[發(fā)明專利]三維立體叉指電極

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810307445.2
• 申請日: 2018-04-08
• 公開（公告）號(hào): CN108375613B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐龍華;趙慧;江濤;劉旭
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/30
• 分類號(hào): G01N27/30;G01N27/327
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發(fā)明公開了一種三維立體叉指電極。包括從下到上依次布置的基底、底層叉指電極、犧牲層和頂層叉指電極；底層叉指電極和頂層叉指電極為位于不同平面的面內(nèi)叉指電極，犧牲層固定并支撐在底層叉指電極和頂層叉指電極之間，基底為整個(gè)三維立體叉指電極的附著層。本發(fā)明能達(dá)到叉指間隔的納米尺寸，能增強(qiáng)叉指電極的探測靈敏性，有多種電極叉指的組合方式，滿足多種應(yīng)用情況，突破現(xiàn)有叉指電極單一物質(zhì)檢測的限制，對多種物質(zhì)實(shí)現(xiàn)高靈敏度檢測，實(shí)現(xiàn)多物質(zhì)并行傳感。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電化學(xué)傳感器件，尤其涉及一種三維立體叉指電極。

背景技術(shù)

平面電極作為電化學(xué)傳感器件，因其靈敏度高、易于小型化等特點(diǎn)被廣泛關(guān)注。而且，電化學(xué)響應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測。而叉指電極指指狀或者梳妝的平面內(nèi)有周期性圖案的電極，作為最廣泛應(yīng)用的平面電極之一，其有著平面電極傳感的優(yōu)秀特性，在非破壞性測試、電子通訊、化學(xué)測試等廣泛應(yīng)用。

平面叉指電極的傳感原理為：被測目標(biāo)分析物的濃度可通過某些方法影響測試環(huán)境的電信號(hào)，且目標(biāo)分析物濃度和電信號(hào)之間的呈比例關(guān)系。由此可見，為增加平面叉指電極探測靈敏度，可優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括叉指長寬比、相鄰叉指間隙和叉指高度電極指對數(shù)，以降低電阻值，減少背景噪聲。但值得注意的是，上述結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化是為了增加叉指之間的電場強(qiáng)度，加強(qiáng)與被測目標(biāo)物之間的作用。因此，叉指對對數(shù)對于信噪比的提高并沒有影響，性能的優(yōu)化最終需電極尺寸的減小。

目前出現(xiàn)了叉指間距在納米量級(jí)的平面叉指電極，其可靈敏地探測到叉指電極結(jié)構(gòu)間微弱的電信號(hào)變化。但納米量級(jí)的器件對于制作工藝要求較高，且成本相對增加。因此，在原有成熟的工藝環(huán)境下，制作更高靈敏度的叉指電極傳感器件成為必要。

同時(shí)，對于目前出現(xiàn)的平面叉指電極傳感器，常見的是利用氧化/還原法、免疫檢測法等對于單一物質(zhì)的含量檢測，比如乙基葡萄糖醛酸苷(Etg)、丙型肝炎病毒(HCV)抗原等，而多物質(zhì)同時(shí)檢測則尚未出現(xiàn)。若要提高其傳感的檢測效率，多物質(zhì)并行檢測是叉指電極傳感的必然趨勢。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種三維立體叉指電極。該電極結(jié)構(gòu)改進(jìn)原有平面叉指電極的不足，利用原有平面叉指電極工藝達(dá)到叉指間隔的納米尺寸，能增強(qiáng)叉指電極的探測靈敏性，有多種電極叉指的組合方式，滿足多種應(yīng)用情況，突破現(xiàn)有叉指電極單一物質(zhì)檢測的限制，對多種物質(zhì)實(shí)現(xiàn)高靈敏度檢測，實(shí)現(xiàn)多物質(zhì)并行傳感。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明包括從下到上依次布置的基底、底層叉指電極、犧牲層和頂層叉指電極；底層叉指電極和頂層叉指電極為位于不同平面的面內(nèi)叉指電極，犧牲層固定并支撐在底層叉指電極和頂層叉指電極之間，基底為整個(gè)三維立體叉指電極的附著層，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

所述底層叉指電極位于平面A，頂層叉指電極位于平面C，平面A和平面C相平行。

所述的基底和犧牲層為絕緣材料，使得底層叉指電極和頂層叉指電極之間以及底層叉指電極內(nèi)部和頂層叉指電極內(nèi)部之間電絕緣。

所述的基底和犧牲層采用聚合物、半導(dǎo)體材料等。

當(dāng)?shù)讓硬嬷鸽姌O和頂層叉指電極的叉指上下正對對應(yīng)布置時(shí)，即頂層叉指電極的各個(gè)叉指位于底層叉指電極的各個(gè)叉指的正上方，所述的犧牲層布置于底層叉指電極和頂層叉指電極之間并且沿叉指方向間隔開設(shè)有周期性排布的孔洞。

當(dāng)?shù)讓硬嬷鸽姌O和頂層叉指電極的叉指上下交錯(cuò)對應(yīng)布置時(shí)，即頂層叉指電極的各個(gè)叉指位于底層叉指電極的相鄰叉指之間間隙的正上方，所述的犧牲層布置于頂層叉指電極和基底之間并且沿叉指方向間隔開設(shè)有周期性排布的孔洞。

所述的底層叉指電極和頂層叉指電極的兩個(gè)不同叉指電極上固定特異性探針，特異性探針上修飾連接DNA鏈，通過DNA鏈合成金屬納米線，將兩個(gè)不同叉指電極導(dǎo)通。