一种葡萄糖传感器的工作电极上感测溶液的点涂排布结构的制作方法

1.本实用新型涉及一种葡萄糖传感器的工作电极上感测溶液的点涂排布结构。


背景技术：

2.在连续血糖监测系统中,葡萄糖传感器是至关重要的。不但要有对待检测的化学物有特异的选择性,而且要具有良好的响应时间特性和在植入组织后相对长的时间内有良好的稳定性。
3.在传感器表面制备传感层的过程中往往会发现，随着悬浮液蒸发过程中会出现咖啡圈效应。“咖啡圈”效应的产生是由于液滴边缘蒸发速率大于中心蒸发速率,致使液滴内部产生一个外向的毛细流动,将悬浮的粒子携带至液滴边缘,并在边缘沉积成环状。为了抑制这种“咖啡圈”效应，人们提出了多种削弱毛细流的方法，如减少液滴的不均匀蒸发，增强内向的马拉高尼流，或利用液滴边缘固/液气三相接触线滑移等等。利用物理策略来抑制咖啡圈效应也是一种方式，可选地有:(1)防止接触线(即“咖啡圈”的“圈”)的固定；(ii)干扰流向接触线的毛细流，(iii)阻止颗粒被毛细流输送到液滴边缘接触线。但是，如何在尽量不改变液滴流动性质的情况下，高效低成本地实现均匀沉积，仍是当前的一个巨大挑战。
4.请参阅图1，现有的感测溶液一般点涂在传感器的工作电极上形成传感层，感测溶液在点涂后形成的多个溶液圈2'中，每个溶液圈2'构成一个感测元件，每相邻的两个溶液圈2'之间存在一定的间隔21'，不仅增加了工作电极1'的长度，而且不利于传感器的小型化。采用这种点涂排布结构每个溶液圈2'一般需要重复点涂多次，多次重复进行点涂的操作，对仪器的重复定位精度有较高的要求，不易操作，并且会产生比较大的误差，会造成某些局部容易形成单分子层，从而影响传感器的稳定性和灵敏度。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种葡萄糖传感器的工作电极上感测溶液的点涂排布结构，可以提高传感器的灵敏度，不仅能降低传感器的衰减率，而且能减少工作电极的长度，有利于传感器微型化。
6.实现上述目的的技术方案是：一种葡萄糖传感器的工作电极上感测溶液的点涂排布结构，感测溶液点涂在传感器的工作电极上形成传感层，感测溶液点涂后形成多个溶液圈，感测溶液点涂后形成的多个溶液圈中，每相邻的两个溶液圈相切或部分重叠。
7.上述的一种葡萄糖传感器的工作电极上感测溶液的点涂排布结构，其中，所述溶液圈的数量为3～10个。
8.上述的一种葡萄糖传感器的工作电极上感测溶液的点涂排布结构，其中，所述多个溶液圈排成一排。
9.上述的一种葡萄糖传感器的工作电极上感测溶液的点涂排布结构，其中，所述多个溶液圈中，其中一个溶液圈位于中间，其余的溶液圈围绕中间的溶液圈的圆周设置。
10.上述的一种葡萄糖传感器的工作电极上感测溶液的点涂排布结构，其中，每个溶
液圈的直径≤200μm。
11.上述的一种葡萄糖传感器的工作电极上感测溶液的点涂排布结构，其中，每个溶液圈的直径为100μm～150μm。
12.本实用新型的葡萄糖传感器的工作电极上感测溶液的点涂排布结构，在葡萄糖传感器上固定感测溶液的同时可以提高传感器的灵敏度，不仅能降低传感器的衰减率，而且能减少工作电极的长度，有利于传感器微型化。
附图说明
13.图1为现有技术中的葡萄糖传感器的工作电极上感测溶液的点涂排布结构的示意图；
14.图2为实施例1的葡萄糖传感器的工作电极上感测溶液的点涂排布结构的示意图；
15.图3为实施例2的葡萄糖传感器的工作电极上感测溶液的点涂排布结构的示意图；
16.图4为实施例3的葡萄糖传感器的工作电极上感测溶液的点涂排布结构的示意图。
具体实施方式
17.为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对其具体实施方式进行详细地说明：
18.实施例1：
19.请参阅图2，本实用新型的实施例，一种葡萄糖传感器的工作电极上感测溶液的点涂排布结构，感测溶液点涂在传感器的工作电极1上形成传感层，感测溶液点涂后形成多个溶液圈2，感测溶液点涂后形成的多个溶液圈中，溶液圈的数量为3～10个，多个溶液圈排成一排；优选地，溶液圈的数量为6个，每相邻的两个溶液圈2相切或部分重叠，优选地，每相邻的两个溶液圈2的圆心之间的距离l为1/2溶液圈的直径～溶液圈的直径之间。每个溶液圈2的直径≤200μm，优选地，每个溶液圈的直径为100μm～150μm。每个溶液圈由感测溶液点涂1～3次形成，感测溶液点涂完成后将工作电极置于特定温湿度环境中固化，温度范围为20～37℃，湿度为50～70％rh。
20.每相邻的两个溶液圈2相切或部分重叠，可以显著减少工作电极的长度，有利于传感器微型化。
21.实施例2：
22.请参阅图3，本实用新型的实施例，一种葡萄糖传感器的工作电极上感测溶液的点涂排布结构，与实施例1的主要区别在于：多个溶液圈2中，每相邻的两个溶液圈2的圆心之间的距离＝1/2溶液圈的直径。
23.在蒸发过程中，溶液在不同平整度的基材表面的接触角是不一样的。一般来说，混有圆形颗粒的溶液边缘会一直固定在接触线上，半径不变，接触角变小。在溶液流动的过程中，产生了一个从中心向外的流体运动，正是这个流动将溶液中的溶质带到了接触线并沉积下来，最终形成了环状沉积物。具体地，单位长度的钉扎力和接触角迟滞量的关系为fp＝γ(cosθa-cosθγ)，其中γ为表面张力，θa和θγ分别为向前和后退的接触角。
24.换句话说，造成“咖啡圈”效应的其中一个原因是由于轮廓(粗糙度)的不均匀，引起接触线钉扎的前进和后退接触角之间的滞后。
25.知道了原因后，我们首先对工作电极进行表面改性处理以尽可能保证电极表面的平整度，继而点涂感测溶液，在感测溶液中添加适量的表面活性剂来改变工作电极表面与感测溶液间的接触角，从而使液滴非常均匀的进行分布，形成平整的涂层。
26.通过图3、图4的点涂排列结构，能有效的降低表面能，进一步提高接触角；进一步地，通过减少感测溶液的体积，最终达到降低咖啡环效应的目的。
27.实施例3：
28.请参阅图4，本实用新型的实施例，一种葡萄糖传感器的工作电极上感测溶液的点涂排布结构，与实施例1的主要区别在于：多个溶液圈中，其中一个溶液圈21位于中间，其余的溶液圈22围绕中间的溶液圈21的圆周设置。
29.马拉高尼(marangoni)效应指当一种液体的液膜当受外界扰动而使液膜局部变薄时，它会在表面张力梯度的作用下形成马拉高尼流，使液体沿最佳路线流回薄液面，进行“修复”。生活中人们常说“葡萄酒的眼泪”就是应用了此原理。
30.科学家们发现，通过降低基材温度，液滴边缘蒸发速率下降程度高于液滴中心。在外向毛细流动牵引下，工作电极表层的表面活性剂会在液滴边缘聚集，引起表面张力降低，从而引发马拉哥尼回流，阻止液滴中的粒子在边缘沉积。由于蒸发的吸热特性，液滴的液气界面比本体液体更冷。表面温度的任何微小扰动都会产生表面张力梯度。通过降低工作电极基材操作台的温度，在工作电极表面加以表面活性剂改性处理后，将感测溶液排布成如实施例4的方式，中心部位液体堆积会造成蒸发速度降低。
31.经过实验发现，该方法不仅可以有效抑制“咖啡环”效应，形成较为均匀的感测沉积膜，而且很大程度减小了工作电极长度。
32.综上所述，本实用新型的葡萄糖传感器的工作电极上感测溶液的点涂排布结构，在葡萄糖传感器上固定感测溶液的同时可以减少咖啡圈效应，不仅能降低传感器的衰减率，而且能减少工作电极的长度，有利于传感器微型化，采用这种点涂排布结构的传感器具有优异的响应时间及较长的稳定性。
33.本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。