原位微型去污平台及其在电化学传感器芯片表面清洁中的应用
阅读说明：本技术 原位微型去污平台及其在电化学传感器芯片表面清洁中的应用 (In-situ micro decontamination platform and application thereof in surface cleaning of electrochemical sensor chip ) 是由 牛鹏飞 王小荷 庞慰 刘亦叶 佘祥 于 2020-11-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种原位微型去污平台及其在电化学传感器芯片表面清洁中的应用,原位微型去污平台包括：平行设置的微流道组件和支撑衬底,电化学传感器芯片、微流道组件和支撑衬底从上至下依次设置,其中,支撑衬底的顶面设置有一微型超声器件,微流道组件上形成有通孔,通孔的孔壁围成一顶端和底端均敞口的腔体,腔体与原位微型去污平台外相通,以使能够向该腔体排入和排出液体,腔体内的液体能够与电化学传感器芯片的三电极和微型超声器件的振动区域接触。本发明基于超声在液体中传播会产生声流现象,利用微型超声器件发射的超声波可原位去除电化学传感器芯片的表面结垢,不会对电化学传感器芯片表面产生损伤。(The invention discloses an in-situ micro decontamination platform and application thereof in surface cleaning of an electrochemical sensor chip, wherein the in-situ micro decontamination platform comprises: the micro-channel assembly and the supporting substrate are arranged in parallel, the electrochemical sensor chip, the micro-channel assembly and the supporting substrate are sequentially arranged from top to bottom, a micro ultrasonic device is arranged on the top surface of the supporting substrate, a through hole is formed in the micro-channel assembly, a cavity with an open top end and an open bottom end is defined by the hole wall of the through hole, the cavity is communicated with the outside of the in-situ micro decontamination platform, so that liquid can be discharged into and discharged out of the cavity, and the liquid in the cavity can be in contact with three electrodes of the electrochemical sensor chip and a vibration area of the micro ultrasonic device. The invention is based on the phenomenon that the ultrasonic wave is transmitted in the liquid to generate the acoustic current, and the ultrasonic wave emitted by the miniature ultrasonic device can be used for removing the surface scale of the electrochemical sensor chip in situ without damaging the surface of the electrochemical sensor chip.)
技术领域
本发明属于电化学传感器芯片去污技术领域，具体来说涉及一种原位微型去污平台及其在电化学传感器芯片表面清洁中的应用。
背景技术
电化学传感器芯片广泛应用于工业分析、气体检测及生物医药等领域，具有制作成本低、体积小、能耗低、检测速度快、灵敏度高、选择性好、易于集成等优势，在可反映人体生理健康状况的生物样品检测中应用广泛。然而在生物样品的检测中，电化学传感器芯片电极表面往往会吸附多种污染物形成结垢现象，会影响甚至阻断检测性能，更会影响连续检测。一直以来科学家从电化学电极材料本身(即抗污)和电极清洁策略(即清污)等方面寻求解决方案。实现电极抗污的手段通常是在电极表面包覆阻隔层，阻止污染物到达电极表面。例如在穿戴式汗液传感领域，美国加州理工大学Gao Wei教授、加州大学伯克利分校AliJavey教授等通过在微纳金电极表面包覆离子选择性薄膜Nafion实现电极在汗液中有限度的抗污，检测了汗液中重金属离子、治疗性药物甲基黄嘌呤和左旋多巴等。(GAO W,NYEIN HY Y,SHAHPAR Z,et al.2016.Wearable Microsensor Array for Multiplexed HeavyMetal Monitoring of Body Fluids.ACS Sensors[J],1:866-874.TAI L C,GAO W,CHAOM,et al.2018.Methylxanthine Drug Monitoring with Wearable SweatSensors.Advanced Materials[J],30:e1707442.TAI L C,LIAW T S,LIN Y,etal.2019.Wearable Sweat Band for Noninvasive Levodopa Monitoring.Nano Letters[J],19:6346-6351.)需要指出的是，Nafion是热塑性离子交换膜，受到人体运动产生的机械作用力(包括拉伸、弯曲、剪切等)时会实时改变内部结构，导致其长时间保持稳定抗污的能力值得商榷。在电极清污层面，常用的清洁方法有等离子体处理、紫外线辐照、激光加热、电化学清洁等(Sun,T.,Blanchard,P.Y.,Mirkin,M.V.,Cleaning nanoelectrodes withair plasma,Analytical Chemistry,2015,87:4092-4095.Pifferi,V.,Soliveri,G.,Panzarasa,G.,Ardizzone,S.,Cappelletti,G.,Meroni,D.,Falciola,L.Electrochemicalsensors cleaned by light:a proof of concept for on-site applications towardsintegrated monitoring systems,RSC Advances,2015,5:71210-71214.Gheysari,Z.,Jelvani,S.,Abolhosseini,S.,Rouhollahi,A.,Vatani,V.,Rabbani,M.,Laserreactivation of gold and glassy carbon electrodes,International Journal ofElectrochemical Science,2010,5:242-253.Qiang,L.,Vaddiraju,S.,Rusling,J.F.,Papadimitrakopoulos,F.,Highly sensitive and reusable Pt-black microfluidicelectrodes for long-term electrochemical sensing,Biosensor&Bioelectronics,2010,26:682-688.)，然而这些方法都需要大型实验室分析测试器材，无法实现集成化制造以实现微流控电化学片上原位去污的效果。
超声清洁技术是一种应用广泛的清洗技术，具有清洁速度快、清洁效果好、易于自动化控制、不受清洗件表面复杂形状的限制、环保无污染及成本较低等优势，广泛应用于大型设备、精密仪器、电子设备及医疗器械等领域。将超声清洁技术应用于电化学传感器电极的清洁，能够实现电化学传感器对生物样品的有效连续检测。
超声清洁的常用作用机理是超声空化作用。超声波作用于液体时，液体内局部出现拉应力而形成负压，当该超声负压达到某一临界值(空化阈值)时，由于压强的降低，原来溶于液体的气体过饱和，而从液体逸出，成为小气泡。气泡随周围介质的振动不断振荡、生长、收缩和崩溃，这个过程产生的极大的冲击波会强力作用于电极表面，去除其上附着的污染物，实现电极表面清洁(KLIMA J 2011.Application of ultrasound inelectrochemistry.An overview of mechanisms and design of experimentalarrangement.Ultrasonics[J],51:202-209)。
目前超声清洁技术主要采取的方式是通过超声浴或振幅杆向液体中施加超声波，实现对浸没在液体中物体的清洁。在专利U.S.Pat.Nos.8,097,148中，通过超声振幅杆向液体中施加超声能量，用于去除附着污染物的电极功能层以及其上附着的污染物。
值得注意的是，上述使用超声空化作用机理下的超声清洁，气泡破裂处压力可达到上千千帕，会引起高达200m/s的高速液流，具有极强的侵蚀性，会对电极表面造成极大的破坏(COMPTON R G,EKLUND J C,MARKEN F,et al.1997.Dual activation:couplingultrasound to electrochemistry—an overview.Electrochimica Acta[J],42:2919-2927.PLESSET M S,CHAPMAN R B 1971.Collapse of an initially spherical vapourcavity in the neighbourhood of a solid boundary.Journal of Fluid Mechanics[J],47:283-290.)。空化效应造成电极表面的腐蚀是必须要避免的，因为凹凸不平的电极在使用后更难电镀和清洁，且电极的破坏造成电极检测性能发生改变，在相同条件下，检测信号不一致，影响了工作平台的灵敏度和准确性。这样在连续检测中，电极表面不能保持稳定的状态，针对同样的检测物很难复现出相同的结果，难以实现多次、准确、稳定的测量。尤其在生物样品的检测中，会在电极表面修饰多种功能化物质，空化造成的高温高压不利于功能层在电极表面的稳定附着，同样会影响实验结果。即上述专利(U.S.Pat.Nos.8,097,148)超声后需要在电极表面上再次生长功能层，不适用于电极功能化过程复杂的电化学传感器，且电极重复使用次数也受到限制。此外，超声浴与超声振幅杆体积都较为庞大，功耗较高，不利于集成化。
综上所述，目前还不存在集成超声发射器件且不对电极表面造成损伤的原位清除电化学电极表面结垢平台，需要相关解决方案。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种原位微型去污平台，该原位微型去污平台中的微型超声器件发射超声波，超声波在液体中传播衰减，引起腔体内部产生液体高速剧烈的流体运动，在电化学传感器芯片的工作电极表面区域反复冲刷，产生的剪切力可带走电化学传感器芯片工作电极表面积聚的的污垢，从而达到对电化学传感器芯片清洗的目的。
本发明的另一目的是提供一种原位微型去污平台对电化学传感器芯片超声去污的应用。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。
一种用于电化学传感器芯片的原位微型去污平台，包括：平行设置的微流道组件和支撑衬底，电化学传感器芯片、微流道组件和支撑衬底从上至下依次设置，其中，所述支撑衬底的顶面设置有一微型超声器件，所述微流道组件上形成有通孔，所述通孔的孔壁围成一顶端和底端均敞口的腔体，所述腔体与原位微型去污平台外相通，以使能够向该腔体排入和排出液体，所述腔体内的液体能够与电化学传感器芯片的三电极和所述微型超声器件的振动区域接触。
在上述技术方案中，所述微流道组件内形成有进液腔和出液腔，所述进液腔通过一第一通道与所述腔体连通，所述出液腔通过第二通道与所述腔体连通，所述腔体通过进液腔和出液腔与原位微型去污平台外相通。
在上述技术方案中，所述进液腔为1个或多个，所述出液腔为1个或多个。
在上述技术方案中，所述微型超声器件通过MEMS工艺制造而成，所述微型超声器件为薄膜体声波谐振器、微机械超声换能器或压电超声换能器。
在上述技术方案中，所述通孔的高度为10μm～20mm，所述通孔的宽度为0.1mm～30mm。
在上述技术方案中，所述进液腔、出液腔、腔体、第一通道和第二通道共同形成微流道，所述第一通道和第二通道的宽度分别为10μm～5mm，第一通道和第二通道的长度分别为1mm～5cm，进液腔和出液腔位于腔体的两侧或同一侧，所述进液腔和出液腔的宽度为0.1mm～10mm。
在上述技术方案中，进液腔和出液腔的结构一致，第一通道和第二通道的结构一致，进液腔和第一通道的长度和为1mm～5cm。
在上述技术方案中，所述电化学传感器芯片的长度为1mm～5cm。
在上述技术方案中，所述微流道组件为聚二甲基硅氧烷PDMS、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或聚对苯二甲酸乙二醇酯PET。
在上述技术方案中，所述微型超声器件的长度为100μm～3cm，所述微型超声器件的振动区域的长度为5μm～2cm。
在上述技术方案中，还包括：与所述微流道组件平行的电化学传感器区域限定组件，所述电化学传感器区域限定组件上形成有一第一开口，所述电化学传感器芯片与所述微型超声器件为平行设置或非平行设置，其中，当为平行设置时，所述液体能够穿过所述第一开口与所述三电极的传感区域接触；当为非平行设置时，所述电化学传感器芯片穿过所述第一开口与所述液体接触。
在上述技术方案中，当所述电化学传感器芯片与所述微型超声器件为非平行设置时，所述电化学传感器芯片固定在所述电化学传感器区域限定组件上且该所述电化学传感器芯片的三电极的传感区域穿过所述第一开口并能够与所述液体接触。
在上述技术方案中，当所述电化学传感器芯片与所述微型超声器件为非平行设置时，所述第一开口为一细缝；当所述电化学传感器芯片与所述微型超声器件为平行设置时，所述第一开口的尺寸大于等于所述三电极的传感区域的尺寸且小于等于所述通孔的横截面的尺寸。
在上述技术方案中，还包括：位于所述电化学传感器芯片上方的顶盖，所述顶盖上形成有用于向所述进液腔内输入液体的第一通孔和排出出液腔内液体的第二通孔，当所述电化学传感器芯片与所述微型超声器件为非平行设置时，所述顶盖上还形成有一第三开口，用于穿过所述电化学传感器芯片。
在上述技术方案中，当所述电化学传感器芯片与所述微型超声器件为平行设置时，所述电化学传感器芯片和/或电化学传感器区域限定组件与所述第一通孔和第二通孔相对的位置形成有孔；当所述电化学传感器芯片与所述微型超声器件为非平行设置时，所述电化学传感器区域限定组件与所述第一通孔和第二通孔相对的位置形成有孔，以使所述第一通孔能够通入所述进液腔且所述第二通孔能够通入所述出液腔。
在上述技术方案中，还包括：设置在所述微流道组件和支撑衬底之间的微流道下底板，所述微流道下底板上形成有一第二开口，所述液体能够通过所述第二开口与微型超声器件的振动区域接触，所述进液腔、第一通道、出液腔和第二通道的底面为敞口并被所述微流道下底板的顶面密封。
在上述技术方案中，还包括：位于所述支撑衬底下方的底盖。
在上述技术方案中，所述支撑衬底的厚度为0.1mm～10mm。
在上述技术方案中，所述微流道下底板的厚度为0.0125mm～5mm。
在上述技术方案中，所述电化学传感器区域限定组件的厚度为0.0125mm～5mm。
在上述技术方案中，所述原位微型去污平台通过螺栓方式实现紧固、胶粘合或通过磁力吸合。
在上述技术方案中，所述电化学传感器区域限定组件的下表面具有粘接性。
在上述技术方案中，所述微流道下底板的上表面具有粘接性。
在上述技术方案中，所述电化学传感器区域限定组件的上表面具有粘接性。
在上述技术方案中，所述微流道下底板的下表面具有粘接性。
在上述技术方案中，所述电化学传感器区域限定组件的材质为聚二甲基硅氧烷PDMS、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或聚对苯二甲酸乙二醇酯PET。
在上述技术方案中，所述电化学传感器区域限定组件的长度为1mm～10cm。
在上述技术方案中，所述第二开口的尺寸大于等于所述微型超声器件的振动区域的尺寸且小于等于所述通孔的横截面的尺寸。
一种原位微型去污平台对电化学传感器芯片超声去污的应用。
在上述技术方案中，超声去污时，向腔体内通入液体，使微型超声器件工作0.1～30min。
在上述技术方案中，所述微型超声器件发射超声波的频率为1MHz～10GHz。
在上述技术方案中，所述微型超声器件的工作功率为0.01～10W。
本发明的有益效果为：
1、本发明基于超声在液体中传播会产生声流现象，该发明利用微型超声器件发射的超声波可原位去除电化学传感器芯片的表面结垢，液体在到达工作电极表面时液体水平流速会大幅下降，液体水平流速的急剧减少会在工作电极表面形成较大的剪切力，因此可以去除在工作电极表面的吸附的有机物及其他可阻断电化学反应的物质，恢复电化学反应过程中的电子迁移过程，从而达到活化工作电极的效果，大大提高工作电极的使用寿命，且不会对电化学传感器芯片表面产生损伤，可实现多种场景下、复杂样品中单个电化学传感器芯片的多次重复使用，并保持与初始状态一致的稳定性能。
2、该原位微型去污平台采用层状结构，体积小、重量轻、功耗低且便于一体化制造，具有集成性、便携性及产品化的潜力，应用前景广阔。
附图说明
图1为本发明的原位微型去污平台结构示意图(带有电化学传感器芯片，电化学传感器芯片与微型超声器件为平行设置)；
图2为本发明的原位微型去污平台结构示意图(带有电化学传感器芯片，电化学传感器芯片与微型超声器件为非平行设置)；
图3为本发明微流道的结构示意图；
图4为微型超声器件的结构示意图，其中，a为微型超声器件的断面结构示意图，b为微型超声器件的振动区域形状，c为微型超声器件的俯视图；
图5为电化学传感器芯片的结构示意图，其中，a为电化学传感器芯片的传感区域构型，b为电化学传感器芯片的传感区域构型，c为电化学传感器芯片的传感区域构型，d为电化学传感器芯片的整体结构；
图6为电化学传感器区域限定组件的结构示意图，其中，a为电化学传感器区域限定组件的俯视图，b为第一开口的形状，c为第一开口投影到电化学传感器芯片的示意图；
图7为本发明微流道及腔体的结构示意图，其中，a为微流道，b为微流道，c为微流道，d为微流道，e为腔体的横截面形状；
图8为原始电极、汗液污染电极、声学清洁电极(1.5W工作功率)的循环伏安图；
图9为原始电极和声学清洁电极(0.5W和1.0W工作功率)的循环伏安图；
图10为(a)原始电极(b)汗液汗污电极(c)声学清洁电极的扫描电镜图像；
图11为(a)原始电极(b)汗液汗污电极(c)声学清洁电极的原子力显微镜图像，其中，扫描点数256×256，扫描区域10μm×10μm；
图12为测试2中原始电极和声学清洁电极的循环伏安图；
图13为测试3中结构1、结构3和结构4的原始电极和声学清洁电极的循环伏安图。
其中
1：底盖，2：支撑衬底，2-1：微型超声器件，3：微流道下底板，3-1：第二开口，4：微流道组件，4-1：进液腔，4-2：出液腔，4-3：腔体，4-4：第一通道，4-5：第二通道，5：电化学传感器区域限定组件，5-1：第一开口，6：电化学传感器芯片，7：顶盖，7-1：第一通孔，7-2：第二通孔，7-3：第三开口。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
如图1和2所示，一种原位微型去污平台包括：平行设置的微流道组件4和支撑衬底2，电化学传感器芯片6、微流道组件4和支撑衬底2从上至下依次设置，其中，支撑衬底2的顶面设置有一微型超声器件2-1，微流道组件4上形成有通孔，通孔的孔壁围成一顶端和底端均敞口的腔体4-3，腔体4-3与原位微型去污平台外相通，以使能够向该腔体4-3排入和排出液体，腔体4-3内的液体能够与电化学传感器芯片6的三电极和微型超声器件2-1的振动区域接触。
实施例2
如图3所示，在实施例1的基础上，微流道组件4内形成有进液腔4-1和出液腔4-2，进液腔为1个或多个，出液腔为1个或多个。每个进液腔4-1通过一第一通道4-4与腔体4-3连通，每个出液腔4-2通过一第二通道4-5与腔体4-3连通，腔体4-3通过进液腔4-1和出液腔4-2与原位微型去污平台外相通。腔体4-3的横截面可以为圆形、方形、椭圆形或异形，如图7e所示。
进液腔4-1、出液腔4-2、腔体4-3、第一通道4-4和第二通道4-5共同形成微流道，第一通道4-4和第二通道4-5的宽度分别为10μm～5mm，第一通道4-4和第二通道4-5的长度分别为1mm-5cm，如图7a～d所示，进液腔4-1和出液腔4-2位于腔体4-3的两侧或同一侧，进液腔4-1和出液腔4-2均为圆柱体形，进液腔4-1和出液腔4-2的直径为0.1mm～10mm。
通孔的高度为10μm～20mm，通孔的宽度为0.1mm～30mm。
作为优选，进液腔4-1和出液腔4-2的结构一致，第一通道4-4和第二通道4-5的结构一致，进液腔4-1和第一通道4-4的长度和为1mm～5cm。
微流道组件4的材质为聚二甲基硅氧烷PDMS、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或聚对苯二甲酸乙二醇酯PET。
作为优选，支撑衬底2的厚度为0.1mm～10mm。
实施例3
在实施例2的基础上，电化学传感器芯片6的长度为1mm～5cm。电化学传感器芯片6是在一个基底上集成工作电极、参比电极和对电极。基底可选用玻璃、硅片等硬质基底，也可采用PI、PET等柔性材质。本发明所能够清洁的电化学传感器芯片6不仅仅针对市场上有大量的商业化电化学传感器芯片，而且还可清洁采取蒸镀、光刻等方式依据电化学传感器的规则自行设计的电化学传感器芯片，可以但不限制于图5中的a、b、c、d所示结构。工作电极和对电极的材料可以为碳、金、铂等，参比电极可以和工作电极、对电极同材质，也可选用Ag/AgCl等经典参比电极。电化学传感器芯片总体工作区域介于10μm至10mm之间。
实施例4
在实施例3的基础上，微型超声器件2-1发射超声波的频率为1MHz～10GHz，微型超声器件2-1通过MEMS工艺制造而成，微型超声器件2-1为薄膜体声波谐振器、微机械超声换能器或压电超声换能器。
微型超声器件2-1的长度为100μm～3cm，微型超声器件2-1的振动区域的长度为5μm～2cm。
还包括：与微流道组件4平行的电化学传感器区域限定组件5，电化学传感器区域限定组件5上形成有一第一开口5-1，电化学传感器芯片6与微型超声器件2-1为平行设置或非平行设置，其中，当为平行设置时，液体能够穿过第一开口5-1与三电极的传感区域接触；当为非平行设置时，电化学传感器芯片6穿过第一开口5-1与液体接触。
作为优选，电化学传感器区域限定组件5的厚度为0.0125mm～5mm。
作为优选，电化学传感器区域限定组件5的材质为聚二甲基硅氧烷PDMS、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或聚对苯二甲酸乙二醇酯PET。
作为优选，电化学传感器区域限定组件5的长度为1mm～10cm。
如图4中的a所示，微型超声器件2-1呈电极/压电层/电极的三明治结构，电极上侧含有保护层防止电极表面被腐蚀或氧化，电极下侧含有声反射镜，主体结构放置于支撑衬底上(例如硅衬底、聚酰亚胺薄膜衬底等)。基于逆压电效应，当对微型超声波器件施加交变信号时，压电层产生机械振动，发射出超声波。压电层的材料可以是氮化铝、氧化锌、压电陶瓷PZT、铌酸锂、石英晶体、有机柔性材料聚偏氟乙烯PVDF等。微型超声器件的振动区域即压电层和电极可以呈圆形、椭圆形、四边形、五边形、六边形等多种形状，如图4中的b、c所示，振动区域可以含一个振源，也可以是多个振源的阵列，含有多个振源的微型超声器件2-1的振动区域包含不同振源之间的间隔区域；微型超声器件2-1通常呈长方形或正方形，包含信号连接线和支撑衬垫在内，信号连接线可以很长，将信号引出微流道以外，方便与外接电路相连。
实施例5
如图2所示，在实施例4的基础上，当电化学传感器芯片6与微型超声器件2-1为非平行设置时，电化学传感器芯片6固定在电化学传感器区域限定组件5上且该电化学传感器芯片6的三电极的传感区域穿过第一开口5-1并能够与液体接触。
作为优选，第一开口5-1为一细缝。
实施例6
如图1所示，在实施例4的基础上，当电化学传感器芯片6与微型超声器件2-1为平行设置时，第一开口5-1的尺寸大于等于三电极的传感区域的尺寸且小于等于通孔的横截面的尺寸。第一开口5-1的形状可以为圆形、五边形、六边形或异形，如图6所示。
实施例7
在实施例5或6的基础上，还包括：设置在微流道组件4和支撑衬底2之间的微流道下底板3，微流道下底板3上形成有一第二开口3-1，液体能够通过第二开口3-1与微型超声器件2-1的振动区域接触，进液腔4-1、第一通道4-4、出液腔4-2和第二通道4-5的底面为敞口并被微流道下底板3的顶面密封。
作为优选，微流道下底板3的厚度为0.0125mm～5mm。
作为优选，第二开口3-1的尺寸大于等于微型超声器件2-1的振动区域的尺寸且小于等于通孔的横截面的尺寸。
实施例8
在实施例7的基础上，原位微型去污平台通过螺栓方式实现紧固、胶粘合或通过磁力吸合。
实施例9
在实施例8的基础上，电化学传感器区域限定组件5的下表面具有粘接性，微流道下底板3的上表面具有粘接性，电化学传感器区域限定组件5的上表面具有粘接性，微流道下底板3的下表面具有粘接性，用于提高原位微型去污平台密封性能以及减少原位微型去污平台的体积。
实施例10
在实施例9的基础上，还包括：位于支撑衬底2下方的底盖1。
还包括：位于电化学传感器芯片6上方的顶盖7，顶盖7上形成有用于向进液腔4-1内输入液体的第一通孔7-1和排出出液腔4-2内液体的第二通孔7-2，当电化学传感器芯片6与微型超声器件2-1为非平行设置时，顶盖7上还形成有一第三开口7-3，用于穿过电化学传感器芯片6。
当电化学传感器芯片6与微型超声器件2-1为平行设置时，电化学传感器芯片6和/或电化学传感器区域限定组件5与第一通孔7-1和第二通孔7-2相对的位置形成有孔；
当电化学传感器芯片6与微型超声器件2-1为非平行设置时，电化学传感器区域限定组件5与第一通孔7-1和第二通孔7-2相对的位置形成有孔，以使第一通孔7-1能够通入进液腔4-1且第二通孔7-2能够通入出液腔4-2。
基于原位微型去污平台对电化学传感器芯片超声去污进行以下测试，下述测试均采用实施例10所得原位微型去污平台，具体结构如下：
结构1：
原位微型去污平台参数：
第一通道4-4和第二通道4-5的宽度分别为1.5mm，第一通道4-4和第二通道4-5的长度分别为5mm，进液腔4-1和出液腔4-2位于腔体4-3的两侧，进液腔4-1和出液腔4-2的直径为2mm。
通孔的高度为3mm，通孔的宽度为10.2mm。
进液腔为1个，出液腔为1个。
进液腔4-1和出液腔4-2的结构一致，第一通道4-4和第二通道4-5的结构一致，进液腔4-1和第一通道4-4的长度和为7mm。
微流道组件4为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA。
支撑衬底2的厚度为3mm。
电化学传感器芯片6的长度为15mm。电化学传感器芯片6的工作电极为金，其长10mm，宽2mm。
微型超声器件2-1发射超声波的频率为1MHz～10GHz，具体详见下述测试，微型超声器件2-1通过MEMS工艺制造而成，微型超声器件2-1为薄膜体声波谐振器。
微型超声器件2-1的长度为2cm，微型超声器件2-1的振动区域的长度为5mm。
电化学传感器芯片6与微型超声器件2-1为平行设置。
电化学传感器区域限定组件5的厚度为3mm。
电化学传感器区域限定组件5的材质为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA。
电化学传感器区域限定组件5的长度为3cm。
微流道下底板3的厚度为3mm。
结构2：
结构2与结构1基本相同，不同之处仅在于：电化学传感器芯片6与微型超声器件2-1为非平行设置。
结构3
结构3与结构1基本相同，不同之处仅在于：通孔的高度为5mm。
结构4
结构4与结构1基本相同，不同之处仅在于：通孔的高度为1cm。
测试1.采用结构1研究不同功率下的超声刺激对汗液污染电化学传感器芯片表面的去污效果。微型超声器件2-1为薄膜体声波谐振器，电化学传感器芯片的工作电极采用金电极，先将测试液通入腔体4-3内，测试液为50mM铁氰化钾水溶液，此时工作电极为原始电极，测试得到的循环伏安曲线记为原始电极，如图8和9中原始电极所示。然后将作为生物液的汗液通入腔体4-3内(此时测试液已被生物液通过出液腔顶出至原位微型去污平台外)，使电化学传感器芯片6的金电极表面受到污染，此时电极为汗液污染电极，测试其循环伏安曲线记为汗液污染电极，如图8所示。然后向腔体4-3内通入清洁液，清洁液为去离子水，使微型超声器件2-1在2.58GHz工作频率下，分别施加0.5W、1W和1.5W的工作功率工作两分钟后。然后向腔体4-3内通入测试液(此时清洁液已被测试液通过出液腔顶出至原位微型去污平台外)，在测试液中测量循环伏安曲线，此时工作电极记为声学清洁电极。循环伏安图中的氧化还原电流峰值与工作电极表面洁净程度呈正相关。施加1.5W工作功率的声学清洁电极如图8所示，在1.5W的工作功率下微型超声器件2-1几乎可以清除所有的汗液有机残留物，并使金电极的氧化还原电流峰值恢复接近原始电极峰值，可作为清洗标准。施加1W工作功率后的声学清洁电极的氧化还原峰可恢复原始电极峰值的0.65左右，施加0.5W工作功率后的声学清洁电极的氧化还原峰可恢复原始电极峰值的0.45左右，施加1W和0.5W工作功率后的声学清洁电极的循环伏安曲线如图9所示。利用扫描电子显微镜和原子力显微镜表征原始电极、汗液污染电极和1.5W工作功率下的声学清洁电极的金电极表面形貌的变化。扫描电子显微镜的测试结果如图10所示，实验结果显示经1.5W工作功率超声清洗2min后，金电极表面污染物明显去除。利用原子力显微镜表征图10中金电极表面形貌，图11为测试结果，实验结果显示原始电极的表面粗糙度约为5.8nm，汗液污染电极该值增加至约20.6nm。使用2.58GHz，1.5W微型超声器件2-1进行电极清洁2min后获得的声学清洁电极可将金电极表面粗糙度恢复到为7.4nm左右，即金电极表面粗糙度降低为原始电极状态的粗糙度附近。
测试2.采用结构1研究在汗液情况下超声清洁对超声清洁效果的影响。测试2与测试1基本相同，唯一不同之处在于测试2不向腔体4-3内通入清洁液(即保持腔体内仍旧是汗液)且工作功率为1.5W。实验结果图如图12所示，微型超声器件2-1在汗液的情况下以1.5W工作功率、2.58GHz工作频率超声去污2min后可使声学清洁电极的氧化还原电流峰值恢复原始电极峰值的0.7左右。
测试3.利用结构1、结构3和结构4研究通孔高度对超声清洁效果的影响。对结构1、结构3和结构4进行测试的方法与测试1基本相同，唯一不同之处在于工作功率为1.5W。结构1、结构3和结构4的原始电极的循环伏安曲线一致，结构1的原始电极和结构1、结构3和结构4的声学清洁电极的循环伏安曲线如图13显示，在3mm、5mm和1cm高度的通孔中声学清洁电极的氧化还原电流峰值均能够回复到原始金电极的峰值左右。
测试4.利用结构1研究微型超声器件2-1工作时间对超声清洁效果的影响。测试4与测试1基本相同，唯一不同之处在于微型超声器件2-1施加1.5W的工作功率且分别工作30s、1min、2min和5min。实验结果显示，清洁30s后的电极氧化还原电流峰值恢复到原始电极氧化还原电流峰值的0.37左右，清洁1min后的电极氧化还原电流峰值恢复到原始电极氧化还原电流峰值的0.6左右，清洁2min后的电极氧化还原电流峰值恢复到接近原始电极氧化还原电流峰值，清洁5min后的电极氧化还原电流峰值也恢复到接近原始电极氧化还原电流峰值。
测试5.利用结构1研究不同频率段的微型超声器件2-1对超声清洁效果的影响。测试5与测试1基本相同，唯一不同之处在于微型超声器件2-1施加1.5W的工作功率且工作频率为10MHz。结果显示，1.5W工作功率、10MHz工作频率的微型超声器件2-1工作2min后可使声学清洁电极的氧化还原电流峰值恢复原始电极峰值的0.68左右。
测试6.利用结构1研究不同种类电化学传感器芯片对超声清洁效果的影响。测试6与测试1基本相同，唯一不同之处在于微型超声器件2-1施加1.5W的工作功率且测试6中所采用电化学传感器芯片的工作电极分别为玻碳和石墨碳。结果显示，工作电极分别为玻碳电极和石墨碳电化学传感器芯片的汗液污染电极的氧化还原电流峰值分别为对应的原始电极的0.2倍和0.3倍左右，工作电极表面污染严重导致性能下降。而两种电化学传感器芯片的声学清洁电极的氧化还原电流峰值都分别恢复到了对应原始电极的峰值附近。
测试7.利用结构2研究微型超声器件的设置方式对超声清洁效果的影响。测试7与测试1基本相同，唯一不同之处在于微型超声器件2-1施加1.5W的工作功率且采用结构2的原位微型去污平台。结果显示，电化学传感器芯片6与微型超声器件2-1为非平行设置下，1.5W工作功率、2.58GHz工作频率的微型超声器件2-1工作2min后可使声学清洁电极的氧化还原电流峰值恢复到原始电极电流峰值附近。
测试8.利用结构1研究不同功率下的超声刺激对血液污染电化学传感器芯片表面的去污效果。测试8与测试1基本相同，唯一不同之处在于生物液采用血液。实验结果显示在1.5W的工作功率下电化学传感器芯片可以使声学清洁电极的氧化还原电流峰值恢复接近原始电极峰值，即几乎可以清除所有的血液有机残留物及污染物，可作为清洗标准。施加1W工作功率后的声学清洁电极氧化还原峰可恢复原始电极峰值的0.5左右，施加0.5W功率后的声学清洁电极氧化还原峰可恢复原始电极峰值的0.32左右。利用扫描电子显微镜和原子力显微镜表征原始电极、汗液污染电极和1.5W工作功率下的声学清洁电极的金电极表面形貌的变化。扫描电子显微镜的测试结果显示经1.5W工作功率超声清洗2min后，金电极表面污染物明显去除。利用原子力显微镜表征超声刺激后金电极表面形貌，实验结果显示原始电极的表面粗糙度约为6.8nm，血液污染电极(相当于测试1中的汗液污染电极)该值增加至约23.5nm。1.5W工作功率下的声学清洁电极的粗糙度恢复到为7.9nm左右，即声学清洁电极表面粗糙度降低为原始电极状态的粗糙度附近。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。