本發(fā)明涉及生化分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可限刺入深度的鎢合金微針電極、其制備方法和血糖監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)：

微針（Micro needles）一般指通過微細(xì)加工工藝制作的，尺寸在微米級，直徑在30～80Lm，長度100Lm以上呈針狀的結(jié)構(gòu)，材料可以為硅、聚合物、金屬等。微針在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，例如用于生物醫(yī)學(xué)測量系統(tǒng)，藥物傳輸系統(tǒng)及微量采樣分析系統(tǒng)等。微針不但體積微小，而且在性能上具有常規(guī)方法所不可比擬的特性——精確，無痛，高效，便利。這極大促進(jìn)了生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展，使該領(lǐng)域的儀器更具人性化。微針可以輕易穿透人體皮膚角質(zhì)層，進(jìn)入表皮層而不影響真皮層的神經(jīng)組織，所以可以實(shí)現(xiàn)無痛給藥、無痛檢測。相比于聚合物的微針，金屬微針具有優(yōu)良的力學(xué)性能，有足夠的硬度能輕易刺入皮膚而不彎折，相比于硅材料微針，金屬微針表現(xiàn)更好的韌性，不容易脆斷，而且金屬微針生產(chǎn)成本較低。金屬微針有良好的導(dǎo)電性，金屬微針作為電極，人體表皮層組織液作為電解液，形成閉合回路，可用于人體皮膚電信號的提取，或是表面修飾的金屬微針可電催化葡萄糖，用于檢測人體葡萄糖含量。但現(xiàn)有的微針其針體過于細(xì)長，容易刺入皮膚過深而造成創(chuàng)口過敏、感染并帶來疼痛感。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種可避免刺入皮膚過深的微針電極。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)實(shí)現(xiàn)：一種可限刺入深度的微針電極，包括微針本體，所述微針本體包括設(shè)置在其前端的針尖區(qū)，還包括設(shè)置在針尖區(qū)后端的半徑大于針尖區(qū)的凸臺區(qū)。

本發(fā)明中，針尖區(qū)用于刺入皮膚，與血液等體驗(yàn)進(jìn)行反應(yīng)，獲得相應(yīng)的電信號。而半徑大于針尖的凸臺區(qū)則可以增加微針本體進(jìn)入皮膚的阻力，使微針無法進(jìn)一步刺入皮膚。通過凸臺區(qū)的設(shè)置，本發(fā)明可以有效控制微針電極刺入皮膚的深度，避免微針電極刺入皮膚過深而帶來感染、過敏等問題，提高檢測設(shè)備的安全性和舒適性。

進(jìn)一步的，凸臺區(qū)與針尖區(qū)之間還設(shè)有過渡區(qū)；所述過渡區(qū)的半徑沿針尖區(qū)一端向凸臺區(qū)一端逐漸增加。

過渡區(qū)的設(shè)置可以降低針尖區(qū)進(jìn)入皮膚的阻力，并可確保針尖區(qū)進(jìn)入皮膚的角度。除此以外，過渡區(qū)還可避免針尖區(qū)與凸臺區(qū)的連接處成為贏利點(diǎn)，提高針尖區(qū)的強(qiáng)度，防止針尖區(qū)斷裂、損壞。

進(jìn)一步的，所述微針本體由鉑、銀、金、銅、鎢、銥、錫中的至少一種材料構(gòu)成。

優(yōu)選的，所述微針本體由鎢銅合金構(gòu)成或銀銥合金或銀錫合金構(gòu)成。

更進(jìn)一步的，所述針尖區(qū)和過渡區(qū)表面覆蓋有敏感層。

敏感層和微針本體的材料可以根據(jù)檢測的類型和性質(zhì)進(jìn)行設(shè)定。

優(yōu)選的，所述針尖區(qū)和過渡區(qū)表面覆蓋有敏感層；所述敏感層為對葡萄糖敏感的電極活性材料。

所述對葡萄糖敏感的電極活性材料可以選用任意一種現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明還提供一種制備微針電極的方法，包括如下工序：

S1.提供一微針本體材料作為陽極，提供一陰極；

S2.提供一pH為8-10的蝕刻液，并向蝕刻液中添加表面活性劑；

S3.將陽極和陰極浸沒于蝕刻液中，對陽極施加第一電流，進(jìn)行第一次蝕刻，獲得針尖區(qū)；

S4.對陽極施加第二電流，進(jìn)行第二次蝕刻，獲得過渡區(qū)和凸臺區(qū)；

所述第二電流小于第一電流。

將陽極和陰極浸沒在蝕刻液中，對陽極通入電流，便可在陽極上蝕刻出微針。本發(fā)明特別在蝕刻液中添加表面活性劑，在電流較高的條件下，陽極蝕刻速度較快，可以蝕刻出微針本體前端較細(xì)長的針尖區(qū)；隨后的第二次蝕刻電流減弱，表面活性劑對時(shí)刻速度的促進(jìn)效果下降，時(shí)刻速度下降，形成了較粗的凸臺區(qū)和過渡區(qū)。

進(jìn)一步的，所述微針本體材料為鎢銅合金；所述陰極為鉑電極。

更進(jìn)一步的，所述蝕刻液中包括0.2-0.8M濃度的氫氧化鉀或氫氧化鈉；所述蝕刻液中還包括2g/L-20g/L的陰離子型表面活性劑；所述第一電流的強(qiáng)度為0.3-0.6A；所述第二電流的強(qiáng)度為0.1-0.3A；所述第一次蝕刻的時(shí)間為30-60S；所述第二次蝕刻的時(shí)間為20-40S。

本發(fā)明對蝕刻的條件以及蝕刻液的成分進(jìn)行優(yōu)化，以縮短蝕刻的時(shí)間，并確保過渡區(qū)可以平滑地連接針尖區(qū)和凸臺區(qū)。

本發(fā)明還提供一種包含有所述的微針電極的血糖檢測裝置。

附圖說明

圖1是本發(fā)明微針電極的電鏡圖。

圖2是對比例微針電極的電鏡圖。

圖3是本發(fā)明另一實(shí)施例的微針電極的電鏡圖。

圖4是本發(fā)明另一實(shí)施例的微針電極的電鏡圖；

圖5是本發(fā)明微針電極的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面將結(jié)合附圖以及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供一種可限刺入深度的微針電極，如圖1和圖5，包括微針本體，所述微針本體包括設(shè)置在其前端的針尖區(qū)1，還包括設(shè)置在針尖區(qū)后端的半徑大于針尖區(qū)的凸臺區(qū)2。

進(jìn)一步的，凸臺區(qū)與針尖區(qū)之間還設(shè)有過渡區(qū)3；所述過渡區(qū)的半徑沿針尖區(qū)一端向凸臺區(qū)一端逐漸增加。

進(jìn)一步的，所述微針本體由鎢銅合金構(gòu)成。

進(jìn)一步的，所述針尖區(qū)和過渡區(qū)表面覆蓋有敏感層；所述敏感層為對葡萄糖敏感的電極活性材料。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供一種可限刺入深度的微針電極，包括微針本體，所述微針本體包括設(shè)置在其前端的針尖區(qū)，還包括設(shè)置在針尖區(qū)后端的半徑大于針尖區(qū)的凸臺區(qū)。

進(jìn)一步的，凸臺區(qū)與針尖區(qū)之間還設(shè)有過渡區(qū)；所述過渡區(qū)的半徑沿針尖區(qū)一端向凸臺區(qū)一端逐漸增加。

進(jìn)一步的，所述微針本體由銅材料構(gòu)成。

進(jìn)一步的，所述針尖區(qū)和過渡區(qū)表面覆蓋有敏感層；所述敏感層為對酒精敏感的電極活性材料。

實(shí)施例3

本實(shí)施例提供一種可限刺入深度的微針電極，包括微針本體，所述微針本體包括設(shè)置在其前端的針尖區(qū)，還包括設(shè)置在針尖區(qū)后端的半徑大于針尖區(qū)的凸臺區(qū)。

進(jìn)一步的，凸臺區(qū)與針尖區(qū)之間還設(shè)有過渡區(qū)；所述過渡區(qū)的半徑沿針尖區(qū)一端向凸臺區(qū)一端逐漸增加。

進(jìn)一步的，所述微針本體由鉑、銀、金、銅、鎢中的任意一種材料構(gòu)成。

實(shí)施例4

本實(shí)施例提供一種制備如實(shí)施例1微針電極的方法，包括如下工序：

S1.提供一微針本體材料作為陽極，提供一陰極；

S2.提供一的蝕刻液，并向蝕刻液中添加表面活性劑；

S3.將陽極和陰極浸沒于蝕刻液中，對陽極施加第一電流，進(jìn)行第一次蝕刻，獲得針尖區(qū)；

S4.對陽極施加第二電流，進(jìn)行第二次蝕刻，獲得過渡區(qū)和凸臺區(qū)；

所述第二電流小于第一電流。

所述微針本體材料為鎢銅合金的細(xì)絲（直徑0.3mm）；所述陰極為鉑電極。

所述蝕刻液中包括0.5M濃度的氫氧化鉀或氫氧化鈉；所述蝕刻液中還包括12g/L的十二烷基苯磺酸鈉，溫度為0.3mm；所述第一電流的強(qiáng)度為0.4A；所述第二電流的強(qiáng)度為0.2A；所述第一次蝕刻的時(shí)間為36s；所述第二次蝕刻的時(shí)間為30S。

本實(shí)施例中鎢針整體長度為300.5微米。而且距離針尖30微米處，形成一個(gè)凸臺。增加表面活性劑的濃度可以增加凸臺區(qū)的長度、降低針尖區(qū)的長度。

實(shí)施例5

本實(shí)施例提供一種制備如實(shí)施例1微針電極的方法，包括如下工序：

S1.提供一微針本體材料作為陽極，提供一陰極；

S2.提供一的蝕刻液，并向蝕刻液中添加表面活性劑；

S3.將陽極和陰極浸沒于蝕刻液中，對陽極施加第一電流，進(jìn)行第一次蝕刻，獲得針尖區(qū)；

S4.對陽極施加第二電流，進(jìn)行第二次蝕刻，獲得過渡區(qū)和凸臺區(qū)；

所述第二電流小于第一電流。

所述微針本體材料為鎢銅合金的細(xì)絲（直徑0.3mm）；所述陰極為鉑電極。

所述蝕刻液中包括0.3M濃度的氫氧化鉀或氫氧化鈉；所述蝕刻液中還包括12g/L的十二烷基苯磺酸鈉，溫度為0.3mm；所述第一電流的強(qiáng)度為0.4A；所述第二電流的強(qiáng)度為0.2A；所述第一次蝕刻的時(shí)間為50s；所述第二次蝕刻的時(shí)間為20S。

本實(shí)施例中鎢針整體長度為360.5微米。而且距離針尖區(qū)30微米處，形成一個(gè)凸臺區(qū)。增加表面活性劑的濃度可以增加凸臺區(qū)的長度、降低針尖區(qū)的長度。

實(shí)施例6

本實(shí)施例一種可限刺入深度的微針電極，如圖3，包括微針本體，所述微針本體包括設(shè)置在其前端的針尖區(qū)，還包括設(shè)置在針尖區(qū)后端的半徑大于針尖區(qū)的凸臺區(qū)。

進(jìn)一步的，凸臺區(qū)與針尖區(qū)之間還設(shè)有過渡區(qū)；所述過渡區(qū)的半徑沿針尖區(qū)一端向凸臺區(qū)一端逐漸增加。

更進(jìn)一步的，所述微針本體由銀銥合金材料構(gòu)成。

所述針尖區(qū)和過渡區(qū)表面覆蓋有敏感層；所述敏感層為對葡萄糖敏感的電極活性材料。

實(shí)施例7

本實(shí)施例一種可限刺入深度的微針電極，包括微針本體，所述微針本體包括設(shè)置在其前端的針尖區(qū)，還包括設(shè)置在針尖區(qū)后端的半徑大于針尖區(qū)的凸臺區(qū)。

進(jìn)一步的，凸臺區(qū)與針尖區(qū)之間還設(shè)有過渡區(qū)；所述過渡區(qū)的半徑沿針尖區(qū)一端向凸臺區(qū)一端逐漸增加。

更進(jìn)一步的，所述微針本體由銀錫合金合金材料構(gòu)成。

所述針尖區(qū)和過渡區(qū)表面覆蓋有敏感層；所述敏感層為對葡萄糖敏感的電極活性材料。

實(shí)施例8

本實(shí)施例一種制備實(shí)施例6微針電極的方法，包括如下工序：

S1.提供一微針本體材料作為陽極，提供一陰極；

S2.提供一pH為8-10的蝕刻液，并向蝕刻液中添加表面活性劑；

S3.將陽極和陰極浸沒于蝕刻液中，對陽極施加第一電流，進(jìn)行第一次蝕刻，獲得針尖區(qū)；

S4.對陽極施加第二電流，進(jìn)行第二次蝕刻，獲得過渡區(qū)和凸臺區(qū)；

所述第二電流小于第一電流。

進(jìn)一步的，所述微針本體材料為銀銥合金絲（0.3mm）；所述陰極為鉑電極。

進(jìn)一步的，所述蝕刻液中包括0.2M濃度的氫氧化鉀；所述蝕刻液中還包括5g／L十二烷基苯磺酸鈉以及0.4M的過硫酸銨；所述第一電流的強(qiáng)度為0.4A；所述第二電流的強(qiáng)度為0.1A；所述第一次蝕刻的時(shí)間為60S；所述第二次蝕刻的時(shí)間為20S，溫度為30.7℃。

實(shí)施例9

本實(shí)施例一種制備實(shí)施例7微針電極的方法，包括如下工序：

S1.提供一微針本體材料作為陽極，提供一陰極；

S2.提供一pH為8-10的蝕刻液，并向蝕刻液中添加表面活性劑；

S3.將陽極和陰極浸沒于蝕刻液中，對陽極施加第一電流，進(jìn)行第一次蝕刻，獲得針尖區(qū)；

S4.對陽極施加第二電流，進(jìn)行第二次蝕刻，獲得過渡區(qū)和凸臺區(qū)；

所述第二電流小于第一電流。