[发明专利]基于阻抗测试的微电极阵列电镀装置及电镀效果评估方法

说明书

技术领域

本发明属于表面处理领域，涉及一种基于阻抗测试的微电极阵列电镀装置及电镀效果评估方法。

背景技术

生物阻抗测试技术的问世将近已有一个世纪，被广泛用来研究细胞和组织内的电化学过程，因此具有监测细胞生理变化的能力。从电阻抗成像，组织成分及活性分析，皮肤健康诊断到细胞悬液的研究，都已有很多前人的研究。这种技术的原理是在绝缘基底上加工微电极或微电极阵列，并在基底上进行细胞培养，当在微电极上施加微弱的交流电信号时，由于细胞的绝缘性质，其会对电场造成一定的阻碍作用，微电极通过对这种阻碍作用（阻抗）的测量，可以间接测量细胞的生物学行为。随着近几十年的微制造技术的兴起，该技术结合微传感器开始被大量运用于细胞相关的生物实验。

微传感器是一种基于半导体工艺技术的新一代传感器器件，它应用新的工作机制和物化效应，采用与标准半导体工艺兼容的材料，用微细加工技术制备的。微电极是微传感器的核心部件，可视为研究生物分子或生物分子间电荷传递行为的较为理想的平台。微阵列电极是由多个微电极并联组成，采用微电极阵列，既可以在保持单个微电极优异性能的同时通过并联的电极放大检测信号，又可以通过增加传感器的冗余来提高总的测量的可靠性。最先将阻抗检测技术运用到平面微电极监测细胞形态变化的是两位先驱：Giaever和Keese。他们发明的细胞阻抗传感器能够实时，无损，无标记地检测细胞阻抗。随着科技的发展，微电极阵列以其快速的时间响应常数，较小的极化电流，较高的传质速度等优点在生物医学、电化学、分析化学等领域引起了越来越多研究者的重视。

Richard A.Normann等人制作了以单晶硅为基底，在4mm*4mm的面积上包含了100根针式电极的微电极阵列，用于刺激中枢神经系统的神经细胞(Normann R.A.,et al.IEEE CNF,1989,3:939-940)。Stephen M.Radlke 等人制作了基于硅基底的金电极阵列，用于检测食物中的O157:H7病毒(Stephen R,et al.Biosensors and Bioelectronics,2005,20:1662-1667)。K.Dill等人则将高密度微电极阵列应用于电化学免疫检测中(K.Dill,et al.Biosensors and Bioelectronics,2004,20:736-742)。国内中科院应用化学研究所的张君等人利用丝网印刷技术制备了薄膜微电极，对制作过程中的各步骤做了详细的研究和分析（张君，等.分析化学,2005,33:1045-1048）。中科院电子学研究所的刘敬伟等人则利用体硅加工工艺，采用各向异性硅腐蚀及SU-8微反应池方法制成了新型的体硅加工微电极（刘敬伟，等.仪器仪表学报，2004，25(4):144-147）。浙江大学刘清君等人采用微机械加工技术，在硅基底上设计了直径为20～50μm的20通道金微电极阵列，用以构建能实时、连续、定量跟踪哺乳动物细胞形态和增殖分化改变的细胞阻抗测试传感器，用于细胞与电极间的阻抗测试研究。通过对培养在微电极表面24h的成骨细胞Saos-2细胞系的阻抗谱测量发现，其阻抗值增加集中在中频10²～10⁴Hz之间，结果符合细胞阻抗传感测量的理论模型分析，为进一步的细胞生理和药物分析等研究奠定了良好的基础(刘清君，等.传感技术学报,2009,22(4):447-450)。