用于打印生化傳感器敏感層的噴墨打印托盤及打印方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及硅基生化傳感器制作領(lǐng)域，用于打印生化傳感器敏感層的噴墨打印托盤及打印方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的進(jìn)程，包括生化傳感器在內(nèi)的各種傳感器微型化、集成化的趨勢(shì)越來越明顯，對(duì)各類微型傳感器的性能要求也越來越高?，F(xiàn)階段，普遍利用硅基材料和微加工技術(shù)來制作微型傳感器。作為微傳感器的一個(gè)大類，微型生化傳感器廣泛地應(yīng)用在醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域，該類傳感器主要由傳感結(jié)構(gòu)和生化敏感層組成。對(duì)于這類器件，如何在硅基表面制備生化敏感層是一個(gè)研究難點(diǎn)，還沒有很好的通行的方法。目前，在傳感器基底上制備化學(xué)敏感層的法主要有化學(xué)氣相沉積法，溶膠-凝膠法、分子自組裝方法等。這些方法不能淀積特殊復(fù)雜形狀薄膜或者將多種不同薄膜集成在同一基底。采用噴墨打印的方式恰好能解決上述問題，也就是將商用噴墨打印機(jī)進(jìn)行改裝使之能夠在基底表面打印，并把生化敏感材料調(diào)配成墨水，使之能夠噴射在光波導(dǎo)基底上形成薄膜。在公開號(hào)為CN103558196A，發(fā)明名稱為“基于噴墨打印技術(shù)制備有機(jī)磷農(nóng)藥檢測(cè)用可視化生物傳感器的方法”所公開的技術(shù)方案中，所述的敏感薄膜用噴墨打印方法制備，但是沒有涉及到噴墨打印機(jī)的改造。這種直接利用噴墨打印機(jī)的制備方法，定位精度低。因此，在能夠打印光盤的商用打印機(jī)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一個(gè)能夠裝載需要打印的基底的噴墨打印托盤，實(shí)現(xiàn)高精度定位打印功能是硅基生化傳感器領(lǐng)域以及其他領(lǐng)域亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于打印生化傳感器敏感層的噴墨打印托盤及打印方法，提高打印的定位精度，且便于打印操作。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]一種用于打印生化傳感器敏感層的噴墨打印托盤，包括硅片支架、設(shè)置在所述硅片支架上的定位滑塊、緊定螺釘、一組紙寬傳感器識(shí)別標(biāo)記以及一組托盤安裝定位標(biāo)記，所述硅片支架用于承載待打印硅片，所述緊定螺釘用于調(diào)節(jié)所述定位滑塊的位置，所述定位滑塊用于固定待打印硅片，所述紙寬傳感器識(shí)別標(biāo)記用于供噴墨打印機(jī)上的紙寬傳感器檢測(cè)并確定打印的區(qū)域，所述托盤安裝定位標(biāo)記用于對(duì)位吻合到噴墨打印機(jī)上的插槽位置標(biāo)記，以實(shí)現(xiàn)在將所述噴墨打印托盤插入噴墨打印機(jī)時(shí)的定位。
[0006]進(jìn)一步地:
[0007]所述硅片支架上設(shè)有用于放置待打印硅片的圓形凹槽，所述硅片支架的上表面設(shè)有若干不規(guī)則的凹槽。
[0008]所述噴墨打印托盤的材料為ABS塑料，厚度為2?3mm，優(yōu)選2.2mm。
[0009]所述圓形凹槽的直徑為適于安置4寸硅片的直徑，頂部距離豎直方向的打印起始點(diǎn)10mm，左邊距離水平方向的打印起始點(diǎn)13mm。
[0010]所述紙寬傳感器識(shí)別標(biāo)記有兩對(duì)，其中沿水平方向設(shè)置的一對(duì)紙寬傳感器識(shí)別標(biāo)記用于供紙寬傳感器檢測(cè)確定打印的水平方向的范圍，沿豎直方向設(shè)置的一對(duì)紙寬傳感器識(shí)別標(biāo)記用于供紙寬傳感器檢測(cè)確定打印的豎直方向的范圍。
[0011]一種生化傳感器敏感層打印方法，包括以下步驟:
[0012]a.配制含有生物或化學(xué)敏感材料的噴射液作為噴墨打印的墨水；
[0013]b.使用所述的噴墨打印托盤將硅片載入噴墨打印機(jī)進(jìn)行打印。
[0014]還包括:在打印之前，對(duì)硅片進(jìn)行硅片表面親水化處理。
[0015]所述硅片表面親水化處理采用氧等離子體表面處理方法，射頻功率為100W，氧氣流量為200mL/min，改性時(shí)間為O?15min，優(yōu)選lOmin。
[0016]所述化學(xué)敏感材料為聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚乙烯對(duì)苯二甲酸酯的至少一種，優(yōu)選聚乙烯醇、聚苯乙烯和聚乙烯中的至少一種，所述化學(xué)敏感材料的溶劑為水或無水乙醇，所述生物敏感材料為生物活性分子的水溶液，優(yōu)選蛋白質(zhì)水溶液，并用磷酸鹽緩沖液稀釋，所述生物或者化學(xué)敏感材料的噴射液根據(jù)打印墨水的粘度和表面張力配制，墨水的表面張力為30?50mNm-l，粘度為I?3.0mPa.S。
[0017]本發(fā)明的有益效果:
[0018]本發(fā)明的噴墨打印托盤可以顯著提高打印的定位精度，設(shè)置一組紙寬傳感器識(shí)別標(biāo)記以及一組托盤安裝定位標(biāo)記，能夠精準(zhǔn)方便地定位出要打印的范圍，提高打印質(zhì)量，并且十分便于用戶進(jìn)行打印操作，提高打印效率；采定位滑塊和緊定螺釘，實(shí)現(xiàn)以可調(diào)的方式固定娃片，適配性好，固定性好，可靠性強(qiáng)。同時(shí)，噴墨打印托盤的空間布局緊湊、合理。優(yōu)選實(shí)施例能獲得進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)。例如，不規(guī)則的凹槽的設(shè)計(jì)增大其表面摩擦力，使得噴墨打印托盤通過噴墨打印機(jī)驅(qū)動(dòng)輥的時(shí)候不打滑，還能減輕噴墨打印托盤的重量。在優(yōu)選實(shí)施例中，所采用的氧等離子體對(duì)硅片進(jìn)行表面親水化處理，可以達(dá)到超親水效果。通過本發(fā)明制備的生物或化學(xué)敏感層均勻，厚度可以通過打印次數(shù)來控制?？傮w來說，使用本發(fā)明，打印精度高，重復(fù)性好，實(shí)現(xiàn)高精度定位打印，在波導(dǎo)生化傳感器領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景和開發(fā)潛力。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的嗔墨打印托盤的不意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的噴墨打印托盤的定位滑塊的示意圖；
[0021]圖3a和圖3b為本發(fā)明實(shí)施例的打印誤差分析；
[0022]圖4為本發(fā)明實(shí)施例制備聚乙烯醇敏感薄膜的效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。
[0024]參見圖1至圖2，實(shí)施例提供用于安放娃片(4寸娃片)以進(jìn)彳丁嗔墨打印的嗔墨打印托盤。使用時(shí)，可先進(jìn)行硅片表面親水化處理；基于噴墨打印墨水的粘度和表面張力配制生物或化學(xué)敏感材料的噴射液；最后對(duì)硅片進(jìn)行噴墨打印，得到生物或化學(xué)敏感層。
[0025]如圖1至圖2所示，在一種實(shí)施例中，噴墨打印托盤包括4寸硅片支架1、一組紙寬傳感器識(shí)別標(biāo)記2a-2d、一組托盤安裝定位標(biāo)記3a-3b、定位滑塊5和緊定螺釘6。其中，4寸硅片支架I包括放置4寸硅片的圓型凹槽、若干不規(guī)則的凹槽、CDR光盤托盤傳感器的接觸點(diǎn)4及支架前端的斜面。若干不規(guī)則的凹槽可增大其表面摩擦力，使得噴墨打印托盤通過噴墨打印機(jī)驅(qū)動(dòng)輥的時(shí)候不打滑，并減輕噴墨打印托盤的重量。支架前端的斜面能夠使得噴墨打印托盤能夠在非手動(dòng)情況下順利進(jìn)入噴墨打印機(jī)。紙寬傳感器識(shí)別標(biāo)記2a-2d —共有4個(gè)，分別設(shè)置在4寸硅片支架I上。在進(jìn)行打印的時(shí)候，噴墨打印機(jī)噴頭的紙寬傳感器首先檢測(cè)紙寬傳感器識(shí)別標(biāo)記2a和2c確定打印的水平方向的范圍，再檢測(cè)紙寬傳感器識(shí)別標(biāo)記2b和2d確定豎直方向的打印范圍，從而確定了打印的區(qū)域。4寸硅片支架I的圓型凹槽制作在該打印區(qū)域內(nèi)，其直徑略大于4寸硅片的直徑，頂部距離豎直方向的打印起始點(diǎn)10mm，左邊距離水平方向的打印起始點(diǎn)13mm。其深度要略大于娃片厚度，優(yōu)選1.2mm。托盤安裝定位標(biāo)記3a-3b總共有2個(gè)。打印的時(shí)候，可將噴墨打印托盤沿著壓電式噴墨打印機(jī)(如Epson R230型)的⑶/DVD導(dǎo)軌的底部插槽插入，直到打印托盤上的定位標(biāo)記3a_3b與CD/DVD導(dǎo)軌上標(biāo)記的相吻合，這就實(shí)現(xiàn)了其定位功能。定位滑塊5安裝在4寸硅片支架I上，通過緊定螺釘6夾緊硅片實(shí)現(xiàn)硅片的固定。噴墨打印托盤的材料為ABS塑料，厚度為2?3_，優(yōu)選2.2_。實(shí)施例可在具有光盤打印功能