柔性襯底電極主要采用絲網印刷工藝進行制備,再經低溫固化即得成品,用于采集生物電信號的傳感器。目前常使用的柔性基底材料主要有聚二甲基硅氧烷(PDMS),聚對苯二甲酸乙二醇(PET),聚亞胺(PI),聚丙烯(PP) 或聚氨基甲酸醋(PU) 等。影響柔性襯底電極性能的因素主要有電極漿料的配比,導電聚合物的組成,電極結構的設計,低溫固化的溫度及時間等。具有設計靈活、小巧輕便、結構簡單、制備簡便,成本低廉等優點。低溫固化型銀漿一般是由片狀銀粉、球狀銀粉(含量較少,一般為控制滑移添加保障電學性能)、有機溶劑(稀釋劑)、樹脂(一般為環氧樹脂)、固化劑以及部分助劑組成。電極陣列導電層與生物組織無需直接接觸就能夠通過電容耦合的形式對生物信號進行采集。湖南MEMS叉指電極
無創檢測具有不侵入人體、不造成創傷的優點,目的在于不對使用者造成創傷的前提下,通過傳感器間接的檢測相關生理特征和生化參數,因此無創檢測方法也稱為間接測量。雖有現在有多種關于無創血糖檢測技術被提出并驗證,但是無創測量方法通常需要通過多參數測量的推算,建立數學模型等間接反映出血糖濃度,測量結果普遍遜色于需要侵入的有創測量精度。由于面臨不可避免的強外部干擾、個體差異較大等客觀問題,導致測量數據不穩定,準確性不高。珠海叉指電極設計叉指電極陣列以玻璃基為襯底具有良好的生物相容性。
在電化學生物傳感器中,由相對交叉排列的微叉指電極之間產生一個平行板電容場,由打開的電極,向被測材料提供單邊測試區域,兩電極板和之間產生電場線。叉指電極原理為,傳感器產生的電場線穿透到被測物中并改變傳感器的阻抗,由于傳感器表現為電容,容抗則成為系統性能的函數。因此,通過測量被測物對傳感器的電容電抗,可以評估系統的性能。由于叉指傳感器的電極是共面的,因此被測電容會給出很高的信噪比,為了獲得較強的信號,該傳感器的電極重復平面陣列。
高分子材料、單獨的Si3N4、SiO2/Si3N4/SiO2的復合層常作為鈍化層的可選材料。光刻膠和聚酷亞胺是光敏感的材料,能夠在紫外光曝光下形成掩模板所設計的圖形,以暴露金屬電極位點。這些材料具有較低的介電常數(低于2.7)和良好的生物相容性。相比之下,高分子材料的鈍化層厚達幾微米,容易受到化學腐蝕,清洗的時候容易碎裂,減短芯片的壽命。硅化合物采用等離子增強型化學氣相沉積(PECVD)方法沉積在已經形成電極,引線圖形的金屬層上,并采用刻蝕的方法將金屬電極位點暴露。SiO2/Si3N4都具有絕緣特性,其介電常數分別為7.5 和3.9。在金屬-氧化硅-硅的結構中SiO2不能有效地阻止離子的通過,因此較少單獨用來做鈍化層。SiO2/Si3N4/ SiO2的復合層結合了 Si02的絕緣性和Si3N4阻止離子通過的特性,是鐘化層的較好的選擇。單獨的Si3N4則簡化了加工的過程,但需加厚。在本實驗工作中,采用單獨的Si3N4鈍化層,厚度為800-1000nm,能達到良好的絕緣作用。生物傳感器是一種以生物活性單元為敏感元件, 結合化學、物理轉換元件。
在各類生物傳感器中,葡萄糖傳感器在食品、醫藥和生物等領域均有應用。據資料顯示,到2030年,全球糖尿病患者達到5.5億。在診斷及*****的過程中,葡萄糖濃度檢測是必不可少的。現在檢測葡萄糖濃度的方法主要有比色法、熒光法、色譜法和電化學法等,其中電化學法以便捷、操作簡單、價格低廉等優勢成為重要檢測手段。電化學法一般采用的為叉指電極或三電極系列作為檢測信號和電信號傳輸的工具,若采用體內葡糖糖檢測,則需要采用柔性電極。叉指微電極細胞傳感器將會朝著超微型化、集成化、陣列化和實時在線檢測等方向發展。濟南生物叉指電極
微叉指電極因其靈敏度高、響應速度快、檢出限低、成本適中、攜帶方便等優點。湖南MEMS叉指電極
電極類生物傳感器的工作分步驟大致分為以下三步:1) 由被測物的阻抗響應可以得到正弦激勵小信號。2) 對傳感器的表面進行修飾,增強吸附被測物的能力。3) 分析目標檢測物在傳感器表面吸附前后的阻抗變化得到量化關系。電極設計成叉指陣列形狀,可以極大提高反應速率,有效的縮短檢測時間。同時,叉指電極具有阻抗降低、穩定性快、信噪比高等優點,與新技術結合構成新型傳感器被應用于檢測領域。將微叉指電極作為載體,通過電化學檢測方法與生物傳感技術相結合,能夠顯著提高電化學傳感器的檢測精度和靈敏度。湖南MEMS叉指電極
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