加工后的芯片為劃片后用金線將芯片上的焊盤和 PCB 板底座上的焊盤導通,PCB 上有和外界處理電路相連的接口。焊盤處用環(huán)氧樹脂封裝,避免暴露而引入噪聲,同時固定腔體用于培養(yǎng)細胞。采用電鍍鉑黑的方法來提升電極比表面積,在電鍍前,芯片表面用酒精和去離子水交替清洗,江蘇PET叉指電極,直至顯微鏡下觀察到電極上無異物并呈亮金色。電鍍鉑黑的溶液出 1%的氯酸和0.01%的醋酸鉛配制而成。以微電極為工作電極,Ag/AgCI 電極為參考電極,鉑電極為對電極,恒電位工作儀產(chǎn)生的直流恒電壓 0.01mV 為工作電壓,根據(jù)電極大小控制時間,直徑為30um的電極所需電鍍時間約為20~25s。電鍍后電極位點表面早黑色棉絮狀,明顯增加了電極表面的粗糙程度。處理后的芯片可用純水清洗,去除離散的鉑黑微粒,浸于純水環(huán)境中,江蘇PET叉指電極,江蘇PET叉指電極,并避光保存,避免芯片表面生長微生物而受到污染。柔性叉指電極自身的延展性實現(xiàn)與生物組織的良好接觸以保證信號監(jiān)測質量。江蘇PET叉指電極

柔性叉指電極使用過程中會發(fā)生彎曲或折疊,可使電場分布發(fā)生變化,相鄰叉指電極的電容值與彎曲或折疊角度相關。叉指電極的電容值和靈敏度隨著彎曲或折疊的角度增大而降低。柔性電極的基體有更低的硬度和楊氏模量,擁有很好的回彈性,同時根據(jù)不同的應用場景,對熱穩(wěn)定性、滲透性、透光性、附著性和防水性等也有不同程度的要求。柔性電極多采用聚合物作為其柔性襯底,常見的聚合物包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亞胺(PI)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等,但 PET、PEN、PI 等常見的高分子塑料襯底只有可彎曲性而缺乏拉伸性,考慮到開發(fā)具有優(yōu)異拉伸性的彈性襯底也是非常有必要的。因此,其他材料比如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、熱塑性聚氨酯(TPU)、脂肪族芳香族無規(guī)共聚酯(Ecoflex)和聚合物水凝膠等,都是具有低彈性模量和高可拉伸性的襯底材料。湖南陶瓷叉指電極生物叉指電極必須具有良好的生物相容性、質量可靠性等。

血糖濃度是糖尿病診斷的標準。現(xiàn)有的血糖儀大多是單點式的,容易錯過血糖變化峰值;無創(chuàng)檢測的優(yōu)點在于不對使用者造成創(chuàng)傷的前提下,間接檢測或傳感有關生命體生理特征以及生化參數(shù),但受到的干擾因素也更多。酶固化和微針技術,基于保證血糖儀具有較高準確性的同時減小設備的體積與功耗的目的,根據(jù)三電極體系的原理,研究并設計出血糖濃度傳感器電路,研制基于三電極微針陣列的可穿戴連續(xù)檢測式微創(chuàng)血糖儀,這種微創(chuàng)血糖儀可以減少頻繁扎針產(chǎn)生痛苦,同時能與人體體液接觸,減少了干擾因素提高準確性,實現(xiàn)血糖的連續(xù)監(jiān)測。
微叉指電極陣列是基于 MEMS (Micro-ElectroMechanicalSystems)微加工技術,將具有和細胞尺寸匹配的金屬電極陣列加工在硅或玻璃基底上的一類芯片,用于多通道同步檢測細胞胞外電生理信號。微叉指電極陣列的基本結構包括3個部分: 絕緣基底,金屬層電極陣列,鈍化層。加工后的芯片中,金屬位點暴露于細胞生存環(huán)境,并和生長在電極位點或附近細胞形成電耦合結構。當具有電興奮特性的細胞生長在電極上時,其動作電位引起電極表面電勢的變化,即為檢測到的細胞胞外電位。金屬層上的引線用于輸出檢測到的信號,它們被鈍化層包裹避免和外界接觸。焊盤暴露,般在采用打金線或壓片的方法將焊盤和外界電路導通后用環(huán)氧樹脂包袋,避免和細胞生長環(huán)境接觸,并將信號輸出至外界處理電路。柔性生物電極通過對人體生物信號的監(jiān)測能夠及時反饋人體的身體健康狀況從而在健康監(jiān)測、疾病診斷與預警。

高分子材料、單獨的Si3N4、SiO2/Si3N4/SiO2的復合層常作為鈍化層的可選材料。光刻膠和聚酷亞胺是光敏感的材料,能夠在紫外光曝光下形成掩模板所設計的圖形,以暴露金屬電極位點。這些材料具有較低的介電常數(shù)(低于2.7)和良好的生物相容性。相比之下,高分子材料的鈍化層厚達幾微米,容易受到化學腐蝕,清洗的時候容易碎裂,減短芯片的壽命。硅化合物采用等離子增強型化學氣相沉積(PECVD)方法沉積在已經(jīng)形成電極,引線圖形的金屬層上,并采用刻蝕的方法將金屬電極位點暴露。SiO2/Si3N4都具有絕緣特性,其介電常數(shù)分別為7.5 和3.9。在金屬-氧化硅-硅的結構中SiO2不能有效地阻止離子的通過,因此較少單獨用來做鈍化層。SiO2/Si3N4/ SiO2的復合層結合了 Si02的絕緣性和Si3N4阻止離子通過的特性,是鐘化層的較好的選擇。單獨的Si3N4則簡化了加工的過程,但需加厚。在本實驗工作中,采用單獨的Si3N4鈍化層,厚度為800-1000nm,能達到良好的絕緣作用。微納加工工藝所制造的叉指電極功能層薄膜厚度在納米級。天津叉指電極仿真
陣列酶標板和絲網(wǎng)印刷電極組成的電化學免疫傳感裝置。江蘇PET叉指電極
作為人體健康的重要指標之一,葡萄糖的檢測一直是研究熱點。傳統(tǒng)的葡萄糖檢測主要以血液中的葡萄糖為檢測對象,其優(yōu)勢在于待測物濃度較高,是臨床診斷的金標準。但是,血糖檢測的有創(chuàng)取樣方式既會給患者帶來痛苦。相比之下。組織間液中的葡萄糖檢測的采集過程具有無創(chuàng)、連續(xù)的優(yōu)點。在檢測方法方面,CGM傳感器多基于葡萄糖氧化酶,這種方法具有靈敏度高、選擇性好的優(yōu)點,但由于酶的使用易受環(huán)境溫度、pH 值以及濕度等條件的影響限制了其應用。江蘇PET叉指電極
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