[發明專利]一種全集成便攜式碳纖維微電極電化學傳感器及檢測系統

有效

• 申請號: 202110599692.6
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113325054B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 梁波;張斌;陳鳴宇;曹佳勝;蔡秀軍;葉學松
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N27/416
• 分類號: G01N27/416;G01N27/48;G01N27/30
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

1.一種全集成便攜式碳纖維微電極的電化學傳感器，其特征在于，所述電化學傳感器（3）包括碳纖維微電極（31）、連接組件（32）和基底電極（33）；

所述碳纖維微電極（31）由電極測量段（311）、電極保護段（312）和電極連接段（313）順次連接而成；

所述連接組件（32）為具有厚度且不吸水的條形件，連接組件（32）表面開設有貫通所述條形件厚度方向的檢測池（321），同時連接組件（32）上還設有溝道（322）和接觸點（323），溝道（322）的端部連通檢測池（321），接觸點（323）與貫通所述條形件厚度方向的連接點（326）導電連接；

所述基底電極（33）在基底層（331）上印有檢測電極體系中除工作電極之外的其他電極，以及檢測電極體系中包括工作電極在內所有電極的電極接觸點；

所述連接組件（32）能夠裝配于所述基底電極（33）上，所述碳纖維微電極（31）能夠嵌入裝配于所述溝道（322）中作為工作電極；三者在裝配狀態下，檢測池（321）的底部開口與基底層（331）上表面貼合形成用于容納待檢測液體的容器；檢測電極體系中除工作電極之外的其他電極檢測端均位于該容器內，所述電極測量段（311）也伸入所述檢測池（321）中，所述電極連接段（313）則依次通過接觸點（323）和連接點（326）與所述基底層（331）上工作電極的電極接觸點導電連接，形成完整的檢測電極體系；

所述碳纖維微電極（31）包括導電連接的碳纖維單絲和金屬導線，且碳纖維單絲和金屬導線外部同時封閉包裹毛細玻璃管形成電極保護段（312），碳纖維單絲伸出毛細玻璃管的一端作為電極測量段（311），金屬導線伸出毛細玻璃管的另一端作為電極連接段（313）。

2.如權利要求1所述的全集成便攜式碳纖維微電極的電化學傳感器，其特征在于，所述碳纖維微電極（31）表面修飾有金納米花顆粒。

3.如權利要求1所述的全集成便攜式碳纖維微電極的電化學傳感器，其特征在于，所述連接組件（32）由3D打印而成，打印材料為樹脂、尼龍或硅膠。

4.如權利要求1所述的全集成便攜式碳纖維微電極的電化學傳感器，其特征在于，所述檢測電極體系為三電極體系，所述基底層（331）上印有除工作電極之外的對電極（335）和參比電極（336），同時印有對電極接觸點（332）、工作電極接觸點（333）和參比電極接觸點（334），對電極（335）和參比電極（336）分別與對電極接觸點（332）和參比電極接觸點（334）導電連接。

5.如權利要求1所述的全集成便攜式碳纖維微電極的電化學傳感器，其特征在于，所述基底層（331）上的電極采用絲網印刷法、光刻法、蠟印法、噴墨法、繪圖法中的一種或多種實現。

6.如權利要求1所述的全集成便攜式碳纖維微電極的電化學傳感器，其特征在于，所述基底層（331）上的電極采用絲網印刷法實現，印刷材料為碳漿、Ag/AgCl、摻雜石墨烯的碳漿、碳納米管或普魯士藍。

7.如權利要求1所述的全集成便攜式碳纖維微電極的電化學傳感器，其特征在于，所述連接組件（32）通過可清除的粘膠固定于所述基底電極（33）上。

8.一種全集成便攜式碳纖維微電極的電化學檢測系統，其特征在于，包括智能設備（1）、電化學信號適配器（2）以及如權利要求1~7任一所述的電化學傳感器（3）；所述電化學傳感器（3）中各電極的電極接觸點均連接電化學信號適配器（2）中的對應觸點，由電化學信號適配器（2）作為電化學工作站對所述電化學傳感器（3）中各電極的電信號進行處理；所述智能設備（1）中設有與電化學信號適配器（2）匹配的通信接口，能夠獲取電化學信號適配器（2）輸出的檢測信號并進行數據的顯示和/或處理和/或傳輸。

9.如權利要求8所述的全集成便攜式碳纖維微電極的電化學檢測系統，其特征在于，所述智能設備（1）為智能移動設備，所述通信接口為USB接口，所述電化學信號適配器（2）為U盤式的電化學工作站。