平面叉指電極傳感器是一種低成本、小型化,在線式且適合集成的用于無機物離子檢測的傳感器,采用浸入式檢測方式。根據阻抗特性可以將叉指電極傳感器劃分為 3種類型,第 1 種類型為電感類型,具有電感特性的傳感器通常被用作導電性和磁性材料完整性的無損檢測。第 2 種類型是電容類型,通常表現為叉指狀電極,這種傳感器的應用包括紙漿水分含量的測量,特定細菌檢測,人體皮膚表面含水量測量,化學傳感器,食品安全檢驗等。第 3 種類型是電感性和電容性結構的結合,也可被分類為可遠程操作的無源傳感器,比如用于土木工程材料、含水量的實時監測。叉指電極將生物檢測具有的特異性與電化學技術的準確、快速等優點,制作出集成度高、攜帶方便的微型傳感器。安徽叉指電極
電化學傳感器是一種通過傳感器與水體中相關物質發生電化學反應來定量測量的一種檢測 手段,以電極為載體,當水體中某些粒子與電極表面 的物質發生電化學反應時,其中交流阻抗法是通過電極間的阻抗值來反映水溶液的特定物質濃度的變化,從而可以實現實時測量。目前,傳感器逐步走向小型化和集成化的方向,其中叉指電極具有阻抗低,快速建立穩態信號,信噪比高等優點?,F有研究表明,叉指電極的寬度、間距和厚度都是會影響傳感器靈敏度的重要參數。合肥石英叉指電極柔性電子器件可以利用各種功能材料,通過力學與電子學的完美結合,實現柔性工作環境下的器件功能。
可用于水環境中檢測大腸桿菌的叉指電極生物傳感器,該傳感器是通過在叉指電極陣列上修飾生物分子制備得到。首先利用微制造技術通過蒸發鍍膜、光刻、濕法腐蝕等工藝在基底上制備叉指微電極陣列,然后利用生物修飾技術在叉指電極陣列的微間隙中捕獲大腸桿菌,進而在叉指電極表面產生銀沉淀,使叉指電極導通。通過測量叉指電極的電導值,可實現對大腸桿菌的定量檢測分析。這種叉指電極生物傳感器不但可用于大腸桿菌的檢測,還可應用于其它微生物的檢測。
叉指電極主要是基于兩電極體系(工作電極和對電極)和三電極體系(工作電極、對電極和參比電極) 兩種結構進行研發的。三電極與兩電極結構主要區別在于微電極傳感系統是否包含參比電極。兩電極體系隨著電極表面持續發生化學反應,工作電極的電位產生偏移,電極上的電流始終在變化,此時就難以控制實驗的條件,既要實現控制電壓又要測量電流就會使系統變得十分不穩定,導致傳感器的性能下降。三電極體系中,工作電極是主要的研究和操作對象,通過電極表面的固化酶氧化還原產生電流以實現工作電極的極化。參比電極用來為工作電極提供基準電壓,由 Ag/AgCl 制成,對電極使用惰性金屬鉑制成,這種兩種電極都不會被極性化,因此不會影響實驗中的電流。柔性叉指電極自身的延展性實現與生物組織的良好接觸以保證信號監測質量。
血糖濃度是糖尿病診斷的標準?,F有的血糖儀大多是單點式的,容易錯過血糖變化峰值;無創檢測的優點在于不對使用者造成創傷的前提下,間接檢測或傳感有關生命體生理特征以及生化參數,但受到的干擾因素也更多。酶固化和微針技術,基于保證血糖儀具有較高準確性的同時減小設備的體積與功耗的目的,根據三電極體系的原理,研究并設計出血糖濃度傳感器電路,研制基于三電極微針陣列的可穿戴連續檢測式微創血糖儀,這種微創血糖儀可以減少頻繁扎針產生痛苦,同時能與人體體液接觸,減少了干擾因素提高準確性,實現血糖的連續監測。對醫用叉指電在低成本、可設計、柔性化等方面等提出更高的要求。福建MEMS叉指電極
生物叉指電極必須具有良好的生物相容性、質量可靠性等。安徽叉指電極
MEMS加工技術主要包括光刻、鍍膜、刻蝕。光刻是將掩模板上的圖形通過光刻膠轉移到基底上,主要分為紫外光刻和電子束光刻兩類。紫外光刻中,通常光刻膠涂布在需要被刻蝕的加工層上,掩模板直接壓在光刻膠上,在紫外光曝光下,透光區和不透光區的光刻膠發生相反的反應,顯影后形成所需要的圖形。電子束光刻中無需光刻板,避免了光散射的缺點,能提高光刻的精度,通常在 10nm 以上,高于紫外光刻微米級的精度。鍍膜是將材料沉積在基底上,通常沉膜的方法因材料而異。在硅工藝中,硅化合物采用等離子增強化學氣相沉積(PECVD)或熱生長。金屬薄膜在 MEMS中常用作傳感電極,采用濺射或蒸發將粘附層和工作層金屬均勻一致地沉積于基底上。安徽叉指電極
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