一种具有自校准功能的四电极共面标准电极及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种具有自校准功能的四电极共面标准电极及其应用，具体在电极基底同一平面上共面修饰四电极，包括一个工作电极、一个参比电极和两个辅助电极，其中工作电极作为测试电极，分别在上端设置有检测层(6)、在中端设置有叉指条，一个辅助电极作为校准电极，在上端设置有与前述平行等距的叉指条，从而在工作电极与校准电极之间构建叉指电极结构，形成校准区域(7)，参比电极上端垂直延伸出第一端部，与校准区域(7)构成校准电解池(9)，参比电极上端向上延伸出第二端部，与检测层(6)与第一电极上端部构成工作电解池(8)。一电极上端部构成工作电解池(8)。一电极上端部构成工作电解池(8)。

【技术实现步骤摘要】
一种具有自校准功能的四电极共面标准电极及其应用


[0001]本专利技术属于电化学叉指电极领域，涉及一种具有自校准功能的四电极共面标准电极及其应用。

技术介绍

[0002]近年来随着工业4.0和物联网的迅速发展，新兴工业和其他行业对传感器的需求越来越多，而电极作为传感器的核心部件之一越来越受到社会的关注，如何提高电极检测性能，直接关系到各类传感器的技术水平，这也成为电子信息行业的行业共性难题。
[0003]电极是电化学传感器最重要的敏感元器件。一般传感器必须要有两个以上的电极，目前三电极体系应用较为广泛。三电极包括工作电极，参比电极及对电极。传统的三电极体系的三个电极并非在一个平面上进行集成，各电极之间距离较远，在电化学测试过程中工作电极和对电极之间容易出现浓差极化，影响测试精度。此外，传统三电极尺寸大，不便于微型传感器的设计与加工，限制了三电极体系的应用。
[0004]专利CN201920553197.X公开了一种便携式三电极结构，具体是将工作电极、对电极及参比电极集成于同一平面上，大幅缩小三电极的尺寸，便于微型传感器的设计与加工。然而，面积固定的圆盘型工作电极表面需要涂覆足够的待测溶液才能实现稳定监测，无法应用于待测液较少的情况。
[0005]专利CN202121826688.0公开了一种四电极集成双工作电极标准电极，具体是在同一平面上集成两个工作电极，可以与双恒电位仪配合使用，实现在复杂体系下同时检测2种不同物质，或检测特定物质及其中间体或氧化还原反应检测。然而电极的稳定性和灵敏度依旧需要一定体积的待测溶液覆盖工作电极表面，无法应用于待测液较少的情况。
[0006]然而以上所述电极均无法在初次检测之前确认电极准确性，在正式测试前需要先进行电极测试确认其准确性，且无法根据检测目标的需求在对应电极表面修饰金属镀层，即缺乏了自校准功能与二次修饰功能，在具体电极使用过程中造成了一些不便。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术提供了一种具有自校准功能的四电极共面标准电极及其应用。
[0008]本专利技术的目的是提供一种具有自校准功能的四电极共面标准电极，包括电极基底，具体在电极基底上固定设置有相互之间共面的四电极，从左到右依次为第一电极(1)、第二电极(2)、第三电极(3)和第四电极(4)，四电极包括引脚部和检测部，四电极引脚部等距设置于标准电极一端，分别为第一引脚，第二引脚，第三引脚和第四引脚，四电极检测部设置于标准电极另一端，与四电极引脚部分别相连，包括第一检测部、第二检测部、第三检测部和第四检测部；第二检测部上端连接有检测层(6)，第二检测部中端垂直延伸出若干第二叉指条，第三检测部上端垂直延伸出若干第三叉指条，第二叉指条和第三叉指条以齿梳状等距交错排列构成叉指结构，形成校准区域(7)；第二检测部位于校准区域(7)下方；第四检测部上端延伸出第一端部和第二端部。
[0009]进一步，第二叉指条总面积为检测层(6)面积的四分之一。
[0010]进一步，电极表面设置有工作电解池(8)，包括第一检测部、检测层(6)与第四检测部的第二端部所在区域；电极表面设置有校准电解池(9)，包括第二检测部、第三检测部、校准区域(7)与第四检测部的第一端部所在区域。
[0011]进一步，工作电解池(8)和校准电解池(9)外围建立有油墨围坝，围坝包括逐渐扩大的多层次结构，高度为75～100μm；油墨覆盖区域还包括第一检测部中端、第二检测部中端、第三检测部上端和第四检测部上端。
[0012]进一步，第一电极(1)检测部、第二电极(2)检测部、第三电极(3)检测部和第四电极(4)检测部分别与第一引脚、第二引脚、第三引脚和第四引脚对应相连；第一引脚、第二引脚、第三引脚和第四引脚上分别设置有电极通孔(5)，具体为导电通孔。
[0013]第一电极(1)为辅助电极，第二电极(2)为测试电极，第三电极(3)为校准电极，第四电极(4)为参比电极。
[0014]第一电极(1)、第二电极(2)、第三电极(3)和第四电极(4)底部修饰铜层，铜层厚度至少为35.00μm，铜层表面修饰金属层包括化镍层与化金层，化镍层厚度至少为3.00μm，化金层厚度至少为0.05μm。
[0015]进一步，第一电极(1)检测部表面还修饰有铂层，铂层厚度至少为0.50μm；第二电极(2)检测部表面还修饰有镍层和金层，镍层厚度至少为3.00μm，金层厚度至少为1.00μm；第三电极(3)检测部表面还修饰有铂层，铂层厚度至少为0.50μm，第四电极(4)检测部表面还修饰有氯化银层。
[0016]进一步，第二叉指条和第三叉指条的间距为100～200μm；第二叉指条和第三叉指条的宽度相同，均为100～200μm。
[0017]本专利技术的另一目的是提供一种具有自校准功能的四电极共面标准电极在体液生化分子检测中的应用。
[0018]本专利技术提供的具有自校准功能的四电极共面标准电极在电极基底同一平面上共面修饰四电极，包括一个工作电极、一个参比电极和两个辅助电极，其中工作电极作为测试电极，分别在上端设置有检测层(6)、在中端设置有叉指条，一个辅助电极作为校准电极，在上端设置有与前述平行等距的叉指条，从而在工作电极与校准电极之间构建叉指电极结构，形成校准区域(7)，参比电极上端垂直延伸出第一端部，与校准区域(7)构成校准电解池(9)，才能比电极上端向上延伸出第二端部，与检测层(6)与第一电极上端部构成工作电解池(8)。
[0019]标准电极的校准电解池(9)区域可用于电极自校准，具体采用超级电容原理进行校准，可在不影响检测层的情况下在校准电解池内进行电极的自校准，确定电极的准确性与灵敏度，后续可直接将待测液体滴加在工作电解池的检测层区域，实现短时间内完成自校准与电化学检测步骤。
[0020]在电极使用过程中，工作电极由于频繁的电压施加而导致其性能发生变化，或者电极表面受到污染，即灵敏度损失。为解决这个问题，引入一个校准电极构建标准电极的校准电解池(9)(在传感器整个寿命过程中，校准电极没有施加电压，长期静置于普通环境，因此电极性能始终无明显变化，能够代表工作电极初始状态)，利用任意时刻工作电极和校准电极在EIS上的差异得到该时刻下工作电极的灵敏度变化，进而可通过量化这种关系而修
正传感器的校准曲线，获得校准模型。在传感器使用时通过对工作电极进行EIS测量，可以得到其目前的状态，人为修正传感器的标定曲线，实现电极的校准功能。
[0021]具体的校准方法为：将待测溶液滴加在校准电解池(9)，测得EIS标准曲线。再将待测溶液滴加在工作电解池(8)，测得EIS测试曲线。依据传感器校准模型，利用EIS标准曲线，修正工作电解池测定的EIS测试曲线，以实现校准功能，保证工作电极测试的准确性。
[0022]四电极的下端部连接有电极引脚，电极引脚上设置有电极通孔(5)，具体为导电通孔，可插入排针，采用电化学方法对四电极表面进行二次修饰或是二次加工。
[0023]本专利技术的有益效果是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有自校准功能的四电极共面标准电极，包括电极基底，其特征在于，在所述电极基底上固定设置有相互之间共面的四电极，从左到右依次为第一电极(1)、第二电极(2)、第三电极(3)和第四电极(4)，所述四电极包括引脚部和检测部，所述四电极引脚部等距设置于所述标准电极一端，分别为第一引脚，第二引脚，第三引脚和第四引脚，所述四电极检测部设置于所述标准电极另一端，与所述四电极引脚部分别相连，包括第一检测部、第二检测部、第三检测部和第四检测部；所述第二检测部上端连接有检测层(6)，所述第二检测部中端垂直延伸出若干第二叉指条，所述第三检测部上端垂直延伸出若干第三叉指条，所述第二叉指条和所述第三叉指条以齿梳状等距交错排列构成叉指结构，形成校准区域(7)；所述第四检测部上端延伸出第一端部和第二端部。2.根据权利要求1所述的一种具有自校准功能的四电极共面标准电极，其特征在于，所述第二叉指条总面积为所述检测层(6)面积的四分之一。3.根据权利要求1所述的一种具有自校准功能的四电极共面标准电极，其特征在于，所述电极表面设置有工作电解池(8)，包括所述第一检测部、所述检测层(6)与所述第四检测部的第二端部所在区域；所述电极表面设置有校准电解池(9)，包括所述第二检测部、所述第三检测部、所述校准区域(7)与所述第四检测部的第一端部所在区域。4.根据权利要求3所述的一种具有自校准功能的四电极共面标准电极，其特征在于，所述工作电解池(8)和所述校准电解池(9)外围建立有油墨围坝，所述围坝包括逐渐扩大的多层次结构，高度为75～100μm；所述油墨覆盖区域还包括所述第一检测部中端、所述第二检测部中端、所述第三检测部上端和所述第四检测部上端。5.根据权利要求1所述的一种具有自校准功能的四电极共面标准电极，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：奚亚男，胡保帅，崔皓博，
申请(专利权)人：广州钰芯智能科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：