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      皮下組織介入式葡萄糖微型傳感器及其制備方法_2

      文檔序號:9653235閱讀:來源:國知局
      酶活性損失,延長電極壽命;此外納米金顆粒加入還大幅度提高酶電極響應(yīng)應(yīng)速度,縮短酶電極相應(yīng)時間,改善了皮下葡萄糖傳感器測量時信號延遲,提高實時監(jiān)測準確度;
      [0067]高分子層,用以提供傳感器植入人體所需生物相容性,提高體內(nèi)性能;可以通過浸漬、涂布的方式在電極固定一層高分子膜,所用到高分子材料是硅橡膠聚合物、聚氨酯、聚亞安酯、聚乙二醇其中的一種或多種混合;溶劑采用無水乙醇、四氫呋喃,可以通過噴霧、浸漬、涂布的方式制備;
      [0068]②、對電極:
      [0069]對電極銅箔上的功能層包括對惰性金屬層、對催化層、對高分子層;其制備方法與工作電極基本相同,不需制備酶層;
      [0070]③、空白電極:
      [0071]空白電極銅箔上的功能層包括惰性金屬層、催化層、高分子層;其制備方法與工作電極相同,不需制備酶層;
      [0072]④、參比電極:
      [0073]參比電極銅箔上的功能層包括惰性金屬層、參比銀/氯化銀層、高分子層;
      [0074]惰性金屬層制備方法與工作電極相同,惰性金屬層制備完成后,通過電鍍、真空濺射的方法制備銀/氯化銀層,電化學氯化后制備銀/氯化銀層,最后制備高分子外膜;
      [0075]上述制備工藝完成后,最后根據(jù)單元電路進行切割,得到傳感器,三電極和四電極傳感器尺寸如下:植入人體部分長度不大于15_,寬不大于0.6mm,厚不大于0.4mm ;
      [0076]兩電極尺寸如下:植入人體部分長度不大于15mm,寬不大于0.3mm,厚不大于0.4mm;
      [0077]由上述工作電極、對電極、參比電極、空白電極,四電極組成傳感器,不需要在酶層添加納米金,傳感器正常工作電壓0.55V,空白電極用于檢測背景信號和干擾信號,提高傳感器準確性;
      [0078]兩電極和三電極傳感器,制備過程需在酶層增加納米金;
      [0079]傳感器可以通過導針植入皮下,然后退出導針,傳感器留在皮下組織開始工作。
      [0080]本發(fā)明采取傳感器制備方法,沒有任何非通用電路引線以及微型接插結(jié)構(gòu),傳感器本身就在柔性線路上,從根本上解決了電路導通問題,可以實現(xiàn)長期穩(wěn)定信號采集,不會出現(xiàn)由于電路斷路引起故障。
      [0081]本傳感器制備方法,由于電極引線是銅箔,而且有保護膜,電路引線可彎曲、扭轉(zhuǎn)而不會損壞,引線可以體積更小,排布方式更靈活,因而可以給銅箔電極提供更大的空間。傳感器體積可以做到,雙面?zhèn)鞲衅鞴ぷ麟姌O有效面積可以做到,相比常見傳感器體積更小,電極工作面積更大,有利于提高傳感器體內(nèi)性能。
      [0082]本傳感器制備方法借鑒較為成熟電子工業(yè)電路制備工藝,工藝成熟穩(wěn)定,易于實現(xiàn)批量化生產(chǎn),提高傳感器穩(wěn)定性,同時大大降低單個傳感器成本。
      [0083]因此,本發(fā)明提供的皮下組織介入式葡萄糖微型傳感器及其制備方法,結(jié)構(gòu)緊湊,提尚操作性能,提升使用壽命。
      【附圖說明】
      [0084]圖1是本發(fā)明中的結(jié)構(gòu)示意圖;
      [0085]圖2是本發(fā)明的制備過程示意圖;
      [0086]圖3本發(fā)明中電極的正面示意圖;
      [0087]圖4本發(fā)明中電極的反面示意圖;
      [0088]圖5是圖4中A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖;
      [0089]圖6是圖4中B-B剖視結(jié)構(gòu)示意圖;
      [0090]圖7是本發(fā)明中其中一種電極形態(tài)的示意圖;
      [0091]圖8本發(fā)明中另一種電極形態(tài)的正面示意圖;
      [0092]圖9是圖8的反面結(jié)構(gòu)示意圖;
      [0093]圖10本發(fā)明中另外一種電極形態(tài)的正面示意圖;
      [0094]圖11是圖10的反面結(jié)構(gòu)示意圖;
      [0095]圖12是本發(fā)明的傳感器在溶液中測試性能的表格圖;
      [0096]圖13是本發(fā)明的傳感器在溶液中測試性能的性能圖;
      [0097]圖14是本發(fā)明植入人體后傳感器性能圖。
      【具體實施方式】
      [0098]下面通過實施例,并結(jié)合附圖,對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明。
      [0099]實施例1:如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10、圖11、圖12、圖13和圖14所示,一種皮下組織介入式葡萄糖微型傳感器,包括底座1,所述的底座1中設(shè)有向外延伸的引線部分2,所述的引線部分2的末端與傳感器部分3相連接,所述的傳感器部分3與引線部分2分別設(shè)在絕緣基層4上;
      [0100]所述的傳感器部分3包括工作電極5、參比電極6、對電極7和空白電極8,所述的工作電極5設(shè)在絕緣基層4正面的左端,所述的參比電極6設(shè)在絕緣基層4正面的右端,所述的對電極7設(shè)在絕緣基層4正面的左端,所述的空白電極8設(shè)在絕緣基層4正面的右端,所述的工作電極5與參比電極6呈間隔狀分布,所述的對電極7與空白電極8呈間隔狀分布,構(gòu)成四電極體系;
      [0101]或,
      [0102]所述的傳感器部分3包括工作電極5、對電極7和參比電極6,所述的工作電極5設(shè)在絕緣基層4 一端面的左端,所述的對電極7設(shè)在絕緣基層4 一端面的右端,所述的工作電極5上端的內(nèi)壁與對電極7上端的內(nèi)壁間設(shè)有參比電極6,所述的工作電極5、對電極7和參比電極6呈間隔狀分布,構(gòu)成三電極體系;
      [0103]或,
      [0104]所述的傳感器部分3包括工作電極5、參比電極6和對電極7,所述的工作電極5設(shè)在絕緣基層4正面的左端,所述的參比電極6設(shè)在絕緣基層4正面的右端,所述的對電極7設(shè)在絕緣基層4背面的左端,所述的工作電極5與參比電極6呈間隔狀分布,構(gòu)成三電極體系;
      [0105]或,
      [0106]所述的傳感器部分3包括工作電極5和參比電極6,所述的工作電極5設(shè)在絕緣基層4的正面,所述的參比電極6設(shè)在絕緣基層4的背面,構(gòu)成兩電極體系;
      [0107]所述的工作電極5包括粘結(jié)層9,所述的粘結(jié)層9覆在絕緣基層4的上部,所述的粘結(jié)層9的上部的覆有導電層10,所述的導電層10的上部覆有惰性金屬層11,所述的惰性金屬層11的上部的覆有催化層12,所述的催化層12的上部的覆有酶層13,所述的酶層13的上部的覆有高分子層14;
      [0108]所述的參比電極包括參比電極粘結(jié)層15,所述的粘結(jié)層15覆在絕緣基層4的上部,所述的粘結(jié)層15的上部覆有參比電極導電層16,所述的導電層16的上部覆有惰性金屬層17,所述的惰性金屬層17的上部覆有銀/氯化銀層18,所述的參比銀/氯化銀層18的上部覆有參比高分子層19;
      [0109]所述的對電極包括粘結(jié)層20,所述的粘結(jié)層20設(shè)在絕緣基層4的底部,所述的粘結(jié)層20的表面覆有導電層21,所述的導電層21的表面覆有惰性金屬層22,所述的惰性金屬層22的表面覆有催化層23,所述的催化層23的表面覆有高分子層24;
      [0110]所述的空白電極8包括粘結(jié)層25,所述的電極粘結(jié)層25設(shè)在絕緣基層4的底部,所述的粘結(jié)層25的表面覆有導電層26,所述的導電層26的表面覆有惰性金屬層27,所述的惰性金屬層27的表面覆有催化層28,所述的催化層28的表面覆有高分子層29;
      [0111]所述的引線部分2由至少一個引線組件30組成,所述的引線組件30包括覆在絕緣基層4表面的引線第一粘結(jié)層31,所述的引線第一粘結(jié)層31的表面覆有引線導電層32,所述的引線導電層32的表面覆有引線第二粘結(jié)層33,所述的引線第二粘結(jié)層33的表面覆有引線保護層34。
      [0112]所述的引線組件30設(shè)有4個,引線組件30分別設(shè)在絕緣基層4上表面的左端、絕緣基層4上表面的右端、絕緣基層4下表面的左端和絕緣基層4下表面的右端,各引線組件30間呈間隔狀分布;
      [0113]或,
      [0114]所述的引線組件30設(shè)有3個,3個引線組件30均分在絕緣基層4的一個端面上;
      [0115]或,
      [0116]所述的引線組件30設(shè)有3個,其中二個引線組件30均分在絕緣基層4的上表面,另一個引線組件30設(shè)在絕緣基層4上表面的中間位;
      [0117]或,
      [0118]所述的引線組件30設(shè)有2個,一個引線組件30設(shè)在絕緣基層4上表面的中間位,另一個引線組件30設(shè)在絕緣基層4下表面的中間位。
      [0119]皮下組織介入式葡萄糖微型傳感器的制備方法,按以下步驟進行:
      [0120](1)、絕緣基層的選擇:
      [0121]絕緣基層采用可撓曲的聚酰亞胺絕緣薄膜或聚酯薄膜作為載體,具有良好的物理和化學性能;
      [0122]具高度曲柔性,可立體配線,依空間限制改變形狀;耐高低溫,耐燃;可折疊而不影響訊號傳遞功能,可防止靜電干擾;化學變化穩(wěn)定,安定性、可信賴度高;利于相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計,可減少裝配工時及錯誤,并提尚有關(guān)廣品的使用壽命;良好的絕緣性能,體積電阻率達到1015 Ω.cm;對常用基體、金屬和介電材料的粘結(jié)性優(yōu)良;該層厚度控制在7.5微米;
      [0123](4)、粘結(jié)層材質(zhì)選擇:
      [0124]粘結(jié)層包括傳感器部分和引線部分中各粘結(jié)層;
      [0125]絕緣基層的正反兩面涂布粘結(jié)層,該層性能直接影響到電極的性能,由于粘結(jié)劑與絕緣基層之間在制造過程中存在化學反應(yīng),因此對于不同的絕緣基層還應(yīng)選擇相對應(yīng)的粘結(jié)劑體系,粘結(jié)劑的性能必須與絕緣基層相適應(yīng);
      [0126]所用的粘結(jié)層必須能夠承受各種工藝條件和在制造中所使用的化學藥品的侵蝕,并沒有分層或降解的現(xiàn)象,考慮到人體植入粘結(jié)劑必需有較好的生物相容性,粘結(jié)層采用環(huán)氧樹脂或丙烯酸樹脂類,該層厚度控制在5微米;
      [0127](5)、導電層的選擇:
      [0128]導電層包括傳感器部分和引線部分中各導電層;
      [0129]粘結(jié)層的表面為導電層,導電層采用壓延銅箔,厚度控制在5微米;
      [0130]引線部分需要在導電層上制備引線第二粘結(jié)層和引線保護層,層間可通過滾壓法增加層間結(jié)合力,電極部分不需要第二粘結(jié)層和保護層,按照不同要求制備相應(yīng)功能層;
      [0131](4)、引線第二粘結(jié)層的選擇:
      [0132]后端引線部分的導電層外是引線第二粘結(jié)層,粘結(jié)劑采用環(huán)氧樹脂或丙烯酸樹脂類,該層厚度控制在5微米;
      [0133]前端電極部分需要裸漏的不涂該層粘結(jié)劑,層間可通過滾壓法增加層間結(jié)合力;
      [0134](5)、保護層的選擇:
      [0135]后端引線部分的引線第二粘結(jié)層外是聚酰亞胺絕緣薄膜,保護膜先進行切割加工,露出前段電極部位的銅箔,電極引線覆蓋保護膜;
      [0136]該層厚度控制在5微米;可通過滾壓法增加層間結(jié)合力;
      [0137](6)、電極部分功能層制備:
      [0138]電極部分可以根據(jù)需要分為工作電極、對電極、參比電極、空白電極;
      [0139]①、工作電極:
      [0140]工作電極銅箔上的功能層組成如下:惰性金屬層、催化層、酶層、高分子層;
      [0141]惰性金屬層在電極部位的銅箔上制備,通過電鍍、濺射的方法制備,可選用金、鉑的惰性金屬,該層厚度為10微米;
      [0142]催化層為鉑黑,可以通過電鍍方法制備;
      [0143]酶層通過噴霧、浸漬、涂布的方式將酶溶液轉(zhuǎn)移到工作電極上,浸漬時間為5分鐘;
      [0144]然后用濃度為5%的戊二醛溶液將轉(zhuǎn)移到工作電極的葡萄糖氧化酶交聯(lián)固定,交聯(lián)溫度在25攝氏度,采用液相浸漬交聯(lián)或氣相交聯(lián),交聯(lián)時間為30-60min;
      [0145]所用酶溶液制備過程如下:在磷酸鹽緩沖液中加入葡萄糖氧化酶和人重組白蛋白,葡萄糖氧化酶加入量為每毫升50毫克,人重組白蛋白加入量為每毫升50毫克;溶解充分后,添加1 %的納米金混勻,最后加入1 %的PVB,PVB指聚乙烯醇縮丁醛,混合均勻;
      [0146]納米金利用Α0Τ與環(huán)己烷體系形成的反膠束體系中制備,Α0Τ是指琥玻酸二異辛酯璜酸鈉,通過檸檬酸鈉還原氯金酸鹽水溶液,調(diào)節(jié)水、電解質(zhì)、表面活性劑的濃度比
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