微叉指電極是在電極兩端加小振幅正弦激勵信號以產(chǎn)生穿過被測物的電場來改變傳感器的阻抗，從而得到被測物濃度與阻抗信號之間的變化關(guān)系。叉指電極材料、結(jié)構(gòu)仿真、結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)和修飾等影響傳感器的靈敏度，阻抗變化來自電極表面的受體與目標(biāo)分子結(jié)合、細(xì)菌或細(xì)胞增殖、以及用做標(biāo)記信號放大的活性酶引起的介質(zhì)離子濃度變化等。檢測細(xì)胞數(shù)量的阻抗生物傳感器的阻抗變化主要來自于電極表面病原菌細(xì)胞的免疫結(jié)合反應(yīng)產(chǎn)生的阻抗變化或細(xì)胞濃度不同引起的溶液介電常數(shù)變化引起的阻抗變化。叉指電極是一種能對目標(biāo)物質(zhì)進(jìn)行定量或半定量分析的集成設(shè)備。福建陶瓷叉指電極

銀/氯化銀電極是常使用的參比電極之一，同時也是商用化的生物醫(yī)用電極，目前的應(yīng)用于各類電化學(xué)傳感器、生物傳感器以及生物醫(yī)用電極。銀/氯化銀參比電極，雖然其具有優(yōu)異的電位穩(wěn)定性，但由于在保存和使用過程中需要經(jīng)常更換電解液，以及不可避免的存在液接電勢影響了檢測的準(zhǔn)確性。銀/氯化銀電極有多種制備方法，利用銀和氯化銀材料可以漿料化的特點(diǎn)，通過銀/氯化銀電極漿料制備研究，實(shí)現(xiàn)絲網(wǎng)印刷工藝制備銀/氯化銀漿料電極，具有設(shè)計靈活、小巧輕便、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、重復(fù)性好、一致性高、適宜工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。南京PI叉指電極微叉指電極因其靈敏度高、響應(yīng)速度快、檢出限低、成本適中、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)。

在電化學(xué)生物傳感器中，由相對交叉排列的微叉指電極之間產(chǎn)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(qū)域，兩電極板和之間產(chǎn)生電場線。叉指電極原理為，傳感器產(chǎn)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(xiàn)為電容，容抗則成為系統(tǒng)性能的函數(shù)。因此，通過測量被測物對傳感器的電容電抗,可以評估系統(tǒng)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(qiáng)的信號，該傳感器的電極重復(fù)平面陣列。

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(dǎo)通，PCB 上有和外界處理電路相連的接口。焊盤處用環(huán)氧樹脂封裝，避免暴露而引入噪聲，同時固定腔體用于培養(yǎng)細(xì)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(chǎn)生的直流恒電壓 0.01mV 為工作電壓，根據(jù)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(diǎn)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(huán)境中，并避光保存，避免芯片表面生長微生物而受到污染。生物電極薄膜要求具備結(jié)合力強(qiáng)、表面致密性好、導(dǎo)電能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

絲網(wǎng)印刷銀/氯化銀電極用作參比電極時，其性能一般通過電位穩(wěn)定性、電位漂移率、使用壽命、水合期、保質(zhì)期等來表征。此外由于銀/氯化銀電極還可用作生物醫(yī)用電極，所以當(dāng)絲網(wǎng)印刷銀/氯化銀電極用作醫(yī)用電極時，接觸阻抗、信噪比等也可對電極性能進(jìn)行表征。電位穩(wěn)定性是指其電位隨時間的波動性，波動性越小穩(wěn)定性越好，參比電極和醫(yī)用電極的穩(wěn)定性都直接影響著測量的準(zhǔn)確性與可靠性。電極的漂移率指的是其電勢在恒定條件下改變的速率，漂移率越低，電極性能越好。使用壽命是指銀/氯化銀電極在維持工作狀態(tài)下的有效時間。使用壽命根據(jù)應(yīng)用而存在不同，所需壽命通常可以在幾分鐘到一年的范圍內(nèi)。如在分析化學(xué)中所需電極是一次性的，則其使用壽命可能是幾分鐘，而對于某些需長期檢測的應(yīng)用而言，其使用壽命應(yīng)至少幾個月。微間距叉指陣列電極為基礎(chǔ)電極，結(jié)合酶的生物催化銀沉積反應(yīng)來放大分析信號。福建陶瓷叉指電極

生物叉指電極必須具有良好的生物相容性、質(zhì)量可靠性等。福建陶瓷叉指電極

電極由兩個微電極陣列組成，其中梳為多個寬度和間距為微米級的條形電極組成。與傳統(tǒng)電極半無限線性擴(kuò)散層表面不同，微叉指電極采用微米級的結(jié)構(gòu)，電極表面的球形擴(kuò)散場能夠使反應(yīng)物的供給速率得到很大的提升，從而很大程度提高了微叉指電極的信噪比和靈敏度。模板法、光刻法、自組裝法是微叉指電極常用的制作方法。模板法是通過改變制作材料的參數(shù)間接合成并控制結(jié)構(gòu)參數(shù):光刻法首先在絕緣基底上通過氣象沉積得到一層導(dǎo)電薄膜，然后在其表面均勻涂抹一層光刻膠并覆蓋上光刻模板，然后用光照和化學(xué)溶解制作出陣列電極。自組裝法利用納米粒子間的非共價鍵特性，能夠使其在電極表面自動形成規(guī)則的納米薄膜。福建陶瓷叉指電極

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