CN212568596U - 同时测定胆固醇和葡萄糖的微型三电极传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及生物传感技术领域，尤其涉及同时测定胆固醇和葡萄糖的微型三电极传感器，包括硅片衬底及硅片衬底上分别设有的对电极、工作电极组与参比电极；工作电极组包括各自呈圆形的胆固醇氧化酶工作电极和葡萄糖氧化酶工作电极；对电极半包裹并隔开胆固醇氧化酶工作电极和葡萄糖氧化酶工作电极；参比电极位于胆固醇氧化酶工作电极和葡萄糖氧化酶工作电极之间；对电极、胆固醇氧化酶工作电极、葡萄糖氧化酶工作电极和参比电极依次分别通过一级铂导线、二级铂导线、四级铂导线、三级铂导线连接外部设备，本实用新型采用氧化还原反应原理检测葡萄糖和胆固醇浓度，使得灵敏度高，有较好的稳定性和同步性。
Description
技术领域
本实用新型涉及生物传感技术领域，尤其涉及同时测定胆固醇和葡萄糖的微型三电极传感器。
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。同样，随着发展水平的提高,胆固醇异常的发病率呈增长趋势。现代研究已经发现,心脏病、糖尿病、动脉粥样硬化、静脉血栓、胆石症等与高胆固醇血症有密切的关系。
为了能够对心脏病、糖尿病、动脉粥样硬化、静脉血栓、胆石症等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，对于葡萄糖和胆固醇浓度的检测和监测就需要用到大量的传感器，传统的检测仪器不仅制造成本高，且只能对单一成分进行测量，因此具有低成本与批量化，且能够对葡萄糖和胆固醇同时进行高度反应的传感器就显得极为重要。
实用新型内容
本实用新型的目的在于为了实现对葡萄糖和胆固醇的同步检测，为此本实用新型提供了同时测定胆固醇和葡萄糖的微型三电极传感器，能够对葡萄糖和胆固醇进行同步检测。
为了实现上述目的，本实用新型提供了同时测定胆固醇和葡萄糖的微型三电极传感器，其包括：硅片衬底，其特征在于，所述硅片衬底上分别设有对电极、工作电极组与参比电极；所述工作电极组包括各自呈圆形的胆固醇氧化酶工作电极和葡萄糖氧化酶工作电极；所述对电极半包裹并隔开所述胆固醇氧化酶工作电极和所述葡萄糖氧化酶工作电极；所述参比电极位于所述胆固醇氧化酶工作电极和所述葡萄糖氧化酶工作电极之间；
所述对电极、所述胆固醇氧化酶工作电极、所述葡萄糖氧化酶工作电极和所述参比电极依次分别通过一级铂导线、二级铂导线、四级铂导线、三级铂导线连接外部设备。
进一步地，所述对电极自下而上由硅片衬底、铬薄膜层和铂薄膜层构成。
进一步地，所述胆固醇氧化酶工作电极自下而上由硅片衬底、铬薄膜层、铂薄膜层、金纳米颗粒和胆固醇氧化酶构成。
进一步地，所述葡萄糖氧化酶工作电极自下而上由硅片衬底、铬薄膜层、铂薄膜层、金纳米颗粒、葡萄糖氧化酶和Nafion膜构成。
进一步地，所述参比电极自下而上由硅片衬底、铬薄膜层、铂薄膜层和银薄膜层构成。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型采用氧化还原反应原理检测葡萄糖和胆固醇浓度，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。
(2)本实用新型传感器使用微机械加工工艺制备，便于携带、易于微型化和集成化。
(3)本实用新型传感器，与多通道电化学工作站的检测电路相连,能够实现双通道同时检测，更加方便快捷，且同步性好,能减小测量误差，显著提高了检测效率。
(4)本实用新型传感器的两个工作电极上分别固化了葡萄糖氧化酶和胆固醇氧化酶，实现了对组织液中葡萄糖和胆固醇的特异性测量。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型对电极的结构示意图。
图3为本实用新型胆固醇氧化酶工作电极的结构示意图。
图4为本实用新型葡萄糖氧化酶工作电极的结构示意图。
图5为本实用新型参比电极的结构示意图。
图6为本实用新型的制作原理图。
其中：1.对电极、2.胆固醇氧化酶工作电极、3.参比电极、4.一级铂导线、5.二级铂导线、6.三级铂导线、7.葡萄糖氧化酶工作电极、8.四级铂导线、9.硅片衬底、10.铬薄膜层、11.铂薄膜层、12.银薄膜层、13.AZ9260正性光刻胶层、14.金纳米颗粒、15.葡萄糖氧化酶、16.Nafion膜、17.胆固醇氧化酶。
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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1～图5，本实用新型提供了同时测定胆固醇和葡萄糖的微型三电极传感器，包括硅片衬底9，硅片衬底9上分别设有对电极1、工作电极组与参比电极3；工作电极组包括各自呈圆形的胆固醇氧化酶工作电极2和葡萄糖氧化酶工作电极7；对电极1半包裹并隔开胆固醇氧化酶工作电极2和葡萄糖氧化酶工作电极7；参比电极3位于胆固醇氧化酶工作电极2和葡萄糖氧化酶工作电极7之间；
对电极1、胆固醇氧化酶工作电极2、葡萄糖氧化酶工作电极7和参比电极3依次分别通过一级铂导线4、二级铂导线5、四级铂导线8、三级铂导线6连接外部设备。
优选地，对电极1自下而上由硅片衬底9、铬薄膜层10和铂薄膜层11构成。
优选地，胆固醇氧化酶工作电极2自下而上由硅片衬底9、铬薄膜层10、铂薄膜层11、金纳米颗粒14和胆固醇氧化酶17构成。
优选地，葡萄糖氧化酶工作电极7自下而上由硅片衬底9、铬薄膜层10、铂薄膜层11、金纳米颗粒14、葡萄糖氧化酶15和Nafion膜16构成。
优选地，参比电极3自下而上由硅片衬底9、铬薄膜层10、铂薄膜层11和银薄膜层12构成。
更为具体地，本实用新型本实用新型可通过以下制作方式阐述其功能原理，其具体制作是：用磁控溅射机在硅片衬底9上依次沉积20～30nm的铬薄膜层10、100～150nm厚的铂薄膜层11以及100～150nm厚的银薄膜层12；将清洗后的样品放置在匀胶机上滴涂AZ9260正性光刻胶13，转速500r/min(5s)，2000r/min(30s)；之后将样品放在温度100℃的热板上，烘烤90s；再用带有三电极图形的掩模版进行掩蔽，紫外光照射5s；接着将样品置于AZ300MIF显影液中浸泡300s，溶解掉曝光部分AZ9260正性光刻胶层13；然后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；烘烤后使用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9表面；然后，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显影液中去除胆固醇氧化酶工作电极2、葡萄糖氧化酶工作电极7与对电极1上的AZ9260正性光刻胶层13；紧接着用HNO3溶液化学湿法刻蚀未被掩蔽的胆固醇氧化酶工作电极2、葡萄糖氧化酶工作电极7和对电极1上的银薄膜层12，留下铂薄膜层11，然后用去离子水冲洗；接着将样品泡在丙酮中300s，去除参比电极3上残留的AZ9260正性光刻胶层13，露出银薄膜层12表面，在室温下干燥，然后利用三氯化铁溶液对银薄膜层12进行氯化处理，得到参比电极3；同时采用循环伏安法，在胆固醇氧化酶工作电极2、葡萄糖氧化酶工作电极7表面电沉积金纳米颗粒14。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；之后在胆固醇氧化酶工作电极2和葡萄糖氧化酶工作电极7表面分别滴涂10μL浓度为40mg/mL的胆固醇氧化酶和葡萄糖氧化酶溶液，4℃环境下干燥；最后在胆固醇氧化酶工作电极2和葡萄糖氧化酶工作电极7表面滴涂3μL质量分数为5％的Nafion材料，并在室温下干燥。通过上述过程制成的本实用新型，在用来检测人体胆固醇和葡萄糖的浓度时，使得在胆固醇氧化酶工作电极2、葡萄糖氧化酶工作电极7分别与对电极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。
本实用新型可用其他的不违背本实用新型的精神或主要特征的具体形式来概述。因此，无论从哪一点来看，本实用新型的上述实施方案都只能认为是对本实用新型的说明而不能限制本实用新型，权利要求书指出了本实用新型的范围，而上述的说明并未指出本实用新型的范围，因此，在与本实用新型的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在本实用新型的权利要求书的范围内。
Claims (5)
1.一种同时测定胆固醇和葡萄糖的微型三电极传感器，包括硅片衬底(9)，其特征在于，所述硅片衬底(9)上分别设有对电极(1)、工作电极组与参比电极(3)；所述工作电极组包括各自呈圆形的胆固醇氧化酶工作电极(2)和葡萄糖氧化酶工作电极(7)；所述对电极(1)半包裹并隔开所述胆固醇氧化酶工作电极(2)和所述葡萄糖氧化酶工作电极(7)；所述参比电极(3)位于所述胆固醇氧化酶工作电极(2)和所述葡萄糖氧化酶工作电极(7)之间；
所述对电极(1)、所述胆固醇氧化酶工作电极(2)、所述葡萄糖氧化酶工作电极(7)和所述参比电极(3)依次分别通过一级铂导线(4)、二级铂导线(5)、四级铂导线(8)、三级铂导线(6)连接外部设备。
2.根据权利要求1所述的同时测定胆固醇和葡萄糖的微型三电极传感器，其特征在于，所述对电极(1)自下而上由硅片衬底(9)、铬薄膜层(10)和铂薄膜层(11)构成。
3.根据权利要求1所述的同时测定胆固醇和葡萄糖的微型三电极传感器，其特征在于，所述胆固醇氧化酶工作电极(2)自下而上由硅片衬底(9)、铬薄膜层(10)、铂薄膜层(11)、金纳米颗粒(14)和胆固醇氧化酶(17)构成。
4.根据权利要求1所述的同时测定胆固醇和葡萄糖的微型三电极传感器，其特征在于，所述葡萄糖氧化酶工作电极(7)自下而上由硅片衬底(9)、铬薄膜层(10)、铂薄膜层(11)、金纳米颗粒(14)、葡萄糖氧化酶(15)和Nafion膜(16)构成。
5.根据权利要求1所述的同时测定胆固醇和葡萄糖的微型三电极传感器，其特征在于，所述参比电极(3)自下而上由硅片衬底(9)、铬薄膜层(10)、铂薄膜层(11)和银薄膜层(12)构成。
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Guo Chenchen Inventor after: Wang Shengsen Inventor after: Zhang Bin Inventor before: Sun Liyong Inventor before: Lin Qijing Inventor before: Zhang Bin |