加工后的芯片為劃片后用金線將芯片上的焊盤和 PCB 板底座上的焊盤導通,PCB 上有和外界處理電路相連的接口。焊盤處用環氧樹脂封裝,避免暴露而引入噪聲,同時固定腔體用于培養細胞。采用電鍍鉑黑的方法來提升電極比表面積,在電鍍前,芯片表面用酒精和去離子水交替清洗,直至顯微鏡下觀察到電極上無異物并呈亮金色。電鍍鉑黑的溶液出 1%的氯酸和0.01%的醋酸鉛配制而成。以微電極為工作電極,Ag/AgCI 電極為參考電極,鉑電極為對電極,恒電位工作儀產生的直流恒電壓 0.01mV 為工作電壓,根據電極大小控制時間,直徑為30um的電極所需電鍍時間約為20~25s。電鍍后電極位點表面早黑色棉絮狀,明顯增加了電極表面的粗糙程度。處理后的芯片可用純水清洗,去除離散的鉑黑微粒,浸于純水環境中,并避光保存,避免芯片表面生長微生物而受到污染。柔性叉指電極具有可彎折、可延展等特性,可以模仿皮膚。濟南PDMS叉指電極
叉指電極生物傳感器的制備采用表面生物化學修飾技術完成,具體修飾過程如下: ( 1)清洗叉指電極基底,為了在叉指微電極陣列的微間隙中固定生物分子,依次用無水乙醇、氫氧化鈉溶液和去離子水分別清洗基底;(2)硅烷化處理,將清洗后的叉指電極基底浸泡在含有硅烷化試劑的乙醇溶液中24小時,將硅烷化試劑修飾在叉指電極微間隙中的玻璃表面,用乙醇沖洗后基底用氮氣吹干;( 3)活化處理.將硅烷化的叉指電極基底浸泡在戊二醛溶液中1小時,將戊二醛修飾在硅烷化試劑表面,然后用清水沖洗;( 4) 固聯捕獲單克隆抗體. 在活化的叉指電極基底表面滴加含有捕獲單抗的PBS緩沖液,在37°C下保溫1小時,將捕獲單抗固定在戊二醛上,然后用 PBS 清洗以除去多余的和弱固定的捕獲單抗。徐州血糖測試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。
叉指電極雙電層來源于界面電荷,產生在固-液界面,由于其特殊微觀結構與性質決定了固-液界面的性能。通過雙電層理論人們可以得到表面濃度、濃度分布、吸附層與基地之間的電容值及變化率等電化學反應參數。此外,雙電層間還有界面電場,該電場的距離非常小因而有較大的電場強度,并且能夠極大的改變電化學反應速度,甚至使某些條件下難以發生或進行的化學反應可以得以實現。電容產生于電解質和電極表面界面上的離子和分子之間的相互作用,并與電極面積間接成正比。雙層電容對測量裝置施加了限制,增加了低頻的測量誤差,通過優化微電極的設計,以降低界面阻抗,并在較低的頻率范圍內擴展微電極的有效頻率探測范圍,首先是消除界面現象的影響,然后提高微生物測量的靈敏度。
為保證叉指電極的良率和性能,所有工藝步驟均在超凈間內完成,采用剝離工藝進行電極制作。首先,利用熱氧化生長500 nm 二氧化硅硅片以確保襯底的絕緣性。將硅片用乙醇、超純水超聲清洗,并氮吹干燥保證表面潔凈。然后旋涂光刻膠,前烘后進行光刻,其中不同尺寸的叉指電極選用不同尺寸的掩膜版。在光刻、顯影將電極圖形轉移至二氧化硅襯底后,用氧等離子體刻蝕去除殘膠。然后電子束蒸發沉積一層 10nm/70nm 的Cr/Au,其中Cr為金電極的黏附層。依次在乙醇、超純水中進行超聲清洗,完成剝離后切片即得到叉指電極傳感器。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。
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。現有研究表明,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。叉指電極可用于檢測食源致病菌,食源致病菌通常直接或間接污染食物或或飲用水。河南玻璃叉指電極
柔性生物電極的研究主要包括電阻式的柔性生物電極和電容式的柔性生物電極。濟南PDMS叉指電極
叉指電極制備方法包括四個步驟:(1)襯底清洗。首先需要對基片進行清洗,本工作中所用二氧化硅硅片在購得潔凈硅片的基礎上,再依次進行乙醇、去離子水的超聲清洗。 (2) 光刻。光刻是一種將掩膜版上圖形轉移到襯底表面的技術,在大規模集成電路制造中有應用,其主要利用紫外光照射光刻膠使其化學性質改變,然后去除相應光刻膠,得到掩模版上的圖形,進而作為后續工藝的掩模。(3) 薄膜沉積。主要包括物理方法和化學方法沉積。(4) 剝離(lift-of)。剝離是在襯底上進行薄膜沉積后,通過去除光刻膠的方法使附著在光刻膠上的金屬脫附,直接沉積在襯底的金屬被保留,形成電極圖形。剝離工藝的優勢是操作簡單、成本低廉,而且去膠過程中不會對襯底產生刻蝕損傷。濟南PDMS叉指電極
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