可打磨的微电极阵列及其封装和使用方法技术

本发明专利技术公开了一种可打磨的微电极阵列及其封装和使用方法，属于传感器领域。微电极阵列包括电极引出电路板和微电极簇，电极引出电路板的上表面中心设有若干个相互绝缘的电极触点组成的触点阵列，电极引出电路板的上表面沿周向边缘分布有若干个相互绝缘的外部触点，每个电极触点通过内部导线最多与1个外部触点相连；微电极簇由多根相互绝缘分离的微电极组成，通过环氧树脂封装固定在电极引出电路板的上表面；每根微电极呈线形，末端通过固定件固定于一个电极触点上且微电极与电极触点构成电连接，尖端延伸至环氧树脂封装的上表面。本发明专利技术可以实现微电极的高效利用，提高使用效率和便捷度，在微电极研究领域有着较好的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
可打磨的微电极阵列及其封装和使用方法
本专利技术涉及微电极的封装技术，属于传感器领域。
技术介绍
细胞水平的活性物质检测能够反应细胞的真实生理活动，能够精准有效的获得活性物质的释放信息，在药物反应研究和细胞应激性研究中有着大量应用。但是这一领域一直以来是电化学检测中的难点，主要困难在于细胞水平空间小、活性物质浓度低，一般的检测电极尺寸很难靠近细胞表面，细胞活性物质释放之后在空间之中快速扩散，到达电极表面时浓度非常低，难以产生有效的电化学反应电流。为了解决这一问题，许多研究者开始使用微电极进行检测。微电极通常指直径在100微米以下的微电极，微电极阵列是由多根微电极组成的阵列结构，微电极和微电极阵列常用于微纳检测领域，其优点是响应速度快、检测限低以及微小范围内的检测，能够贴近细胞表面或者插入细胞内部，能够检测到活性物质的释放。同时，由于微电极微小的尺寸，微电极在使用过程中需要进行封装。目前使用较多的微电极往往使用玻璃进行封装，微电极材料多为金属细丝，在熔融态玻璃中插入金属细丝，冷却后便可以得到封装好的单根金属微电极。但是该种方法封装难度较高，成本较贵，难以定制化，只能封装特定材料的金属丝。而微电极阵列则较多使用的是平面MEA，在玻璃片表面喷涂金颗粒，形成特定形状微电极及导线，但是MEA制作也较为复杂，成本昂贵，且电极材料往往为金，难以满足个性化的需要。除此之外，它们都有着难以重复利用的问题，导致实验难度较高，极易损坏。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中微电极封装难度较高、无法重复利用等问题，并提供一种具有新型结构的可打磨的微电极阵列。本专利技术的专利技术构思是：现有的微电极阵列的封装方式较为复杂且成本昂贵，可重复性低，所以选择环氧树脂作为封装材料，其本身固化时间快，操作简便，同时固体状态下方便打磨，可以重复使用。环氧树脂常温下为液态，在5摄氏度至35摄氏度状态下能保持形状稳定，通过加入不同的固化剂，可以在0-180摄氏度下固化，所以常温状态下环氧树脂也可以固化，大大简化了加工条件，同时不耐高温的微电极材料例如碳纤维等也可以进行封装。固化完成后的环氧树脂力学性能好，化学稳定性好，绝缘性能好，但同时也可以进行打磨，通过打磨可以对封装电极的尺寸进行调整，不断暴露出新的微电极横截面，实现重复利用。本专利技术所采用的具体技术方案如下：一种可打磨的微电极阵列，其包括电极引出电路板和微电极簇，所述的电极引出电路板的上表面中心设有若干个相互绝缘的电极触点组成的触点阵列，电极引出电路板的上表面沿周向边缘分布有若干个相互绝缘的外部触点，每个所述的电极触点通过内部导线最多与1个外部触点相连；所述的微电极簇由多根相互绝缘分离的微电极组成，通过环氧树脂封装固定在电极引出电路板的上表面；每根微电极呈线形，末端通过固定件固定于一个电极触点上且微电极与电极触点构成电连接，尖端延伸至环氧树脂封装的上表面。本专利技术中，微电极与电极引出电路板相连接的一端称其为末端，另一端称其为尖端。在上述方案基础上，本专利技术还可以提供如下若干优选方式。作为优选，所述的微电极簇中的微电极均与电极引出电路板的上表面垂直。作为优选，所述的微电极簇中的微电极尖端聚拢，微电极簇呈锥形，不同微电极之间的距离从上到下逐渐增大。作为优选，所述的固定件为银浆或者焊接形成的焊点。作为优选，所述的微电极直径在100微米以下的圆柱体细丝，微电极簇尖端的微电极间隔在100微米以下。作为优选，所述的触点阵列中具有4×4个电极触点，每个电极触点上固定有且仅有一条微电极，所述的外部触点共16个，每个电极触点通过内部导线连接有且仅有一个外部触点。作为优选，所述的电极触点和外部触点均为正方形铜焊盘。本专利技术的另一目的在于提供一种上述可打磨的微电极阵列的封装方法，其步骤如下：1)制作带有电极触点和外部触点的电极引出电路板，且保证每个电极触点通过内部导线连接有且仅有一个外部触点；2)在每个电极触点上通过焊接或者银浆固定一条微电极的末端，并保证电极触点与微电极导通，形成微电极簇；3)在电极引出电路板上方平行设置一块第一固定电路板，所述第一固定电路板上设有由若干个固定触点组成的触点阵列，且第一固定电路板和电极引出电路板上的触点阵列完全相同，两者的投影一一重合；4)将微电极簇中每根微电极的尖端通过焊接或者银浆固定在所述固定触点上，并保持每根微电极均与电极引出电路板的上表面垂直，每根微电极均绝缘不接触；5)利用浇筑模具包裹微电极簇，然后以电极引出电路板作为底板，向浇筑模具中注入环氧树脂，待环氧树脂固化后，拆除浇筑模具，在微电极簇外部形成环氧树脂封装；6)去除第一固定电路板，切断环氧树脂封装外部多余的微电极，然后研磨环氧树脂封装上表面形成平整的表面，完成微电极阵列的封装。本专利技术的另一目的在于提供另一种上述微电极阵列的封装方法，其步骤如下：1)制作带有电极触点和外部触点的电极引出电路板，且保证每个电极触点通过内部导线连接有且仅有一个外部触点；2)在每个电极触点上通过焊接或者银浆固定一条微电极的末端，并保证电极触点与微电极导通，形成微电极簇；3)在电极引出电路板上方平行设置一块第二固定电路板，所述第二固定电路板上设有1个固定触点；4)将微电极簇中每根微电极的尖端通过焊接或者银浆固定在所述固定触点上，使微电极簇形成锥形，且微电极簇中的每根微电极除尖端外其余部分均绝缘不接触；5)利用浇筑模具包裹微电极簇，然后以电极引出电路板作为底板，向浇筑模具中注入环氧树脂，待环氧树脂固化后，拆除浇筑模具，在微电极簇外部形成环氧树脂封装；6)去除第二固定电路板，切断环氧树脂封装外部多余的微电极，然后研磨环氧树脂封装上表面形成平整的表面，完成微电极阵列的封装。本专利技术的另一目的在于提供一种上述微电极阵列的使用方法，其具体为：将微电极阵列中的环氧树脂封装上表面进行打磨，获得新的微电极横截面，用于作为检测电极，实现重复利用。本专利技术相对于现有技术而言，具有以下有益效果：1.本专利技术加工方法简单快捷，且成本较低，可封装的微电极材料选择更加多样化。2.本专利技术微电极的重复利用率提高,封装完成的微电极打磨方便，可以实现重复利用，大大提高了微电极的使用次数。3.本专利技术将微电极和电极引出电路板通过环氧树脂封装在一起，整个系统安全、稳定且易于操作，简化了微电极的使用，更加方便。附图说明图1为紧凑型微电极阵列的立体结构示意图；图2为本专利技术的两种不同的微电极簇阵列的剖面结构示意图；a)为紧凑型，b)为垂直型；图3为电极引出电路板的俯视图；图4为电极引出电路板的剖面图；图5为垂直型微电极阵列的封装过程示意图；图6为垂直型微电极阵列的封装过程示意图；图7为垂直型微电极阵列的封装过程示意图；图8为垂直型微电极阵列的封装过程示意图；图9为紧凑微电极阵列的封装过程示意图；图中附图标记：电极引出电路板1、外部触点2、电极触点3、环氧树脂封装4、微电极簇5、微电极6、内部导线7、固定件8、第一固定电路板9、固定触点10、浇筑模具11、第二固定电路板12。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步阐述和说明。本专利技术中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。本专利技术的可打磨的微电极阵列有垂直型和紧凑型两种形式，垂直型的微电极阵列中的微电极均垂直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可打磨的微电极阵列，其特征在于，包括电极引出电路板(1)和微电极簇(5)，所述的电极引出电路板(1)的上表面中心设有若干个相互绝缘的电极触点(3)组成的触点阵列，电极引出电路板(1)的上表面沿周向边缘分布有若干个相互绝缘的外部触点(2)，每个所述的电极触点(3)通过内部导线(7)最多与1个外部触点(2)相连；所述的微电极簇(5)由多根相互绝缘分离的微电极(6)组成，通过环氧树脂封装(4)固定在电极引出电路板(1)的上表面；每根微电极(6)呈线形，末端通过固定件(8)固定于一个电极触点(3)上且微电极(6)与电极触点(3)构成电连接，尖端延伸至环氧树脂封装(4)的上表面。

【技术特征摘要】
1.一种可打磨的微电极阵列，其特征在于，包括电极引出电路板(1)和微电极簇(5)，所述的电极引出电路板(1)的上表面中心设有若干个相互绝缘的电极触点(3)组成的触点阵列，电极引出电路板(1)的上表面沿周向边缘分布有若干个相互绝缘的外部触点(2)，每个所述的电极触点(3)通过内部导线(7)最多与1个外部触点(2)相连；所述的微电极簇(5)由多根相互绝缘分离的微电极(6)组成，通过环氧树脂封装(4)固定在电极引出电路板(1)的上表面；每根微电极(6)呈线形，末端通过固定件(8)固定于一个电极触点(3)上且微电极(6)与电极触点(3)构成电连接，尖端延伸至环氧树脂封装(4)的上表面。2.如权利要求1所述的可打磨的微电极阵列，其特征在于，所述的微电极簇(5)中的微电极(6)均与电极引出电路板(1)的上表面垂直。3.如权利要求1所述的可打磨的微电极阵列，其特征在于，所述的微电极簇(5)中的微电极(6)尖端聚拢，微电极簇(5)呈锥形，不同微电极(6)之间的距离从上到下逐渐增大。4.如权利要求1所述的可打磨的微电极阵列，其特征在于，所述的固定件(8)为银浆或者焊接形成的焊点。5.如权利要求1所述的可打磨的微电极阵列，其特征在于，所述的微电极(6)直径在100微米以下的圆柱体细丝，微电极簇(5)尖端的微电极(6)间隔在100微米以下。6.如权利要求1所述的可打磨的微电极阵列，其特征在于，所述的触点阵列中具有4×4个电极触点(3)，每个电极触点(3)上固定有且仅有一条微电极(6)，所述的外部触点(2)共16个，每个电极触点(3)通过内部导线(7)连接有且仅有一个外部触点(2)。7.如权利要求1所述的可打磨的微电极阵列，其特征在于，所述的电极触点(3)和外部触点(2)均为正方形铜焊盘。8.一种如权利要求1所述微电极阵列的封装方法，其特征在于，步骤如下：1)制作带有电极触点(3)和外部触点(2)的电极引出电路板(1)，且保证每个电极触点(3)通过内部导线(7)连接有且仅有一个外部触点(2)；2)在每个电极触点(3)上通过焊接或者银浆固定一条微电极(6)的末端，并保证电极触点(3)与微电极(6)导通，形成微电极簇(5)；3)在电极引出电路板(1)上方平行设...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁波，蔡宇，朱琴，叶学松，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33