[發明專利]柔性微針式傳感器及其制備方法、三維立體狀電極及其封裝體

有效

• 申請號: 201810517384.2
• 申請日: 2018-05-25
• 公開（公告）號: CN108956737B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 馮雪;梁紫微;魯思淵
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327;G01N33/50
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

1.一種柔性微針式傳感器，其特征在于，所述傳感器包括：

一個或多個針體部分；

基底部分，

所述一個或多個針體部分與基底部分相連接，每個針體部分另一末端具有尖銳結構，

所述針體部分包括基質以及包封于基質內部的電極，所述電極為三維立體狀電極，并且，所述針體的基質包括至少部分交聯的水溶性或親水性高分子材料，

所述電極在基質內部具有拓撲狀、梳狀、樹枝狀或螺旋椎體狀的一種或多種狀態，

所述基底部分由包含具有柔性的聚合物材料形成。

2.根據權利要求1所述的傳感器，其特征在于，所述尖銳結構選自圓錐狀、棱錐狀、彈頭狀或箭頭狀；所述針體的基質還包括一種或多種活性物質，所述活性物質包括藥物活性物質或者能夠和組織液中目標化學元素產生化學反應的活性物質。

3.根據權利要求1或2所述的傳感器，特征在于，在所述電極表面經過修飾。

4.根據權利要求1或2所述的傳感器，其特征在于，所述針體部分具有多孔結構；所述至少部分交聯的水溶性或親水性高分子材料源自于水凝膠。

5.根據權利要求1或2所述的傳感器，其特征在于，所述多個針體部分以規則或不規則的形狀排布于所述基底部分之上，并且每個針體部分相互獨立的具有相同或不同的外形。

6.一種柔性微針式傳感器的制備方法，其特征在于，所述傳感器包括一個或多個針體部分以及基底部分，所述針體部分包括基質以及基質內部的三維立體狀電極，所述方法包括如下步驟：

三維立體狀電極的制備步驟；

使用所述基質將所述三維立體狀電極封裝以形成針體部分的步驟；

將所述針體部分一端與所述基底部分相連接的步驟，并且，

所述針體的基質包括至少部分交聯的水溶性或親水性高分子材料，

所述三維立體狀電極具有拓撲狀、梳狀、樹枝狀或螺旋椎體狀的一種或多種狀態，所述基底部分由包含具有柔性的聚合物材料形成。

7.根據權利要求6所述 的制備方法，其特征在于，在所述三維立體狀電極的制備步驟之后還具有對所述三維立體狀電極表面進行修飾的步驟。

8.根據權利要求6或7所述的制備方法，其特征在于，所述針體部分具有多孔結構；所述至少部分交聯的水溶性或親水性高分子材料源自水凝膠。

9.一種三維立體狀電極，其特征在于，具有：

底部和頂部，

沿著底部向頂部的方向形成連續的螺旋錐狀，并且，

在沿著底部向頂部的垂直方向上，底部與頂部最長距離為500-1200微米，

在沿著底部向頂部的垂直方向上，底部具有的投影面積中的最大寬度為200-600微米,

所述三維立體狀電極由包含熱固性樹脂的材料以及形成于熱固性樹脂表面的導電層形成。

10.根據權利要求9所述的三維立體狀電極，其特征在于，所述熱固性樹脂選自聚酰胺、聚酰亞胺、環氧樹脂、酚醛樹脂、聚氨酯、不飽和有機硅樹脂中的一種或多種。

11.根據權利要求9或10所述的三維立體狀電極，其特征在于，所述三維立體狀電極表面經過修飾。

12.一種三維立體狀電極的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

在柔性薄膜上形成電極層以制備平面電極材料，

對所述平面電極材料進行刻蝕以得到具有鏤空圖案的平面電極，

將所述鏤空圖案進行拉伸，然后在拉伸狀態下進行固化以得到三維立體狀電極，

所述鏤空圖案為螺旋形狀，

所述三維立體狀電極具有底部和頂部，在沿著底部向頂部的垂直方向上，底部與頂部最長距離為500-1200微米；在沿著底部向頂部的垂直方向上，底部具有的投影面積中最大寬度為200-600微米。