电化学传感器及其制备方法

本技术涉及汗液检测，具体地，涉及电化学传感器及其制备方法。

背景技术：

1、肾病是目前全球常见的一类慢性疾病，在总体的人群之中患病率已经有10%左右。目前全球范围内多个国家都有做过调查，肾病的患病率普遍都是在10%左右。据who全球卫生估计，到2040年，慢性肾脏病可能成为全球第五大死因，是所有主要死因中预计增幅最大的疾病之一。而去医院进行疾病检测耗时耗力，所以开发一种能够居家检测肾脏状况的仪器是至关重要的。

2、目前的汗液传感器通常只能检测电解质水平，这类仪器标志物数量少，而且电解质并非肾功能异常主要标志物，这导致检测结果并不能够很全面的反映肾功能的问题，能够检测出慢性肾脏病的概率大大降低，从而使得用户可能无法即时了解肾脏状况，错过最佳治疗时间。

3、因此，目前的电化学传感器及其制备方法仍有待改进。

技术实现思路

1、本技术旨在至少一定程度上缓解或解决上述提及问题中的至少一个。

2、在本技术的一方面，本技术提出了一种电化学传感器。在本技术的一些实施例中，所述电化学传感器包括：基底；电极层，所述电极层位于所述基底的一侧，所述电极层包括参比电极、对电极和多个工作电极，所述工作电极包括导电层和修饰层，所述修饰层位于所述导电层远离所述基底的至少部分表面上，不同的所述工作电极的修饰层不同，所述修饰层可与汗液中的物质反应，或者，所述修饰层可选择性透过汗液中的物质；绝缘层，所述绝缘层与所述电极层位于所述基底的同侧，所述绝缘层暴露出所述参比电极、所述对电极和所述工作电极远离所述基底的表面。由此，该电化学传感器可以同时检测汗液中的多个标志物，从而更全面地反映肾功能的问题，能够大大提高检测出慢性肾脏病的概率。

3、在本技术的一些实施例中，所述电极层还包括多条走线，多条所述走线与所述参比电极、所述对电极和所述工作电极一一连接，所述绝缘层覆盖所述走线的部分区域并暴露出所述走线远离所述参比电极、所述对电极或所述工作电极的一端，所述走线暴露出的一端用于连接电路。

4、在本技术的一些实施例中，多个所述工作电极包括钠离子工作电极、钾离子工作电极、氢离子工作电极、肌酐工作电极和尿素工作电极中的至少两个，其中，所述钠离子工作电极的修饰层包括钠离子载体x，所述钾离子工作电极的修饰层包括缬氨霉素，所述氢离子工作电极的修饰层包括苯胺，所述肌酐工作电极包括铜或肌酐酶，所述尿素工作电极包括脲酶。由此，该电化学传感器可以检测出汗液中钠离子、钾离子、氢离子、肌酐和尿素中的至少两个标志物，从而可以更好地反映出肾脏的问题。

5、在本技术的一些实施例中，所述电化学传感器还包括微流控层，所述微流控层位于所述绝缘层远离所述基底的一侧，所述微流控层具有第一亚层和第二亚层，所述第一亚层位于所述绝缘层和所述第二亚层之间，所述第一亚层具有第一镂空区域和多条通道，多条所述通道与所述第一镂空区域连接，所述参比电极、所述对电极和所述工作电极在所述微流控层上的正投影位于所述第一镂空区域内；所述第二亚层具有多个第二镂空区域，所述第二镂空区域的数量与所述通道的数量相同，所述通道远离所述第一镂空区域的一端在所述第二亚层上的正投影落在所述第二镂空区域内。由此，微流控层可以收集汗液并将汗液引导到电极区域，从而有利于提高电化学传感器的性能。

6、在本技术的一些实施例中，所述对电极包括第一铬层和第一金层，所述第一金层位于所述第一铬层远离所述基底的一侧；和/或，所述参比电极包括依次层叠的第二铬层、第二金层和ag/agcl电极层；和/或，所述导电层包括第三铬层和第三金层，所述第三金层位于所述第三铬层和所述修饰层之间。

7、在本技术的一些实施例中，所述电化学传感器满足以下条件中的至少之一：所述第一铬层的厚度、所述第二铬层的厚度和所述第三铬层的厚度均为15nm-45nm；所述第一金层的厚度、所述第二金层的厚度和所述第三金层的厚度均为30nm-70nm；所述基底的材质包括聚二甲基硅氧烷或聚对苯二甲酸乙二醇酯；所述绝缘层的材质包括聚对二甲苯c；所述绝缘层的厚度为300nm-600nm；所述工作电极的形状为圆形、椭圆形、三角形、矩形、五边形、六边形或异形；所述工作电极的形状为圆形，直径为3mm-4mm；所述参比电极的形状为圆形、椭圆形、三角形、矩形、五边形、六边形或异形；所述参比电极的形状为圆形，直径为2mm-4mm；所述对电极的形状为圆形、椭圆形、三角形、矩形、五边形、六边形或异形；所述对电极的形状为圆形，直径为2mm-4mm。由此，有利于进一步提高电化学传感器的性能。

8、在本技术的另一方面，本技术提出了一种制备前面所述的电化学传感器的方法。在本技术的一些实施例中，制备前面所述的电化学传感器的方法包括：提供基底；形成电极层，所述电极层位于所述基底的一侧，形成所述电极层包括形成参比电极、对电极和多个工作电极的步骤，不同的所述工作电极的修饰层不同；形成绝缘层，所述绝缘层与所述电极层位于所述基底的同侧，所述绝缘层暴露出所述参比电极、所述对电极和所述工作电极远离所述基底的表面。由此，利用上述方法制备得到的电化学传感器具有前面所述的电化学传感器所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。

9、在本技术的一些实施例中，形成所述电极层包括：在所述基底的一侧涂覆第一光刻胶，对所述第一光刻胶进行曝光、显影，保留预定区域之外的第一光刻胶；在所述基底涂覆有所述第一光刻胶的一侧依次形成铬层和金层，去除所述第一光刻胶以及位于所述第一光刻胶上方的铬层和金层，形成多个间隔设置的图案化金属层，对电极区域的图案化金属层构成对电极；在所述基底的一侧涂覆第二光刻胶，所述第二光刻胶覆盖所述图案化金属层，对所述第二光刻胶进行曝光、显影，保留所述预定区域之外的第二光刻胶；在所述图案化金属层远离所述基底的一侧形成银层，去除所述第二光刻胶以及位于所述第二光刻胶上方的银层，使用硝酸溶液溶解工作电极区域和对电极区域的银层，保留参比电极区域的银层，在所述银层上滴加氯化铁溶液，反应30s-2min，得到ag/agcl电极层；在工作电极区域的图案化金属层远离所述基底的表面形成修饰层，所述修饰层和其下方的图案化金属层构成工作电极。

10、在本技术的一些实施例中，形成所述电极层包括形成多个工作电极的步骤，形成多个所述工作电极包括形成钠离子工作电极、钾离子工作电极、氢离子工作电极、肌酐工作电极和尿素工作电极中的至少两个，形成所述钠离子工作电极包括：提供第一溶液，所述第一溶液中包括钠离子载体x，将第一溶液添加到四氢呋喃中，得到第一混合物；将所述第一混合物滴加在钠离子工作电极区域的图案化金属层上；形成所述钾离子工作电极包括：提供第二溶液，所述第二溶液中包括缬氨霉素，将所述第二溶液添加到环己酮中，得到第二混合物；将所述第二混合物滴加在钾离子工作电极区域的图案化金属层上；形成所述氢离子工作电极包括：在氢离子工作电极区域的图案化金属层上形成第四金层，在所述第四金层的表面滴加第三溶液，所述第三溶液中包括苯胺，通过循环伏安法将苯胺固定在所述第四金层上；形成所述肌酐工作电极包括：提供第四溶液，所述第四溶液中包括氢离子、铜离子和硫酸根，在参比电极、对电极以及肌酐工作电极区域的图案化金属层上滴加所述第四溶液，通过循环伏安法在肌酐工作电极区域的图案化金属层上形成铜层；形成尿素工作电极包括：提供第五溶液，所述第五溶液包括脲酶，在参比电极、对电极以及尿素工作电极区域的图案化金属层上滴加所述第五溶液，通过循环伏安法将脲酶固定在尿素工作电极区域的图案化金属层上。

11、在本技术的一些实施例中，制备前面所述的电化学传感器的方法满足以下条件中的至少之一：形成所述绝缘层包括：沉积整层的聚对二甲苯c膜层，并对聚对二甲苯c膜层进行刻蚀，暴露出所述参比电极、所述对电极和多个所述工作电极；制备所述电化学传感器的方法还包括：将微流控层集成在所述绝缘层远离所述基底的一侧；将钠离子载体x、四[3,5-双（三氟甲基）苯基]硼酸钠、聚氯乙烯和癸二酸二（2-乙基己基）酯混合，得到所述第一溶液，所述第一溶液中，钠离子载体x的质量浓度为0.5%-2%，四[3,5-双（三氟甲基）苯基]硼酸钠的质量浓度为0.45%-0.65%，聚氯乙烯的质量浓度为30%-36%，癸二酸二（2-乙基己基）酯的质量浓度为62%-69%；将a mg的所述第一溶液添加到b μl的四氢呋喃中，得到所述第一混合物，b/a为5-7；将缬氨霉素、四[3,5-双（三氟甲基）苯基]硼酸钠、聚氯乙烯和癸二酸二（2-乙基己基）酯混合，得到所述第二溶液，所述第二溶液中，缬氨霉素的质量浓度为1%-4%，四[3,5-双（三氟甲基）苯基]硼酸钠的质量浓度为0.1%-1%，聚氯乙烯的质量浓度为30%-35%，癸二酸二（2-乙基己基）酯的质量浓度为60%-68%；将c mg的所述第二溶液添加到d μl的环己酮中，得到所述第二混合物，d/c为3-4；形成所述第四金层包括：提供第六溶液，将所述第六溶液滴加在氢离子工作电极区域的图案化金属层上，通过电化学沉积在氢离子工作电极区的图案化金属层上形成所述第四金层，所述第六溶液中，haucl4的浓度为20mm-100mm，hcl的浓度为20mm-100mm；所述第三溶液中还包括hcl，所述第三溶液中，苯胺的浓度为0.05m-0.2m，hcl的浓度为0.05m-0.2m；所述第四溶液由cuso4溶液和h2so4溶液混合得到，所述第四溶液中，cuso4的浓度为0.05m-0.2m，h2so4的浓度为0.05m-0.2m；将吡咯、脲酶、氯化钾和4-（2-羟乙基）哌嗪-1-乙磺酸加入去离子水中，得到所述第五溶液，所述第五溶液中，吡咯的浓度为0.2m-0.3m，脲酶的浓度为1mg/ml-4mg/ml，氯化钾的浓度为0.05m-0.2m，4-（2-羟乙基）哌嗪-1-乙磺酸的浓度为0.05m-0.2m。