CN113189169A - 一种多个微电极集成传感芯片及其在生化无酶快速检测中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多个微电极集成传感芯片及其在生化无酶快速检测中的应用。本发明设计了以对电极为中心，周围分布有数个工作电极和参比电极的微电极模组，并将多个微电极模组集成于传感芯片正面的检测区域，并按照微电极模组的电极排布在传感芯片背面的电极触点区域设置电极触点，并令微电极和电极触点一一导通相连，通过在微电极表面修饰特定修饰层再施加特定电位，实现特定生化分子的无酶检测。
Description
技术领域
本发明属于电化学检测领域，具体涉及一种多个微电极集成传感芯片及其在生化无酶快速检测中的应用。
背景技术
即时检测POCT拥有快速、便捷、节约成本等特点，具体表现为即时得到检测结果，单体检验成本降低，满足在最短时间内得到准确检验结果的要求，在生物医疗和环境监测等领域中逐渐得到广泛应用。
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。
以上技术最大的限制是酶对外部环境极为敏感，容易失活，导致含酶的电化学传感器难以重复使用。本发明提供了一种电化学无酶传感芯片，并将其应用于多参数电化学检测，实现一次性同时检测多个物质指标的目的，同时避免使用生物活性酶，克服酶易失活的问题，具有稳定性好，成本低，简单，重现性好的优点。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种多个微电极集成传感芯片及其在生化无酶快速检测中的应用。
本发明的目的是提供一种多个微电极集成传感芯片，传感芯片正面设置有检测区域，背面设置有电极触点区域；检测区域设置有多个微电极模组，微电极模组集成有多个微电极，具体以对电极为中心，周围分布有多个工作电极和参比电极，其中微电极模组中的工作电极和对电极间的距离为0.20～0.25mm，相邻工作电极间距为1.0～1.5mm。
如图1所示，为本发明提供的微电极集成传感芯片的正面示意图。从图中可看出，传感芯片正面设置有检测区域，并在检测区域集成有多个微电极模组，模组中设置有按照一定规律排布集成的工作电极、对电极和参比电极，其中多个工作电极可共用同一个对电极，并与一个参比电极构成一条检测通路。其中对电极为类似缺角矩形的形状，大幅缩小了与圆形工作电极之间的距离，有助于消除电化学极化和浓差极化，提高了电极检测的灵敏度和稳定性。工作电极间保持有一定距离，防止检测时产生串扰现象，影响检测结果。
电极触点区域集成有多个电极触点，电极触点与微电极数量相同，微电极和电极触点对应导通相连。
通过在电极触点施加特定电位，令电极触点对应导通的微电极检测特定物质。
检测区域位于传感芯片下端，电极触点区域位于传感芯片上端，检测区域和电极触点区域不重叠。
如图2所示，为本发明提供的微电极集成传感芯片的背面示意图。从图中可看出，传感芯片背面设置有电极触点区域，并在电极触点区域集成有多个电极触点，电极触点数量与微电极相同，并按照特定顺序与微电极一一对应，电极触点的排布也尽量与正面微电极排布一一对应，是为了方便芯片内部通路布线。为了避免影响传感芯片板材内部信号传递，触点区域和检测区域在空间上并不重合，分别位于传感芯片板材的上端和下端。
将本发明的微电极集成传感芯片与微流控装置集成，即可制得传感芯片检测卡，可与对应仪器配合使用。微流控通道按照特定顺序经过工作电极，避免产生交叉感染，影响检测结果。
微电极中的工作电极包括电极层和修饰层，其中电极层从下往上依次包括电极基底Cu层和导电内层Ni层，Cu层厚度为10.0～15.0μm，Ni层厚度为2.0～5.0μm。
进一步，微电极修饰层包括纳米多孔金属层和纳米修饰层，其中纳米多孔金属层包括纳米多孔金、纳米多孔银、纳米多孔铜；纳米修饰层包括金属氧化物、金属、合金、聚合物、碳材料。
其中纳米修饰层可以为在纳米多孔金属表面修饰的金属氧化物，如氧化锌、镍钴氧化物；金属，如金属铋和稀土元素；合金，如钴硫合金、钴磷合金；碳材料如石墨烯等。
在工作电极表面修饰了纳米多孔金属层的前提下，再修饰纳米修饰层，进一步提升电极灵敏度和准确性，同时不需要对待测液体进行前处理，可快速得到检测结果。
参比电极表面修饰银-氯化银或多孔银-氯化银，对电极表面修饰铂。
微电极外围设有围坝，构成微型电解池结构。围坝可使用油墨或硅胶等高分子聚合材料涂覆构成，可限制检测溶液、缓冲液等停留于微电极检测区域的体积量，防止溢出等情况产生，避免了多个微电极集成在同一检测区域产生的相互干扰情况，保证了电极检测的稳定性。
采用SEM电镜扫描观察本发明制备的微电极。
如附图5所示，为本发明提供的微电极表面修饰纳米多孔铜的SEM图。从图中可看出，纳米多孔铜修饰层具有均匀排列的多孔结构，增加电极反应位点和比表面积，大幅提高了氧化还原反应过程中离子传输和电子转移的速度，增强了电极灵敏度和准确性。
如附图6所示，为本发明提供的微电极表面修饰纳米多孔金的SEM图。从图中可看出，纳米多孔金修饰层由连续且完整的纳米孔结构构成，修饰层均匀分布在电极表面，增加了电极反应位点和比表面积，增强了电极灵敏度和准确性。
如附图7所示，为本发明提供的微电极表面修饰纳米多孔银的SEM图。从图中可看出，纳米多孔银修饰层由连续且完整的纳米孔结构构成，修饰层均匀分布在电极表面，增加了电极反应位点和比表面积，增强了电极灵敏度和准确性。
如附图8所示，为本发明提供的修饰有金属铋的纳米多孔金修饰微电极的SEM图。从图中可看出，金属铋均匀分布于连续的纳米多孔金孔洞结构表面，铋纳米粒子大小约为1.5μm左右，形成均匀分布的微电极修饰层，有利于电极和电解液的充分接触，可大幅提高电极的氧化还原反应速度。
如附图9所示，为本发明提供的修饰有氧化锌的纳米多孔金修饰微电极的SEM图。从图中可看出，团簇状氧化锌生长于纳米多孔金膜表面，增加了电极反应位点和比表面积，增强了电极灵敏度和准确性。
本发明的另一目的是提供一种微电极集成传感芯片的应用，具体可用于多参数生化检测。不需要在检测前进行前处理步骤，也不需要在电极表面修饰对应生化活性酶。
微电极集成传感芯片可用于一次性同时检测多种物质，具体为生物化学小分子的多参数快速检测，包括葡萄糖、抗坏血酸、多巴胺、尿酸、对乙酰氨基酚。
传感芯片检测生化分子的检测时间小于5min。
采用循环伏安扫描和差分脉冲伏安测试等方法对本发明制备的微电极进行响应性能测试。
如附图10所示，为本发明制备的微电极集成传感芯片检测葡萄糖的(a)DPV响应图和(b)电流-浓度拟合图。从图中可看出，随着葡萄糖浓度增加，其峰电流也逐渐增大，传感芯片检测葡萄杨的线性范围为0～2.5mM，线性相关系数为0.9971，峰电流和葡萄糖浓度的拟合曲线呈良好的线性关系，说明本发明制备的微电极集成传感芯片对葡萄糖具有良好的响应性能，具有无酶检测葡萄糖的电化学性能。
如附图11所示，为本发明制备的微电极集成传感芯片检测抗坏血酸的(a)DPV响应图和(b)电流-浓度拟合图。从图中可看出，在尿酸和多巴胺同时存在的情况下，随着抗坏血酸浓度增加，其特征峰电流也逐渐增大，传感芯片检测抗坏血酸的线性范围为5～2800μM，线性相关系数为0.997，检出限为1.96μM。峰电流和抗坏血酸浓度的拟合曲线呈良好的线性关系，说明本发明制备的微电极集成传感芯片对抗坏血酸具有良好的响应性能和选择性，具有无酶检测抗坏血酸的电化学性能。
如附图12所示，为本发明制备的微电极集成传感芯片检测多巴胺的(a)DPV响应图和(b)电流-浓度拟合图。从图中可看出，在尿酸和抗坏血酸同时存在的情况下，随着多巴胺浓度增加，其特征峰电流也逐渐增大，峰电流和多巴胺的拟合曲线在一定浓度范围内呈线性关系，具体分别为：线性范围0.5～10μM，线性相关系数为0.983；线性范围10～100μM，线性相关系数为0.982。说明本发明制备的微电极集成传感芯片对多巴胺具有良好的响应性能和选择性，具有无酶检测多巴胺的电化学性能。
如附图13所示，为本发明制备的微电极集成传感芯片检测尿酸的(a)DPV响应图和(b)电流-浓度拟合图。从图中可看出，随着尿酸浓度增加，其特征峰电流也逐渐增大，峰电流与尿酸浓度的拟合曲线呈良好的线性关系，线性范围为0～12μM，线性相关系数为0.995，说明本发明制备的微电极集成传感芯片对尿酸具有良好的响应性能，具有无酶检测尿酸的电化学性能。
如附图14所示，为本发明制备的微电极集成传感芯片检测对乙酰氨基酚的(a)DPV响应图和(b)电流-浓度拟合图。从图中可看出，随着对乙酰氨基酚浓度增加，其特征峰电流也逐渐增大，峰电流与对乙酰氨基酚浓度的拟合曲线呈良好的线性关系，线性范围为0～2000μM，线性相关系数为0.9962，说明本发明制备的微电极集成传感芯片对对乙酰氨基酚具有良好的响应性能，具有无酶检测对乙酰氨基酚的电化学性能。
本发明设计了以对电极为中心，周围分布有数个工作电极和参比电极的微电极模组，并将多个微电极模组集成于传感芯片正面的检测区域，并按照微电极模组的电极排布在传感芯片背面的电极触点区域设置电极触点，并令微电极和电极触点一一导通相连，通过在微电极表面修饰特定修饰层再施加特定电位，实现特定生化分子的无酶检测。
本发明的有益效果是：
(1)本发明将多个微电极集成在传感芯片电极基板表面的特定区域，并与芯片背面的电极触点导通相连，实现了微型电极集成化的目的，大幅节省了电极片的体积。
(2)本发明以对电极为中心设置三电极体系的微电极模组，实现了电极间距离的集成固定化和微型化，使得电极间的电解液的电阻值固定化，消除了因被测物质的浓度变化而产生的检测干扰，实现了提高电极检测灵敏度和检测数据精度的目的；多个工作电极可分别对应检测不同的指标，实现了一次性同时检测多个指标的目的，即时多参数电化学检测多种生化分子。
(3)本发明在微电极表面修饰纳米多孔金属，实现了无酶检测，避免了有酶电极易失活、不易保存、不稳定的缺点，大幅简化了检测步骤，缩短了检测时间，可在五分钟之内得到多个待测物的检测结果。
附图说明
利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它附图。
图1是实施例1微电极集成传感芯片的正面示意图；
图2是实施例1微电极集成传感芯片的背面示意图；
图3是实施例1微电极集成传感芯片检测区域示意图；
图4是实施例1微电极集成传感芯片电极触点区域示意图；
图5是本发明提供的纳米多孔铜修饰微电极的SEM图；
图6是本发明提供的纳米多孔金修饰微电极的SEM图；
图7是本发明提供的纳米多孔银修饰微电极的SEM图；
图8是本发明提供的修饰有金属铋的纳米多孔金修饰微电极的SEM图；
图9是本发明提供的修饰有氧化锌的纳米多孔金修饰微电极的SEM图；
图10是本发明制备的微电极集成传感芯片检测葡萄糖的(a)DPV响应图和(b)电流-浓度拟合图；
图11是本发明制备的微电极集成传感芯片检测抗坏血酸的(a)DPV响应图和(b)电流-浓度拟合图；
图12是本发明制备的微电极集成传感芯片检测多巴胺的(a)DPV响应图和(b)电流-浓度拟合图；
图13是本发明制备的微电极集成传感芯片检测尿酸的(a)DPV响应图和(b)电流-浓度拟合图；
图14是本发明制备的微电极集成传感芯片检测对乙酰氨基酚的(a)DPV响应图和(b)电流-浓度拟合图。
图例说明：
图3中，A、工作电极1；B、参比电极1；C、工作电极2；D、工作电极5；E、参比电极3；F、工作电极6；G、工作电极9；H、参比电极5；I、工作电极10；J、对电极1；K、对电极2；L、对电极3；M、工作电极3；N、参比电极2；O、工作电极4；P、工作电极7；Q、参比电极4；R、工作电极8；s、工作电极11；T、参比电极6；U、工作电极12。
图4中，a、电极触点1；b、电极触点2；c、电极触点3；d、电极触点4；e、电极触点5；f、电极触点6；g、电极触点7；h、电极触点8；i、电极触点9；j、电极触点10；k、电极触点11；1、电极触点12；m、电极触点13；n、电极触点14；o、电极触点15；p、电极触点16；q、电极触点17；r、电极触点18；s、电极触点19；t、电极触点20；u、电极触点21。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，结合以下具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明的具体实施例包括：
一种微电极集成传感芯片，如附图1和附图2所示，包括多个微电极和电极触点。传感芯片正面设置有检测区域，检测区域中设置有多个微电极模组，微电极模组集成有多个微电极，具体以对电极为中心，周围分布有数个工作电极和参比电极，其中微电极模组中的工作电极和对电极间的距离为0.20～0.25mm，工作电极间距为1.0～1.5mm。
如附图3所示，传感芯片正面集成的微电极为A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N、O、P、Q、R、s、T、U，数量为21个，其中工作电极数量为12个，对电极数量为3个，参比电极数量为6个。
微流控通道方向为M-O-P-R-S-U-I-G-F-D-C-A，样品液体从进样口处进入，经由微电极M，按照微流控通道依次经过通道，最后经由微电极A，并从出样口流出。
如附图4所示，传感芯片背面的电极触点为a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k、l、m、n、o、p、q、r、s、t、u，分别为电极触点1～21，分别与传感芯片正面的微电极对应导通相连。
具体微电极与电极触点的导通情况如下表：
表1.微电极与电极触点导通统计表
实施例1
微电极集成传感芯片正面设置有检测区域，检测区域中设置有多个微电极模组，微电极模组集成有多个微电极，具体以对电极为中心，周围分布有数个工作电极和参比电极，其中微电极模组中的工作电极和对电极间的距离为0.20～0.25mm，工作电极间距为1.0～1.5mm。其中工作电极包括电极层和修饰层，其中电极层从下往上依次包括电极基底Cu层和导电内层为Ni层，Cu层厚度为10.0～15.0μm，Ni层厚度为2.0～5.0μm。
在工作电极表面修饰纳米多孔铜修饰层，具体为在微电极表面电镀铜锡合金，电流密度为5A/dm2，在35℃温度下电沉积550s，再将其置入10％硫酸溶液中进行去合金处理，去合金温度为75℃，时间为11h，得到纳米多孔铜修饰的微电极，并对其进行SEM电镜测试，得到附图5。
实施例2
微电极集成传感芯片正面设置有检测区域，检测区域中设置有多个微电极模组，微电极模组集成有多个微电极，具体以对电极为中心，周围分布有数个工作电极和参比电极，其中微电极模组中的工作电极和对电极间的距离为0.20～0.25mm，工作电极间距为1.0～1.5mm。其中工作电极包括电极层和修饰层，其中电极层从下往上依次包括电极基底Cu层和导电内层为Ni层，Cu层厚度为10.0～15.0μm，Ni层厚度为2.0～5.0μm。
在工作电极表面修饰纳米多孔金修饰层，具体为在微电极表面电镀金锡合金，持续5min，再将其置入2M NaOH+1M NaCl混合液中进行去合金处理，采用铂为对电极，电压设为0.5V，去合金时间为45000s，得到纳米多孔金修饰的微电极，并对其进行SEM电镜测试，得到附图6。
实施例3
微电极集成传感芯片正面设置有检测区域，检测区域中设置有多个微电极模组，微电极模组集成有多个微电极，具体以对电极为中心，周围分布有数个工作电极和参比电极，其中微电极模组中的工作电极和对电极间的距离为0.20～0.25mm，工作电极间距为1.0～1.5mm。其中工作电极包括电极层和修饰层，其中电极层从下往上依次包括电极基底Cu层和导电内层为Ni层以及反应层Au层，Cu层厚度为10.0～15.0μm，Ni层厚度为2.0～5.0μm，Au层厚度为0.05～0.10μm。
在工作电极表面修饰纳米多孔银修饰层，具体为在微电极表面电镀银锡合金，在常温搅拌状态下持续5min，再将其置入4M KOH+1M H2O2混合液中进行去合金处理，去合金时间为3天，得到纳米多孔银修饰的微电极，并对其进行SEM电镜测试，得到附图7。
实施例4
微电极集成传感芯片正面设置有检测区域，检测区域中设置有多个微电极模组，微电极模组集成有多个微电极，具体以对电极为中心，周围分布有数个工作电极和参比电极，其中微电极模组中的工作电极和对电极间的距离为0.20～0.25mm，工作电极间距为1.0～1.5mm。其中工作电极包括电极层和修饰层，其中电极层从下往上依次包括电极基底Cu层和导电内层为Ni层，Cu层厚度为10.0～15.0μm，Ni层厚度为2.0～5.0μm。
在工作电极表面修饰纳米多孔金修饰层，具体为在微电极表面电镀金锡合金，持续5min，再将其置入2M NaOH溶液中进行去合金处理，采用铂为对电极，电压设为0.8V，去合金时间为50000s，得到纳米多孔金修饰的微电极。将10mL硝酸镍和20mL硝酸钴溶解于乙二醇中，在室温下搅拌1h，加入含有1mL氢氧化钠的乙二醇溶液，再将纳米多孔金修饰的微电极置入并搅拌反应1h，取出洗涤后在300℃环境下加热3h，得到修饰有金属铋的纳米多孔金修饰微电极，并对其进行SEM电镜测试，得到附图8。
实施例5
微电极集成传感芯片正面设置有检测区域，检测区域中设置有多个微电极模组，微电极模组集成有多个微电极，具体以对电极为中心，周围分布有数个工作电极和参比电极，其中微电极模组中的工作电极和对电极间的距离为0.20～0.25mm，工作电极间距为1.0～1.5mm。其中工作电极包括电极层和修饰层，其中电极层从下往上依次包括电极基底Cu层和导电内层为Ni层，Cu层厚度为10.0～15.0μm，Ni层厚度为2.0～5.0μm。
在工作电极表面修饰纳米多孔金修饰层，具体为在微电极表面电镀金锡合金，持续5min，再将其置入2M NaOH+1M NaCl混合液中进行去合金处理，采用铂为对电极，电压设为0.5V，去合金时间为45000s，得到纳米多孔金修饰的微电极。将40mg硝酸铋溶解于20mL乙二醇中，再将纳米多孔金修饰的微电极置入溶液中浸泡2h，再加入溶解有0.2mL水合肼、0.4M NaOH的乙二醇溶液，设置反应温度为150℃，反应时间为4h，得到修饰有镍钴氧化物的纳米多孔金修饰微电极。
实施例6
微电极集成传感芯片正面设置有检测区域，检测区域中设置有多个微电极模组，微电极模组集成有多个微电极，具体以对电极为中心，周围分布有数个工作电极和参比电极，其中微电极模组中的工作电极和对电极间的距离为0.20～0.25mm，工作电极间距为1.0～1.5mm。其中工作电极包括电极层和修饰层，其中电极层从下往上依次包括电极基底Cu层和导电内层为Ni层，Cu层厚度为10.0～15.0μm，Ni层厚度为2.0～5.0μm。
在工作电极表面修饰纳米多孔金修饰层，具体为在微电极表面电镀金锡合金，持续5min，再将其置入2M NaOH+1M NaCl混合液中进行去合金处理，采用铂为对电极，电压设为0.5V，去合金时间为50000s，得到纳米多孔金修饰的微电极。将0.01M的乙酸锌分散在甲醇中，再将混合液滴加于纳米多孔金修饰的微电极表面，在200℃环境下加热2h，再将电极置入0.744g硝酸锌、0.35gHMTA、0.188mL氨水和2mMPEI的混合溶液中，在100℃环境下进行水热反应，持续1h，得到修饰有氧化锌的纳米多孔金修饰微电极，并对其进行SEM电镜测试，得到附图9。
实施例7
对微电极集成传感芯片进行电化学无酶测试，取实施例1制备的微电极为测试电极。
在0.1M KOH溶液中逐渐加入0～10mM葡萄糖溶液，设定扫描区间为-0.2～0.6V，进行DPV测试，并统计峰电流与葡萄糖浓度的变化关系，得到附图10。
实施例8
对微电极集成传感芯片进行电化学无酶测试，取实施例2制备的微电极为测试电极。
在0.1M PBS(pH＝7)缓冲液中预先加入0.1mM尿酸(UA)和0.25μM多巴胺(DA)，再逐渐加入5～2600μM抗坏血酸(AA)，设定扫描区间为-0.2～0.6V，进行DPV测试，并统计峰电流与抗坏血酸浓度的变化关系，得到附图11。
实施例9
对微电极集成传感芯片进行电化学无酶测试，取实施例2制备的微电极为测试电极。
在0.1M PBS(pH＝7)缓冲液中预先加入0.1mM尿酸(UA)和0.1mM抗坏血酸(AA)，再逐渐加入0～700μM多巴胺(DA)，设定扫描区间为-0.2～0.6V，进行DPV测试，并统计峰电流与多巴胺浓度的变化关系，得到附图12。
实施例10
对微电极集成传感芯片进行电化学无酶测试，取实施例2制备的微电极为测试电极。
在0.1M NaOH溶液中加入尿酸(UA)，制成0.1mM/mL的尿酸溶液，选取电位0.435V，进行差分脉冲伏安测试，并待电流稳定后，每隔40s逐渐加入尿酸溶液，并统计峰电流与尿酸浓度的变化关系，得到附图13。
实施例11
对微电极集成传感芯片进行电化学无酶测试，取实施例3制备的微电极为测试电极。
在0.1M PBS(pH＝7)缓冲液中逐渐加入0～2000μM对乙酰氨基酚(Acer)，设定扫描区间为-0.2～0.6V，进行DPV测试，并统计峰电流与对乙酰氨基酚浓度的变化关系，得到附图14。
实施例12
微电极集成传感芯片正面集成的微电极为A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N、O、P、Q、R、S、T、U，数量为21个，其中工作电极数量为12个，对电极数量为3个，参比电极数量为6个。
微电极集成传感芯片背面的电极触点为a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k、l、m、n、o、p、q、r、s、t、u，分别为电极触点1～21，分别与传感芯片正面的微电极对应导通相连。
在微电极模组中，以对电极为中心，四角分别设置有4个工作电极，上下设置有2个参比电极，工作电极和对电极间的距离为0.20～0.25mm，有效缩短了工作电极和对电极间的距离，防止浓差极化；工作电极间距为1.0～1.5mm，防止彼此距离过近导致交叉感染，影响检测结果。
微电极检测模组中，以对电极为中心，分别与工作电极和参比电极构成检测线路，通过检测对应电极触点的电位变化，得到电极检测结果。
将微流控系统安装设置于传感芯片正面的检测区域，将待测溶液从进样口进入，利用泵吸装置令待测液体沿着微流控通道按照顺序流经12个工作电极，最终从出样口排出，保证每个工作电极都可以接触到待测液体，并通过在工作电极对应的电极触点上施加不同电位，令不同微电极检测不同物质指标，实现一次性检测多个物质指标的目的。
通过检测特定检测位点的电位变化，按照工作电极和参比电极、对电极的三电极体系进行计算，构成目标检测物的检测通道，可测定目标检测物的浓度值。
微电极集成传感芯片采用电化学原理应用于多参数电化学检测，通过在微电极表面修饰不同修饰层和施加不同检测电位实现特定物质的检测，具体可检测12项指标，检测液体流经传感芯片正面检测区域，在微电极表面产生电化学反应，相应电位变化通过内部板材导通线路传递至传感芯片背面的电极触点，通过检测不同的电极触点的电位值，可计算对应检测指标浓度值。每项检测指标对应不同的工作电极，随之对应不同的检测通路。
传感芯片的具体检测通路以工作电极-参比电极-对电极的三电极体系通路总结如下表：
表2.微电极集成传感芯片检测通路统计表
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经过适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。本发明中所未详细描述的技术细节，均可通过本领域中的任一现有技术实现。特别的，本发明中所有未详细描述的技术特点均可通过任一现有技术实现。
Claims (10)
1.一种多个微电极集成传感芯片，其特征在于，所述传感芯片正面设置有检测区域，背面设置有电极触点区域；所述检测区域设置有多个微电极模组，所述微电极模组集成有多个微电极，具体以对电极为中心，周围分布有多个工作电极和参比电极，其中所述微电极模组中的所述工作电极和所述对电极间的距离为0.20～0.25mm，相邻所述工作电极间距为1.0～1.5mm。
2.据权利要求1所述的多个微电极集成传感芯片，其特征在于，所述电极触点区域集成有多个电极触点，所述电极触点与所述微电极数量相同，所述微电极和所述电极触点对应导通相连。
3.根据权利要求2所述的多个微电极集成传感芯片，其特征在于，在所述电极触点施加特定电位，令所述电极触点对应导通的所述微电极检测特定物质。
4.根据权利要求1所述的多个微电极集成传感芯片，其特征在于，所述检测区域位于所述传感芯片下端，所述电极触点区域位于所述传感芯片上端，所述检测区域和所述电极触点区域不重叠。
5.根据权利要求1所述的多个微电极集成传感芯片，其特征在于，所述工作电极包括电极层和修饰层，其中所述电极层从下往上依次包括电极基底Cu层和导电内层Ni层，所述Cu层厚度为10.0～15.0μm，所述Ni层厚度为2.0～5.0μm。
6.根据权利要求5所述的多个微电极集成传感芯片，其特征在于，所述修饰层包括纳米多孔金属层和纳米修饰层，其中所述纳米多孔金属层包括纳米多孔金、纳米多孔银、纳米多孔铜；所述纳米修饰层包括金属氧化物、金属、合金、聚合物、碳材料。
7.根据权利要求1所述的多个微电极集成传感芯片，其特征在于，所述参比电极表面修饰银-氯化银或多孔银-氯化银，所述对电极表面修饰铂。
8.根据权利要求1所述的多个微电极集成传感芯片，其特征在于，所述微电极外围设有围坝，构成微型电解池结构。
9.一种如权利要求1所述的多个微电极集成传感芯片的应用，其特征在于，所述传感芯片可用于多参数生化检测。
10.根据权利要求9所述的多个微电极集成传感芯片的应用，其特征在于，所述传感芯片可用于一次性同时检测多种物质，具体为生物化学小分子的多参数快速检测，包括葡萄糖、抗坏血酸、多巴胺、尿酸、对乙酰氨基酚；所述传感芯片检测生化分子的检测时间小于5min。
Priority Applications (1)
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| CN202110352427.8A CN113189169A (zh) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | 一种多个微电极集成传感芯片及其在生化无酶快速检测中的应用 |
Applications Claiming Priority (1)
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