[发明专利]基于液态金属微流道的注射式微针电极及其制备方法

权利要求书

1.基于液态金属微流道的注射式微针电极，其特征在于，包括柔性聚合物微针管(1)、柔性聚合物微流道(2)、液态金属(3)、金属连接片(4)、硅胶软管(5)和微注射泵(6)；

所述柔性聚合物微针管(1)呈圆锥形，沿其中轴线是内径为1-500微米的空心圆管，将其尖端作为电极端，另一端为非电极端；

所述柔性聚合物微流道(2)与所述柔性聚合物微针管(1)垂直连接，所述柔性聚合物微流道(2)是指内部设有一条通道的长方形硅片，硅片厚度为1-2mm，该通道的一个端口设置在所述长方形硅片的横截面中央，在该端口内插入所述硅胶软管(5)，通过硅胶软管与所述微注射泵(6)连接；该通道沿着与所述长方形硅片长边平行的中轴线设置，通道的另一端与所述柔性聚合物微针管(1)的空心圆管连通；

所述金属连接片(4)呈U形，位于所述柔性聚合物微流道(2)和所述硅胶软管(5)的接口处，一端插入微流道内，另一端暴露在微流道的硅片表面，用于与检测仪器相连；

所述微注射泵(6)内填充液态金属(3)，使用时将液态金属(3)通过硅胶软管(5)注射到柔性聚合物微流道(2)内，再由微流道进入柔性聚合物微针管(1)内，最终到达顶端管口，形成电极端；

用于制备所述柔性聚合物微针管的材料为聚二甲基硅氧烷和硅胶固化剂按10:1-5的质量比混合制成；

所述液态金属是由镓和铟按75.5：24.5的质量比组成的镓铟合金，所述镓铟合金的熔点为10.35℃。

2.根据权利要求1所述的注射式微针电极，其特征在于，将所述柔性聚合物微针管(1)和柔性聚合物微流道(2)采用等离子键合的方法粘合连接。

3.权利要求1或2所述注射式微针电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)制备柔性聚合物微针管：采用3D打印或精加工技术制作微针管的浇注模具，将聚二甲基硅氧烷和硅胶固化剂按比例混合，灌注到模具中，于75℃加热0.5-1h，然后降至室温，取下模具即得柔性聚合物微针管；

2)制备柔性聚合物微流道：采用蚀刻技术在一块厚度为1-2mm的长方形硅片内部形成一条L形通道，该通道的一个端口设置在所述长方形硅片的横截面中央，该通道沿着与所述长方形硅片长边平行的中轴线设置，通道的另一端口设置在与所述长方形硅片的横截面平行方向上的硅片外表面；

3)将步骤1)和步骤2)制得的柔性聚合物微针管和柔性聚合物微流道采用等离子键合的方法垂直连接，使所述柔性聚合物微流道与所述柔性聚合物微针管的空心圆管连通；

4)将U形金属连接片一端插入到柔性聚合物微流道位于边缘的端口，并将硅胶软管插入其中；将硅胶软管的另一端连接填充有液态金属的微注射泵，即得。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述通道的高度为50微米，宽度为100微米。

5.基于液态金属微流道的注射式微针电极阵列，其特征在于，包括若干个柔性聚合物微针管(1)、柔性聚合物微流道阵列(2′)、液态金属(3)、金属连接片(4)、硅胶软管(5)和微注射泵(6)；

所述柔性聚合物微针管(1)呈圆锥形，沿其中轴线是内径为1-500微米的空心圆管，将其尖端作为电极端，另一端为非电极端；每个柔性聚合物微针管与一条柔性聚合物微流道相对应，柔性聚合物微流道与所述柔性聚合物微针管(1)垂直连接；

所述柔性聚合物微流道阵列(2′)呈辐射状分布在一个圆形硅片上，硅片厚度为1-2mm，每条微流道的一端与相应柔性聚合物微针管(1)的空心圆管连通，微流道的另一端汇聚于圆形硅片中央，通过所述硅胶软管(5)与所述微注射泵(6)连接；

所述金属连接片(4)呈U形，位于所述硅胶软管(5)与所述微注射泵(6)的接口处，其一端插入硅胶软管内，另一端暴露在硅胶软管的外侧，用于与检测仪器相连；

所述微注射泵(6)内填充液态金属(3)，使用时将液态金属(3)通过硅胶软管(5)注射到柔性聚合物微流道(2)内，再由微流道进入柔性聚合物微针管(1)内，最终到达顶端管口，形成电极阵列；

用于制备所述柔性聚合物微针管的材料为聚二甲基硅氧烷和硅胶固化剂按10:1-5的质量比混合制成；所述柔性聚合物微针管(1)和柔性聚合物微流道采用等离子键合的方法粘合连接；

所述液态金属是由镓和铟按75.5：24.5的质量比组成的镓铟合金，所述镓铟合金的熔点为10.35℃。