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mecart2021
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科學(xué)研究||化學(xué)傳感大講壇——叉指電極的應(yīng)用領(lǐng)域
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什么是叉指電極？ 叉指電極是指狀或梳狀的面內(nèi)有周期性圖案的電極，它是通過(guò)電化學(xué)工藝加工獲得的超精細(xì)電路。作為電信號(hào)傳輸核心部件，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)療檢測(cè)、環(huán)境在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，食品安全檢測(cè)，公共安全等重要領(lǐng)域。 叉指電極的工作原理： 基于叉指電極的電化學(xué)傳感器通過(guò)與被測(cè)目標(biāo)分析物發(fā)生反應(yīng)，并產(chǎn)生與目標(biāo)分析物濃度成比例的電信號(hào)來(lái)工作。 叉指電極傳感器主要包括四個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)，分別為： 1、叉指對(duì)數(shù)（對(duì)數(shù)增加，表面積增大，傳感器信號(hào)增大） 2、叉指寬度（長(zhǎng)寬比越大，叉指密度越大，傳感器靈敏度和響應(yīng)速度越高） 3、相鄰叉指之間的間隙距離（間距減小，傳感器靈敏度和響應(yīng)速度提高） 4、叉指電極的厚度 通過(guò)分析叉指電極阻值的計(jì)算公式可發(fā)現(xiàn)，叉指的長(zhǎng)寬比越大，叉指的密度越大，叉指電極的初始電阻越小，從而傳感器的靈敏度和響應(yīng)速度就會(huì)越高。 叉指電極在生物醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用 叉指電極電化學(xué)傳感器具有特異性好、靈敏度高、檢測(cè)速度快等特點(diǎn)，在生物醫(yī)療檢測(cè)、環(huán)境在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，食品安全檢測(cè)，公共安全等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值以及廣闊的應(yīng)用前景。 （1）葡萄糖/血糖監(jiān)測(cè) 基于柔性叉指電極研發(fā)的可穿戴式生物傳感器，可以通過(guò)檢測(cè)患者的汗液和淚液，從而得到葡萄糖水平的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。這對(duì)糖尿病患者來(lái)說(shuō)，是一大福音。 （2）生物芯片 生物芯片包括計(jì)算機(jī)生物芯片、芯片實(shí)驗(yàn)室和檢測(cè)芯片。美國(guó) Affymetrix 公司在 DNA 微陣列芯片的基礎(chǔ)上，發(fā)展出了一系列生物芯片，如蛋白芯片、多肽芯片、寡糖芯片、免疫芯片等，廣泛應(yīng)用于科研和臨床。 （3）疾病診斷 物傳感器能夠檢測(cè)出與神經(jīng)退行性疾病和幾種不同類(lèi)型癌癥相關(guān)的特定分子(谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶)。如帕金森氏病、阿爾茨海默病、宮頸癌，Hela, 乳腺癌等。該裝置的便攜性和低成本使其適用于任何實(shí)際的生活環(huán)境中。 （4）DNA檢測(cè) 生物傳感器芯片可用于進(jìn)行活檢和詳細(xì)的DNA測(cè)序，可以實(shí)時(shí)讀取和檢測(cè)DNA突變。 （5）腦損傷檢測(cè) 生物傳感器可以識(shí)別作為腦損傷生物標(biāo)記的特定蛋白質(zhì)，并且最終可以在手術(shù)室外使用，為運(yùn)動(dòng)員和事故受害者快速檢測(cè)和診斷腦損傷。 （6）穿戴式健康監(jiān)測(cè)儀 利用生物傳感技術(shù)，設(shè)計(jì)成穿戴式設(shè)備，如：智能手表，監(jiān)測(cè)患者康復(fù)鍛煉的效果，從而改善家用康復(fù)設(shè)備的設(shè)計(jì)和功能。 廣州鈺芯叉指電極的應(yīng)用 廣州鈺芯傳感生產(chǎn)的柔性電極，主要是基于高分子材料PI/PET。PI/PET具有可彎曲可拉伸的特性，電極材料可彎折，緊密貼合人體皮膚，適用于可穿戴式傳感器，如汗液傳感檢測(cè)。柔性電極可以貼合人體皮膚，實(shí)時(shí)傳輸檢測(cè)信號(hào)，具有多層卷繞、性能倍增的特性，可大幅度提高電池和超級(jí)電容器的整體性能，提高體積比容量。還可用于柔性醫(yī)療傳感器、可穿戴式傳感器。 鈺芯傳感芯片采用陶瓷作為基底，保證其耐高溫特性，采用純金線(xiàn)路，保證其精密性與準(zhǔn)確性。這項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)是獨(dú)創(chuàng)研發(fā)，目前已經(jīng)申請(qǐng)專(zhuān)利。在油品檢測(cè)中，傳感芯片探頭可能要在高溫環(huán)境下檢測(cè)，叉指電極的金屬線(xiàn)路極易在高溫環(huán)境下氧化，從而導(dǎo)致傳感芯片失效，且地溝油中的重金屬也會(huì)導(dǎo)致傳感芯片的靈敏度下降，不利于重復(fù)使用。鈺芯開(kāi)發(fā)的玻璃釉質(zhì)層涂覆技術(shù)是將微米級(jí)玻璃釉質(zhì)層涂覆在傳感芯片外表面，以提高芯片耐高溫性能。 硅基叉指電極具有高精密特性，電極最小線(xiàn)寬線(xiàn)距可達(dá) 1μm，電極表面金層具有優(yōu)異的生物相容性，適合抗原抗體修飾，廣泛應(yīng)用于生物分子檢測(cè)領(lǐng)域。 三電極由工作電極（WE），參比電極（RE），輔助電極（CE）組成。標(biāo)準(zhǔn)生物三電極采用高分子基材，采用三電極共面設(shè)計(jì)，可與電化學(xué)工作站連接，便于檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸，并在電極檢測(cè)區(qū)域設(shè)置圍壩便于檢測(cè)，適用于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)工作。 |
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