CN107271525A

CN107271525A - 一种用于微全分析系统芯片的集成式安培检测传感器

Info

Publication number: CN107271525A
Application number: CN201710643809.XA
Authority: CN
Inventors: 张贺; 揣荣岩; 李新; 夏贝贝; 张冰
Original assignee: Shenyang University of Technology
Current assignee: Shenyang University of Technology
Priority date: 2017-07-31
Filing date: 2017-07-31
Publication date: 2017-10-20
Anticipated expiration: 2037-07-31
Also published as: CN107271525B

Abstract

本发明公开了一种用于微全分析系统芯片的集成式安培检测传感器，集成式安培检测传感器由检测探头、参比电极、工作电极引线、辅助电极引线和传感器外壳组成，工作电极引线通过工作电极引线孔焊接至工作电极，辅助电极引线通过辅助电极引线孔焊接至辅助电极，工作电极引线和辅助电极引线与电化学工作站相连，参比电极外壳连接在传感器探头的环氧玻璃布的一侧，通过Ag/AgCl电极与电化学工作站连接，传感器外壳在工作电极引线、参比电极外壳和辅助电极引线的外周设有传感器外壳。本发明具有体积小、灵敏度高、检测重现性与稳定性好、集成化程度高、昂贵部件可回收等特点，满足多种离子及其化合物的便携式、集成化检测需求。

Description

一种用于微全分析系统芯片的集成式安培检测传感器

技术领域

本发明属于微机电系统（Micro-electro Mechanical Systems, MEMS）领域，涉及一种用于微全分析系统芯片的集成式安培检测传感器。

背景技术

微全分析系统（Micro total analysis systems, µTAS）芯片是利用MEMS技术在几厘米大小的基底材料上制作微沟道、微储液池、微混合器等多种结构的系统，其同时集成微泵、微阀和检测传感器等功能模块，从而能够完成对试样的快速分析。电化学检测法中的安培检测（Amperometric Detection, AD）方法是利用电极上发生的氧化还原反应来测定物质组分含量的方法，安培检测方法不但具备设备简单、易于集成、便于携带等诸多优点，而且其灵敏度和通用性也非常好。将微全分析系统芯片与安培检测技术结合，可以实现对多种试样的痕量检测，还可以设计出一种便携式在线检测设备，顺应了检测技术设备简单、易携带、稳定性强、检测结果重现性好且成本低廉的发展趋势。

安培检测传感器是一个由工作电极、辅助电极和参比电极组成的三电极体系。工作电极决定了传感器的工作窗口（能够获得较低背景电流的扫描电压范围，以避免响应信号被背景噪声淹没）是影响检测信号的强度重要因素；辅助电极为检测电流提供闭合回路，保证“电极-溶液”界面间的氧化还原反应顺利进行；由于工作电极的绝对电位无法直接测定，必须选择一个稳定的参考值测量其相对电位，参比电极作为参考电位的提供者，决定了安培检测结果的准确度。

由于功能不同，三个电极的材料和加工工艺也有很大差别。铂、金等贵金属的背景电流低、测量精度高、加工特性好是目前应用最广泛的工作电极和辅助电极材料。将金属丝直接镶嵌到μTAS芯片的基底材料上即可得到安培检测传感器的工作电极和辅助电极，但该方法的装配精度低，检测信号的重现性差。通过溅射、蒸镀、丝网印刷等工艺可在μTAS芯片的基底材料上制得尺寸精确、形状多样的金属薄膜工作电极和辅助电极。但该方法的工艺复杂、成本昂贵，而且芯片失效后由贵金属制成的电极无法重复使用。

目前可为安培检测传感器提供稳定参考电位的参比电极主要包括标准氢电极、饱和甘汞电极和Ag/AgCl电极三种。标准氢电极是将镀有铂黑的铂片浸没在氢气或氢饱和电解液中构成的，虽然其性能理想但装配困难。而饱和甘汞电极由汞、甘汞和含Cl^-的阴离子溶液组成（Hg|Hg₂Cl₂|KCl），汞金属对环境和人体的危害使其应用范围受限。Ag/AgCl电极由覆盖着氯化银层的金属银浸在饱和氯化钾溶液中组成，使用时需要浸泡在含有Cl^-离子的溶液中，给电极的集成化装配带来了很大困难。

发明内容

发明目的：

本发明提出了一种用于微全分析系统芯片的集成式安培检测传感器结构及其加工方法。该传感器具有体积小、灵敏度高、检测重现性与稳定性好、集成化程度高、昂贵部件可回收等特点。本发明可解决目前用于微全分析系统芯片的安培检测传感器集成化制备工艺繁琐、成本高、无法重复使用的问题，满足多种离子及其化合物的便携式、集成化检测需求。

技术方案：

一种用于微全分析系统芯片的集成式安培检测传感器，其特征在于：集成式安培检测传感器由检测探头、参比电极、工作电极引线、辅助电极引线和传感器外壳组成，检测探头由环氧玻璃布、工作电极、氯离子交换膜和辅助电极组成，检测探头的一面为三层拼接结构，分别有工作电极、辅助电极和夹在中间的氯离子交换膜，检测探头的另一面为环氧玻璃布，环氧玻璃布在与工作电极相对应的位置，开有工作电极引线孔，环氧玻璃布在与辅助电极相对应的位置，开有辅助电极引线孔，环氧玻璃布在与氯离子交换膜相对应的位置，开有离子交换孔，工作电极引线通过工作电极引线孔焊接至工作电极，辅助电极引线通过辅助电极引线孔焊接至辅助电极，工作电极引线和辅助电极引线与电化学工作站相连，中空的参比电极外壳连接在传感器探头的环氧玻璃布的一侧，于工作电极引线和辅助电极引线之间，离子交换孔位于参比电极外壳内的空腔端部；氯离子交换膜、参比电极外壳、Ag/AgCl电极、橡胶塞以及注入的饱和氯化钾溶液共同构成参比电极，橡胶塞塞入参比电极外壳远离检测探头的一端，橡胶塞中间开有过孔，Ag/AgCl电极穿过该过孔，一部分浸入参比电极外壳内冲入的饱和氯化钾溶液中，另一部分在橡胶塞外面与电化学工作站连接，传感器外壳连接在传感器探头的环氧玻璃布一侧，传感器外壳在工作电极引线、参比电极外壳和辅助电极引线的外周。

所述参比电极为嵌套式结构，嵌入集成式安培检测传感器内。

所述氯离子交换膜材料为聚氯乙烯，含50%wt-65%wt的增塑剂。

所述传感器外壳外周套有一个传感器接口，传感器接口是一个外螺纹橡胶塞，传感器接口的中间有一个过孔，过孔与传感器外壳过盈配合。

一种用于微全分析系统芯片的集成式安培检测传感器制备方法，其特征在于：

1)采用标准PCB工艺并结合超精密雕刻机制作工作电极、辅助电极、工作电极引线孔和离子交换孔微结构；

2)配制由PVC、饱和氯化钾溶液和增塑剂组成的粘稠溶液，浇筑固化后得到氯离子交换膜；

3)在安培检测传感器检测探头背面装配参比电极外壳并焊接工作电极引线和辅助电极引线，最后装配传感器外壳；

4)在参比电极外壳中注入饱和氯化钾溶液，用插入Ag/AgCl电极的橡胶塞密封；

5)在传感器外壳上装配传感器接口，通过其与不同结构微全分析系统芯片的检测接口连接。

一种使用用于微全分析系统芯片的集成式安培检测传感器的检测方法，其特征在于：通过微全分析系统芯片的芯片检测接口将集成式安培检测传感器与微全分析系统芯片连接，随后分别将工作电极引线、辅助电极引线以及Ag/AgCl电极与电化学工作站的相应接口连接，将缓冲液入口和试样入口分别与注射泵的相应接口连接，利用注射泵将待测试样与缓冲液注入进样沟道和检测沟道，通过安装在检测沟道上方，靠近废液口b处的集成式安培检测传感器实现对待测试样浓度的检测，检测信号输出至电化学工作站，并利用与其相连的电脑显示出待测重金属离子的浓度值。

优点及效果：

本发明提供的用于微全分析系统芯片的集成式安培检测传感器，包含由工作电极、辅助电极和参比电极组成的标准三电极体系。通过接口该传感器可与不同结构、功能的微全分析系统芯片联用，实现对多种离子及其化合物的集成化痕量检测。传感器的工作电极和辅助电极采用标准PCB工艺结合化学镀金技术制作，制备方法简单、成本低廉、适合大规模生产。传感器的参比电极由氯离子交换膜、Ag/AgCl电极、饱和氯化钾溶液等部分组成，通过更换Ag/AgCl电极及饱和氯化钾溶液可保证多次检测后的氯离子活度，为传感器提供持续稳定的参考电位。传感器采用流经式检测方式，可有效降低与之联用的微全分析系统芯片制备难度，同时避免沟道结构变化对流体特性的影响。当微全分析系统芯片失效后，该传感器可拆卸并继续使用。当传感器失效后，由贵金属制成的工作电极、辅助电极和Ag/AgCl电极可以回收。

附图说明

图1、本集成式安培检测传感器的结构示意图；

图2、本集成式安培检测传感器轴向剖面结构图；

图3、微电极结构图；

图3-1为微电极结构图正面视图；

图3-2为微电极结构图背面视图；

图3-3为微电极结构图轴向截面视图；

图4、工作和辅助电极结构图；

图4-1为工作和辅助电极结构图正面视图；

图4-2为工作和辅助电极结构图背面视图；

图4-3为工作和辅助电极结构图轴向截面视图；

图5、离子交换孔和电极引线孔结构图；

图5-1为离子交换孔和电极引线孔结构图正面视图；

图5-2为离子交换孔和电极引线孔结构图背面视图；

图5-3为离子交换孔和电极引线孔结构图轴向截面视图；

图6、传感器检测探头结构图；

图6-1为传感器检测探头结构图正面视图；

图6-2为传感器检测探头结构图背面视图；

图6-3为传感器检测探头结构图轴向截面视图；

图7、参比电极外壳装配图；

图7-1为参比电极外壳装配图正面视图；

图7-2为参比电极外壳装配图背面视图；

图7-3为参比电极外壳装配图轴向截面视图；

图8、电极引线装配图；

图8-1为电极引线装配图正面视图；

图8-2为电极引线装配图背面视图；

图8-3为电极引线装配图轴向截面视图；

图9、传感器外壳装配图；

图9-1为传感器外壳装配图正面视图；

图9-2为传感器外壳装配图背面视图；

图9-3为传感器外壳装配图轴向截面视图；

图10、参比电极装配图；

图10-1为参比电极装配图正面视图；

图10-2为参比电极装配图背面视图；

图10-3为参比电极装配图轴向截面视图；

图11、本集成式安培检测传感器在微全分析系统芯片上的安装图；

图12、本集成式安培检测传感器在微全分析系统芯片上的安装截面图；

图13、本集成式安培检测传感器的检测流程示意图。

所述标注为：1. 环氧玻璃布、2.工作电极、3.氯离子交换膜、4.辅助电极、5.工作电极引线孔、6.传感器外壳、7.工作电极引线、8.参比电极外壳、9. Ag/AgCl电极、10. 橡胶塞、11.辅助电极引线孔、12. 辅助电极引线、13.圆形微电极、14.检测探头、15. 金属箔、16.参比电极、17.离子交换孔、18.废液口a、19.缓冲液入口、20.试样入口、21.废液口b、22.微全分析系统芯片、23.传感器接口、24.检测沟道、25.进样沟道、26.芯片检测接口、27. 集成式安培检测传感器、28.注射泵、29.电化学工作站、30电脑。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

如图1和图2所示，为本集成式安培检测传感器的结构示意图。一种用于微全分析系统芯片的集成式安培检测传感器，集成式安培检测传感器27由检测探头14、参比电极16、工作电极引线7、辅助电极引线12和传感器外壳6组成，检测探头14由环氧玻璃布1、工作电极2、氯离子交换膜3和辅助电极4组成，检测探头14的正面将与待测试样接触，通过与试样间的氧化还原反应得到检测信号。检测探头14的一面为三层拼接结构，分别有工作电极2、辅助电极4和夹在中间的氯离子交换膜3，检测探头14的另一面为环氧玻璃布1，环氧玻璃布1在与工作电极2相对应的位置，开有工作电极引线孔5，环氧玻璃布1在与辅助电极4相对应的位置，开有辅助电极引线孔11，环氧玻璃布1在与氯离子交换膜3相对应的位置，开有离子交换孔17，工作电极引线7通过工作电极引线孔5焊接至工作电极2，辅助电极引线12通过辅助电极引线孔11焊接至辅助电极4，工作电极引线7和辅助电极引线12与电化学工作站29相连，借助工作电极引线7和辅助电极引线12将检测信号输出至电化学工作站29。中空的参比电极外壳8连接在传感器探头14的环氧玻璃布1的一侧，于工作电极引线7和辅助电极引线12之间，离子交换孔17位于参比电极外壳8内的空腔端部；氯离子交换膜3、参比电极外壳8、Ag/AgCl电极9、橡胶塞10以及注入的饱和氯化钾溶液共同构成参比电极16，参比电极16 为嵌套式结构，嵌入集成式安培检测传感器27内。利用离子交换孔17实现氯离子交换膜3与参比电极外壳8内注入的饱和氯化钾溶液间的离子交换。橡胶塞10塞入参比电极外壳8远离检测探头14的一端，橡胶塞10中间开有过孔，Ag/AgCl电极9穿过该过孔，一部分浸入参比电极外壳8内冲入的饱和氯化钾溶液中，另一部分在橡胶塞10外面与电化学工作站29连接，参比电极16通过浸泡在饱和氯化钾溶液中的Ag/AgCl电极9与电化学工作站29连接，为检测过程提供持续稳定的参考电位。传感器外壳6连接在传感器探头14的环氧玻璃布1一侧，传感器外壳6在工作电极引线7、参比电极外壳8和辅助电极引线12的外周。传感器外壳6外周套有一个传感器接口23，传感器接口23是一个外螺纹橡胶塞，传感器接口23的中间有一个过孔，过孔与传感器外壳6过盈配合。传感器27穿过过孔，由于橡胶塞本身有弹性，如果过孔的尺寸略小于传感器27的尺寸，那么接口23可以与传感器27实现固定。

所述氯离子交换膜3材料为聚氯乙烯，含50%wt-65%wt的增塑剂。

如图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10所示，用于微全分析系统芯片的集成式安培检测传感器制备方法：

1)采用标准PCB工艺并结合超精密雕刻机制作工作电极2、辅助电极4、工作电极引线孔5和离子交换孔17微结构；

2)配制由PVC、饱和氯化钾溶液和增塑剂组成的粘稠溶液，浇筑固化后得到氯离子交换膜3；

3)在安培检测传感器检测探头14背面装配参比电极外壳8并焊接工作电极引线7和辅助电极引线12，最后装配传感器外壳6；

4)在参比电极外壳中注入饱和氯化钾溶液，用插入Ag/AgCl电极9的橡胶塞10密封；

5)在传感器外壳6上装配传感器接口23，通过其与不同结构微全分析系统芯片22的检测接口26连接。

如图11、图12和图13所示，使用用于微全分析系统芯片的集成式安培检测传感器的检测方法：通过微全分析系统芯片22的芯片检测接口26将集成式安培检测传感器27与微全分析系统芯片22连接，随后分别将工作电极引线7、辅助电极引线12以及Ag/AgCl电极9与电化学工作站29的相应接口连接，将缓冲液入口19和试样入口20分别与注射泵28的相应接口连接，利用注射泵28将待测试样与缓冲液注入进样沟道25和检测沟道24，通过安装在检测沟道24上方，靠近废液口b21处的集成式安培检测传感器27实现对待测试样浓度的检测，检测信号输出至电化学工作站29，并利用与其相连的电脑30显示出待测重金属离子的浓度值。

本发明的设计和制备原理如下：

本发明中的集成式安培检测传感器采用标准的三电极体系结构，将工作电极2、氯离子交换膜3和辅助电极4拼接在一起和环氧玻璃布1组成传感器检测探头14。传感器检测时，通过电化学工作站29在工作电极2与辅助电极4之间施加恒定电压后，当待测试样流经工作电极表面时，发生氧化或还原反应，产生的电流以溶液为导体，在工作电极和辅助电极之间流动，使用电化学工作站测量工作电极的电位变化，即可得到待测试样浓度。由于工作电极的绝对电位无法直接测定，因此在传感器中还必须增加一个参比电极16，作为稳定参考电位的提供者。本发明选择的Ag/AgCl参比电极由覆盖着氯化银层的金属银浸在氯化钾溶液中组成（Ag|AgCl|Cl^-），通过参比电极外壳顶部的氯离子交换膜3和离子交换孔17实现离子交换，进而为检测体系提供稳定的参考电位。

本发明中的用于微全分析系统芯片的集成式安培检测传感器采用嵌套式结构，将充有饱和氯化钾溶液的参比电极16置于传感器整体结构中，不仅可有效减小传感器的体积，而且工作电极2、辅助电极4和参比电极16充分接近，保证了检测体系的稳定性。

本发明中的用于微全分析系统芯片的集成式安培检测传感器以PCB板基材和加工工艺为基础制作圆形微电极13，该方法技术成熟、成品率高、成本低廉，适于大规模商品化生产。但PCB工艺得到金属箔15表面不够致密且纯度不高，在检测过程中极易与溶液发生反应，引发电极中毒，导致传感器失效。为此需要对金属箔15进行化学镀金，以提高其表面纯度，进而预防电极中毒现象的发生，同时延长电极使用寿命。

本发明中的用于微全分析系统芯片的集成式安培检测传感器以PVC为主要材料制备氯离子交换膜3。PVC材料理化性质稳定，成本低廉，且可加工成任意形状。不过PVC材料在固化过程中，会变得质地硬脆，易发生皲裂，影响氯离子交换膜3的稳定性。因此在制备过程中加入增塑剂以改善氯离子交换膜3的性能，防止其在使用过程中断裂。

本发明中的用于微全分析系统芯片的集成式安培检测传感器，采用流经式检测方式，即直接将集成式安培检测传感器27置于检测沟道24上方，取消传统的检测池结构。相比于传统检测池结构，流经式检测可有效减小因芯片结构变化而导致的待测试样浓度区带展开现象，进而提高检测信号的幅度。数值仿真结果显示，当检测条件一致（检测探头半径R=500μm，经过传感器检测探头的流体速度为V _in=5μm/s，Re<0.1），检测试样为5×10^-6mol/L的Hg²⁺离子时，采用流经式检测（检测沟道宽度为200μm）得到的检测电流峰值为0.265×10^- ⁶A，而将检测探头24置于半径R=600μm的圆形检测池内时，得到的检测电流峰值为0.257×10^-6A。

本发明中的用于微全分析系统芯片的集成式安培检测传感器，通过传感器通过接口23可以与多种结构、功能的微全分析系统芯片联用，实现试样的痕量检测。当微全分析系统芯片失效后，集成式安培检测传感器27可拆卸并继续使用。当传感器失效后，由贵金属制成的工作电极2、辅助电极4和Ag/AgCl电极9可以回收，有效的降低了检测成本。

实施例：

本发明所述的重金属离子集成化检测的微全分析系统芯片的制造方法，其工艺步骤如下：

1)使用Protel DXP软件绘制微电极原理图，采用标准PCB工艺在由环氧玻璃布1和金属箔15组成的基材上制作圆形微电极13。圆形微电极结构如图3所示；

2)配制由浓度为7×10^-3mmo1/L的Na₃Au(SO₃)₂、浓度为1.25×10^-3mo1/L的Na₂SO₃和浓度为0.6 mo1/L的HCHO组成的亚硫酸盐化学镀金液，对圆形微电极13进行镀金操作。镀金操作过程中，控制PH值范围在10~12，温度范围在2℃~5℃；

3)使用超精密雕刻机切割镀金后的圆形微电极13结构上的金属箔15，得到工作电极2和辅助电极4。工作电极和辅助电极形状及加工过程如图4所示；

4)使用超精密雕刻机在环氧玻璃布1上加工工作电极引线孔5、辅助电极引线孔11和离子交换孔17。工作、辅助电极引线孔及离子交换孔结构如图5所示；

5)将饱和氯化钾溶液、PVC和增塑剂O-NPOE按5wt%、32 wt%、63wt%比例，溶解在适量的新蒸馏的四氢吠喃溶液中。充分搅拌后，将粘稠的液体倾倒在干净的载玻片上备用；

6)将载玻片上的粘稠液体浇筑在工作电极2和辅助电极4之间的空隙，室温放置24小时固化后得到氯离子交换膜3。在显微镜下除去工作电极2和辅助电极4上的附着物，并使用酒精和稀盐酸反复清洗金属电极表面。由工作电极、氯离子交换膜和辅助电极组成的检测探头结构如图6所示；

7)在安培检测传感器检测探头14背面的离子交换孔17处使用黏合剂粘接参比电极外壳8。参比电极外壳装配过程如图7所示；

8)通过安培检测传感器检测探头14背面的作电极引线孔5和辅助电极引线孔11，分别将工作电极引线7和辅助电极电极引线12焊接至工作电极2和辅助电极4，并用热熔胶保护焊接点。工作、辅助电极引线装配过程如图8所示；

9)将参比电极16、工作电极引线7和辅助电极电极引线12放入传感器外壳6中，并将传感器外壳6与传感器检测探头14粘合。传感器外壳装配过程如图9所示；

10) 在参比电极外壳8中注入饱和氯化钾溶液，插入Ag/AgCl电极9后用橡胶塞10密封。参比电极装配过程如图10所示；

11) 在两片尺寸均为: 宽ⅹ长ⅹ高=4cmⅹ5cmⅹ1.5cm的聚甲基丙烯酸甲酯聚合物基底材料上，使用超精密雕刻机加工如图11和图12所示的废液口a 18、缓冲液入口19、试样入口20、废液口b 21、传感器接口23、检测沟道24和进样沟道25等微结构；

12) 按体积比V_三氯甲烷:V_乙醇=1:10配制无水乙醇与三氯甲烷混溶溶液110毫升。使用混溶溶液润湿带有微结构的芯片基片后，在显微镜下使用石英玻璃卡具固定，将固定后的基片放入盛有混溶溶液的培养皿中。将培养皿立即放入干燥箱，设置温度在40°C，键合10min，即可得到与集成式安培检测传感器联用的微全分析系统芯片；

13) 在传感器外壳8上装配传感器接口23，通过其与微全分析系统芯片22的检测接口26连接。集成式安培检测传感器在微全分析系统芯片上的安装过程如图11和图12所示；

14) 图13为用于微全分析系统芯片的集成式安培检测传感器工作过程示意图。依据图13中的连接方式将带有集成式安培检测传感器27的微全分析系统芯片22与注射泵28、电化学工作站29和电脑30连接；

15) 配制浓度为5×10^-6mol/L、1×10^-6mol/L、5×10^-7mol/L和1×10^-7mol/L的Hg²⁺离子溶液，模拟待测试样。选择磷酸盐作为缓冲液来调节试样pH值。通过注射泵28将待测试样与缓冲液注入进样沟道25和检测沟道24，通过安装在检测沟道24上方，靠近废液口b 21处的集成式安培检测传感器27实现对待测试样浓度的检测，检测信号输出至电化学工作站29，并利用与其相连的电脑30显示出待测重金属离子的浓度值。当Hg²⁺离子浓度为5×10^-6mol/L时，电流峰值为0.262×10^-6A；当Hg²⁺离子浓度为1×10^-6mol/L时，电流峰值为0.186×10^- ⁶A；当Hg²⁺离子浓度为5×10^-7mol/L时，电流峰值为0.095×10^-6A；当Hg²⁺离子浓度为1×10^- ⁷mol/L时，几乎没有峰电流。可见，用于微全分析系统芯片的集成式安培检测传感器可以实现对Hg²⁺离子浓度的测定，而且检测电流与Hg²⁺离子浓度成正比关系。

本发明用于微全分析系统芯片的集成式安培检测传感器，有针对性的设计传感器结构，使传感器适用于多种结构、功能的微全分析系统芯片，并可实现对多种类型试样的痕量检测，降低了芯片的集成制备和应用难度。当微全分析系统芯片失效后，该传感器可拆卸并继续使用。当传感器失效后，由贵金属制成的工作电极、辅助电极和Ag/AgCl电极可以回收，有效的控制了检测成本。

优选的，参比电极外壳与传感器外壳的材料一般为聚丙烯、尼龙等塑料材质。

以上内容是结合优选技术方案对本发明所做的详细说明，不能认定发明的具体实施仅限于这些，对于在不脱离本发明思想前提下做出的简单推演及替换，都应当视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种用于微全分析系统芯片的集成式安培检测传感器，其特征在于：集成式安培检测传感器由检测探头、参比电极、工作电极引线、辅助电极引线和传感器外壳组成，检测探头由环氧玻璃布、工作电极、氯离子交换膜和辅助电极组成，检测探头的一面为三层拼接结构，分别有工作电极、辅助电极和夹在中间的氯离子交换膜，检测探头的另一面为环氧玻璃布，环氧玻璃布在与工作电极相对应的位置，开有工作电极引线孔，环氧玻璃布在与辅助电极相对应的位置，开有辅助电极引线孔，环氧玻璃布在与氯离子交换膜相对应的位置，开有离子交换孔，工作电极引线通过工作电极引线孔焊接至工作电极，辅助电极引线通过辅助电极引线孔焊接至辅助电极，工作电极引线和辅助电极引线与电化学工作站相连，中空的参比电极外壳连接在传感器探头的环氧玻璃布的一侧，于工作电极引线和辅助电极引线之间，离子交换孔位于参比电极外壳内的空腔端部；氯离子交换膜、参比电极外壳、Ag/AgCl电极、橡胶塞以及注入的饱和氯化钾溶液共同构成参比电极，橡胶塞塞入参比电极外壳远离检测探头的一端，橡胶塞中间开有过孔，Ag/AgCl电极穿过该过孔，一部分浸入参比电极外壳内冲入的饱和氯化钾溶液中，另一部分在橡胶塞外面与电化学工作站连接，传感器外壳连接在传感器探头的环氧玻璃布一侧，传感器外壳在工作电极引线、参比电极外壳和辅助电极引线的外周。

2.根据权利要求1所述用于微全分析系统芯片的集成式安培检测传感器，其特征在于：所述参比电极为嵌套式结构，嵌入集成式安培检测传感器内。

3.根据权利要求1所述的用于微全分析系统芯片的集成式安培检测传感器，其特征在于：所述氯离子交换膜材料为聚氯乙烯，含50%wt-65%wt的增塑剂。

4.根据权利要求1所述的用于微全分析系统芯片的集成式安培检测传感器，其特征在于：所述传感器外壳外周套有一个传感器接口，传感器接口是一个外螺纹橡胶塞，传感器接口的中间有一个过孔，过孔与传感器外壳过盈配合。

5.一种如权利要求1所述用于微全分析系统芯片的集成式安培检测传感器制备方法，其特征在于：

1）采用标准PCB工艺并结合超精密雕刻机制作工作电极、辅助电极、工作电极引线孔和离子交换孔微结构；

2）配制由PVC、饱和氯化钾溶液和增塑剂组成的粘稠溶液，浇筑固化后得到氯离子交换膜；

3）在安培检测传感器检测探头背面装配参比电极外壳并焊接工作电极引线和辅助电极引线，最后装配传感器外壳；

4）在参比电极外壳中注入饱和氯化钾溶液，用插入Ag/AgCl电极的橡胶塞密封；

5）在传感器外壳上装配传感器接口，通过其与不同结构微全分析系统芯片的检测接口连接。

6.一种使用如权利要求1所述用于微全分析系统芯片的集成式安培检测传感器的检测方法，其特征在于：通过微全分析系统芯片的芯片检测接口将集成式安培检测传感器与微全分析系统芯片连接，随后分别将工作电极引线、辅助电极引线以及Ag/AgCl电极与电化学工作站的相应接口连接，将缓冲液入口和试样入口分别与注射泵的相应接口连接，利用注射泵将待测试样与缓冲液注入进样沟道和检测沟道，通过安装在检测沟道上方，靠近废液口b处的集成式安培检测传感器实现对待测试样浓度的检测，检测信号输出至电化学工作站，并利用与其相连的电脑显示出待测重金属离子的浓度值。