一种基于声表面波增强的电化学葡萄糖传感器，包括压电基底、电化学三电极、电化学反应池和载玻片，其中叉指换能器和电化学三电极是通过光刻技术制备出图形，通过真空磁控溅射设备镀膜形成的；电化学反应池通过氧等离子体表面处理键合在压电基底上并覆盖在电化学三电极上方；载玻片覆盖在电化学反应池上形成封闭腔。本发明专利技术通过叉指换能器激发的声表面波对电化学反应的增强作用，使得电化学葡萄糖传感器的测量稳定性和灵敏度均有了较大提高，有利于实现电化学葡萄糖传感器对低浓度葡萄糖的高精度检测。精度检测。精度检测。
【技术实现步骤摘要】
一种基于声表面波增强的电化学葡萄糖传感器
[0001]本专利技术涉及传感器
，尤其是一种基于声表面波增强的电化学葡萄糖传感器。
技术介绍
[0002]随着人们生活水平的提高，饮食结构和生活方式的改变，糖尿病发病率在全球范围内呈逐年上升的趋势。在现有医疗水平条件下，糖尿病仍无法被彻底治愈。糖尿病患者只能通过注射胰岛素或口服降糖药物来控制血糖浓度。以电化学葡萄糖传感器为核心的连续血糖监测技术为糖尿病患者提供了一种监测体内血糖浓度的优选方案。
[0003]植入式连续血糖监测仪，通过将葡萄糖传感器植入皮下，检测皮下组织液中葡萄糖浓度，从而来计算得到血糖浓度。然而植入式连续血糖监测仪在使用中仍存在有一系列的问题，例如，植入式传感器需要将传感器植入皮下，不可避免地会给人体带来创伤，伤口与外界环境接触后会诱发组织损伤；植入式传感器位于皮下复杂的生物环境中，在传感器表面会不断地吸附生物大分子物质，这些物质影响传感器对葡萄糖的检测，使得检测结果发生漂移，影响传感器的检测精度。
[0004]此外，还有研究是利用微流控芯片来透皮抽取组织液，通过组织液中的葡萄糖浓度计算得到血糖浓度。但由于透皮抽取出的组织液量很小，不利于组织液的收集和测量，往往需要通过生理盐水来稀释，然后再进行测量，这大大降低了组织液中的葡萄糖浓度。因此，对葡萄糖传感器的检测分辨率和测量极限提出了很高的要求。
技术实现思路
[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种基于声表面波增强的电化学葡萄糖传感器，能够实现低浓度葡萄糖测量。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：
[0007]一种基于声表面波增强的电化学葡萄糖传感器，包含压电基底(1)、叉指换能器(2)、电化学三电极(3)、电化学反应池(4)和载玻片(5)，所述叉指换能器(2)和电化学三电极(3)位于压电基底(1)上方，所述叉指换能器(2)和电化学三电极(3)是通过光刻技术制备出图形，通过真空磁控溅射设备镀膜形成的；所述电化学反应池(4)通过氧等离子体表面处理键合在压电基底(1)上并覆盖在电化学三电极(3)上方；所述载玻片(5)位于电化学反应池(4)上方。
[0008]优选的，上述基于声表面波增强的电化学葡萄糖传感器，所述压电基底(1)的材料为铌酸锂压电晶体、钽酸锂压电晶体、锆钛酸铅压电陶瓷、钛酸钡压电陶瓷或氮化铝压电薄膜。
[0009]优选的，上述基于声表面波增强的电化学葡萄糖传感器，所述叉指换能器(2)为均匀型直线叉指换能器，叉指换能器(2)非对称放置在电化学三电极(3)两侧。
[0010]优选的，上述基于声表面波增强的电化学葡萄糖传感器，所述叉指换能器(2)包含
叉指电极(2a)和汇流条(2b)，所述叉指电极(2a)相互交错连接在对称设置的汇流条(2b)上，该对称设置的汇流条(2b)同侧分别连接有第一导电条(2c)和第二导电条(2d)，叉指换能器(2)通过第一导电条(2c)和第二导电条(2d)连接至信号发生器；叉指电极(2a)和汇流条(2b)材料为金、铜或铝；第一导电条(2c)和第二导电条(2d)材料为金、银、铂或铜。
[0011]优选的，上述基于声表面波增强的电化学葡萄糖传感器，所述叉指换能器(2)中叉指电极宽度(L1)为50μm，叉指电极指间间距(L2)为50μm，声孔径(W)为4000μm，汇流条宽度为800μm，叉指对数为30对。
[0012]优选的，上述基于声表面波增强的电化学葡萄糖传感器，所述电化学三电极(3)包含工作电极(3a)、参比电极(3b)和辅助电极(3c)；所述工作电极(3a)一端连接第三导电条(3d)，参比电极(3b)一端连接第四导电条(3e)，辅助电极(3c)一端连接第五导电条(3f)，所述工作电极(3a)、参比电极(3b)和辅助电极(3c)分别通过第三导电条(3d)、第四导电条(3e)和第五导电条(3f)连接至电化学工作站；工作电极(3a)材料为金、铂、银或铅；参比电极(3b)材料为银/氯化银；辅助电极(3c)材料为金、铂或碳；第三导电条(3d)、第四导电条(3e)和第五导电条(3f)材料为金、银、铂或铜。
[0013]优选的，上述基于声表面波增强的电化学葡萄糖传感器，所述辅助电极(3c)设置在远离工作电极(3a)的位置，辅助电极(3c)面积为工作电极(3a)面积的5倍，减小了工作电极(3c)和辅助电极(3a)之间的极化作用。
[0014]优选的，上述基于声表面波增强的电化学葡萄糖传感器，所述工作电极(3a)自压电基底向外依次为粘附层(3g)、电极材料层(3h)、石墨烯层(3i)、铂纳米颗粒层(3j)、葡萄糖氧化酶层(3k)和Nafion半透膜层(3I)；辅助电极(3c)自压电基底向外依次为粘附层铬膜和电极材料层金膜；参比电极(3b)自压电基底向外依次为粘附层铬膜、电极材料层金膜和银/氯化银层。
[0015]优选的，上述基于声表面波增强的电化学葡萄糖传感器，所述电化学反应池(4)为长方形，使用刀具模型切割添加固化剂的PDMS而成，通过氧等离子体表面处理将电化学反应池(4)与压电基底(1)键合，键合不需要在高温下处理，不会损坏压电基底。
[0016]上述基于声表面波增强的电化学葡萄糖传感器，将PDMS作为主剂和固化剂以10：1的重量比例混合，然后倒在固体疏水表面，得到添加固化剂的PDMS，进一步优选的，PDMS选择道康宁184聚二甲基硅氧烷，固化剂为成分是带乙烯基侧链的预聚物及交联剂。
[0017]优选的，上述基于声表面波增强的电化学葡萄糖传感器，所述载玻片(5)为长方形。在电化学反应池(4)上覆盖一载玻片(5)形成封闭腔，减少声表面波热效应导致的溶液蒸发。
[0018]优选的，上述基于声表面波增强的电化学葡萄糖传感器，所述载玻片表面粘附有聚氯乙烯胶带，用于增加载玻片表面的粗糙度，降低载玻片与电化学反应池之间的粘合性，当需要更换电化学反应池中的溶液时，去除载玻片后即可实施。
[0019]有益效果：
[0020]上述基于声表面波增强的电化学葡萄糖传感器，将分析物溶液置于电化学池中，对叉指换能器施加高频正弦电压，叉指换能器激发的声表面波传播到分析物溶液中，声表面波产生的声辐射力、声流力以及旋转涡流力使得分析物溶液快速发生反应，并使得氧化还原反应快速达到稳定平衡，缩短电流响应时间，提升电流响应稳定性和灵敏度，有利于实
现低浓度物质的高精度检测。
附图说明
[0021]图1是本专利技术所述基于声表面波增强的电化学葡萄糖传感器的结构示意图；
[0022]图2是本专利技术所述基于声表面波增强的电化学葡萄糖传感器的侧视图；
[0023]图3是本专利技术中叉指换能器的结构示意图；
[0024]图4是本专利技术中电化学三电极的结构示意图；
[0025]图5是本专利技术中电化学工作电极的结构示意图。
[0026]图中：1
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压电基底，2
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叉指换能器，2a
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叉指本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于声表面波增强的电化学葡萄糖传感器，其特征在于：包含压电基底(1)、叉指换能器(2)、电化学三电极(3)、电化学反应池(4)和载玻片(5)，所述叉指换能器(2)和电化学三电极(3)位于压电基底(1)上方，所述叉指换能器(2)和电化学三电极(3)是通过光刻技术制备出图形，通过真空磁控溅射设备镀膜形成的；所述电化学反应池(4)通过氧等离子体表面处理键合在压电基底(1)上并覆盖在电化学三电极(3)上方；所述载玻片(5)位于电化学反应池(4)上方。2.根据权利要求1所述的基于声表面波增强的电化学葡萄糖传感器，其特征在于：所述压电基底(1)的材料为铌酸锂压电晶体、钽酸锂压电晶体、锆钛酸铅压电陶瓷、钛酸钡压电陶瓷或氮化铝压电薄膜。3.根据权利要求1所述的基于声表面波增强的电化学葡萄糖传感器，其特征在于：所述叉指换能器(2)为均匀型直线叉指换能器，叉指换能器(2)非对称放置在电化学三电极(3)两侧。4.根据权利要求1所述的基于声表面波增强的电化学葡萄糖传感器，其特征在于：所述叉指换能器(2)包含叉指电极(2a)和汇流条(2b)，所述叉指电极(2a)相互交错连接在对称设置的汇流条(2b)上，该对称设置的汇流条(2b)同侧分别连接有第一导电条(2c)和第二导电条(2d)，叉指换能器(2)通过第一导电条(2c)和第二导电条(2d)连接至信号发生器；叉指电极(2a)和汇流条(2b)材料为金、铜或铝；第一导电条(2c)和第二导电条(2d)材料为金、银、铂或铜；所述叉指换能器(2)中叉指电极宽度(L1)为50μm，叉指电极指间间距(L2)为50μm，声孔径(W)为4000μm，汇流条宽度为800μm，叉指对数为30对。5.根据权利要求1所述的基于声表面波增强的电化学葡萄糖传感器，其特征在于：所述电化学三电极(3)包含工作...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒲治华，韩亮雅，栗大超，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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