基于CMUTs谐振式生化传感器的敏感功能层制备方法技术

基于CMUTs谐振式生化传感器的敏感功能层制备方法，先进行基于CMUTs谐振式生化传感器的静电纺丝溶液的制备，再采用近场静电纺丝工艺或远场静电纺丝工艺进行敏感功能层的制备，本发明专利技术获得较大的比表面积、厚度为50nm～1μm、直径为50nm～1μm的静电纺丝纤维，以提高CMUTs检测灵敏度和检测极限，实现更低浓度的生化物质检测。

Method for preparing sensitive functional layer based on CMUTs resonant biochemical sensor

Based on CMUTs resonant biochemical sensor sensitivity function layer preparation method, firstly electrospinning solution CMUTs resonant biosensor was prepared based on, re using near-field electrospinning process or far-field electrospinning process sensitive functional layer prepared by the invention have larger surface area, thickness of 50nm ~ 1 m, diameter of 50nm ~ 1 m electrospun fibers, to improve the CMUTs detection sensitivity and detection limit, detection of biochemical substances of lower concentration.

【技术实现步骤摘要】
基于CMUTs谐振式生化传感器的敏感功能层制备方法
本专利技术属于MEMS谐振式生化传感器
，特别涉及基于CMUTs谐振式生化传感器的敏感功能层制备方法。
技术介绍
基于质量敏感原理的MEMS谐振式生化传感器由于具有体积小、灵敏度高、功耗低、结构简单以及便携式等诸多优点而受到广泛关注。MEMS谐振式生化传感器利用敏感材料吸附被测生化物质以引起质量变化，进而引起谐振元件的谐振频率变化来实现信号转化和生化物质检测。目前国内外常用的MEMS谐振式生化传感器主要分为石英晶体微天平、微悬臂梁谐振器、SAW(SurfaceAcousticWave)声表面波换能器，上述谐振器用于生化物质检测时存在不同程度的局限性。例如，基于压电效应的石英晶体谐振器的频带较窄，另外晶体制作工艺需要的特定切型限制其无法与硅基的MEMS工艺和IC工艺兼容，影响其集成性和便携性；微悬臂梁结构上表面面积小，涂覆敏感材料困难，且品质因子受空气阻尼影响大；SAW换能器所需基片材料的价格昂贵，对基片的结晶工艺和制造工艺要求很高。相对于上述的结构，基于CMUTs(CapacitiveMicromachinedUltrason本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于CMUTs谐振式生化传感器的敏感功能层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)基于CMUTs谐振式生化传感器的静电纺丝溶液的制备：1.1)配制高分子聚合物溶液：选择材料调配高分子聚合物水溶液,浓度质量分数为1wt％～2wt％，之后在20～30℃下磁力搅拌3～5小时，高分子聚合物水溶液呈现均匀一致、透明的状态；高分子聚合物是下列材料中的任意一种，材料有聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯、聚乙烯、聚氧化乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚乳酸或聚己内酯材料；1.2)配制敏感材料水溶液：选择敏感材料调配敏感材料水溶液,体积浓度为20％～70％，之后在20～30℃下磁力搅拌3～5小时，...

【技术特征摘要】
1.基于CMUTs谐振式生化传感器的敏感功能层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)基于CMUTs谐振式生化传感器的静电纺丝溶液的制备：1.1)配制高分子聚合物溶液：选择材料调配高分子聚合物水溶液,浓度质量分数为1wt％～2wt％，之后在20～30℃下磁力搅拌3～5小时，高分子聚合物水溶液呈现均匀一致、透明的状态；高分子聚合物是下列材料中的任意一种，材料有聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯、聚乙烯、聚氧化乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚乳酸或聚己内酯材料；1.2)配制敏感材料水溶液：选择敏感材料调配敏感材料水溶液,体积浓度为20％～70％，之后在20～30℃下磁力搅拌3～5小时，配制成分散均匀的敏感材料水溶液；1.3)调配混合步骤1.1)配制的高分子聚合物水溶液和步骤1.2)配制的敏感材料水溶液按照体积浓度0.1％～0.5％混合调配，之后在25℃下磁力搅拌1～2小时，配置成分散均匀的静电纺丝溶液(11)，并用加装在纺丝喷嘴(7)上的注射器针管(5)吸入静电纺丝溶液(11)，装在静电纺丝装置上进行静电纺丝；步骤2)采用近场静电纺丝工艺或远场静电纺丝工艺进行敏感功能层的制备：采用近场静电纺丝工艺时，将CMUTs芯片(2)夹装固定在水平平台(10)的铜箔(9)上，纺丝喷嘴(7)与高压直流电压源(8)的正极连接作为阳极，接收静电纺丝用的铜箔(9)与高压直流电压源(8)的负极连接作为阴极，控制纺丝喷嘴(7)离CMUTs顶面距离为1～3mm，控制注射器活塞(6)使注射器针管(5)流量为0.1～0.2μl/min)，控制纺丝线间距为50nm～1mm，控制直流电压为600V～1kV，控制温度和相对湿度分别在20～30℃和20～30％RH，由近场静电纺丝工艺将厚度为50nm～1mm的高分子静电纺丝纤维制作在CMUTs芯片(2)的顶层；采用远场静电纺丝工艺时，将CMUTs芯片(2)夹装固定在竖直平台(12)的铜箔(9)上，纺丝喷嘴(7)与高压直流电压源(8)的正极连接作为阳极，接收静电纺丝用的铜箔(9)与高压直流电压源(8)的负极连接作为阴极，控制纺丝喷嘴(7)离CMUTs顶面距离为5～15mm，控制注射器活塞(6)使注射器针管(5)流量为0.1～2μl/min，控制直流电压为2～10kV，控制温度和相对湿度分别在20～30℃和20～30％RH，由远场静电纺丝工艺将将厚度为50nm～1μm的高分子静电纺丝纤维制作在CMUTs芯片(2)的顶层。2.根据权利要求1所述的基于CMUTs谐振式生化传感器的敏感功能层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)基于CMUTs谐振式生化传感器的静电纺丝溶液的制备：1.1)配制高分子聚合物水溶液：选择聚氧化乙烯材料作为高分子聚合物，将1.5g聚氧化乙烯溶解在98.5g水中，调配聚氧化乙烯水溶液的质量分数浓度为1.5wt％，之后在25℃下磁力搅拌3小时；聚氧化乙烯水溶液呈现均匀一致、透明的状态；1.2)配制敏感材料水溶液：选择聚乙烯醇作为...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵立波，赵一鹤，夏勇，李支康，李杰，张家旺，李萍，蒋庄德，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61