一种体液生化分子传感检测微电极阵列芯片及其制备方法与在生化电解质检测中的应用技术

本发明专利技术提供了一种体液生化分子传感检测微电极阵列芯片及其制备方法与在生化电解质检测中的应用。芯片表面设置有数量相等的微电极、金属引脚和连接点位，单个微电极和单个金属引脚通过连接点位导通相连，连接点位通过芯片正面、背面的金属线路与微电极和金属引脚分别相连，连接点位为芯片的导通孔，并用金属填孔实现电路导通；微电极包括参比电极、对电极、两颗或两颗以上的工作电极，其中至少有一颗工作电极为校准电极，令芯片具备自校准功能，在一次性同时检测多个指标基础上，大幅增加了稳定性与灵敏度，通过芯片结构设计简化了微电极与金属引脚的连接线路，降低了加工难度与成本，为生化传感电极的设计与应用提供了新思路。路。路。

【技术实现步骤摘要】
一种体液生化分子传感检测微电极阵列芯片及其制备方法与在生化电解质检测中的应用


[0001]本专利技术属于生物传感器领域，具体涉及一种体液生化分子传感检测微电极阵列芯片及其制备方法与在生化电解质检测中的应用。

技术介绍

[0002]目前最新型的POCT化学传感仪器产品可实现多个样本同时进行检测，大幅节省检测时间，同时使得即时检测更为快捷。POCT器件多采用生物传感器来实现，通过将生物酶分子固定于微型分析器件的固相界面，特异性识别分析物后采用电化学或光学方法进行检测，并立即给出读数。典型的基于生物传感器的商业化POCT器件以血糖仪、血气分析仪为代表，主要用于血糖监测、血气及电解质分析。
[0003]针对一次性同时检测多个物质指标的生化检测耗材器件，目前已有相关技术，具体是将检测特定生化分子的微电极集成在整体检测器件上，并将其应用于多参数电化学检测。以上技术最大的限制是在同一器件上加工多个电极检测元件，加工步骤复杂，难度较高，且成本较大，同时检测多个指标也导致检测器件内部线路繁复，且同时检测存在不同检测点相互干扰问题，无法保证灵敏度和准确性。
[0004]有鉴于此，本专利技术旨在提供一种在多参数电化学检测基础上，降低芯片成本与加工难度、并在保证多参数同时检测的同时提高灵敏度、准确性的电化学检测芯片，并实现对生化电解质中多种指标的同时检测。
[0005]钾离子是人体中非常重要的电解质，大部分存在于细胞内，是最重要的调控酸碱代谢平衡的阳离子。正常细胞外钾离子浓度维持在3.5
×
10r/>‑3～5.5
×
10
‑3M的相对稳定范围内，当钾离子水平异常时，人会感到乏力、肌肉疲乏，甚至出现呼吸困难、吞咽困难等症状，可能还会出现心律失常，室颤、房颤等心血管方面系统的表现。此外，钾离子在神经传递、肌肉力量的维持、酶的激活和血压调节等方面起到非常重要的作用。心肌和神经肌肉都需要有相对恒定的钾离子浓度来维持正常的应激性。血清钾过高时，对心肌有抑制作用，可使心跳在舒张期停止，血清钾过低能使心肌兴奋，可使心跳在收缩期停止。因此，人体血液中钾离子的精准检测极为重要。电化学生物传感器因其体积小，响应快，灵敏度高等优点在生理活性物质的痕量检测方面有重要应用。但是目前传感器的稳定性与可靠性还需要进一步提高。
[0006]由于导电水凝胶具有高电导率、胶体稳定性、价格低廉及制备工艺简单等优点，得到广泛的关注。因此，本专利技术制备了一种以PMMA为凝胶基质的水凝胶传感电极，可以实现对人体血液中微量钾离子的检测，以达到保护人体机能的目的，具体将具有高导电性的PMMA水凝胶与具有催化活性的金相复合，制备传感检测微电极，实现人体电解质中微量钾离子的精准检测。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的问题是提高现有电极的检测灵敏度和稳定性，以实现生化电解质中针对特定微量金属离子的检测。有鉴于此，本专利技术提供了一种体液生化分子传感检测微电极阵列芯片及其制备方法与在生化电解质检测中的应用。
[0008]本专利技术的目的是提供一种体液生化分子传感检测微电极阵列芯片，芯片表面设置有数量相等的微电极、金属引脚和连接点位，微电极位于芯片正面，金属引脚位于芯片背面，单个微电极和单个金属引脚通过连接点位导通相连，连接点位通过芯片正面、背面的金属线路与微电极和金属引脚分别相连，连接点位为芯片的导通孔，并用金属填孔实现电路导通；微电极包括参比电极、对电极、两颗或两颗以上的工作电极，其中至少有一颗工作电极为校准电极。
[0009]进一步，微电极形状包括圆盘型电极，金属引脚形状包括矩形。
[0010]进一步，微电极表面修饰多层油墨构成电解池，单层油墨的厚度为20～30μm。
[0011]进一步，芯片表面设置有定位孔。
[0012]定位孔可便于将芯片固定或封装使用，在电镀过程中也可用作固定芯片位置。
[0013]如附图1和附图5所示，为体液生化分子传感检测微电极阵列芯片正面示意图，附图3和附图7为体液生化分子传感检测微电极阵列芯片线路结构正面示意图。
[0014]芯片正面设置有五颗微电极，包括作为参比电极的第一微电极(1)，作为对电极的第二微电极(2)，作为工作电极的第三微电极(3)、第四微电极(4)和第五微电极(5)，其中第五微电极(5)为校准电极；第一微电极(1)通过金属线路连接到第一连接点位(6)，第二微电极(2)通过金属线路连接到第二连接点位(7)，第三微电极(3)通过金属线路连接到第三连接点位(8)，第四微电极(4)通过金属线路连接到第四连接点位(9)，第五微电极(5)通过金属线路连接到第五连接点位(10)。
[0015]如附图2和附图6所示，为体液生化分子传感检测微电极阵列芯片背面示意图，附图4和附图8为体液生化分子传感检测微电极阵列芯片线路结构背面示意图。
[0016]芯片背面设置有五个金属引脚，包括第一金属引脚(11)、第二金属引脚(12)、第三金属引脚(13)、第四金属引脚(14)和第五金属引脚(15)，第一金属引脚(11)通过金属线路连接到第一连接点位(6)，第二金属引脚(12)通过金属线路连接到第二连接点位(7)，第三金属引脚(13)通过金属线路连接到第三连接点位(8)，第四金属引脚(14)通过金属线路连接到第四连接点位(9)，第五金属引脚(15)通过金属线路连接到第五连接点位(10)；第一微电极(1)与第一金属引脚(11)通过第一连接点位(6)导通相连，第二微电极(2)与第二金属引脚(12)通过第二连接点位(7)导通相连，第三微电极(3)与第三金属引脚(13)通过第三连接点位(8)导通相连，第四微电极(4)与第四金属引脚(14)通过第四连接点位(9)导通相连，第五微电极(5)与第五金属引脚(15)通过第五连接点位(10)导通相连。
[0017]本专利技术提供的体液生化分子传感检测微电极阵列芯片的制备方法具体包括以下步骤：
[0018]S1、在芯片正面镀铜加工第二微电极(2)、第三微电极(3)、第四微电极(4)和第五微电极(5)，并设置金属线路和导通孔，通孔镀铜后得到与微电极对应相连的第一连接点位(6)、第二连接点位(7)、第三连接点位(8)、第四连接点位(9)和第五连接点位(10)；
[0019]S2、在第二微电极(2)、第三微电极(3)、第四微电极(4)和第五微电极(5)表面依次
电镀镍层和纯金层；
[0020]S3、在第二微电极(2)表面修饰金属铂层，在第一微电极(1)的位置处修饰银
‑
氯化银层；
[0021]S4、在芯片正面修饰第一层油墨(17)，覆盖金属线路和连接点位以及微电极部分边沿区域，在微电极区域形成第一层电解池(20)；修饰第二层油墨(18)，在微电极区域形成第二层电解池(21)；再修饰第三层油墨(19)，在微电极区域形成第三层电解池(22)；
[0022]S5、在芯片背面镀铜加工第一金属引脚(11)、第二金属引脚(12)、第三金属引脚(13)、第四金属引脚(14)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种体液生化分子传感检测微电极阵列芯片，其特征在于，所述芯片表面设置有数量相等的微电极、金属引脚和连接点位，所述微电极位于所述芯片正面，所述金属引脚位于所述芯片背面，单个所述微电极和单个所述金属引脚通过所述连接点位导通相连，所述连接点位通过所述芯片正面、背面的金属线路与所述微电极和所述金属引脚分别相连，所述连接点位为所述芯片的导通孔，并用金属填孔实现电路导通；所述微电极包括参比电极、对电极、两颗或两颗以上的工作电极，其中至少有一颗工作电极为校准电极。2.根据权利要求1所述的一种体液生化分子传感检测微电极阵列芯片，其特征在于，所述微电极形状包括圆盘型电极，所述金属引脚形状包括矩形。3.根据权利要求1所述的一种体液生化分子传感检测微电极阵列芯片，其特征在于，所述微电极表面修饰多层油墨构成电解池，单层所述油墨的厚度为20～30μm。4.根据权利要求1所述的一种体液生化分子传感检测微电极阵列芯片，其特征在于，所述芯片表面设置有定位孔。5.根据权利要求1或2所述的一种体液生化分子传感检测微电极阵列芯片，其特征在于，所述芯片正面设置有五颗所述微电极，包括作为参比电极的第一微电极(1)，作为对电极的第二微电极(2)，作为工作电极的第三微电极(3)、第四微电极(4)和第五微电极(5)，其中所述第五微电极(5)为校准电极；所述第一微电极(1)通过金属线路连接到第一连接点位(6)，所述第二微电极(2)通过金属线路连接到第二连接点位(7)，所述第三微电极(3)通过金属线路连接到第三连接点位(8)，所述第四微电极(4)通过金属线路连接到第四连接点位(9)，所述第五微电极(5)通过金属线路连接到第五连接点位(10)；所述芯片背面设置有五个所述金属引脚，包括第一金属引脚(11)、第二金属引脚(12)、第三金属引脚(13)、第四金属引脚(14)和第五金属引脚(15)，所述第一金属引脚(11)通过金属线路连接到所述第一连接点位(6)，所述第二金属引脚(12)通过金属线路连接到所述第二连接点位(7)，所述第三金属引脚(13)通过金属线路连接到所述第三连接点位(8)，所述第四金属引脚(14)通过金属线路连接到所述第四连接点位(9)，所述第五金属引脚(15)通过金属线路连接到所述第五连接点位(10)；所述第一微电极(1)与所述第一金属引脚(11)通过所述第一连接点位(6)导通相连，所述第二微电极(2)与所述第二金属引脚(12)通过所述第二连接点位(7)导通相连，所述第三微电极(3)与所述第三金属引脚(13)通过所述第三连接点位(8)导通相连，所述第四微电极(4)与所述第四金属引脚(14)通过所述第四连接点位(9)导通相连，所述第五微电极(5)与所述第五金属引脚(15)通过所述第五连接点位(10)导通相连。6.一种如权利要求5所述的体液生化分子传感检测微电极阵列芯片的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1、在所述芯片正面镀铜加工所述第二微电极(2)、所述第三微电极(3)、所述第四微电极(4)和所述第五微电极(5)，并设置金属线路和导通孔，通孔镀铜后得到与所述微电极对应相连的所述第一连接点位(6)、所述第二连接点位(7)、所述第三连接点位(8)、所述第四连接点位(9)和所述第五连接点位(10)；S2、在所述第二微电极(2)、所述第三微电极(3)、所述第四微电极(4)和所述第五微电极(5)表面依次电镀镍层和纯金层；S3、在所述第二微电极(2)表面修饰金属铂层，在所述第一微电极(1)的位置处修饰银
‑
氯化银层；
S4、在所述芯片正面修饰第一层油墨(17)，覆盖金属线路和所述连接点位以及所述微电极部分边沿区域，在所述微电极区域形成第一层电解池(20)；修饰第二层油墨(18)，在所述微电极区域形成第二层电解池(21)；再修饰第三层油墨(19)，在所述微电极区域形成第三层电解池(22)；S5、在所述芯片背面镀铜加工所述第一金属引脚(11)、所述第二金属引脚(12)、所述第三金属引脚(13)、所述第四金属引脚(14)和所述第五金属引脚(1...

【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：