[发明专利]γ辐照相容性参考凝胶

说明书

一种用于pH或ORP传感器的凝胶，所述凝胶的组分包含水、参考电解质盐、用于调节所述凝胶的pH的缓冲体系以及聚合物胶凝剂，并且所述凝胶在γ辐照下不会降解。

本申请涉及可用于pH和氧化还原电位(ORP)传感器的粘性、生物相容性和γ辐照稳定的参考凝胶。

在参考电极中使用液体参考电解质的pH传感器在暴露于正过程压力时可能出现不期望的响应波动。这种行为如图1所示，其中2个具有填充有液体参考溶液的参考电极的pH传感器暴露于0psi-90psi的各种过程压力下。随着过程压力从0psi上升到30psi，这两个pH传感器开始表现出响应波动。当过程压力达到90psi时，观察到高达1个pH单位的显著响应波动。这种波动会导致显著的测量误差，这是不可接受的。

这种不期望的压力灵敏度是由干扰离子从参考电极通过参考结点扩散到过程中引起的，从而导致不稳定的参考液体结点电位以及随后不稳定的传感器响应。因此，这个问题阻止了填充有液体参考电解质的pH传感器在下游制药应用中的使用，在下游制药应用中，过程压力可能会变化并达到90psi。

解决这个问题的一种方法是向传感器参考电极施加内部压力，从而通过将参考电解质通过结点推出来抵消外部过程压力的影响。一些美国专利参考文献描述了将内部压力引入参考电极的设计和制造过程，包括US 7,704,359、US 2017/0176371和US 9,134,266。传感器所需的最低内部压力取决于外部过程压力和传感器参考填充电解液，并且在外部过程压力较高(例如90psi)时可能会非常高。较高的内部参考腔室压力要求可能会导致机械设计、验证和制造工艺的后续开发面临挑战。

解决该问题的另一种方法是使用高粘度参考电解质来代替参考电极中的水样低粘度参考溶液。凝胶的高粘度减轻了外部流量和压力波动对关键离子扩散过程的干扰。因此，这可以导致参考电极内的最小所需压力降低，或者甚至不需要内部参考电极压力。存在若干依靠二氧化硅、纤维素和多糖类作为胶凝剂的粘性参考凝胶配方。这些凝胶广泛用于工业pH传感器，但在γ辐照下不稳定。观察到，γ辐照可以通过改变这些凝胶的物理和化学特性来分解这些凝胶，从而导致凝胶粘度显著降低和pH值变化。因此，传统的参考凝胶不适合用于一次性药物pH传感器，而γ辐照是用于灭菌的标准工艺。

发明内容

本专利申请包括用于pH或ORP传感器的凝胶，其中凝胶的组分包括水、参考电解质盐、用于调节凝胶pH的缓冲体系以及聚合物胶凝剂，并且该胶凝在γ辐照下不会降解。

在另一个实施方案中，聚合物胶凝剂包括分子量为15,000或更小的聚乙二醇。

在另一个实施方案中，通过改变胶凝剂的浓度或胶凝剂的分子量或两者来调节凝胶的粘度。

在另一个实施方案中，缓冲体系包含基于磷酸盐或碳酸盐的缓冲剂。

在另一个实施方案中，参考电解质盐包含浓度为0.01M至饱和的氯化钾或浓度为0.01M至饱和的乙酸锂。

在另一个实施方案中，胶凝剂的浓度占约2重量％至90重量％。

在另一个实施方案中，凝胶的组分是生物相容的。

在另一个实施方案中，聚合物胶凝剂包括聚乙二醇衍生物，诸如甲氧基聚乙二醇和聚(乙二醇)甲基醚甲基丙烯酸酯。

在一个替代实施方案中，本公开包括pH传感器，该pH传感器包括壳体和包含参考电解质盐的凝胶，用于调节凝胶的pH的缓冲体系，以及聚合物胶凝剂，并且该凝胶在壳体内在γ辐照下不会降解。

在该替代实施方案中，聚合物胶凝剂是分子量为15,000或更小的聚乙二醇。

在该替代实施方案中，通过改变胶凝剂的浓度或胶凝剂的分子量或两者来调节凝胶的粘度。

在该替代实施方案中，缓冲体系可以是基于磷酸盐或碳酸盐的缓冲剂。