[发明专利]基于光纤的pH测量传感器的制造方法

说明书

一种用于制造离子传感器，特别是基于光纤的pH测量传感器的方法，包括以下步骤：‑切割光纤，其中游离羟基出现在切割表面上，‑将三官能硅烷层直接接枝在相应地出现在光纤切割表面上的游离羟基上，而不需要预先的外部活化步骤，‑在光纤的解理表面上接枝双官能硅烷层，并‑接枝荧光染料。

本发明涉及一种用于制造基于光纤的离子传感器的方法。本发明还涉及一种通过使用根据本发明的方法设计的传感器对溶液的pH值进行光学测量的系统。

本发明的特别有益的应用是用于测量低容量生物系统中的pH，但在更广阔的背景下，它可以应用于在物理化学领域的测量pH。

背景技术

通常，通过使用带有微型玻璃电极的pH计或ISFET pH计来满足当前的工业要求。例如，对于前者，生物领域内的应用所需的容量仍然很高；而对于后者，与参比电极相关的问题很多。

基于光纤的荧光pH传感器是已知的，用于活体测量。这类传感器使用接枝在光纤切割端的分子；这些分子的荧光特性取决于pH值。分子可以通过计算两个不同波长发射的荧光的比率来测量pH值。这种比率测量技术需要校准(基准测试)，分子制造商建议用户分别使用酸性和碱性滴定终点进行预先的基准测试。这种基准测试程序需要非常精确地控制实验条件，并且临床应用需要很长时间。

出版物“Improving the sensitivity of amino-silanized sensors usingself-structured silane layers:Application to fluorescence pH measurement”,Rutjaphan Kateklu等人,2017年4月,Sensors and Actuators B,第248卷,第605-612页也是已知的。该文献描述了一种通过施加三官能层和双官能层来使光纤一端功能化的方法。本出版物描述的设计过程的问题之一是设计的持续时间和复杂性。

出版物”Calibration free and fluorescein based fiber optic pH sensorfor clinical applications”,Bernard Gauthier-Manuel等人,IEEE SENSORS,10月28-31日，New Delhi,2018,Proceedings IEEE Sensors,ISBN:978-1-5386-4707-3,PartNumber:CFP18SEN-ART,第1173-1176页也是已知的。该文献描述了计算方法，能够从荧光测量中获得pH值。

本发明的目的是用于切割光纤的新的快速且简单的功能化方法。

本发明的另一个目的是制备限于切割区的均匀的功能化层。

本发明的另一个目的是设计使用时不需要校准的传感器。

发明内容

利用用于制造基于光纤的离子传感器的方法来实现至少一个上述目的，该方法包括以下步骤：

-切割光纤，其中游离羟基出现在切割表面上，

-将三官能硅烷层直接接枝在由此出现在光纤切割表面上的游离羟基上，而不需要预先的外源活化步骤，

-在光纤的切割表面上接枝双官能硅烷层，

-接枝荧光染料。

根据本发明的方法使得能够在光纤的切割部分上产生特别均匀和清洁的活性层。这样的层很容易复制。

与现有技术的常规技术不同，现有技术包括通过外源活化产生羟基官能团，例如通过使用UV-臭氧方法或食人鱼混合物，根据本发明的方法使得可以将硅烷直接接枝到切割后出现的游离羟基上。发明人意识到在切割过程中游离Si-OH官能团自发存在。事实上，切割产生游离羟基，硅烷层可以直接在其上接枝。