基于三维碳墙的生物传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于三维碳墙的生物传感器，包括柔性衬底、三维碳墙传感器阵列、绝缘层及电极接口；其中，所述三维碳墙传感器阵列覆盖有修饰层，所述修饰层包括导电层或检测溶液层；所述三维碳墙传感器阵列与所述电极接口通过连接线连接，所述三维碳墙传感器阵列及所述电极接口设置在所述柔性衬底上，所述绝缘层覆盖所述三维碳墙传感器阵列与所述电极接口的连接线。本实用新型专利技术实施例在保护伤口的同时，实现对多个健康指标的连续检测，灵敏度高，成本低，可广泛应用于传感器技术领域。可广泛应用于传感器技术领域。可广泛应用于传感器技术领域。

【技术实现步骤摘要】
基于三维碳墙的生物传感器


[0001]本技术涉及传感器
，尤其涉及一种基于三维碳墙的生物传感器。

技术介绍

[0002]溃烂伤口的恢复时间大于12周并且容易受到感染，如果伤口感染后得不到有效的控制将会面临截肢的风险。溃烂伤口渗出液中包含了伤口局部区域的健康指标信息，对其进行持续监测分析可以及时有效地了解并掌握溃烂伤口的感染状态与变化，为后续的溃烂伤口处理提供基础。因此，实时并连续地监测伤口的状态与健康指标，是处理慢性溃烂伤口问题的重点。
[0003]目前，用于包扎溃烂伤口的绷带还是由传统纱布制成的，只起到了覆盖伤口的作用，并且，在更换绷带时，还容易与伤口皮肤发生粘黏，增大伤口的面积，延缓了溃烂伤口的愈合进度。在这种被动的护理策略下，很难根据实时的伤口状态制定合适的治疗方案。大多数情况下，如要检测溃烂伤口的健康指标，需要一定体积的伤口渗出液，而且需要专业人员借助大型的生化分析诊断仪器进行健康指标分析，样本分析时间较长，并且检测费用较高，难以获取实时的健康指标信息以掌握伤口状态。另外，传感器组成材料决定了传感器的灵敏度有限。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本技术实施例的目的是提供一种基于三维碳墙的生物传感器，在保护伤口的同时，实现对多个健康指标的连续检测，灵敏度高，成本低。
[0005]本技术实施例提供一种基于三维碳墙的生物传感器，包括柔性衬底、三维碳墙传感器阵列、绝缘层及电极接口；其中，所述三维碳墙传感器阵列覆盖有修饰层，所述修饰层包括导电层或检测溶液层；所述三维碳墙传感器阵列与所述电极接口通过连接线连接，所述三维碳墙传感器阵列及所述电极接口设置在所述柔性衬底上，所述绝缘层覆盖所述三维碳墙传感器阵列与所述电极接口的连接线。
[0006]可选地，所述三维碳墙传感器阵列的形状为规则形状。
[0007]可选地，所述规则形状包括正方形、长方形或圆形中的任意一种。
[0008]可选地，所述三维碳墙传感器阵列设置在所述柔性衬底的中间位置。
[0009]可选地，所述三维碳墙传感器阵列包括若干个传感体系，每个传感体系包括参比电极、对电极及工作电极，每个传感体系中的参比电极和对电极的位置靠近工作电极。
[0010]可选地，所述导电层包括铂、金或银中的任意一种。
[0011]可选地，所述柔性衬底的材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯。
[0012]可选地，所述三维碳墙传感器阵列由等离子体增强化学气相沉积法制备。
[0013]实施本技术实施例包括以下有益效果：本实施例通过在柔性衬底上设置三维碳墙传感器阵列、绝缘层及电极接口，三维碳墙传感器阵列覆盖有导电层或检测溶液层，绝缘层覆盖三维碳墙传感器阵列与电极接口的连接线，三维碳墙传感器阵列检测的健康指标
通过电极接口连接外部显示设备；从而实现在保护伤口的同时，对多个健康指标的连续检测，灵敏度高，成本低。
附图说明
[0014]图1是本技术实施例提供的一种基于三维碳墙的生物传感器的结构示意图；
[0015]图2是本技术实施例提供的一种三维碳墙的SEM图；
[0016]图3是本技术实施例提供的一种基于三维碳墙的生物传感器测试葡萄糖浓度的I
‑
T测试曲线；
[0017]图4是本技术实施例提供的一种基于三维碳墙的生物传感器测试钾离子浓度的测试曲线；
[0018]图5是本技术实施例提供的一种基于三维碳墙的生物传感器测试钠离子浓度的测试曲线。
具体实施方式
[0019]下面结合附图和具体实施例对本技术做进一步的详细说明。
[0020]电化学生物传感器的检测主要是将生物体的某些敏感生物元素(如组织、抗体等)与传感器件上面的特异性物质相结合，通过传感器或者探测器件实现将一种信号转换成另一种信号(如光学信号、电信号等)，之后通过相关电路将检测数据进行直观显示，从而达到对目标检测物的量化分析。因此可以用于检测人体健康指标，如葡萄糖、乳酸、钠离子等等。生物识别成分和转换成分构成了电化学生物传感器，其中识别元件是任何传感器的基本组成部分。由于识别元件的存在，传感器可以选择性地对大量物质中的一种或者几种作出响应。电化学生物传感器的转换器部分则负责对生物层和被分析物之间的反应引起的变化转换成电、光、热等信号，之后再利用相关的电子仪器如光敏器件、热敏器件对该信号进行测量。电化学生物传感器种类很多，根据检测过程中信号转换类型可以分为电位型电化学生物传感器、电流型电化学生物传感器以及阻抗型电化学生物传感器。电位型电化学生物传感器一般由两电极体系组成，包含对待测离子具有特异选择性的电极作为检测待测物质电化学响应信号的工作电极，和电势始终保持恒定的参比电极，电位型电化学生物传感器检测的是电极表面发生吸附的电压差信号，可以用于分析相应的离子种类以及离子浓度的变化情况，如钠离子、钾离子以及钙离子等等。电流型电化学生物传感器向反应溶液体系中输出特定规律的电势信号，监测电催化条件下的目标分析物在反应体系中氧化还原反应引起的电流信号变化，这些信号变化间接地反映了监测的待测物质的变化，由此可以分析出待测目标物的浓度信息。电流型电化学生物传感器一般可用于葡萄糖、尿酸、乳酸等等健康指标的测量。阻抗型电化学生物传感器通过检测电化学传感电极表面或待测溶液的电阻抗来评估待测物质的浓度和特性，溶液的电阻抗与溶液中离子数目和离子所带电荷数有关。
[0021]柔性贴片具有舒适度高、柔性等优势，可以覆盖在糖尿病溃烂伤口上，保护创面，与传统纱布绷带相比，还不易与伤口发生粘连，柔性贴片可为伤口的愈合提供良好的环境。用于检测人体健康指标的传感器性能主要取决于两个因素：高效的电子转移速率和优良的催化材料。
[0022]三维碳墙的稳定结构使得它具有优异的电学性能。三维碳墙的电子迁移比较稳
定，不会受到原子掺杂等原因的影响而发生散射。由于原子间的强作用力，在常温下，即使原子周围发生碰撞，三维碳墙的电子也不会受到很大的干扰。三维碳墙中电子的迁移速度非常快，达到了光速的1/300，室温下其电子迁移率高达15000cm2/(V
·
s)，这是目前常见的导体远不能及的。同时，三维碳墙具有良好的导热性，导热率为3000W/(m
·
k)。除此之外，理想的三维碳墙具有超大的比表面积，其理论比表面积高达2600m2/g，而改性后的三维碳墙的实际比表面积能够达到3100m2/g，大大超过了目前应用于电化学中的活性炭的比表面积。三维碳墙导电性优异、电子迁移率高、比表面积大，并且三维碳墙的原子厚度的晶体结构，使得每个原子都在表面上，对外界分子的电响应极其灵敏。三维碳墙作为传感材料，有效地增大了电化学传感电极的比表面积和界面电子输运速度，各种生物分子和金属蛋白在三维碳墙表面能保持原有的结构完整性和生物活性，并且能够提高传感信号的信噪比，从而提高电化学传感检测的灵敏度。三维碳墙易于被掺杂以及化学改性，更容易接受功能团，比如羧基离子的植入可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于三维碳墙的生物传感器，其特征在于，包括柔性衬底、三维碳墙传感器阵列、绝缘层及电极接口；其中，所述三维碳墙传感器阵列覆盖有修饰层，所述修饰层包括导电层或检测溶液层；所述三维碳墙传感器阵列与所述电极接口通过连接线连接，所述三维碳墙传感器阵列及所述电极接口设置在所述柔性衬底上，所述绝缘层覆盖所述三维碳墙传感器阵列与所述电极接口的连接线。2.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，所述三维碳墙传感器阵列的形状为规则形状。3.根据权利要求2所述的生物传感器，其特征在于，所述规则形状包括正方形、长方形或圆形中的任意一种。4.根据权利要求1所述的生...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈惠琄，黄琪琪，谢曦，杭天，黄新烁，黄爽，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：新型
国别省市：