[發(fā)明專利]一種用于微流控芯片的同軸微電極及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110217457.4
• 申請日: 2011-08-01
• 公開（公告）號: CN102359985A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張加棟;徐碧漪;徐靜娟;陳洪淵
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30
• 代理公司: 南京知識律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 黃嘉棟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種復(fù)合微電極的設(shè)計和制備，特別涉及一種是具有微米級分辨率并能有效屏蔽外界電場耦合的同軸微電極特殊結(jié)構(gòu)及其制備方法。?

背景技術(shù)

微流控芯片已經(jīng)變成了研究生化分析和醫(yī)藥分析等領(lǐng)域一個強大的平臺，正日益發(fā)揮著越來越重要的作用。檢測系統(tǒng)是整個芯片系統(tǒng)最重要的部分之一，理想的檢測系統(tǒng)的一般要求包括高的分離效率，廣泛的應(yīng)用，易于小型化和集成，高的靈敏度等等。電化學(xué)檢測成本低、靈敏度高、易于集成，檢測對象廣泛，已經(jīng)越來越受到人們的重視。其中，安培檢測是電化學(xué)檢測中一種最常見的檢測方式。然而，在微芯片-安培檢測（μCE-AD）中由于分離系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)電路的共地?,分離電壓的微小波動?,都會對安培檢測產(chǎn)生很大的影響，安培檢測通常受到芯片分離高壓的強烈干擾。?

一些論文報了通過使用鉑系金屬尤其是鈀去耦合的方式進行安培檢測，但是這類鉑系金屬去耦電極不能完全隔離分離電壓,同時吸氫具有飽和性?,使用壽命較短。也有通過在管道內(nèi)設(shè)置微孔陣列或填充醋酸纖維素去耦的方式可以把分離電壓的影響降到很小，這種微孔去耦器去耦效果較好?,使用壽命較長?,但通道結(jié)構(gòu)復(fù)雜?,增加了芯片加工的復(fù)雜性，并且去耦器的存在不可避免地由于去耦器與工作電極間的距離導(dǎo)致了額外的柱效應(yīng)。?

在高電場耦合的檢測環(huán)境下樣品濃度和電場耦合強度是一對矛盾。如果工作電極距離通道較遠(yuǎn)?,雖然分離電壓的干擾會基本消除?,但是樣品區(qū)帶擴散會很嚴(yán)重?,從而降低檢測靈敏度。如果工作電極距離通道出口較近?,雖然可以減小試樣區(qū)帶擴張?,但是分離電壓的干擾會很嚴(yán)重。因此一個理想的柱端檢測設(shè)計既要滿足減小工作電極處的殘余電場?,又不至于造成大的譜帶擴張。為此發(fā)展一種能夠不受外界電場影響而進行工作的電化學(xué)檢測系統(tǒng)是必要的，它將大大提升微區(qū)分析的靈敏度和適用環(huán)境。另外如果這種電極兼具可重復(fù)利用性和制備的簡易性廉價性將更加有利于它的工業(yè)化。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種具有可減小甚至消除微流控芯片分離通道中高壓電場對電化學(xué)檢測電位影響的同軸結(jié)構(gòu)，且制備方法簡單，造價低廉，可重復(fù)使用的微電極。?

本發(fā)明的另一個目的是提供一種上述微電極的制備方法。?

本發(fā)明的技術(shù)方案如下。?

一種用于微流控芯片的同軸微電極包括工作電極和參比電極，工作電極是插入玻璃管圓錐尖端微孔內(nèi)的導(dǎo)電細(xì)絲，導(dǎo)電細(xì)絲通過玻璃管壁與參比電極形成天然絕緣層，其一端與玻璃管圓錐尖端截斷處形成的微孔平面齊平，另一端通過與石墨碳粉和銅絲連接形成導(dǎo)電通路引出玻璃管，導(dǎo)電細(xì)絲為金絲、鉑絲、銅絲、銀絲或者碳纖維絲，導(dǎo)電細(xì)絲和銅絲通過UV膠水與玻璃管內(nèi)壁固定；參比電極是是涂覆在玻璃管圓錐尖端外壁的導(dǎo)電層，導(dǎo)電層用絕緣膠絕緣作為導(dǎo)通線路的一部分，只在玻璃管尖端截斷微孔平面處裸露出來，并由一端去掉部分外皮通過纏繞導(dǎo)電膠布而固定在玻璃管表面的漆皮銅絲引出，導(dǎo)電層通過真空濺射、磁控濺射或化學(xué)鍍的方法涂覆在玻璃管表面，金屬層為金、鉑、碳或銀，厚度為納米級。?

?將參比金屬電極以環(huán)狀包覆的形式結(jié)合在盤狀工作電極外側(cè)，形成均勻的電場屏蔽層。由于參比電極和工作電極位于同一平面，且面積在微米量級，有效保證了兩電極在使用時近似位于外電場等位面上，不受檢測電位定向偏移的影響。另外參比金屬層采用濺射或電鍍的方法在玻璃表面直接形成，能夠有效的降低增加額外電極帶來的電極尺寸增大，有利于維持檢測較小的空間分辨率。玻璃在兩個電極間不僅充當(dāng)機械支撐的作用利于電極表面通過打磨再生，還是良好的絕緣體，免除了額外的絕緣需求。?

?制備本發(fā)明的同軸微電極的方法，依次由以下幾個步驟組成。?

（a）工作電極的制備：使用毛細(xì)管拉伸儀將玻璃管一端拉成帶有圓錐尖端，去掉尖端封口形成微孔；將導(dǎo)電細(xì)絲插入微孔中，在孔外保留一定長度的導(dǎo)電細(xì)絲；在玻璃管另一端填入石墨碳粉，與導(dǎo)電細(xì)絲接觸，并將一根銅絲插入玻璃管中形成導(dǎo)電通路引出玻璃管，導(dǎo)電細(xì)絲和銅絲通過UV膠水與玻璃管內(nèi)壁固定；截斷孔外保留的導(dǎo)電細(xì)絲，使其與玻璃管圓錐尖端微孔的截面齊平。?

（b）參比電極的制備：在玻璃管外壁涂覆一層導(dǎo)電層，用絕緣膠絕緣外壁部分的導(dǎo)電層作為導(dǎo)通線路的一部分，僅露出玻璃管圓錐尖端截斷平面處微米級寬度的導(dǎo)電層作為參比電極，并用一端去掉部分外皮通過纏繞導(dǎo)電膠布而固定在玻璃管表面的漆皮銅絲引出，導(dǎo)電層通過真空濺射、磁控濺射或化學(xué)鍍的方法涂覆在玻璃管表面，導(dǎo)電層為金、鉑、碳或銀，厚度為納米級。?