CN116746918A - 一种微创电化学血糖传感器及其制备方法 - Google Patents
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Classifications
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- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
- A61B5/14532—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue for measuring glucose, e.g. by tissue impedance measurement
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Abstract
本发明提供了一种微创电化学血糖传感器及制备方法,微创电化学血糖传感器通过吸引负电极1与吸引正电极5在皮下组织形成电场,以使皮下组织的葡萄糖产生电渗作用从而被牵引至表皮层并向电极5所在区域集中;对电极2、所述参比电极3以及工作电极4在吸引负电极1与吸引正电极5作用完成后,依次侵入表皮层以与跟表皮层的组织层间液形成电化学回路;其中,参比电极3提供基准电势,工作电极4在电化学回路中的葡萄糖氧化作用下以基准电势为基准产生一个反映葡萄糖浓度的电信号。由于本发明并不需要把葡萄糖吸到体外,所用电路强度或电渗时间较短,同时由于直接接触组织液因此检测准确度较高。因此本发明无论从检测质量、检测时间还是用户体验都较高。
Description
技术领域
本发明属于血糖检测技术领域,具体涉及一种微创电化学血糖传感器及其制备方法。
背景技术
我国0-19岁的1型糖尿病患病人数持续呈上升趋势,血糖检测已经遍布日常生活中。现有的血糖检测分为无创和有创检测,大部分无创血糖并非直接检测血糖,而是通过监测其他代谢通路糖含量间接检测。有创大部分以刺入体内采集血液或直接提取血液进行血糖检测。
在近来血糖检测方案中,Luca Lipan et al提出通过电流将组织间液的葡萄糖吸入含有葡萄糖氧化酶的凝胶中并通过石墨烯薄膜和铂金颗粒构成的电极实现对组织间液糖含量持续监测,该提取电极处有轻微刺痛,并存在延时性。Somasekhar R.Chinnadayyalaet al开发了基于孔隙铂金材料的微电极阵列传感器实现对血糖实时监测,该检测方案使用时间为7天,之后准确率持续下降。Zhipeng Yu et al提出将加入氯化铜的CuxO NFs/Cu纳米颗粒构成的无创无酶葡萄糖监测感器具有更好的检测灵敏度,然而该传感器通过检测汗液检测血糖,使用时需要运动出汗使用不便利。Tasfin Mahmud et al开发了利用光电容积脉搏波描记法,皮肤电反应等多种无创分析手段相结合推算血糖值水平的无创检测方式,此种检测方式操作较为复杂,非直接检测体液内糖含量,存在一定误差。
在最接近的血糖检测方案中专利文献CN110558993B公开了一种用于血糖监测的普鲁士蓝微针电极、其制备方法、血糖监测贴片及其制备方法,该测量方案以PDMS为衬底在其上面加了硅基微针阵列,直接将阵列贴在表皮检测,血糖浓度不够检测。专利文献CN109199400B公开了基于微针阵列的血糖电化学传感器,该传感器的平面电极贴在表皮,并在检测区域加了凝胶,通过电极使得葡萄糖吸入凝胶内,然后利用提取电极提取凝胶内的葡萄糖,实现检测毛孔中的葡萄糖的目的。由于将葡萄糖吸出体表会引起人体自身生理系统的抵抗且响应时间较长,同时使用凝胶吸出体外可能会造成葡萄糖液体的污染,不利于血糖高效准确检测。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题,本发明提供了一种微创电化学血糖传感器及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现:
第一方面,本发明提供了一种微创电化学血糖传感器包括:吸引负电极1、对电极2、参比电极3、工作电极4以及吸引正电极5;
吸引负电极1与吸引正电极5在皮下组织形成电场,以使皮下组织的葡萄糖产生电渗作用从而被牵引至表皮层并向吸引正电极5靠近最终向表皮层聚集;对电极2、参比电极3以及工作电极4在葡萄糖电渗前或电渗后侵入待检测区域的表皮层,以与表皮层的组织层间液形成电化学回路;其中,参比电极3提供基准电势,工作电极4在电化学回路中的葡萄糖氧化作用下以基准电势为基准产生一个反映葡萄糖浓度的电信号。
第二方面,本发明提供了一种微创电化学血糖传感器的制备方法包括:
S1,选择玻璃片100,并对玻璃片100进行清洗和烘干;
S2,在S100完成后的玻璃片100一面旋涂Omnicoat光刻胶200,并在冷却后在Omnicoat光刻胶200上旋涂SU-8光刻胶300;
S3,将载玻片400放置玻璃片100未旋涂光刻胶的一面,并在载玻片400上放置第一光刻板500,之后进行UV曝光以使未曝光区域与光刻胶进行反应,之后放置在显影剂中显影获得微针阵列板;
S4,将微针阵列板放置在真空容器中,并通过向真空容器浇筑PDMS混合溶液形成固化的PI微针阵列;
S5,将PI微针阵列模中倒入非光敏PI胶,并在PI微针阵列背面旋涂1813光刻胶600,将第二光刻板700放置在PI微针阵列上并沉积牺牲层8;之后在牺牲层800上溅射沉寂一层金属膜900,并在沉积完成后浸泡在溶剂中使牺牲层溶解从而去除多余的金属膜900,获得微针阵列的对电极2、参比电极3、工作电极4;
S6,在参比电极3上均匀涂抹Ag/AgCl涂层以及将工作电极4浸入葡萄糖氧化酶溶液使尖端形成葡萄糖氧化酶修饰层,得到由吸引负电极1、吸引正电极5、对电极2、参比电极3、工作电极4构成的微创电化学血糖传感器。
第三方面,本发明提供了一种微创电化学血糖检测仪,设置有第一方面的微创电化学血糖传感器。
本发明提供了一种微创电化学血糖传感器及制备方法,微创电化学血糖传感器通过吸引负电极1与吸引正电极5在皮下组织形成电场,以使皮下组织的葡萄糖产生电渗作用从而被牵引至表皮层;对电极2、参比电极3以及工作电极4在吸引负电极1与吸引正电极5作用完成后,依次侵入表皮层以与跟表皮层的组织层间液形成电化学回路;其中,参比电极3提供基准电势,工作电极4在电化学回路中的葡萄糖氧化作用下以基准电势为基准产生一个反映葡萄糖浓度的电信号。本发明先通过电极将表皮之下组织间液吸引至表皮层,通过微创方式刺入皮下组织液形成回路使得葡萄糖不吸出体表外而完成检测。由于本发明并不需要把葡萄糖吸到体外,所用电路强度或电渗时间较短,同时由于直接接触组织液因此检测准确度较高。因此本发明无论从检测质量、检测时间还是用户体验都较高。
以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明提供的一种微创电化学血糖传感器的示意图;
图2是本发明提供的微针阵列板的制备过程示意图;
图3是本发明提供的形成固化的PI微针阵列的制备过程示意图;
图4是本发明提供的微针阵列的对电极2、参比电极3、工作电极4的制备过程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示,本发明提供了一种微创电化学血糖传感器包括:吸引负电极1、对电极2、参比电极3、工作电极4以及吸引正电极5;
吸引负电极1与吸引正电极5在皮下组织形成电场,以使皮下组织的葡萄糖产生电渗作用从而被牵引至表皮层并向吸引正电极5靠近最终向待检测区域聚集;对电极2、参比电极3以及工作电极4在葡萄糖电渗前或电渗后侵入待检测区域的表皮层,以与表皮层的组织层间液形成电化学回路;其中,参比电极3提供基准电势,工作电极4在电化学回路中的葡萄糖氧化作用下以基准电势为基准产生一个反映葡萄糖浓度的电信号。
值得说明的是:电极Electrode是与电解质溶液或电解质接触的电子导体或半导体,为多相体系。电化学体系借助电极实现电能的输入或输出,电极是实施电极反应的场所。一般电化学体系为三电极体系,分别为:工作电极、参比电极和对电极。
工作电极Working Electrode,简称WE又称研究电极,是指所研究的反应在该电极上发生,在光电化学中,常见的工作电极为光电极。工作电极可以是固体,也可以是液体,各样能导电的固体材料均能用作电极,同时根据研究性质来预先确定电极材料,最普通的“惰性”固体电极材料是玻碳、铂、金、银、铅和导电玻璃等。工作电极因实验需要,常用工作电极夹固定,常用的有铂电极夹和玻碳电极。
对电极Counter Electrode,简称CE又称辅助电极,该电极和工作电极组成回路,使工作电极电流通畅,以保证所研究的反应在工作电极上发生。与工作电极相比,对电极应具有较大的表面积,使得外部所加的极化电压作用于工作电极上,对电极本身电阻要小,且不容易极化,做实验时,对电极的形状和位置对实验结果也有影响。常用对电极有不同规格和尺寸的铂电极或石墨棒电极。
参比电极Reference Electrode,简称RE是指一个已知电势、接近于理想不极化的电极。参比电极上基本没有电流通过,用于测定工作电极相对于参比电极的电极电势。
本发明可以采用计时安培法检测提取到表皮附近的葡萄糖电化学信号,电压设置+0.4V,通过电化学工作站记录数据,完成对组织间液葡萄糖电化学号检测。
参考图1所示,微创电化学血糖传感器还包括衬底,吸引负电极1、对电极2、参比电极3、工作电极4以及吸引正电极5均位于衬底上。
本发明可以采用PI柔性衬底,在进行检测前需用钢针,在PI衬底的对电极2,参比电极3,工作电极4需要刺入的位置开直径1mm的小洞,并刮去洞口上多余的PI膜。
本发明中的电极2、参比电极3以及工作电极4采用微针阵列。
本发明可以采用微针阵列侵入表皮层,用于在皮下形成回路,从而使得工作电极采集葡萄糖。本发明的微针阵列通过增大面积可以提升用户的是舒适度本发明可采用水喷雾冷冻的方式提高微针硬度使其方便刺入表皮层。
本发明将对电极2、参比电极3以及工作电极4连接相应电源,在葡萄糖电渗前侵入待检测区域的表皮层,在电渗后打开电源开关以与表皮层的组织层间液形成电化学回路;或在电渗后侵入待检测区域的表皮层并打开电源开关,以与表皮层的组织层间液形成电化学回路。
参考图1所示,本发明的吸引负电极1可以部分围绕吸引正电极5,吸引负电极1与吸引正电极5可以形成半回字。如此在吸引负电极1与吸引正电极5工作下,皮下葡萄糖会因为电极吸引向电极运动,如此聚集在吸引正电极5附近,使待检测区域皮下组织间液葡萄糖浓度增加,降低工作电极在该待测区域血糖检测的难度。
本发明的工作电极4的尖端表面涂抹有葡萄糖氧化酶溶液,葡萄糖氧化酶溶液与葡萄糖产生化学反应变化生成过氧化氢和葡萄糖酸,通过过氧化氢的浓度变化产生反映葡萄糖浓度的电化学信号。
本发明的工作电极4尖端在表面覆盖葡萄糖氧化酶修饰层,当工作电极侵入表皮层后就与表皮的葡萄糖进行化学反应,葡萄糖浓度越高化学反应越激烈。如此产生的过氧化氢越多,过氧化氢分解的氧原子个数越多,电子运动越激烈,这样电流越大。通过葡萄糖氧化酶溶液与表皮层的葡萄糖的反应就可以产生可以反映葡萄糖浓度的电流信号。
本发明中的对电极2、参比电极3以及工作电极4刺入表皮层的深度相同,刺入深度范围为0.07~1.2mm。
本发明的刺入深度不能太深,如果太深用户感受到痛感舒适度下降。如果太浅达不到采集葡萄糖的目的,因此刺入表皮层即可。刺入深度范围为0.07~1.2mm。当然最优可以选择1mm,该深度痛感和采集效果较佳。
本发明的吸引负电极1、对电极2、工作电极4和吸引正电极5采用Pt材质,参比电极3采用含有Ag/AgCl涂层的Pt材质。
本发明的对电极在葡萄糖检测过程中作为对电极。以Pt针做为电极,表面抛光,分别用丙酮-去离子水-IPA-去离子水清洗,用氮气枪吹掉水渍后烘干。
参比电极3将pt材料的电极清洗过后,将Ag/AgCl导电浆均匀涂抹在电极表面得到。
本发明的参比电极3在葡萄糖检测过程中作为参比电极。以Pt针做为电极,表面抛光后分别用丙酮-去离子水-IPA-去离子水清洗,用氮气枪吹掉水渍后烘干。将Ag/AgCl导电浆均匀涂抹在电极表面,将电极尖端朝下,常温下悬吊烘干。
本发明的工作电极4可以通过将pt材料的电极清洗过后,采用半胱氨酸自组装膜覆盖电极表面,之后将电极尖端浸泡在葡萄糖氧化酶溶液得到。
本发明的工作电极4在葡萄糖检测过程中作为工作电极。制备方法,取Pt针做为电极,表面抛光后分别用丙酮-去离子水-IPA-去离子水清洗,用氮气枪吹掉水渍后烘干。通过半胱氨酸自组装膜覆盖电极表面,之后将电极浸泡在由0.1M pH7.5的PBS配置的葡萄糖氧化酶溶液中,修饰Pt电极表面,24小时候,用去离子水小心清洗电极表面,用氮气枪轻轻吹去水渍,并在常温下烘干,备用。
本发明中的吸引负电极1接恒定电位仪的负极,吸引正电极5接恒定电位仪的正极,打开电位仪开关设置电流为0.2mA,吸引负电极1与吸引正电极5在皮下组织形成电场,以使皮下组织的葡萄糖产生电渗作用从而被牵引至表皮层,并在电渗作用下聚集在待检测区。
本发明确保吸引负电极1接恒定电位仪负极,吸引正电极5接电位仪正极,打开电位仪开关,设置电流为0.2mA,等待约10分钟完成对皮下组织间液葡萄糖的电提取。此时组织间液葡萄糖在电场作用下被牵引到表皮层附近,可以进行检测。
结合图2至图4所示,本发明提供了一种微创电化学血糖传感器的制备方法包括:
S1,选择玻璃片100,并对玻璃片100进行清洗和烘干;
本发明可以采用直径为100mm,厚度为550微米的soda lime圆型玻璃片100,依次将圆型玻璃片100用丙酮,IPA,水清洗各1分钟。之后用氮气枪吹干4寸圆形玻璃片100表面,用烘烤台在153摄氏度下烘40分钟。之后通过氧离子体处理圆形玻璃片100表面,氧离子体处理工作条件为100W,15sccm/min,79.5mTorr。
S2,在S100完成后的玻璃片100一面旋涂Omnicoat光刻胶200,并待冷却后在Omnicoat光刻胶200上旋涂SU-8光刻胶300;
参考图2,本发明为了提高SU-8光刻胶300在玻璃片上黏附程度,首先将Omnicoat光刻胶200旋涂在圆形玻璃片100,转速3000rpm,30秒,之后在200摄氏度下烘烤1分钟。待冷却后,将SU-8光刻胶300,型号可以为SU-8 2100旋涂在Omnicoat光刻胶200表面,以100rpm/s的转速从0提升到到500rmp,旋涂10秒,之后旋涂机继续加速从500rpm以每秒增加100rpm提升到750rpm,旋涂30秒。旋涂完成后在65摄氏度烘烤30分钟,然后95摄氏度烘烤2.5小时,再进行冷却。
S3,将载玻片400放置玻璃片100未旋涂光刻胶的一面,并在载玻片400上放置第一光刻板500,之后进行UV曝光以使未曝光区域与光刻胶进行反应,之后放置在显影剂中显影获得微针阵列板;
参考图2,在本发明具体实施方式中,S3包括:
S31,利用清洗干净的载玻片400放置在带有SU-8光刻胶300的玻璃片100上,并将第一光刻板500放置在载玻片400上,以使载玻片400将玻璃片100与第一光刻板500分开;
本发明将圆形玻璃片100的背面曝光,采用第一光刻板400进行波长UV曝光,第一光刻板400厚度为365nm,并用厚度为200微米且清洗干净的的载玻片400将第一光刻板500与带有SU-8光刻胶300的圆形玻璃片100分开,使得圆形玻璃片100与载玻片400间距为750微米。即圆形玻璃片100厚度550微米加载玻片400厚度200微米。
S32,将S31获得的结构曝光20秒,曝光后取下玻璃片100,并在65摄氏度烘烤5分钟,之后在95摄氏度下烘烤20分钟;
其中,未曝光区域与SU-8光刻胶300进行反应,曝光区域与光刻胶300不反应,如此形成微针阵列板。
S33,待冷却后,在SU8显影剂中浸泡25分钟,之后用去离子水冲洗表面在并用氮气枪将表面吹干,在95摄氏度下烘烤1分钟,得到带有SU-8光刻胶300的微针阵列板;
S4,将微针阵列板放置在真空容器中,并通过向真空容器浇筑PDMS混合溶液形成固化的PI微针阵列;
参考图3,本发明可以在一次性透明杯中将30克PDMS A胶与3克B胶充分混合,次序为先放A胶后放B胶,通过一次性塑料滴管将混合物搅拌均匀。将混合后的PDMS胶放入真空箱中,打开真空泵,抽真空达到设备极限真空度,等一个小时后观察是否消除胶内气泡,如还有气泡则放置真空箱中重复过程。之后放入冰箱中,4摄氏度下储存备用。用锡纸制作适当尺寸的容器,大小要能包含不锈钢微针阵列板,微针阵列朝上放置在容器中,保证表面水平,将配置好的PDMS混合溶液倒入容器内,保证混合溶液均匀覆盖。之后将容器放入在真空箱中,抽真空完成消泡,之后在75摄氏度下烘烤30分钟。
本发明用清洗过的小刀沿锡纸边缘抬起一个小口,从PDMS边缘开始,缓缓沿磨具揭开,缓慢操作谨防断裂,之后在65摄氏度下烘烤3小时。待PDMS冷却至室温后,用酒精清洗表面,之后用去离子水清洗,去除掉表面酒精和残余灰尘,并利用氮气枪将水珠掉,是使表面变干。之后将PDMS放入烘箱中烘干。沿器件边缘切割,完成形成固化的PI微针阵列。
本发明采用非光敏PI聚酰亚胺胶,将PI胶导入PI微针阵列模具中,缓慢倒入,使PI胶完全覆盖PI微针阵列模具上所有微针阵列孔洞,将PI和PI微针阵列模具形成的双层结构放入真空箱中抽真空烘烤固化,首先在室温下40分钟,之后80摄氏度1小时,最后110摄氏度1小时。当PI胶固化后,在23摄氏度下烘烤4小时双层结构,待冷却后,将其浸泡在去离子水中,持续2小时。用氮气枪吹干表面,轻轻接起PI层表面,防止PI层断裂。
S5,将PI微针阵列模具中倒入非光敏PI胶,并在微针阵列模具背面旋涂1813光刻胶600,将第二光刻板700放置在PI微针阵列上并沉积牺牲层800;之后在牺牲层800上溅射沉寂一层金属膜900,并在沉积完成后浸泡在溶剂中使牺牲层溶解从而去除多余的金属膜900,获得微针阵列的对电极2、参比电极3、工作电极4;
参考图4,在本发明一种具体的实施方式中,S5包括:
S51,用硅片作为衬底,使用1500-3000rpm转速在衬底上旋涂1813光刻胶600,之后将固化的PI微针阵列放置在1813光刻胶600上,保证PI微针阵列面朝上,使二者紧密贴合,用加热台在115摄氏度下烘烤1分钟;
S52,将带有PI微针阵列的衬底用酒精和去离子水依次清洗表面,以去除表面的杂质和污染物;
本发明对取下的PI衬底用酒精和去离子水依次清洗表面,以去除表面的杂质和污染物,保证后续工艺的顺利进行。
S53,使用Ledit软件绘制第二光刻板700,将所绘制的第二光刻板700放置在PI微针阵列上并沉积牺牲层800并通过溅射在牺牲层800沉积一层厚度为15nm的Cr膜,再沉积厚度为200nm的Pt膜;
本发明先沉积Cr再沉积Pt,再沉积Cr是为了提高Pt膜的稳定性和在PI上的牢固程度。
S54,在沉积完金属膜后,将器件浸泡在溶剂中使牺牲层8溶解,以去除多余的金属膜;
S55,依次用丙酮、IPA、去离子水,以去除残留的牺牲层污染物,确保金属电极的质量和可靠性获得微针阵列的对电极2、参比电极3、工作电极4。
S6,在参比电极3上均匀涂抹Ag/AgCl涂层以及将工作电极4浸入葡萄糖氧化酶溶液使尖端形成葡萄糖氧化酶修饰层,得到由吸引负电极1、吸引正电极5、对电极2、参比电极3、工作电极4构成的微创电化学血糖传感器。
其中,吸引负电极1和吸引正电极5可以采用现有电极,制备过程已有,在此不再详述。
本发明的对电极2、参比电极3和工作电极4制备过程如S1至S6,参比电极3直接使用Ag/AgCl导电浆进行涂抹覆盖,工作电极4的尖端含有葡萄糖氧化酶溶液。
本发明的制备方法将柔性微针阵列和电渗的组合,柔性微针可以有效提高在葡萄糖检测过程中工作电极和皮下组织间液的接触面积,进而提高电极和葡萄糖的电化学有效反应面积,最终使信号电流大小增大,降低检测难度,同时让患者有更好的检测体验,电渗作用把组织间液葡萄糖提取到电极可检测的位置,避免直接采血带来的疼痛。本发明的制备方法在工艺上还可以通过控制曝光距离来控制微针尺寸,可使电极尖端尺寸接近毛孔,更好刺入,另一方面通过控制掩模板图案来改变阵列分布,也可大大提高了电极直接刺入毛孔的概率,降低了检测困难,提高了检测精度。
本发明提供了一种微创电化学血糖检测仪,设置有本发明的微创电化学血糖传感器。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
尽管在此结合各实施例对本申请进行了描述,然而,在实施所要求保护的本申请过程中,本领域技术人员通过查看所述附图、公开内容、以及所附权利要求书,可理解并实现所述公开实施例的其他变化。在权利要求中,“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤,“一”或“一个”不排除多个的情况。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种微创电化学血糖传感器,其特征在于,包括:吸引负电极(1)、对电极(2)、参比电极(3)、工作电极(4)以及吸引正电极(5);
所述吸引负电极(1)与吸引正电极(5)在皮下组织形成电场,以使皮下组织的葡萄糖产生电渗作用从而被牵引至表皮层并向吸引正电极(5)靠近最终向表皮层聚集;所述对电极(2)、所述参比电极(3)以及所述工作电极(4)在葡萄糖电渗前或电渗后侵入待检测区域的表皮层,以与表皮层的组织层间液形成电化学回路;其中,所述参比电极(3)提供基准电势,所述工作电极(4)在电化学回路中的葡萄糖氧化作用下以基准电势为基准产生一个反映葡萄糖浓度的电信号。
2.根据权利要求1所述的微创电化学血糖传感器,其特征在于,所述电极(2)、参比电极(3)以及工作电极(4)采用微针阵列。
3.根据权利要求1所述的微创电化学血糖传感器,其特征在于,所述微创电化学血糖传感器还包括柔性PI衬底,所述吸引负电极(1)、对电极(2)、参比电极(3)、工作电极(4)以及吸引正电极(5)均位于柔性PI衬底上。
4.根据权利要求1所述的微创电化学血糖传感器,其特征在于,所述对电极(2)、所述参比电极(3)以及所述工作电极(4)刺入表皮层的深度相同,刺入深度范围为0.07~1.2mm。
5.根据权利要求1所述的微创电化学血糖传感器,其特征在于,将对电极(2)、参比电极(3)以及工作电极(4)连接相应电源,在葡萄糖电渗前侵入待检测区域的表皮层,在电渗后打开电源开关以与表皮层的组织层间液形成电化学回路;或在电渗后侵入待检测区域的表皮层并打开电源开关,以与表皮层的组织层间液形成电化学回路。
6.根据权利要求1所述的微创电化学血糖传感器,其特征在于,所述工作电极(4)的尖端表面覆盖有葡萄糖氧化酶修饰层,葡萄糖氧化酶修饰层与葡萄糖产生化学反应变化生成过氧化氢和葡萄糖酸,通过工作电极(4)检测间接产物过氧化氢的浓度变化,以产生反映葡萄糖浓度的电化学信号。
7.根据权利要求1所述的微创电化学血糖传感器,其特征在于,所述吸引负电极(1)接恒定电位仪的负极,所述吸引正电极(5)接恒定电位仪的正极,打开电位仪开关设置电流为0.2mA,所述吸引负电极(1)与吸引正电极(5)在皮下组织形成电场,以使皮下组织的葡萄糖产生电渗作用从而被牵引至表皮层,并在电渗作用下聚集在待检测区。
8.一种微创电化学血糖传感器的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:
S1,选择玻璃片(100),并对玻璃片(100)进行清洗和烘干;
S2,在S100完成后的玻璃片(100)一面旋涂Omnicoat光刻胶(200),并在冷却后在Omnicoat光刻胶(200)上旋涂SU-8光刻胶(300);
S3,将载玻片(400)放置玻璃片(100)未旋涂光刻胶的一面,并在载玻片(400)上放置第一光刻板(500),之后进行UV曝光以使未曝光区域与光刻胶进行反应,之后放置在显影剂中显影获得微针阵列板;
S4,将微针阵列板放置在真空容器中,并通过向真空容器浇筑PDMS混合溶液形成固化的PI微针阵列;
S5,将PI微针阵列模中倒入非光敏PI胶,并在PI微针阵列背面旋涂1813光刻胶(600),将第二光刻板(700)放置在PI微针阵列上并沉积牺牲层(8);之后在牺牲层(800)上溅射沉寂一层金属膜(900),并在沉积完成后浸泡在溶剂中使牺牲层溶解从而去除多余的金属膜(900),获得微针阵列的对电极(2)、参比电极(3)、工作电极(4);
S6,在参比电极(3)上均匀涂抹Ag/AgCl涂层以及将工作电极(4)浸入葡萄糖氧化酶溶液使尖端形成葡萄糖氧化酶修饰层,得到由吸引负电极(1)、吸引正电极(5)、对电极(2)、参比电极(3)、工作电极(4)构成的微创电化学血糖传感器。
9.根据权利要求8所述的微创电化学血糖传感器的制备方法,其特征在于,S5中在牺牲层(800)上溅射沉寂一层金属膜(900)包括:
通过溅射在牺牲层(800)沉积一层厚度为15nm的Cr膜,再沉积厚度为200nm的Pt膜,从而完成金属膜(900)沉积。
10.一种微创电化学血糖检测仪,其特征在于,设置有权利要求1至7任一项所述的微创电化学血糖传感器。
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