一種基于PVDF薄膜的生物傳感器陣列及其制作方法技術

本發明專利技術公開了一種基于PVDF薄膜的生物傳感器陣列，自上到下依次包括第一有機玻璃、PVDF壓電膜及第二有機玻璃，第一有機玻璃、PVDF壓電膜及第二有機玻璃固定連接，PVDF壓電膜的上表面及下表面均鍍有若干鍍膜區，所述鍍膜區包括電極、接線膜區、以及用于連通電極及接線膜區的過渡膜區，PVDF壓電膜上表面的電極正對PVDF壓電膜下表面對應的電極，第一有機玻璃上及第二有機玻璃上均開設有若干對通孔，每對通孔均包括第一通孔及第二通孔，每對通孔上的第一通孔及第二通孔分別正對對應鍍膜區上的電極及接線膜區，接線膜區上連接有測試引線。本發明專利技術還提供了一種基于PVDF薄膜的生物傳感器陣列的制作方法，該生物傳感器陣列穩定性好，靈敏度高。

【技術實現步驟摘要】
—種基于PVDF薄膜的生物傳感器陣列及其制作方法
本專利技術涉及一種有機壓電薄膜的生物傳感器陣列及其制作方法，具體涉及一種基于PVDF薄膜的生物傳感器陣列及其制作方法。
技術介紹
基于硅基微機電(MEMS)工藝的壓電生物傳感器具有靈敏度高、性能穩定、易與模擬電路集成、響應速度快等優點而被廣泛研究。但是該類生物傳感器制作工藝非常復雜、耗時長、成本高，另外硅比較脆韌性差，所以影響了其廣泛使用。于是，人們開始探索制作有機壓電薄膜的生物傳感器。PVDF壓電薄膜以其頻響寬、動態范圍大、力電轉換靈敏度高、機械性能強度高、聲阻抗易匹配、質量輕、柔軟不脆等特點進駐科學家們的視野。使用PVDF薄膜制作生物傳感器的方法很多，但是還存在一些諸如穩定性差、靈敏度低等問題。在現有報道中，各種隔膜尺寸的分立器件已被制作、研究，但沒有制作出含有數個相同隔膜尺寸的陣列器件和含有數個不同隔膜尺寸的陣列器件。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種基于PVDF薄膜的生物傳感器陣列及其制作方法，該生物傳感器陣列穩定性好，靈敏度高，并且可以一次性制作多個生物傳感器。陣列器件的使用可以消除環境、儀器誤差等對測試結果的影響。為達到上述目的，本專利技術所述的基于PVDF薄膜的生物傳感器陣列自上到下依次包括第一有機玻璃、PVDF壓電膜及第二有機玻璃，第一有機玻璃、PVDF壓電膜及第二有機玻璃固定連接，PVDF壓電膜的上表面及下表面均鍍有若干鍍膜區，所述鍍膜區包括電極、接線膜區、以及用于連通電極及接線膜區的過渡膜區，PVDF壓電膜上表面的電極正對PVDF壓電膜下表面對應的電極，第一有機玻璃上及第二有機玻璃上均開設有若干對通孔，每對通孔均包括第一通孔及第二通孔，每對通孔上的第一通孔及第二通孔分別正對對應鍍膜區上的電極及接線膜區，接線膜區上連接有測試引線。所述PVDF壓電膜為極化并且不帶電極的PVDF壓電膜。相應的，本專利技術還公開了一種基于PVDF薄膜的生物傳感器陣列的制作方法，包括以下步驟:I)取PVDF壓電膜，并切割PVDF壓電膜，然后將切割后的PVDF壓電膜按照極化方向固定在夾具上，并在所述PVDF壓電膜的上下兩面分別安裝掩膜板，其中，所述掩膜板上設有若干對孔，每對孔包括第三通孔、第四通孔、以及用于連通第三通孔及第四通孔的槽孔，第三通孔的直徑大于第四通孔的直徑，然后在PVDF壓電膜的上下兩面分別鍍膜，再拆除掩膜板，從而在PVDF壓電膜的上表面及下表面上形成若干鍍膜區，其中，任一鍍膜區均包括第三通孔對應的電極、第四通孔對應的接線膜區及槽孔對應的過渡膜區；2)取第一有機玻璃及第二有機玻璃，并在第一有機玻璃及第二有機玻璃上開設第一通孔及第二通孔，然后將PVDF壓電膜放置在第一有機玻璃及第二有機玻璃之間，第一有機玻璃、PVDF壓電膜及第二有機玻璃固定連接，再拆除支架，并給各接線膜區上連接測試引線。所述電極的直徑為掩膜板的厚度小于1mm。步驟2)中所述第一有機玻璃、PVDF壓電膜及第二有機玻璃通過膠及螺絲固定，其中，膠為UV膠或雙面膠。本專利技術具有以下有益效果:本專利技術所述的基于PVDF薄膜的生物傳感器陣列包括第一有機玻璃、PVDF膜及第二有機玻璃，第一有機玻璃、PVDF膜及第二有機玻璃固定連接，PVDF膜的上表面及下表面均設有若干鍍膜區，鍍膜區包括電極、接線膜區、以及用于連通電極及接線膜區的過渡膜區，接線膜區上連接有測試引線，從而可以有效的提高基于PVDF薄膜的生物傳感器陣列的穩定性及靈敏度，同時在制作過程中，通過在PVDF膜上固定掩膜板，所述掩膜板上設有若干對孔，每對孔包括第三通孔、第四通孔、以及用于連通第三通孔及第四通孔的槽孔，從而可以一次性的制作多個生物傳感器，并且降低制作流程的難度和復雜度。陣列器件的使用可以消除環境、儀器誤差等對測試結果的影響。【附圖說明】圖1為本專利技術的截面圖；圖2為本專利技術中實施例一制備的傳感器陣列的示意圖；圖3為本專利技術中實施例二制備的傳感器陣列的示意圖；圖4為本專利技術中實施例一制備的傳感器陣列中隔膜孔徑為5毫米的器件的諧振情況隨時間變化的頻譜圖；圖5為本專利技術中實施例一制備的傳感器陣列中隔膜孔徑為5毫米的器件的四個諧振頻率隨時間變化的線性圖；圖6為本專利技術中實施例一制備的陣列器件空載時的諧振頻譜圖；圖7為本專利技術中實施例二制備的傳感器陣列的諧振頻率隨質量負載變化的頻譜圖；圖8為本專利技術中實施例二制備的傳感器陣列的質量靈敏度線性擬合圖。其中，I為第一有機玻璃、2為PVDF壓電膜、3為第二有機玻璃、4為膠。【具體實施方式】下面結合附圖對本專利技術做進一步詳細描述:參考圖1，本專利技術所述的基于PVDF薄膜的生物傳感器陣列自上到下依次包括第一有機玻璃1、PVDF壓電膜2及第二有機玻璃3，第一有機玻璃1、PVDF壓電膜2及第二有機玻璃3固定連接，PVDF壓電膜2的上表面及下表面均鍍有若干鍍膜區，所述鍍膜區包括電極、接線膜區、以及用于連通電極及接線膜區的過渡膜區，PVDF壓電膜2上表面的電極正對PVDF壓電膜2下表面對應的電極，第一有機玻璃I上及第二有機玻璃3上均開設有若干對通孔，每對通孔均包括第一通孔及第二通孔，每對通孔上的第一通孔及第二通孔分別正對對應鍍膜區上的電極及接線膜區，接線膜區上連接有測試引線。所述PVDF壓電膜2為極化并且不帶電極的PVDF壓電膜。本專利技術所述的基于PVDF薄膜的生物傳感器陣列的制作方法包括以下步驟:I)取PVDF壓電膜2，并切割PVDF壓電膜2，然后將切割后的PVDF壓電膜2固定在夾具上，并在所述PVDF壓電膜2的上下兩面沿極化方向分別安裝掩膜板，其中，所述掩膜板上設有若干對孔，每對孔包括第三通孔、第四通孔、以及用于連通第三通孔及第四通孔的槽孔，第三通孔的直徑大于第四通孔的直徑，然后在PVDF壓電膜2的上下兩面分別鍍膜，再拆除掩膜板，從而在PVDF壓電膜2的上表面及下表面上形成若干鍍膜區，其中，任一鍍膜區均包括第三通孔對應的電極、第四通孔對應的接線膜區及槽孔對應的過渡膜區；2)取第一有機玻璃I及第二有機玻璃3，并在第一有機玻璃I及第二有機玻璃3上開設第一通孔及第二通孔，然后將PVDF壓電膜2放置在第一有機玻璃I及第二有機玻璃3之間，第一有機玻璃1、PVDF壓電膜2及第二有機玻璃3固定連接，再拆除支架，并給各接線膜區上連接測試引線。所述電極的直徑為掩膜板的厚度小于1mm。步驟2)中所述第一有機玻璃1、PVDF壓電膜2及第二有機玻璃3通過膠4及螺絲固定，其中，膠4為UV膠或雙面膠。實施例一參考圖2、圖4、圖5及圖6，I)用鋒利的刀片將厚度為28微米的已極化的不帶電極的PVDF壓電薄膜按照極化方向裁剪成10X80毫米的長條；將其沿著極化方向固定在夾具上，安裝制作圖形化電極的掩膜板。該掩膜板是用I毫米厚的有機玻璃板制成，掩膜板上包含有三個不同的隔膜孔徑:3毫米，4毫米，5毫米；2)利用直流濺射儀鍍電極，設置濺射電流為10毫安，時間為25分鐘，在薄膜兩面各沉積一層厚度約為100納米的圖形化黃金電極。結束后，拆掉掩膜板；在已刻有隔膜孔的厚度為3毫米的兩塊有機玻璃板上，利用勻膠4機以1500轉/分鐘的速度，旋涂時間40秒，旋涂一層粘度為50cps的UV膠4，再在四角用M3的尼龍螺絲定位固定。在強度為13.5本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于PVDF薄膜的生物傳感器陣列，其特征在于，自上到下依次包括第一有機玻璃(1)、PVDF壓電膜(2)及第二有機玻璃(3)，第一有機玻璃(1)、PVDF壓電膜(2)及第二有機玻璃(3)固定連接，PVDF壓電膜(2)的上表面及下表面均鍍有若干鍍膜區，所述鍍膜區包括電極、接線膜區、以及用于連通電極及接線膜區的過渡膜區，PVDF壓電膜(2)上表面的電極正對PVDF壓電膜(2)下表面對應的電極，第一有機玻璃(1)上及第二有機玻璃(3)上均開設有若干對通孔，每對通孔均包括第一通孔及第二通孔，每對通孔上的第一通孔及第二通孔分別正對對應鍍膜區上的電極及接線膜區，接線膜區上連接有測試引線。

【技術特征摘要】
1.一種基于PVDF薄膜的生物傳感器陣列，其特征在于，自上到下依次包括第一有機玻璃(I)、PVDF壓電膜(2)及第二有機玻璃(3)，第一有機玻璃(I)、PVDF壓電膜(2)及第二有機玻璃(3)固定連接，PVDF壓電膜(2)的上表面及下表面均鍍有若干鍍膜區，所述鍍膜區包括電極、接線膜區、以及用于連通電極及接線膜區的過渡膜區，PVDF壓電膜⑵上表面的電極正對PVDF壓電膜(2)下表面對應的電極，第一有機玻璃(I)上及第二有機玻璃(3)上均開設有若干對通孔，每對通孔均包括第一通孔及第二通孔，每對通孔上的第一通孔及第二通孔分別正對對應鍍膜區上的電極及接線膜區，接線膜區上連接有測試引線。2.根據權利要求1所述的基于PVDF薄膜的生物傳感器陣列，其特征在于，所述PVDF壓電膜(2)為已經極化并且不帶電極的PVDF壓電膜。3.一種基于PVDF薄膜的生物傳感器陣列的制作方法，基于權利要求2所述的生物傳感器陣列，其特征在在于，包括以下步驟: 1)取PVDF壓電膜(2)，并切割PVDF壓電膜(2)，然后將切割后的PVDF壓電膜⑵按照極化方向固定在夾具上，并在所述PVDF壓電膜(2)的上下兩面分...

【專利技術屬性】
技術研發人員：任巍，徐峰，吳小清，史鵬，趙蓓，胡杰，
申請(專利權)人：西安交通大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61