一種用於在體測量的生物傳感器的基體電極的製作方法

2023-06-09 02:58:31

專利名稱：一種用於在體測量的生物傳感器的基體電極的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及生物傳感器電極裝置，特別涉及可在體測量的生物傳感器電極裝置。
背景技術：
生物傳感器技術在當今生命科學的研究中發揮著越來越大的作用。前大多數生物傳感器由於體積較大，不能直接引入生物體內進行在體測量，能直接用於在體測量的傳感器的種類又非常有限，其所採用的基體電極主要有碳纖維電極(多固定於毛細管中)和針灸針。以碳纖維電極作傳感器的基體電極的主要缺陷是由於電極材料直徑太小(一般為數微米)，因而質脆易損壞，且敏感膜易脫落，不能很好地解決在體分析時測量範圍有限(只能在較軟的組織中進行)等問題。以針灸針作傳感器的基體電極，其主要局限在於針灸針通常由鋼質或銀質材料製成，這兩種材質因電惰性差、針尖單位面積上可承載的電流密度有限而不適合於作電流型傳感器的基體電極，而且由於敏感膜與絕緣膜均覆於針的表面，未受到保護，進行在體測量時易使膜損壞或脫落，導致實驗結果失真。

發明內容
為了克服現有的用於在體分析的傳感器基體電極的諸多缺陷，本實用新型提供了一種用於在體測量的生物傳感器的基體電極，使其具有其響應迅速、穩定性好、電極壽命長、覆於針尖的敏感膜不易脫落、電極機械性能良好、易插入生物體內，適用於生物體液、組織的微創在體測量、可定點、連續、實時監測體內微量的藥物或內源性物質等特點。
實現本實用新型的技術方案是本實用新型提供的用於在體測量的生物傳感器的基體電極由不鏽鋼套管(1)、玻璃毛細管(2)和鉑金絲(3)組成，鉑金絲(3)固定於玻璃毛細管(2)中，不鏽鋼套管(1)位於玻璃毛細管(2)的外部，該不鏽鋼套管(1)的前端呈拋光斜面狀；鉑金絲(3)與玻璃毛細管(2)採用熔封的方式契合；不鏽鋼套管(1)的尾部呈密封狀。具體做法是將高純度的鉑金絲(純度99.9％)熔封於玻璃毛細管中，並使鉑金絲的兩端(一端為鉑金絲電極頭，一端為導線連接頭)可有少許部分裸露在外，其中鉑金絲電極頭一端的裸露面積應根據敏感膜材料的性質等因素靈活選擇(見圖3)。由於鉑金絲與玻璃毛細管間契合緊密，可使玻璃毛細管起到支撐和絕緣作用。為保護毛細管和鉑金絲電極頭的敏感膜免受損壞，並在毛細管外套上一不鏽鋼管。鋼管的一端呈斜面針狀以易於插入生物體組織進行微創在體測量。當進行在體測量時，體液或組織可與不鏽鋼套管中裸露在外的鉑金絲電極頭表面的敏感膜接觸，產生響應信號。通過測定其響應信號，便可對生物體內的微量或痕量活性物質進行定性及定量分析。
本發明的有益效果是一、鉑金絲電極頭為基體電極的核心。本設計選用鉑金絲可使基體電極單位面積上能負載較高的電流密度，因而響應性能良好，其靈敏度和穩定性較同類電極皆有較大程度的提高；二、將鉑金絲熔封於玻璃毛細管中，由於鉑金絲與玻璃毛細管間契合緊密，玻璃毛細管在其中能起到支撐和絕緣作用，因此可使基體電極具有牢固性，並不需在鉑金絲電極頭以外的部分鍍絕緣膜；三、設計中由於外層有不鏽鋼套管的保護，鉑金絲和玻璃毛細管處於不鏽鋼套管之內，當進行在體分析時其尖端不易毀損，敏感膜不易脫落；四、基體電極不鏽鋼套管的一端設計成斜面使呈針狀，具有良好的機械性能和微創性，易使基體電極插入生物體組織進行廣泛的微創在體測量；五、電極及其主要部件均可回收使用，其傳感器的製作成本較低。
本實用新型提供的用於在體測量的生物傳感器的基體電極具有良好的性能以之對生理鹽水中的溶解氧進行測量，其響應迅速(響應時間不超過30s)、穩定性好(長期漂移不超過0.5kpa/h)、電極壽命長(可使用50次以上，每次測量時間15min)，覆於針尖的敏感膜不易脫落，電極機械性能良好，易插入生物體內，適用於生物體液、組織的微創在體測量，可定點、連續、實時監測體內微量的藥物或內源性物質。該裝置適合發展成各種類型的化學傳感器，其特點是構造簡單、體積小、性能好、成本低，特別適合在體測量。
以下結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明。


圖1是本實用新型的縱剖面構造圖；圖2是本實用新型的橫切面圖；圖3是本實用新型鉑金絲電極頭三種位置的縱剖面構造圖；圖4是本實用新型用於大鼠肌肉組織在體測量的實驗裝置圖。
圖中數字所示部位名稱為1——不鏽鋼套管；2——玻璃毛細管；3——鉑金絲；4——傳感器的基體電極；
5——雙通道氧分壓測試儀；6——銀-氯化銀電極；7——生理鹽水。
具體實施方式
在圖1中，將一定長度潔淨的光滑筆直的鉑金絲(3)(純度≥99.9％，Ф＝100μm)，穿入自製的硬質玻璃毛細管(2)(毛細管外徑不超過300μm)中，在馬福爐中690±5℃熔封固定(保溫時間不少於20min)，外周所套不鏽鋼管(1)(不鏽鋼管外徑不超過550μm)的尖端經切割拋光呈斜面，玻璃毛細管和鉑金絲應處在斜面的內側，不鏽鋼管尾端用環氧樹脂密封，露於管外的鉑金絲經導線與測試儀器相連。電極材料要求使用前保持潔淨，製作完成後亦應清洗消毒、乾燥備用。
在圖3中，鉑金絲電極頭(3)在玻璃毛細管(2)中的三種基本位置應根據敏感膜材料的性質、強度、製作方法，傳感器的響應要求以及測試儀器的靈敏度等要求進行設計和選擇，這三種基本位置可滿足多種類型的生物傳感器在體分析的要求。
在圖4中，為傳感器基體電極(4)直接用於在體檢測大鼠肌肉組織中氧分壓的實驗裝置圖。將基體電極插入大白鼠腿部的肌肉中(插入深度為1cm)，AgCl-Ag電極(6)和大白鼠的尾巴則放入0.9％的生理鹽水(7)中(鼠尾作為鹽橋)，兩電極都接入氧分壓測試儀(5)中構成一迴路便可進行在體測量。
權利要求1.一種用於在體測量的生物傳感器的基體電極，其特徵在於，它由不鏽鋼套管(1)、玻璃毛細管(2)和鉑金絲(3)組成，鉑金絲(3)固定於玻璃毛細管(2)中，不鏽鋼套管(1)位於玻璃毛細管(2)的外部，該不鏽鋼套管(1)的前端呈拋光斜面狀。
2.根據權利要求1所述的用於在體測量的生物傳感器的基體電極，其特徵在於，所述的鉑金絲(3)與玻璃毛細管(2)採用熔封的方式契合。
3.根據權利要求1或2所述的用於在體測量的生物傳感器的基體電極，其特徵在於，所述的不鏽鋼套管(1)的尾部呈密封狀。
專利摘要一種用於在體測量的生物傳感器基體電極，其結構是，將鉑金絲固定於玻璃毛細管中，在毛細管的外側套上一不鏽鋼管。採用鉑金絲作為基體電極的核心可顯著提高傳感器響應靈敏度，使傳感器長期穩定性得到極大的改善，玻璃毛細管主要起絕緣及保護作用，不鏽鋼管可保護內側的玻璃毛細管和鉑金絲，使塗覆於鉑金絲電極表面的敏感膜不易脫落，完好的機械性能可使傳感器能進行廣泛的在體測量。
文檔編號A61B5/00GK2766770SQ20042011130
公開日2006年3月29日 申請日期2004年11月8日 優先權日2004年11月8日
發明者馬長清, 許冰, 任恕, 陳勝利, 夏蓉, 任霞, 胡文慧, 肖傳健, 熊緒平 申請人:華中科技大學同濟醫學院