一种纹理化的双面柔性传感器及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种纹理化的双面柔性传感器及其制备方法与应用，通过对柔性基材的双面进行激光蚀刻，实现纹理化处理，并通过优化图案的类型、深度、间隔距离，从而制得性能更加优异的纹理化柔性基材，纹理化后的柔性基材能显著提升对导电层/电催化层的附着力，保证整体的耐弯折能力，同时还通过制备双重纹理化图案来提高柔性基材对酶层的固定附着效果，更适于制备部分植入人体的柔性传感器，有利于提升传感器寿命便于长期植入使用，能有效简化加工工艺，降低生产成本，检测结果更加稳定，批间差异小，灵敏度高。灵敏度高。灵敏度高。

【技术实现步骤摘要】
一种纹理化的双面柔性传感器及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于医疗器械领域，涉及一种电化学生物传感器的制备，尤其是涉及一种纹理化的双面柔性传感器及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]生物传感器是一种用于检测化学物质的分析设备，它将生物成分与物理化学检测器结合在一起。生物传感器是由固定化的生物活性分子作识别元件(包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质)、适当的理化换能器(如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等等)及信号放大装置构成的分析工具或系统。
[0003]电化学生物传感器采用固体电极作基础电极，将生物活性分子固定在电极表面，然后通过生物分子间的特异性识别作用，生物活性分子能选择性地识别目标分子并将目标分子捕获到电极表面，基础电极作为信号传导器将电极表面发生的识别反应信号导出，变成可以测量的电信号，从面实现对分析目标物进行定量或定性分析的目的。
[0004]植入式生物传感器具有连续测定体内某些随时间变化的重要生理或病理参数的优点，例如氧、葡萄糖、乳酸的浓度等，从而获得全面而准确的诊断或治疗的效果。
[0005]基于柔性基底的植入式生物传感器需借助辅助器具才能完成植入，但长期佩戴舒适度好。现有的柔性植入式传感器通常以柔性聚合物薄膜为基底，在其上面首先图案化印刷碳电极或沉积金电极，通过电极的层层组装或平面错位排布形成电化学检测系统。组装时还有可能需要弯折前端以降低最终传感器的厚度，由于弯折处有持续应力，这很容易造成传感器损伤，且佩戴传感器后，人体活动不可避免地导致传感器在体内受力小幅扭转，时间久了导电层可能出现细小裂纹、缺陷，导致测试结果不准确。且层层组装或平面错位排布工艺复杂，不易大规模生产，使得这类产品生产成本高，价格昂贵。
[0006]CN105943058A公开了一种柔性电极，采用化学镀薄膜两面制备两电极体系，无需进行图案化，但由于其必须化学镀进行操作，且需进入铂黑，在检测过程中使批次间的灵敏度有差异，导致检测结果不稳定，而且铂黑长期使用会存在“催化剂中毒”现象，即铂黑的催化效果比起起始状态变差，从而影响检测结果。
[0007]本研究小组曾于2021年申请专利技术专利CN202111135598.1，公开了一种新型的双面柔性传感器，主要通过在柔性基材进行磁控溅射涂覆导电层等多层结构的方法制备柔性传感器，并在柔性基材的两侧各增加一层绝缘层，从而增强柔性基材对导电层/电催化层的附着力和耐弯折性，提高检测结果的准确性和稳定性；经长期实践发现，这样的制备方法虽然也能达到一定的效果，但在制备工艺上较复杂，涂覆绝缘层时，需要严格注意涂覆部位，有些部位不能粘上绝缘层，一不小心可能会使前端和连接位也被粘上而导致绝缘，从而影响柔性传感器的检测效果；而且制得的双面柔性传感器厚度增加，成本加大。
[0008]因此急需找到一种能更加简单高效地提升柔性基材对导电层/生物活性分子层的附着力的方法，并能保证耐弯折性，从而制得更适于生物指标检测，检测结果更稳定和准确，灵敏度更高的双面柔性传感器。

技术实现思路

[0009]为解决上述问题，本专利技术提供了一种纹理化的双面柔性传感器，通过对柔性基材的双面进行激光蚀刻，实现纹理化处理，并通过优化图案的类型、深度、间隔距离，从而制得性能更加优异的纹理化柔性基材，纹理化后的柔性基材能显著提升对导电层/电催化层的附着力，提升了整体的耐弯折能力，同时还通过制备双重纹理化图案来提高柔性基材对酶层的固定附着效果，更适于制备部分植入人体的柔性传感器，检测结果更加稳定，批间差异小，灵敏度高。
[0010]一方面，本专利技术提供了一种柔性传感器，包括柔性基材和导电层，导电层粘附在柔性基材表面；所述柔性基材的表面具有纹理化处理的图案。
[0011]本专利技术提供的双面柔性传感器，是以柔性基材作为基底，分为前端和后端，前端用于植入人体，后端留在体外并与其它传感器套件连接。前端和后端的柔性基材都为长方形扁平结构(接近于长条形)，包括第一面和第二面。第一面在柔性基材的基础上，由内向外依次为导电层、电催化层，前端还具有生物活性分子层、多功能高分子外膜等；第二面在柔性基材的基础上，由内向外依次为导电层、银氯化银层，前端还具有多功能高分子外膜等。
[0012]其中柔性基材与导电层等其他外层的粘合力和抗弯折性，是保证双面柔性传感器能够长时间正常稳定工作的关键。如果柔性基材与导电层的粘合力不强，会导致传感器在长期使用过程中出现起皱、开裂等现象，检测结果误差增大；抗弯折性弱，会导致传感器损伤，检测结果不准确。
[0013]本专利技术经研究证明，对柔性基材表面进行纹理化处理可以提高柔性基材的表面能，可以提高柔性基材与其上面材料(包括导电层等)的结合力，尤其是当在柔性基材表面形成三维结构，有利于上面材料进入柔性基材内部使二者结合更为紧密。
[0014]因此通过在柔性基材表面进行纹理化处理，就可以达到原先在柔性基材的两侧各增加一层绝缘层(CN202111135598.1)才能达到的粘附力效果，柔性基材可以不用再增加绝缘层，可直接制备导电层，就能保证柔性基材与导电层的牢固附着，同时还能保证柔韧性和耐弯折性，经长时间佩戴后仍能保证检测结果的准确性和稳定性，灵敏度高。
[0015]进一步地，所述纹理化处理是指经激光刻蚀、等离子刻蚀或湿法刻蚀中的任意一种或多种方法进行处理。
[0016]常规的纹理化处理包括喷砂、湿法刻蚀、干法刻蚀(包括激光刻蚀和等离子体刻蚀)。喷砂由于污染大，纹理不容易控制，现在已很少使用。湿法刻蚀主要利用化学试剂与被刻蚀材料发生化学反应进行刻蚀。这种刻蚀方法的优点是适应性强，均匀性较好，适合于大部分材料；缺点是图形刻蚀保真较差，刻蚀线宽不均匀难以掌控，刻蚀线宽无法做到精密。激光刻蚀是利用高能量激光光束照射到被刻蚀工件表面，使其融化、气化，形成一定深度的凹槽，实现对材料刻蚀的目的。激光刻蚀的特点是刻蚀精度高、良品率高、重现性好，可以实现不同图形不同角度的一次性成型技术，无耗材、无污染，相对成本较低。等离子刻蚀是指利用高频辉光放电反应，将反应气体激活成活性粒子，如源自或游离基，这些活性粒子扩散到刻蚀的部位，与被刻蚀材料进行反应，形成挥发性生成物而被去除，达到刻蚀的目的。缺点是刻蚀的精度不够，且设备昂贵。因此本专利技术优选采用激光刻蚀、等离子刻蚀或湿法刻蚀，最优选为激光刻蚀。
[0017]进一步地，所述纹理化处理为激光刻蚀；所述纹理化的图案为竖线、横线、斜线、网
格线、点划线、点阵、虚线、波浪线中的任意一种，所述竖线为平行于柔性基材长度方向的线，所述横线为垂直于柔性基材长度方向的线，所述点划线、点阵、虚线、波浪线都为平行或垂直于柔性基材长度方向的线，所述网格线由平行于柔性基材长度方向的线和垂直于柔性基材长度方向的线组成，所述斜线为与柔性基材长度方向不平行也不垂直的线。
[0018]进一步地，所述纹理化的图案为竖线，所述纹理化的深度为1
‑
10μm。
[0019]本专利技术提供的双面柔性传感器是非本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性传感器，其特征在于，包括柔性基材和导电层，导电层粘附在柔性基材表面；所述柔性基材的表面具有纹理化处理的图案。2.如权利要求1所述的柔性传感器，其特征在于，所述纹理化处理是指经激光刻蚀、等离子刻蚀或湿法刻蚀中的任意一种或多种方法进行处理。3.如权利要求2所述的柔性传感器，其特征在于，所述纹理化处理为激光刻蚀；所述纹理化的图案为竖线、横线、斜线、网格线、点划线、点阵、虚线、波浪线中的任意一种，所述竖线为平行于柔性基材长度方向的线，所述横线为垂直于柔性基材长度方向的线，所述点划线、点阵、虚线、波浪线都为平行或垂直于柔性基材长度方向的线，所述网格线由平行于柔性基材长度方向的线和垂直于柔性基材长度方向的线组成，所述斜线为与柔性基材长度方向不平行也不垂直的线。4.如权利要求3所述的柔性传感器，其特征在于，所述纹理化的图案为竖线，所述纹理化的深度为1
‑
10μm。5.如权利要求4所述的柔性传感器，其特征在于，所述竖线的线宽为20...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫宇山，陈玮，
申请(专利权)人：杭州柏医健康科技有限公司，
类型：发明
国别省市：