一种具有隔离结构的丝网印刷电极的制作方法

1.本实用新型涉及丝网印刷电极技术领域，尤其是一种具有隔离结构的丝网印刷电极。


背景技术：

2.随着人们对疾病认识水平的提高，生物标志物(biomarkers)的检测分析在疾病早期筛查和诊断过程中扮演着越来越重要的作用。即时检验(point of care testing，英文简称poct)可以提供迅速反馈的快速检测。全球智能手机用户数量的迅速增加以及信息技术的高速发展，推动了poct技术的快速发展。为了便于携带和使用，poct设备通常设计为手持设备或者可穿戴式设备，这就对传感器尺寸提出了小型化、微型化的要求。
3.电化学分析是目前被认为最适合poct平台的分析方法，这主要得益于两方面，一方面是当代快速进步的电子技术，使得电路部分可以越做越小，愈做愈精；另一方面是电信号处理非常方便快捷(相较于需要添加额外光检测结构的化学发光及荧光检测分析)。由于这两方面的优势，并结合电化学分析方法具有很高的灵敏度和分辨度的特点，电化学分析设备可以很快捷地在相关场景现场部署检测。
4.传感电极是电化学分析方法最重要的部件之一。待检测物在电极表面发生生化反应，引起电极产生相关的电化学信号(电压信号、电流信号、电阻信号等)变化，从而建立起对待检测物的定性、定量分析方法，实现对待检测物的检测。由于待检测物多种多样，一种电极显然不能实现对所有类型待检测物的检测，这就需要对传感电极进行修饰改性，使其功能化，以符合一定的检测要求。
5.目前，使用最广泛的电化学电极是丝网印刷电极。通过丝网印刷的形式，将传统电化学三电极体系印刷到同一平面上，从而制备出各种形状和样式的传感电极。通过在丝网印刷电极的表面修饰各种功能化物，来实现对不同待检测物的检测分析。例如，常见的血糖试纸，就是通过在基础丝网印刷电极(碳电极、金电极)上，修饰葡萄糖氧化酶(或者葡萄糖脱氢酶)和电子媒介物，从而将酶促反应过程中发生的电子转移体现到电极上，形成血糖试纸的电流信号变化，从而实现对血糖的检测。常用的丝网印刷电极修饰方法为滴涂法，即在工作电极表面滴加一定体积特定浓度的修饰液，待其干燥后即为修饰传感电极。在血糖试纸中，特定浓度的酶修饰液通过快速点酶机，均匀定量的滴涂到丝网印刷电极上，干燥后分切即可得到血糖试纸。
6.通过滴涂对现有丝网印刷电极进行修饰的方法，在工业生产中，目前仅适用于电极修饰液的溶剂为水的情况。在水表面张力的作用下，滴涂后的微量(一般为几微升)修饰液可以稳定停留在工作电极表面而不漫延。然而，当修饰液为醇溶液或者其他有机溶液时，情况就会发生变化。由于有机溶液表面张力较小，滴涂在工作电极表面后，在现有丝网印刷电极三电极处于同一平面的结构下，很容易从工作电极表面漫延开，导致另外两个电极表面也粘附有修饰液，严重时甚至引发三电极内部发生短路，致使电极报废。


技术实现要素：

7.针对现有丝网印刷电极不适用有机溶液作为电极修饰液溶剂的技术问题，本实用新型对现有丝网印刷电极的结构进行改进，提出一种具有隔离结构的丝网印刷电极。
8.一种具有隔离结构的丝网印刷电极，包括基板、设置于所述基板上的工作电极、参比电极和对电极，所述参比电极和所述对电极环绕所述工作电极设置，所述工作电极的外围环绕设置有一圈绝缘的隔离环，所述隔离环的高度高于工作电极的高度。
9.进一步的，所述隔离环厚200-300μm。
10.进一步的，所述隔离环为通过背胶贴附于所述工作电极外围的环形绝缘膜；或者所述隔离环由光固性绝缘油墨直接印刷于所述工作电极外围，再经固化形成。
11.进一步的，所述隔离环采用感光膜厚为50μm的200目钢丝网印刷而成。
12.进一步的，丝网印刷电极具体印刷过程包括以下步骤：
13.1、清洗印刷用基材并晾干；
14.2、将基材放入烘箱内，在油墨固化所需的温度条件下，进行预烘30-60min；
15.3、将预烘晾凉后的基材放置于丝网印刷机上，进行对电极和电极端子的印刷，印刷油墨为导电碳浆，印刷完毕后取出进行固化；
16.4、再将经过步骤3印刷的基材放置于丝网印刷机上，进行参比电极的印刷，印刷油墨为导电银浆，印刷完毕后取出进行固化；
17.5、再将经过步骤4印刷的基材放置于丝网印刷机上，进行电极绝缘层的印刷，印刷油墨为光固性绝缘油墨，印刷完毕后取出进行固化；
18.6、再将经过步骤5印刷的基材放置于丝网印刷机上，进行隔离环的印刷，印刷油墨为光固性绝缘油墨，印刷完毕后取出进行固化。
19.本实用新型的有益效果：隔离环的设置大大拓宽了修饰液的应用范围，使得挥发性更高的低级醇得以用于相关电极修饰液的配置，提高了滴涂法工业生产修饰丝网印刷电极的干燥速率和生产速率；基于隔离环，电极修饰液可选的溶剂就变多了，从而可以根据修饰需要，选择不同溶剂配置的电极修饰液，满足更多类型传感电极的生产；在基材上直接印刷隔离环的方式，易于实现，在不改变现有丝网印刷电极主体结构共面的情况下，巧妙地解决了现有丝网印刷电极不适用有机溶液作为电极修饰液溶剂的技术问题。
附图说明
20.图1为具有隔离结构的丝网印刷电极的主视图；
21.图2为具有隔离结构的丝网印刷电极的侧视图。
22.附图标记说明：1-基板、2-工作电极、3-参比电极、4-对电极、5-电极绝缘层、6-对电极端子、7-工作电极端子，8-参比电极端子，9-隔离环。
具体实施方式
23.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明。本实用新型的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本
实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
24.实施例1
25.一种具有隔离结构的丝网印刷电极，如图1所示，包括基板1、设置于所述基板上的工作电极2、参比电极3和对电极4，所述参比电极3和所述对电极4环绕所述工作电极2设置。所述工作电极2的外围通过背胶贴附有环形绝缘膜，形成隔离工作电极2与参比电极3和对电极4的隔离环9。所述隔离环9的高度高于电极2-4的高度。
26.隔离环9相当于在工作电极2外围设置了具有一定高度的“围坝”，由于该“围坝”的存在，大大拓宽了修饰液的应用范围，使得挥发性更高的低级醇得以用于配制相关修饰液，提高干燥速率，提高生产速率。对于不适合在水溶液中配制的修饰液，以前在工业生产上是无法采用滴涂法的，但是基于“围坝”的存在，修饰液可选的溶剂就变多了，从而修饰液的类型就变得丰富多样，可以满足更多类型传感电极的生产。
27.结合具体应用，滴涂液通常不超过4微升。据此，在本实施例中，隔离环厚200-300μm，如图2所示。
28.实施例2
29.实施例1中所述的环形绝缘膜要求贴合精度非常高，无论是在环形绝缘膜的加工上，还是贴附的精准对位上，均需要进行精细操作。虽然基于现有的精准的识别技术也能够实现，但是设备成本偏高。
30.为此，区别于实施例1，本实施例采用在基材上直接印刷隔离环的方式，可以非常轻松地达到设计要求，即在工作电极2的外围由光固性绝缘油墨直接印刷一圈绝缘的隔离环9。
31.为印刷出200-300μm厚的隔离环，采用感光膜厚为50μm的200目钢丝网进行印刷。在基材上直接印刷隔离环的方式，易于实现，在不改变现有丝网印刷电极主体结构的情况下，巧妙地解决了现有丝网印刷电极不适用有机溶液作为电极修饰液的技术问题。
32.本实施例公开的丝网印刷电极的印刷过程包括以下步骤：
33.1、清洗印刷用基材1并晾干。基材厚度200-500μm，基材可选硬质基材或软质基材，硬质基材包括3240环氧树脂板、fr4板、陶瓷板，软质基材包括pet板(聚对苯二甲酸乙二醇酯、俗称涤纶树脂)、pvc板(聚氯乙烯)、牛皮纸。
34.2、将基材1放入烘箱内，在油墨固化所需的温度条件下，进行预烘30-60min。
35.3、将预烘晾凉后的基材放置于丝网印刷机上，进行对电极2和电极端子6、7、8的印刷，电极端子6、7、8分别连通对电极4、工作电极2和参比电极3。印刷油墨为导电碳浆，印刷完毕后取出进行固化。
36.4、再将经过步骤3印刷的基材放置于丝网印刷机上，进行参比电极3的印刷，印刷油墨为导电银浆，印刷完毕后取出进行固化。
37.5、再将经过步骤4印刷的基材放置于丝网印刷机上，进行电极绝缘层5的印刷，印刷油墨为光固性绝缘油墨，印刷完毕后取出进行固化。
38.6、再将经过步骤5印刷的基材放置于丝网印刷机上，进行隔离环9的印刷，印刷油墨为光固性绝缘油墨，印刷完毕后取出进行固化。
39.实际生产过程中，都是在一块大尺寸基材上，一次性印刷若干根丝网印刷电极，然后将完成印刷的基材裁切成图1所示的丝网印刷电极，最后包装出厂。
40.显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。