专利名称：可实时监测血液中二氧化碳分压的荧光光纤传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种可实时监测血液中二氧化碳分压的荧光光纤传感器及其制备方法，用于持续监测血液二氧化碳分压的实时变化。
背景技术：
二氧化碳分压的测定在各类科学研究和实际应用中是很重要的。在临床医学危重病人的抢救中，血液二氧化碳分压的快速和连续测定至关重要。尤其是机械通气病人，血液二氧化碳分压是判定患者呼吸状态的非常关键的指标，呼吸机的各项参数主要根据患者血液的二氧化碳分压来设定。目前医学上使用最广泛的二氧化碳分压检测仪是血气分析仪， 它以玻璃电极法为基本原理，但存在需要采集血样、非连续、检测报告滞后等缺陷。也有连续测量呼出气体中二氧化碳分压的传感器，但是呼出气的成分受气道、气血屏障功能的影响，不能真实反映血液二氧化碳分压的实际水平。目前，医学上还没有能够连续监测血液二氧化碳分压的传感器。测量溶液中二氧化碳分压的传感器有电极法和光化学法。传统的电极法是 Severinghaus 型传感器(John w. Severinghaus et al. 1958； H. Beyenal et al. Sensors and Actuators B.湖似入该传感器是在pH电极外包被一层缓冲溶液及透气但不透质子的半透膜而成。二氧化碳透过半透膜与水生成碳酸，通过PH电极感应。这种传感器的缺点是反应慢，不能小型化，易受电磁干扰。光化学法是将Severinghaus型传感器的pH电极改成光纤传感器，包括分光光度法和荧光法，利用酸碱指示剂遇酸变色或PH敏感的荧光物质的荧光特征受外界酸碱变化而变化的原理间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)。这些传感器因为探头内含有游离的自由水， 而被称为“湿的”传感器。作为光化学传感器，“湿的”传感器不受电磁干扰，易于小型化， 但是不够稳定，须保存在溶液中，且受待测溶液渗透压的影响较大。与之相对应的是“干的” 传感器，这种方法使用由PH指示剂染料阴离子和有机季铵盐阳离子组成的离子对。所得 “干的”传感器放入感器膜包含一种与季铵阳离子一起固定的PH指示剂染料，以及合适载体上的聚合物层中一定量的有机季铵氢氧化物，“干的” 二氧化碳传感器因为不含自由水， 可以存放在干燥环境中，不受待测溶液渗透压的影响，稳定性大大提高，反应速度显著加快 (Chen-Shane Chuj Yu-Lung Lo, Sensors and Actuators B: Chemical，2009)。但是，上述方法所制备的感受溶液的粘度很低，只能涂抹在玻璃片上，所得敏感玻片用于测量外界环境中二氧化碳气体浓度，不能直接用于临床医学中。
发明内容本实用新型的目的是克服上述现有技术的不足，将二氧化碳感受膜涂覆在光纤末梢，表面做生物相容修饰，所得荧光光纤传感器可实时监测血液中二氧化碳分压。为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供一种可实时监测血液中二氧化碳分压的荧光光纤传感器，包括计算机，计算机通过USB连线连接光谱仪的输出端，光谱仪的输入端连接Y形光纤的一个头端，Y形光纤的另一头端连接光源，尾端形成探头，其特征在于，所述探头包括去除有机包层后的光纤以及依次设于该去除有机包层后的光纤外侧的感受膜及生物相容膜。本实用新型的优点是1、本传感器对15-150mmHg范围内二氧化碳分压反应灵敏、 快速、线性关系良好，重复性和可逆性良好。2、本传感器可长期存放在室温干燥环境中，性能稳定。3、本实用新型体积小，探头纤细，生物相容性好，可插入血管内，用于血液二氧化碳分压连续测定，且血液中易波动的PH水平、无机离子、有机物及胶体和晶体渗透压在病理生理范围内几乎不干扰测定。因此，该传感器具有对二氧化碳特异敏感性，可以准确测定血液二氧化碳分压的快速变化。
图1为可实时监测血液中二氧化碳分压的荧光光纤传感器结构示意图；图2为探头剖面示意图。
具体实施方式
下面结合实施例来具体说明本实用新型。实施例如图1所示，为可实时监测血液中二氧化碳分压的荧光光纤传感器结构示意图， 所述的可实时监测血液中二氧化碳分压的荧光光纤传感器，包括计算机4，计算机通过USB 连线3连接光谱仪2的输出端，光谱仪的输入端连接Y形光纤5的一个头端，Y形光纤5的另一头端连接光源1，尾端形成探头6。如图2所示，为探头剖面示意图，所述探头6包括去除有机包层后的光纤7以及依次设于该去除有机包层后的光纤7外侧的感受膜8及生物相容膜9。上述探头6的形成方法如下第一步将1. 5克四辛基溴化胺溶于25毫升乙基三乙氧基硅烷中。第二步将0.5克8-羟基-1，3，6-芘三磺酸钠溶于50毫升0. IM氢氧化钠溶液。第三步将上述二溶液混合、搅拌1小时，淬取有机相，去离子水洗三次。第四步加入四辛基氢氧化胺2-8毫升及稀盐酸4-16毫升，搅拌后涂覆去除有机包层后的光纤7末梢，烘箱80°C加热3-12小时，形成感受膜8。8-羟基_1，3，6_芘三磺酸钠与四辛基溴化胺生成水合四辛基-8-羟基-1，3，6-芘三磺酸盐，二氧化碳可与其结合水生成碳酸，8-羟基-1，3，6-芘三磺酸盐的荧光受酸度变化而改变。第五步在上述所得外包有感受膜8的去除有机包层后的光纤7上涂覆甲基丙烯酸磷酸胆碱酯与甲基丙烯酸丁酯的聚合液，室温干燥形成生物相容膜9。甲基丙烯酸磷酸胆碱酯是细胞膜拟似物，生物相容性极好。使用时，将Y形光纤5连接于光源1及光谱仪2，将探头6插入血管内，以480nm光激发，记录520nm荧光强度。由于荧光强度与二氧化碳分压呈线性关系，通过计算机4计算出血液中的二氧化碳分压结果。
权利要求1. 一种可实时监测血液中二氧化碳分压的荧光光纤传感器，包括计算机(4)，计算机通过USB连线(3 )连接光谱仪(2 )的输出端，光谱仪(2 )的输入端连接Y形光纤(5 )的一个头端，Y形光纤(5)的另一头端连接光源(1)，尾端形成探头(6)，其特征在于，所述探头(6) 包括去除有机包层后的光纤(7)以及依次设于该去除有机包层后的光纤(7)外侧的感受膜 (8)及生物相容膜(9)。
专利摘要本实用新型提供了一种可实时监测血液中二氧化碳分压的荧光光纤传感器，包括计算机，计算机通过USB连线连接光谱仪的输出端，光谱仪的输入端连接Y形光纤的一个头端，Y形光纤的另一头端连接光源，尾端形成探头，其特征在于，所述探头包括去除有机包层后的光纤以及依次设于该去除有机包层后的光纤外侧的感受膜及生物相容膜。本实用新型的优点是反应灵敏、快速、线性关系良好，重复性和可逆性良好，性能稳定。
文档编号A61B5/1459GK202051712SQ20112005908
公开日2011年11月30日 申请日期2011年3月9日 优先权日2011年3月9日
发明者宋元林, 白春学, 蒋进军, 金伟中 申请人:复旦大学附属中山医院