[实用新型]一种微电极结构元

说明书

技术领域

本实用新型涉及微流体技术领域，特别涉及一种微电极结构元。

背景技术

现有技术中，针对本实用新型涉及的微小液滴蒸发动态过程的检测这一技术主题，通常有三种实现方法，(1)显微照相方法，该方法是通过显微镜对微小液滴进行实时拍照，从而掌握微小液滴蒸发动态过程，实现检测。这种方法适用于对液滴的体积变化的定性分析，要进行定量测量比较困难，且需要显微镜、CCD等设备近距离观测。(2)称重方法，对被测微小液滴的重量进行测量，根据重量变化间接获得微小液滴蒸发动态过程。这种方法适于比较大的液滴，对于小于1微升体积小的液滴难以检测，而且这种方法无法对液滴不同部位的蒸发速度进行对比。(3)电化学方法，利用电极与被测微小液滴所产生的电化学反应，基于电路测得电极的输出电流，根据电流间接获得微小液滴蒸发动态过程。这种方法能够对不同部位的蒸发速度进行动态监测，但是它需要特定的化学物质在电极上发生化学反应，应用范围受限。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型的一种微电极结构元，用于对一定环境中附着在平坦固体表面的微小液滴蒸发过程实现动态的检测。

本实用新型提出了一种微电极结构元，所述微电极结构元包括暴露在基板1表面、 可与溶液直接接触的至少一对电极2，电极2所在的金属层分别延展出由绝缘层3覆盖而形成的电极引线5、位于基板1边缘的焊盘4；电极引线5分别与所述电极2连接；将所述微电极阵列与所述基板1边缘的焊盘4连接起来。

与现有技术相比，本实用新型的传感器件体积小巧，可以对液滴蒸发过程进行动态、定量监测，并对液滴的不同部位的蒸发过程进行同时检测而不需要液滴内的物质在电极上发生化学反应，因此本实用新型相比现有技术可以更灵活地运用到不同的应用场合，例如，液滴细胞培养，外界环境变化(如热交换、气流速度)对微液滴不同部位蒸发动态过程的监测研究等。

附图说明

图1为微电极结构元主视图；

图2为微电极结构元俯视图；

图3为阻抗检测微液滴蒸发测量的电学模型示意图；

图4为蒸发过程前期液滴质量(体积)与阻抗幅值之间的关系曲线图；

图5为检测到液滴蒸发过程中一个频率的电阻抗幅值随着时间的变化曲线，5a、5b、5c分别表示阻抗变化的三个阶段；

附图标记：1、基板，2、一对电极，3、绝缘层，4、焊盘，5电极引线，6、微小液滴。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案作进一步详细描述。

如图1、图2所示，微电极结构元组成的阵列，每个微电极结构元包括微电极结构元包括暴露在基板1表面、可与溶液直接接触的至少一对电极2，电极2所在的金属层 分别延展出由绝缘层3覆盖而形成的电极引线5。电极引线5将基板中央的电极阵列与基板边缘的焊盘连接起来，基板边缘的焊盘面积较大，没有覆盖绝缘层，可以与其它电路实现电气连接。电极2的尺寸最小可以为2微米，构成电极阵列的各个电极之间的长、宽间距均为2微米。当进行微小液滴蒸发动态过程的检测时，将微小液滴6滴注置于基板1上，使得一对电极2位于微小液滴6中间，液滴将这一对电极完全覆盖于中央。通电后，在一定浓度范围c的强电解质(如KCl，NaCl等)微小水溶液液滴中，电极2与微小液滴3表面两个的接触部分形成界面电容C，液滴溶液相当于电阻R，用一对面积和间距都远小于液滴直径的电极检测阻抗Z，形成了如图3所示的本实用新型所基于阻抗检测微液滴蒸发测量的电学模型。

1、电导率(ρ)与浓度c成线性关系(k₀为常数)：

ρ＝k₀c(1)

电阻(R)为电导率的导数，l为电极间的距离(等效电阻线长度)，S为等效导体的横截面面积。其中浓度与液滴中初始含有的电解质质量β＝c(t)·V(t)，c(t)、V(t)分别为液滴某一时刻t的浓度、体积，而电解质不挥发所以其质量不变：

因此电阻部分(R)和体积(V)成正比。