用于打印生化傳感器敏感層的噴墨打印托盤及打印方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及硅基生化傳感器制作領域，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】
[0002]隨著物聯網發展的進程，包括生化傳感器在內的各種傳感器微型化、集成化的趨勢越來越明顯，對各類微型傳感器的性能要求也越來越高。現階段，普遍利用硅基材料和微加工技術來制作微型傳感器。作為微傳感器的一個大類，微型生化傳感器廣泛地應用在醫療、環境監測等領域，該類傳感器主要由傳感結構和生化敏感層組成。對于這類器件，如何在硅基表面制備生化敏感層是一個研究難點，還沒有很好的通行的方法。目前，在傳感器基底上制備化學敏感層的法主要有化學氣相沉積法，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進行改裝使之能夠在基底表面打印，并把生化敏感材料調配成墨水，使之能夠噴射在光波導基底上形成薄膜。在公開號為CN103558196A，發明名稱為“基于噴墨打印技術制備有機磷農藥檢測用可視化生物傳感器的方法”所公開的技術方案中，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的改造。這種直接利用噴墨打印機的制備方法，定位精度低。因此，在能夠打印光盤的商用打印機的基礎上，設計一個能夠裝載需要打印的基底的噴墨打印托盤，實現高精度定位打印功能是硅基生化傳感器領域以及其他領域亟待解決的問題。
【發明內容】
[0003]本發明的主要目的在于克服現有技術的不足，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]為實現上述目的，本發明采用以下技術方案:
[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、一組紙寬傳感器識別標記以及一組托盤安裝定位標記，所述硅片支架用于承載待打印硅片，所述緊定螺釘用于調節所述定位滑塊的位置，所述定位滑塊用于固定待打印硅片，所述紙寬傳感器識別標記用于供噴墨打印機上的紙寬傳感器檢測并確定打印的區域，所述托盤安裝定位標記用于對位吻合到噴墨打印機上的插槽位置標記，以實現在將所述噴墨打印托盤插入噴墨打印機時的定位。
[0006]進一步地:
[0007]所述硅片支架上設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有若干不規則的凹槽。
[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10mm，左邊距離水平方向的打印起始點13mm。
[0010]所述紙寬傳感器識別標記有兩對，其中沿水平方向設置的一對紙寬傳感器識別標記用于供紙寬傳感器檢測確定打印的水平方向的范圍，沿豎直方向設置的一對紙寬傳感器識別標記用于供紙寬傳感器檢測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進行打印。
[0014]還包括:在打印之前，對硅片進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，改性時間為O?15min，優選lOmin。
[0016]所述化學敏感材料為聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚乙烯對苯二甲酸酯的至少一種，優選聚乙烯醇、聚苯乙烯和聚乙烯中的至少一種，所述化學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，優選蛋白質水溶液，并用磷酸鹽緩沖液稀釋，所述生物或者化學敏感材料的噴射液根據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]本發明的有益效果:
[0018]本發明的噴墨打印托盤可以顯著提高打印的定位精度，設置一組紙寬傳感器識別標記以及一組托盤安裝定位標記，能夠精準方便地定位出要打印的范圍，提高打印質量，并且十分便于用戶進行打印操作，提高打印效率；采定位滑塊和緊定螺釘，實現以可調的方式固定娃片，適配性好，固定性好，可靠性強。同時，噴墨打印托盤的空間布局緊湊、合理。優選實施例能獲得進一步的優點。例如，不規則的凹槽的設計增大其表面摩擦力，使得噴墨打印托盤通過噴墨打印機驅動輥的時候不打滑，還能減輕噴墨打印托盤的重量。在優選實施例中，所采用的氧等離子體對硅片進行表面親水化處理，可以達到超親水效果。通過本發明制備的生物或化學敏感層均勻，厚度可以通過打印次數來控制。總體來說，使用本發明，打印精度高，重復性好，實現高精度定位打印，在波導生化傳感器領域具有廣泛的應用前景和開發潛力。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明實施例的嗔墨打印托盤的不意圖；
[0020]圖2為本發明實施例的噴墨打印托盤的定位滑塊的示意圖；
[0021]圖3a和圖3b為本發明實施例的打印誤差分析；
[0022]圖4為本發明實施例制備聚乙烯醇敏感薄膜的效果圖。
【具體實施方式】
[0023]以下對本發明的實施方式作詳細說明。應該強調的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發明的范圍及其應用。
[0024]參見圖1至圖2，實施例提供用于安放娃片(4寸娃片)以進彳丁嗔墨打印的嗔墨打印托盤。使用時，可先進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敏感材料的噴射液；最后對硅片進行噴墨打印，得到生物或化學敏感層。
[0025]如圖1至圖2所示，在一種實施例中，噴墨打印托盤包括4寸硅片支架1、一組紙寬傳感器識別標記2a-2d、一組托盤安裝定位標記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、若干不規則的凹槽、CDR光盤托盤傳感器的接觸點4及支架前端的斜面。若干不規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驅動輥的時候不打滑，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情況下順利進入噴墨打印機。紙寬傳感器識別標記2a-2d —共有4個，分別設置在4寸硅片支架I上。在進行打印的時候，噴墨打印機噴頭的紙寬傳感器首先檢測紙寬傳感器識別標記2a和2c確定打印的水平方向的范圍，再檢測紙寬傳感器識別標記2b和2d確定豎直方向的打印范圍，從而確定了打印的區域。4寸硅片支架I的圓型凹槽制作在該打印區域內，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10mm，左邊距離水平方向的打印起始點13mm。其深度要略大于娃片厚度，優選1.2mm。托盤安裝定位標記3a-3b總共有2個。打印的時候，可將噴墨打印托盤沿著壓電式噴墨打印機(如Epson R230型)的⑶/DVD導軌的底部插槽插入，直到打印托盤上的定位標記3a_3b與CD/DVD導軌上標記的相吻合，這就實現了其定位功能。定位滑塊5安裝在4寸硅片支架I上，通過緊定螺釘6夾緊硅片實現硅片的固定。噴墨打印托盤的材料為ABS塑料，厚度為2?3_，優選2.2_。實施例可在具有光盤打印功能