器，包括分光光度法和熒光法，利用酸堿指示劑遇酸變色或PH敏感的熒光物質(zhì)的熒光特征受外界酸堿變化而變化的原理間接感受二氧化碳水平(C G. Cooney et al. Sensors and Actuators B. 2000; K. Ertekin et al. Talanta. 2003)。這些傳感器因?yàn)樘筋^內(nèi)含有游離的自由水， 而被稱為“濕的”傳感器。作為光化學(xué)傳感器，“濕的”傳感器不受電磁干擾，易于小型化， 但是不夠穩(wěn)定，須保存在溶液中，且受待測溶液滲透壓的影響較大。與之相對應(yīng)的是“干的” 傳感器，這種方法使用由PH指示劑染料陰離子和有機(jī)季銨鹽陽離子組成的離子對。所得 “干的”傳感器放入感器膜包含一種與季銨陽離子一起固定的PH指示劑染料，以及合適載體上的聚合物層中一定量的有機(jī)季銨氫氧化物，“干的” 二氧化碳傳感器因?yàn)椴缓杂伤?可以存放在干燥環(huán)境中，不受待測溶液滲透壓的影響，穩(wěn)定性大大提高，反應(yīng)速度顯著加快 (Chen-Shane Chuj Yu-Lung Lo, Sensors and Actuators B: Chemical，2009)。但是，上述方法所制備的感受溶液的粘度很低，只能涂抹在玻璃片上，所得敏感玻片用于測量外界環(huán)境中二氧化碳?xì)怏w濃度，不能直接用于臨床醫(yī)學(xué)中。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，將二氧化碳感受膜涂覆在光纖末梢，表面做生物相容修飾，所得熒光光纖傳感器可實(shí)時監(jiān)測血液中二氧化碳分壓。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是提供一種可實(shí)時監(jiān)測血液中二氧化碳分壓的熒光光纖傳感器，包括計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過USB連線連接光譜儀的輸出端，光譜儀的輸入端連接Y形光纖的一個頭端，Y形光纖的另一頭端連接光源，尾端形成探頭，其特征在于，所述探頭包括去除有機(jī)包層后的光纖以及依次設(shè)于該去除有機(jī)包層后的光纖外側(cè)的感受膜及生物相容膜。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1、本傳感器對15-150mmHg范圍內(nèi)二氧化碳分壓反應(yīng)靈敏、 快速、線性關(guān)系良好，重復(fù)性和可逆性良好。2、本傳感器可長期存放在室溫干燥環(huán)境中，性能穩(wěn)定。3、本實(shí)用新型體積小，探頭纖細(xì)，生物相容性好，可插入血管內(nèi)，用于血液二氧化碳分壓連續(xù)測定，且血液中易波動的PH水平、無機(jī)離子、有機(jī)物及膠體和晶體滲透壓在病理生理范圍內(nèi)幾乎不干擾測定。因此，該傳感器具有對二氧化碳特異敏感性，可以準(zhǔn)確測定血液二氧化碳分壓的快速變化。

圖1為可實(shí)時監(jiān)測血液中二氧化碳分壓的熒光光纖傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為探頭剖面示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例來具體說明本實(shí)用新型。實(shí)施例如圖1所示，為可實(shí)時監(jiān)測血液中二氧化碳分壓的熒光光纖傳感器結(jié)構(gòu)示意圖， 所述的可實(shí)時監(jiān)測血液中二氧化碳分壓的熒光光纖傳感器，包括計(jì)算機(jī)4，計(jì)算機(jī)通過USB 連線3連接光譜儀2的輸出端，光譜儀的輸入端連接Y形光纖5的一個頭端，Y形光纖5的另一頭端連接光源1，尾端形成探頭6。如圖2所示，為探頭剖面示意圖，所述探頭6包括去除有機(jī)包層后的光纖7以及依次設(shè)于該去除有機(jī)包層后的光纖7外側(cè)的感受膜8及生物相容膜9。上述探頭6的形成方法如下第一步將1. 5克四辛基溴化胺溶于25毫升乙基三乙氧基硅烷中。第二步將0.5克8-羥基-1，3，6-芘三磺酸鈉溶于50毫升0. IM氫氧化鈉溶液。第三步將上述二溶液混合、攪拌1小時，淬取有機(jī)相，去離子水洗三次。第四步加入四辛基氫氧化胺2-8毫升及稀鹽酸4-16毫升，攪拌后涂覆去除有機(jī)包層后的光纖7末梢，烘箱80°C加熱3-12小時，形成感受膜8。8-羥基_1，3，6_芘三磺酸鈉與四辛基溴化胺生成水合四辛基-8-羥基-1，3，6-芘三磺酸鹽，二氧化碳可與其結(jié)合水生成碳酸，8-羥基-1，3，6-芘三磺酸鹽的熒光受酸度變化而改變。第五步在上述所得外包有感受膜8的去除有機(jī)包層后的光纖7上涂覆甲基丙烯酸磷酸膽堿酯與甲基丙烯酸丁酯的聚合液，室溫干燥形成生物相容膜9。甲基丙烯酸磷酸膽堿酯是細(xì)胞膜擬似物，生物相容性極好。使用時，將Y形光纖5連接于光源1及光譜儀2，將探頭6插入血管內(nèi)，以480nm光激發(fā)，記錄520nm熒光強(qiáng)度。由于熒光強(qiáng)度與二氧化碳分壓呈線性關(guān)系，通過計(jì)算機(jī)4計(jì)算出血液中的二氧化碳分壓結(jié)果。
權(quán)利要求1. 一種可實(shí)時監(jiān)測血液中二氧化碳分壓的熒光光纖傳感器，包括計(jì)算機(jī)(4)，計(jì)算機(jī)通過USB連線(3 )連接光譜儀(2 )的輸出端，光譜儀(2 )的輸入端連接Y形光纖(5 )的一個頭端，Y形光纖(5)的另一頭端連接光源(1)，尾端形成探頭(6)，其特征在于，所述探頭(6) 包括去除有機(jī)包層后的光纖(7)以及依次設(shè)于該去除有機(jī)包層后的光纖(7)外側(cè)的感受膜 (8)及生物相容膜(9)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種可實(shí)時監(jiān)測血液中二氧化碳分壓的熒光光纖傳感器，包括計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過USB連線連接光譜儀的輸出端，光譜儀的輸入端連接Y形光纖的一個頭端，Y形光纖的另一頭端連接光源，尾端形成探頭，其特征在于，所述探頭包括去除有機(jī)包層后的光纖以及依次設(shè)于該去除有機(jī)包層后的光纖外側(cè)的感受膜及生物相容膜。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)靈敏、快速、線性關(guān)系良好，重復(fù)性和可逆性良好，性能穩(wěn)定。
文檔編號A61B5/1459GK202051712SQ20112005908
公開日2011年11月30日 申請日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者宋元林, 白春學(xué), 蔣進(jìn)軍, 金偉中 申請人:復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院