CN212159651U - 方形葡萄糖传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了方形葡萄糖传感器，包括硅片衬底，硅片衬底上分别设有对电极、工作电极与参比电极，对电极、工作电极与参比电极中均包括有铬薄膜层与铂薄膜层，对电极中另包括有一级铂导线，工作电极中另包括有二级铂导线、金纳米颗粒、葡萄糖氧化酶与Nafion膜，且参比电极另包括有三级铂导线与银薄膜层。本实用新型在硅片衬底上分别设置对电极、工作电极与参比电极，并使参比电极位于工作电极左侧，同时使对电极围绕工作电极呈方形结构，以构成方形结构的葡萄糖传感器设备；采用氧化还原反应原理检测葡萄糖浓度，工作电极与对电极之间形成电流，能表现出较高的灵敏度，参比电极提供稳定参比电势，有较好的稳定性。

Description

方形葡萄糖传感器

技术领域

本实用新型涉及糖尿病治疗技术领域，尤其涉及方形葡萄糖传感器。

背景技术

随着生活水平的不断提高，使得人们的饮食也出现了一定的不合理化，缺乏科学性的的暴饮暴食可能会导致糖尿病的爆发，在此情形下，我国拥有着上亿糖尿病患者，位于世界首位，目前仍然没有治愈糖尿病的有效方法，只能靠饮食控制、运动控制和药物控制将糖尿病患者的血糖浓度稳定在正常的生理范围内。

为了能够对糖尿病进行有效的救助与应对，必须要保证早发现早治疗，而在现有的检测技术下，对于血糖浓度的检测和监测就需要用到大量的葡萄糖传感器，传统的检测仪器不仅制造成本高，且对葡萄糖的反应灵敏度较低，难以保证能够及时的发现人体葡萄糖出现的异常情况是，因此具有低成本与批量化，且能够对葡萄糖进行高度反应的葡萄糖传感器就显得极为重要。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中难以对糖尿病进行高灵敏度检测的问题，而提出的方形葡萄糖传感器。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

方形葡萄糖传感器，包括硅片衬底，所述硅片衬底上分别设有对电极、工作电极与参比电极，所述对电极、工作电极与参比电极中均包括有铬薄膜层与铂薄膜层，所述对电极中另包括有一级铂导线，所述工作电极中另包括有二级铂导线、金纳米颗粒、葡萄糖氧化酶与Nafion膜，且参比电极另包括有三级铂导线与银薄膜层。

优选地，所述工作电极位于中部，且参比电极位于工作电极左侧，所述对电极水平环绕工作电极呈方形结构。

优选地，所述铬薄膜层、铂薄膜层与银薄膜层自下而上分布于硅片衬底上，且成型的银薄膜层上浇涂有AZ9260正性光刻胶层。

优选地，所述金纳米颗粒固定位于工作电极的铂薄膜层上，且葡萄糖氧化酶固定位于金纳米颗粒上。

优选地，所述Nafion膜包裹于工作电极的葡萄糖氧化酶上。

优选地，所述硅片衬底上的对电极、工作电极与参比电极的成型整体为方形结。

与现有技术相比，本实用新型具备以下优点：

1、本实用新型在硅片衬底上分别设置对电极、工作电极与参比电极，并使参比电极位于工作电极左侧，同时使对电极围绕工作电极呈方形结构，以构成方形结构的葡萄糖传感器设备。

2、本实用新型采用氧化还原反应原理检测葡萄糖浓度，工作电极与对电极之间形成电流，能表现出较高的灵敏度，参比电极提供稳定参比电势，有较好的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型提出的方形葡萄糖传感器的结构示意图；

图2为本实用新型提出的方形葡萄糖传感器的工作电极组织结构示意图；

图3为本实用新型提出的方形葡萄糖传感器的制造工艺流程示意图。

图中：1对电极、2工作电极、3参比电极、4一级铂导线、5二级铂导线、6三级铂导线、7硅片衬底、8铬薄膜层、9铂薄膜层、10银薄膜层、11 AZ9260正性光刻胶层、12金纳米颗粒、13葡萄糖氧化酶、14 Nafion膜。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-3，方形葡萄糖传感器，包括硅片衬底7，硅片衬底7上分别设有对电极1、工作电极2与参比电极3，对电极1、工作电极2与参比电极3中均包括有铬薄膜层8与铂薄膜层9，对电极1中另包括有一级铂导线4，工作电极2中另包括有二级铂导线5、金纳米颗粒12、葡萄糖氧化酶13与Nafion膜14，且参比电极3另包括有三级铂导线6与银薄膜层10，一级铂导线4、二级铂导线5与三级铂导线6依次对应分布，以构成三电极结构。

具体参照说明附图1，工作电极2位于中部，且参比电极3位于工作电极2左侧，对电极1水平环绕工作电极2呈方形结构。

铬薄膜层8、铂薄膜层9与银薄膜层10自下而上分布于硅片衬底7上，且成型的银薄膜层10上浇涂有AZ9260正性光刻胶层11。

需要注意的：对AZ9260正性光刻胶层11的应用包括一次光刻、一次湿法腐蚀、二次光刻、二次湿法腐蚀与去胶工序。

金纳米颗粒12固定位于工作电极2的铂薄膜层9上，采用循环伏安法，在工作电极2表面电沉积金纳米颗粒12。溶液浓度5mg/mL，沉40圈，电压扫描范围-1.0V～+1.0V，扫描速率100mV/s，且葡萄糖氧化酶13固定位于金纳米颗粒12上，在工作电极2表面滴涂10μL浓度为40mg/mL的葡萄糖氧化酶13溶液，并在4℃环境下干燥。

Nafion膜14包裹于工作电极2的葡萄糖氧化酶13上，在工作电极2表面滴涂3μL质量分数为5％的Nafion，并在室温下干燥，从而制备完成成型的三电极结构的方形传感器。

硅片衬底7上的对电极1、工作电极2与参比电极3的成型整体为方形结构。

具体参照说明附图2-3，本实用新型可通过以下制作方式阐述其功能原理，其制作方式具体包括以下步骤：

步骤A)溅射沉积：用磁控溅射机在硅片衬底7上依次沉积20～30nm的铬薄膜层8、100～150nm厚的铂薄膜层9以及100～150nm厚的银薄膜层10；

步骤B)一次光刻：①匀胶：将清洗后的样品放置在匀胶机上滴涂AZ9260正性光刻胶11，转速500r/min(5s)，2000r/min(30s)；②前烘：将样品放在温度100℃的热板上，烘烤90s；③曝光：用带有三电极图形的掩模版进行掩蔽，紫外光照射5s；④显影：将样品置于AZ300MIF显影液中浸泡300s，溶解掉曝光部分AZ9260正性光刻胶层11；⑤后烘：用去离子水清洗样品30秒后，放在温度120℃的热板上，烘烤60s左右；

步骤C)一次湿法腐蚀：使用H2SO4与HCl体积比为3：1的混合王水对未被掩蔽的金属层进行刻蚀，仅留下受保护图案和干净的硅片衬底7表面；

步骤D)二次光刻：用只带有参比电极3形状的掩模版精确对准进行掩蔽，紫外光照射，然后浸入AZ300MIF显影液中去除工作电极2与对电极1上的AZ9260正性光刻胶层11；

步骤E)二次湿法腐蚀：用HNO3溶液化学湿法刻蚀未被掩蔽的工作电极2和对电极1上的银薄膜层10，留下铂薄膜层9，然后用去离子水冲洗；

步骤F)去胶：将样品泡在丙酮中300s，去除参比电极3上残留的AZ9260正性光刻胶层11，露出银薄膜层10表面，在室温下干燥；

步骤G)修饰金纳米颗粒12：采用循环伏安法，在工作电极2表面电沉积金纳米颗粒12。溶液浓度5mg/mL，沉40圈，电压扫描范围-1.0V～+1.0V，扫描速率100mV/s；

步骤H)吸附葡萄糖氧化酶13：在工作电极2表面滴涂10μL浓度为40mg/mL的葡萄糖氧化酶13溶液，4℃环境下干燥；

步骤I)包裹Nafion14膜：在工作电极2表面滴涂3μL质量分数为5％的Nafion材料，并在室温下干燥。

通过上述步骤以制成的三电极结构的方形葡萄糖传感器用来检测人体葡萄糖的浓度，使得在工作电极2与对电极1之间形成电流，能表现出较高的灵敏度，参比电极3提供稳定参比电势，具有较好的稳定性。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.方形葡萄糖传感器，包括硅片衬底(7)，其特征在于，所述硅片衬底(7)上分别设有对电极(1)、工作电极(2)与参比电极(3)，所述对电极(1)、工作电极(2)与参比电极(3)中均包括有铬薄膜层(8)与铂薄膜层(9)，所述对电极(1)中另包括有一级铂导线(4)，所述工作电极(2)中另包括有二级铂导线(5)、金纳米颗粒(12)、葡萄糖氧化酶(13)与Nafion膜(14)，且参比电极(3)另包括有三级铂导线(6)与银薄膜层(10)。

2.根据权利要求1所述的方形葡萄糖传感器，其特征在于，所述工作电极(2)位于中部，且参比电极(3)位于工作电极(2)左侧，所述对电极(1)水平环绕工作电极(2)呈方形结构。

3.根据权利要求1所述的方形葡萄糖传感器，其特征在于，所述铬薄膜层(8)、铂薄膜层(9)与银薄膜层(10)自下而上分布于硅片衬底(7)上，且成型的银薄膜层(10)上浇涂有AZ9260正性光刻胶层(11)。

4.根据权利要求1所述的方形葡萄糖传感器，其特征在于，所述金纳米颗粒(12)固定位于工作电极(2)的铂薄膜层(9)上，且葡萄糖氧化酶(13)固定位于金纳米颗粒(12)上。

5.根据权利要求4所述的方形葡萄糖传感器，其特征在于，所述Nafion膜(14)包裹于工作电极(2)的葡萄糖氧化酶(13)上。

6.根据权利要求1所述的方形葡萄糖传感器，其特征在于，所述硅片衬底(7)上的对电极(1)、工作电极(2)与参比电极(3)的成型整体为方形结构。

Images