[发明专利]离子选择性固体平面金电极传感芯片及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物电解质传感芯片，属医疗用电解质离子快速检测技术领域，也适用于食品卫生环保快速检测技术领域。具体是一种离子选择性固体平面金电极生物传感芯片及制造方法

背景技术

离子选择性电极(ion selective electrode)是以固态或液态敏感膜为传感介质，对溶液中某种离子产生选择性的响应，从而选择性的识别该离子，测出该离子的浓度(活度)。离子选择性电极的电势与离子的浓度有关，浓度约大，产生的电势差约大。

微型快速医疗分析仪器是近年来刚刚开始的新型高科技产业。其中最核心的技术是分子和生物分子传感技术。例如，生物传感器是一类特殊的传感器，它是以生物活性单元(如酶、抗体、核酸、细胞等)作为生物敏感单元，对目标测物具有高度选择性的检测器。通常，酶的定向催化反应是生物传感器的技术核心和基础。但是离子选择性电极没有酶催化反应存在只是借鉴了酶的选择性催化反应的优点，对不同电解质进行快速定量测量，进几十年来离子选择性膜技术得到了长足发展，大力促进了离子选择性的开发应用。最早的离子选择性电极就是酸度计(测试氢离子H⁺的pH计)，它是离子选择性电极的鼻祖，近年来受其启发有正面的效果，但受其影响太深，离子选择性电极至今仍然都采用类似于酸度计的结构模式，其基本结构如图1所示，电极为圆柱型结构，包括离子产生选择性膜8，参考电极电解质9和内部带有的参考电极10，虽然在外部形式和尺寸大小有不同的变化，但是没有本质的区别。这种传统电极制造模式，其制作工艺复杂，不能适应日以百万计超大规模生产，因此价格昂贵，限制离子选择性电极大量的使用和普及，特别是影响在医院的临床检验、生物医学，急救中心的普及和快速诊断测试。受其制约发展的还包括，食品、制药、化工、环境监测等方面，使得例子选择性电极没有得到其应有的广泛发展和应用。

发明内容

本发明的目的是：针对目前产品存在的制造技术上的复杂性，提供一种离子选择性固体平面金电极生物传感芯片及制造方法，是以金纳米薄膜材料为基础的电极技术，用来生产离子选择性电极。该生产工艺简便，易于超大规模生产。

本发明的技术方案是：一种离子选择性固体平面金电极生物传感芯片，含有基片，在基片上附着纳米级别金膜形成的离子选择性膜电极(工作电极)、参比电极和辅助电极(输导电流电极)，所述工作电极，参比电极和辅助电极之上覆盖塑料片膜形成虹吸工作区。测试液体通过虹吸进入平面夹缝型虹吸通道，再通过工作电极、参比电极和辅助电极完成。

工作电极是由离子选择性膜形成；参比电极是由Ag/AgCl形成；辅助电极是金膜电路本身形成。

离子选择性测试工作区，由平面夹缝型虹吸形成。

离子选择性膜电极、参比电极，辅助电极和平面夹缝型虹吸的位置可以根据实际需要设置在产品平面的任何位置。

所述基片材料包括塑料片，PET，PVC，ABS，聚酰胺类，改性PP，醋酸纤维素和改性醋酸纤维素，硝酸纤维素和改性硝酸纤维素，聚苯乙烯，聚甲级丙烯酸脂类，聚丙烯酸脂类非导体材料；基片厚度为0.05mm～2mm。

各个电极的几何特征是：所述离子选择性固体平面金电极生物传感芯片及其内部各个部位的几何形状是矩形、梯形、三角形、圆、半圆、椭圆之一，包括各种形状的组合体。

本发明所述离子选择性固体平面金电极生物传感芯片的制作方法是：

(1)制备金纳米薄膜：即把几个纳米厚到几百个纳米厚的金膜载到塑料基板上；

(2)用激光刻蚀法，在载有金膜的塑料板上刻蚀出离子电极所需要的金导电电极线路板；

(3)在电极板上印上或涂上Ag/AgCl参比电极；

(4)在电极板上印上或涂上一个或一个以上离子选择性膜；

(5)在印/涂好所有功能材料后，用覆膜法盖在上面的电极上并使其形成微型虹吸通道，成为离子选择性电极的雏形；

(6)剪裁，包装。

本发明的有益效果是：制造成本低，而且可以结合现代和经典传统成熟工艺进行超大规模生产，如，纳米超薄金膜生产技术，激光高速刻蚀技术，机械自动化印刷，微孔或微孔狭缝涂膜，喷吐和/或喷印工艺等，使得超大规模生产不存在任何技术和工程障碍。

附图说明

图1是已有技术离子选择性电极基本结构；

图中：8、离子产生选择性膜，9、参考电极电解质，10、参考电极。

图2是本发明生物传感芯片结构示意图；

图3是图2的侧视图；

图4是制造方法流程图。