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mecart2021
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科學研究||化學傳感大講壇——叉指電極的應用領域
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什么是叉指電極？ 叉指電極是指狀或梳狀的面內(nèi)有周期性圖案的電極，它是通過電化學工藝加工獲得的超精細電路。作為電信號傳輸核心部件，廣泛應用于生物醫(yī)療檢測、環(huán)境在線監(jiān)測，食品安全檢測，公共安全等重要領域。 叉指電極的工作原理： 基于叉指電極的電化學傳感器通過與被測目標分析物發(fā)生反應，并產(chǎn)生與目標分析物濃度成比例的電信號來工作。 叉指電極傳感器主要包括四個結(jié)構(gòu)參數(shù)，分別為： 1、叉指對數(shù)（對數(shù)增加，表面積增大，傳感器信號增大） 2、叉指寬度（長寬比越大，叉指密度越大，傳感器靈敏度和響應速度越高） 3、相鄰叉指之間的間隙距離（間距減小，傳感器靈敏度和響應速度提高） 4、叉指電極的厚度 通過分析叉指電極阻值的計算公式可發(fā)現(xiàn)，叉指的長寬比越大，叉指的密度越大，叉指電極的初始電阻越小，從而傳感器的靈敏度和響應速度就會越高。 叉指電極在生物醫(yī)療領域的應用 叉指電極電化學傳感器具有特異性好、靈敏度高、檢測速度快等特點，在生物醫(yī)療檢測、環(huán)境在線監(jiān)測，食品安全檢測，公共安全等領域有著重要的應用價值以及廣闊的應用前景。 （1）葡萄糖/血糖監(jiān)測 基于柔性叉指電極研發(fā)的可穿戴式生物傳感器，可以通過檢測患者的汗液和淚液，從而得到葡萄糖水平的實時數(shù)據(jù)。這對糖尿病患者來說，是一大福音。 （2）生物芯片 生物芯片包括計算機生物芯片、芯片實驗室和檢測芯片。美國 Affymetrix 公司在 DNA 微陣列芯片的基礎上，發(fā)展出了一系列生物芯片，如蛋白芯片、多肽芯片、寡糖芯片、免疫芯片等，廣泛應用于科研和臨床。 （3）疾病診斷 物傳感器能夠檢測出與神經(jīng)退行性疾病和幾種不同類型癌癥相關的特定分子(谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶)。如帕金森氏病、阿爾茨海默病、宮頸癌，Hela, 乳腺癌等。該裝置的便攜性和低成本使其適用于任何實際的生活環(huán)境中。 （4）DNA檢測 生物傳感器芯片可用于進行活檢和詳細的DNA測序，可以實時讀取和檢測DNA突變。 （5）腦損傷檢測 生物傳感器可以識別作為腦損傷生物標記的特定蛋白質(zhì)，并且最終可以在手術室外使用，為運動員和事故受害者快速檢測和診斷腦損傷。 （6）穿戴式健康監(jiān)測儀 利用生物傳感技術，設計成穿戴式設備，如：智能手表，監(jiān)測患者康復鍛煉的效果，從而改善家用康復設備的設計和功能。 廣州鈺芯叉指電極的應用 廣州鈺芯傳感生產(chǎn)的柔性電極，主要是基于高分子材料PI/PET。PI/PET具有可彎曲可拉伸的特性，電極材料可彎折，緊密貼合人體皮膚，適用于可穿戴式傳感器，如汗液傳感檢測。柔性電極可以貼合人體皮膚，實時傳輸檢測信號，具有多層卷繞、性能倍增的特性，可大幅度提高電池和超級電容器的整體性能，提高體積比容量。還可用于柔性醫(yī)療傳感器、可穿戴式傳感器。 鈺芯傳感芯片采用陶瓷作為基底，保證其耐高溫特性，采用純金線路，保證其精密性與準確性。這項技術在國內(nèi)是獨創(chuàng)研發(fā)，目前已經(jīng)申請專利。在油品檢測中，傳感芯片探頭可能要在高溫環(huán)境下檢測，叉指電極的金屬線路極易在高溫環(huán)境下氧化，從而導致傳感芯片失效，且地溝油中的重金屬也會導致傳感芯片的靈敏度下降，不利于重復使用。鈺芯開發(fā)的玻璃釉質(zhì)層涂覆技術是將微米級玻璃釉質(zhì)層涂覆在傳感芯片外表面，以提高芯片耐高溫性能。 硅基叉指電極具有高精密特性，電極最小線寬線距可達 1μm，電極表面金層具有優(yōu)異的生物相容性，適合抗原抗體修飾，廣泛應用于生物分子檢測領域。 三電極由工作電極（WE），參比電極（RE），輔助電極（CE）組成。標準生物三電極采用高分子基材，采用三電極共面設計，可與電化學工作站連接，便于檢測數(shù)據(jù)傳輸，并在電極檢測區(qū)域設置圍壩便于檢測，適用于實驗室研發(fā)工作。 |
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