用于打印生化传感器敏感层的喷墨打印托盘及打印方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及硅基生化传感器制作领域，用于打印生化传感器敏感层的喷墨打印托盘及打印方法。
【背景技术】
[0002]随着物联网发展的进程，包括生化传感器在内的各种传感器微型化、集成化的趋势越来越明显，对各类微型传感器的性能要求也越来越高。现阶段，普遍利用硅基材料和微加工技术来制作微型传感器。作为微传感器的一个大类，微型生化传感器广泛地应用在医疗、环境监测等领域，该类传感器主要由传感结构和生化敏感层组成。对于这类器件，如何在硅基表面制备生化敏感层是一个研究难点，还没有很好的通行的方法。目前，在传感器基底上制备化学敏感层的法主要有化学气相沉积法，溶胶-凝胶法、分子自组装方法等。这些方法不能淀积特殊复杂形状薄膜或者将多种不同薄膜集成在同一基底。采用喷墨打印的方式恰好能解决上述问题，也就是将商用喷墨打印机进行改装使之能够在基底表面打印，并把生化敏感材料调配成墨水，使之能够喷射在光波导基底上形成薄膜。在公开号为CN103558196A，发明名称为“基于喷墨打印技术制备有机磷农药检测用可视化生物传感器的方法”所公开的技术方案中，所述的敏感薄膜用喷墨打印方法制备，但是没有涉及到喷墨打印机的改造。这种直接利用喷墨打印机的制备方法，定位精度低。因此，在能够打印光盘的商用打印机的基础上，设计一个能够装载需要打印的基底的喷墨打印托盘，实现高精度定位打印功能是硅基生化传感器领域以及其他领域亟待解决的问题。
【发明内容】
[0003]本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于打印生化传感器敏感层的喷墨打印托盘及打印方法，提高打印的定位精度，且便于打印操作。
[0004]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0005]一种用于打印生化传感器敏感层的喷墨打印托盘，包括硅片支架、设置在所述硅片支架上的定位滑块、紧定螺钉、一组纸宽传感器识别标记以及一组托盘安装定位标记，所述硅片支架用于承载待打印硅片，所述紧定螺钉用于调节所述定位滑块的位置，所述定位滑块用于固定待打印硅片，所述纸宽传感器识别标记用于供喷墨打印机上的纸宽传感器检测并确定打印的区域，所述托盘安装定位标记用于对位吻合到喷墨打印机上的插槽位置标记，以实现在将所述喷墨打印托盘插入喷墨打印机时的定位。
[0006]进一步地:
[0007]所述硅片支架上设有用于放置待打印硅片的圆形凹槽，所述硅片支架的上表面设有若干不规则的凹槽。
[0008]所述喷墨打印托盘的材料为ABS塑料，厚度为2?3mm，优选2.2mm。
[0009]所述圆形凹槽的直径为适于安置4寸硅片的直径，顶部距离竖直方向的打印起始点10mm，左边距离水平方向的打印起始点13mm。
[0010]所述纸宽传感器识别标记有两对，其中沿水平方向设置的一对纸宽传感器识别标记用于供纸宽传感器检测确定打印的水平方向的范围，沿竖直方向设置的一对纸宽传感器识别标记用于供纸宽传感器检测确定打印的竖直方向的范围。
[0011]一种生化传感器敏感层打印方法，包括以下步骤:
[0012]a.配制含有生物或化学敏感材料的喷射液作为喷墨打印的墨水；
[0013]b.使用所述的喷墨打印托盘将硅片载入喷墨打印机进行打印。
[0014]还包括:在打印之前，对硅片进行硅片表面亲水化处理。
[0015]所述硅片表面亲水化处理采用氧等离子体表面处理方法，射频功率为100W，氧气流量为200mL/min，改性时间为O?15min，优选lOmin。
[0016]所述化学敏感材料为聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚乙烯对苯二甲酸酯的至少一种，优选聚乙烯醇、聚苯乙烯和聚乙烯中的至少一种，所述化学敏感材料的溶剂为水或无水乙醇，所述生物敏感材料为生物活性分子的水溶液，优选蛋白质水溶液，并用磷酸盐缓冲液稀释，所述生物或者化学敏感材料的喷射液根据打印墨水的粘度和表面张力配制，墨水的表面张力为30?50mNm-l，粘度为I?3.0mPa.S。
[0017]本发明的有益效果:
[0018]本发明的喷墨打印托盘可以显著提高打印的定位精度，设置一组纸宽传感器识别标记以及一组托盘安装定位标记，能够精准方便地定位出要打印的范围，提高打印质量，并且十分便于用户进行打印操作，提高打印效率；采定位滑块和紧定螺钉，实现以可调的方式固定娃片，适配性好，固定性好，可靠性强。同时，喷墨打印托盘的空间布局紧凑、合理。优选实施例能获得进一步的优点。例如，不规则的凹槽的设计增大其表面摩擦力，使得喷墨打印托盘通过喷墨打印机驱动辊的时候不打滑，还能减轻喷墨打印托盘的重量。在优选实施例中，所采用的氧等离子体对硅片进行表面亲水化处理，可以达到超亲水效果。通过本发明制备的生物或化学敏感层均匀，厚度可以通过打印次数来控制。总体来说，使用本发明，打印精度高，重复性好，实现高精度定位打印，在波导生化传感器领域具有广泛的应用前景和开发潜力。
【附图说明】
[0019]图1为本发明实施例的嗔墨打印托盘的不意图；
[0020]图2为本发明实施例的喷墨打印托盘的定位滑块的示意图；
[0021]图3a和图3b为本发明实施例的打印误差分析；
[0022]图4为本发明实施例制备聚乙烯醇敏感薄膜的效果图。
【具体实施方式】
[0023]以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
[0024]参见图1至图2，实施例提供用于安放娃片(4寸娃片)以进彳丁嗔墨打印的嗔墨打印托盘。使用时，可先进行硅片表面亲水化处理；基于喷墨打印墨水的粘度和表面张力配制生物或化学敏感材料的喷射液；最后对硅片进行喷墨打印，得到生物或化学敏感层。
[0025]如图1至图2所示，在一种实施例中，喷墨打印托盘包括4寸硅片支架1、一组纸宽传感器识别标记2a-2d、一组托盘安装定位标记3a-3b、定位滑块5和紧定螺钉6。其中，4寸硅片支架I包括放置4寸硅片的圆型凹槽、若干不规则的凹槽、CDR光盘托盘传感器的接触点4及支架前端的斜面。若干不规则的凹槽可增大其表面摩擦力，使得喷墨打印托盘通过喷墨打印机驱动辊的时候不打滑，并减轻喷墨打印托盘的重量。支架前端的斜面能够使得喷墨打印托盘能够在非手动情况下顺利进入喷墨打印机。纸宽传感器识别标记2a-2d —共有4个，分别设置在4寸硅片支架I上。在进行打印的时候，喷墨打印机喷头的纸宽传感器首先检测纸宽传感器识别标记2a和2c确定打印的水平方向的范围，再检测纸宽传感器识别标记2b和2d确定竖直方向的打印范围，从而确定了打印的区域。4寸硅片支架I的圆型凹槽制作在该打印区域内，其直径略大于4寸硅片的直径，顶部距离竖直方向的打印起始点10mm，左边距离水平方向的打印起始点13mm。其深度要略大于娃片厚度，优选1.2mm。托盘安装定位标记3a-3b总共有2个。打印的时候，可将喷墨打印托盘沿着压电式喷墨打印机(如Epson R230型)的⑶/DVD导轨的底部插槽插入，直到打印托盘上的定位标记3a_3b与CD/DVD导轨上标记的相吻合，这就实现了其定位功能。定位滑块5安装在4寸硅片支架I上，通过紧定螺钉6夹紧硅片实现硅片的固定。喷墨打印托盘的材料为ABS塑料，厚度为2?3_，优选2.2_。实施例可在具有光盘打印功能