[发明专利]一种检测溶液中多种成分的电化学传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种检测溶液中多种成分的电化学传感器，其特征在于，包括：

传感芯片，所述传感芯片包括行列选择电路、敏感阵列、信号转换电路以及信号输出电路，其中，所述敏感阵列包括多个离子敏感场效应晶体管，所述行列选择电路用于选择所述敏感阵列中的一个离子敏感场效应晶体管与所述信号输出电路导通，所述信号转换电路用于将待测溶液中的离子浓度变化转化为电信号，所述信号输出电路用于将所述电信号输出；

分别形成于各个离子敏感场效应晶体管的敏感层上的离子敏感膜，每个离子敏感膜含有一种离子的载体，且不同的离子敏感膜含有不同离子的载体；

形成于所述离子敏感膜上的微反应池或微反应通道，所述微反应池或微反应通道用于注入所述待测溶液；

位于所述微反应池或微反应通道内的参比电极。

2.根据权利要求1所述的电化学传感器，其特征在于，所述离子敏感膜通过有机溶剂和溶质混合，并在所述有机溶剂挥发后形成，所述有机溶剂为四氢呋喃、三甲基氯化铵中的一种或多种的组合，所述溶质包括离子的载体、固化剂、增塑剂。

3.根据权利要求1所述的电化学传感器，其特征在于，所述参比电极为双盐桥电极。

4.根据权利要求1所述的电化学传感器，其特征在于，所述离子敏感膜包括钠离子敏感膜、钾离子敏感膜、氯离子敏感膜、钙离子敏感膜及碳酸根离子敏感膜。

5.根据权利要求1所述的电化学传感器，其特征在于，所述离子敏感膜为一种酶，所述酶包括葡萄糖氧化酶、乳酸氧化酶、尿素酶，以检测所述待测溶液中的有机成分。

6.一种检测溶液中多种成分的电化学传感器的制备方法，其特征在于，包括：

在传感芯片中的多个离子敏感场效应晶体管的敏感层上涂布有机溶剂和溶质的混合溶液，且在不同离子敏感场效应晶体管的敏感层上涂布的混合溶液中含有不同的溶质，所述不同的溶质中含有不同离子的载体；

在所述混合溶液挥发形成离子敏感膜后，在所述离子敏感膜上固定管壳，以形成微反应池或微反应通道；

将参比电极置于所述微反应池或微反应通道中。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在涂布所述有机溶剂和溶质的混合溶液之前，还包括：

对所述离子敏感场效应晶体管的敏感层进行疏水处理；

利用隔离材料将各个离子敏感场效应晶体管进行分隔。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述离子敏感场效应晶体管的上方含有钝化层，所述钝化层中包含氮化硅层，将所述氮化硅层作为所述敏感层；或刻蚀所述钝化层，直至所述钝化层下方的顶层金属中的氮化钛层，将所述氮化钛层作为所述敏感层；或在所述氮化钛层表面生长敏感材料，以得到所述敏感层，所述敏感材料包括氮化钛、氧化钽、或者介电常数大于3.9的高介电常数材料。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过半导体键合金线将所述传感芯片固定于PCB板上，用紫外胶或黑胶覆盖所述金线与所述传感芯片的引脚，并使所述离子敏感场效应晶体管的敏感层露出；形成所述离子敏感膜之后，在所述PCB板上焊接排针，以对所述传感芯片进行封装。

10.一种利用权利要求1-5中任意一种所述电化学传感器得到的检测系统，其特征在于，包括：

电化学传感器、数据采集模块、时钟控制模块以及数据处理模块；

其中，所述电化学传感器包括：

传感芯片，所述传感芯片包括行列选择电路、敏感阵列、信号转换电路以及信号输出电路，所述敏感阵列包括多个离子敏感场效应晶体管；

分别形成于各个离子敏感场效应晶体管的敏感层上的离子敏感膜，每个离子敏感膜含有一种离子的载体，且不同的离子敏感膜含有不同离子的载体；

形成于所述离子敏感膜上的微反应池或微反应通道，所述微反应池或微反应通道用于注入所述待测溶液；

位于所述微反应池或微反应通道内的参比电极；

所述数据采集模块与所述信号输出电路的输出端相连；

所述时钟控制模块与所述数据采集模块和所述传感芯片相连，用于向所述行列选择电路发出时钟信号，以使所述行列选择电路选择所述敏感阵列中的一个离子敏感场效应晶体管与所述信号输出电路导通，并控制所述传感芯片将检测到的电信号输出至所述数据采集模块；

所述数据处理模块与所述数据采集模块相连，用于根据所述数据采集模块获取的数据，计算所述待测溶液中的离子的浓度。