【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体传感器，特别是涉及一种基于有机纳米线晶体管的植入式电生理传感器及制备方法。
技术介绍
1、人们越来越认识到，个体差异会严重影响对临床治疗的反应，这促使人们更需要能够长期监测生理电信号的方法。生理电信号是生命系统内离子运动所产生的电场波动信号，包含大量人体生理信息，能够有效反映人体生理状态及健康水平。生理电信号的记录与监测，在临床诊断和科学研究领域均具有重要价值，通常是应用于植入式生物电子设备上，通过电生理传感器直接监测人体内细胞液的生理电活动进行感知。电生理传感器将组织中的离子信号转变为外部可识别的电子信号，从而实现对生理电信号的检测，其性能好坏直接关系到对生理电信号监测的效果。
2、目前常用的电生理传感器主要是微电极阵列（mea），主要由无机材料金、铂、铱、硅等组成。尽管这些微电极阵列已经实现了对组织细胞电生理活动的监测，但由于其机械性能与生物组织之间不匹配，植入体内后会导致炎症以及干扰信号传递的胶质瘢痕组织产生，最终使传感器失效。并且，微电极阵列传感器的噪音水平与其器件尺寸成反比，使得其信噪比与空间分辨率相互制约。所以，在相关技术的基础上，人们研究制造了有机电化学晶体管（oect），一种新型的有机薄膜晶体管。由于结合了传统电化学检测的优点，并同时具有传感和信号放大的功能，有机电化学晶体管大大提高了信号的信噪比，在生物分子检测中具有非常高的灵敏度和低的检测极限。有机电化学晶体管最大特点是通过电解液充当介质层，解决了常规硬质栅介质层的生物相容性差、机械不匹配等问题，并大大降低了操作电压（小于1伏）
3、但是，现有的基于有机电化学晶体管的电生理传感器大多是薄膜结构，尺寸较大，记录的信号来自于不同组织细胞的平均电位，难以分辨单神经细胞轴突或树突水平的生理电活动。并且，现有柔性有机电化学晶体管主要集中在柔性可弯曲器件，而对满足组织诱导应变的拉伸性能还未达到要求，从而影响其植入体内的长期可靠性。
4、因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
1、鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于有机纳米线晶体管的植入式电生理传感器及制备方法，旨在解决现有的电生理传感器尺寸较大，检测精度不够，只能对不同组织细胞的平均电位进行检测，且无法满足拉伸性能要求，无法植入体内长期使用的问题。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一种基于有机纳米线晶体管的植入式电生理传感器，用于植入体液环境中以监测生物细胞的生理电信号；其中，包括弹性基体层、源电极、漏电极、导电聚合物纳米线有源层和绝缘层，所述源电极和所述漏电极均设置在所述弹性基体层上；所述源电极和所述漏电极相对设置，所述源电极和所述漏电极之间形成沟道；所述导电聚合物纳米线有源层设于所述沟道内，且两侧分别与所述源电极和所述漏电极连接；所述导电聚合物纳米线有源层用于接触生物细胞和探测生理电信号；所述绝缘层堆叠设置在所述源电极和所述漏电极上；所述绝缘层上对应所述沟道的位置镂空设置有窗口。
4、所述的基于有机纳米线晶体管的植入式电生理传感器，其中，所述基于有机纳米线晶体管的植入式电生理传感器包括栅电极，所述栅电极独立设置在所述体液环境中，用于调制沟道电流。
5、所述的基于有机纳米线晶体管的植入式电生理传感器，其中，所述栅电极包括铂电极、金电极、钛电极、银电极、氯化银电极中的一种或多种。
6、所述的基于有机纳米线晶体管的植入式电生理传感器，其中，所述窗口位于所述沟道的正上方，且所述沟道的宽度小于所述窗口的宽度；所述导电聚合物纳米线有源层的顶部至少部分伸入至所述窗口内，用于接触所述体液环境。
7、所述的基于有机纳米线晶体管的植入式电生理传感器，其中，所述沟道的长度为1-100微米。
8、所述的基于有机纳米线晶体管的植入式电生理传感器，其中，所述弹性基体层包括聚二甲基硅氧烷基体层、聚氨酯橡胶基体层、硅橡胶基体层中的一种或多种；和/或，所述漏电极包括金纳米线、银纳米线、碳纳米管中的一种或多种；和/或，所述源电极包括金纳米线、银纳米线、碳纳米管中的一种或多种。
9、所述的基于有机纳米线晶体管的植入式电生理传感器，其中，所述绝缘层包括聚对二甲苯绝缘层、聚二甲基硅氧烷绝缘层、聚酰亚胺绝缘层中的一种或多种。
10、所述的基于有机纳米线晶体管的植入式电生理传感器，其中，所述导电聚合物纳米线有源层包括聚(3,4-乙撑二氧噻吩)纳米线有源层、聚吡咯纳米线有源层、聚苯胺纳米线有源层中的一种或多种。
11、本申请还公开了一种如上任一所述的基于有机纳米线晶体管的植入式电生理传感器的制备方法，其中，包括：
12、提供一衬底；
13、在所述衬底上沉积弹性基体层；
14、在所述弹性基体层上制备图案化的荫罩层，活化处理暴露的所述弹性基体层的表面，在所述荫罩层的镂空图案内沉积源电极和漏电极，再去除所述荫罩层；
15、在所述源电极和所述漏电极上制备绝缘层，覆盖在所述源电极和所述漏电极之上，并在所述绝缘层上制作出窗口，露出部分所述源电极和部分所述漏电极；
16、在所述绝缘层上制备图案化的掩蔽层，活化处理暴露的所述弹性基体层、部分所述源电极和部分所述漏电极的表面，沉积导电聚合物纳米线有源层，并去除所述掩蔽层；
17、剥离所述衬底，获得基于有机纳米线晶体管的植入式电生理传感器。
18、所述的基于有机纳米线晶体管的植入式电生理传感器的制备方法，其中，所述沉积导电聚合物纳米线有源层的步骤具体包括：
19、配置纺丝浆料，搅拌溶解后获得纺丝液；
20、将所述纺丝液注入针筒，控制纺丝电压为16-20千伏，纺丝流速为0.1-0.3毫升/小时，接收距离为18-22厘米，对准所述源电极和所述漏电极之间的沟道进行纺丝，覆盖暴露出的所述源电极和所述漏电极；
21、加热退火，制成所述导电聚合物纳米线有源层；其中，退火温度为170-190℃，退火时间为0.8-1.2小时。
22、与现有技术相比，本专利技术实施例具有以下优点：
23、本专利技术公开的基于有机纳米线晶体管的植入式电生理传感器设置弹性基体层，具备良好的拉伸性能，源电极和漏电极之间的沟道内设置有接触体液环境的导电聚合物纳米线有源层，当体液环境中的生物细胞产生生理电信号时，比如产生心电信号、脑电信号、眼电信号等信号时，导电聚合物纳米线有源层的电荷密度变化或电位扰动会调控源电极和漏电极之间的沟道电阻，继而通过电流变化提取生理电信号，达到监测的目的。
24、可见，本专利技术公开的植入式电生理传感器结构简单，将有机纳米线与有机电化学晶体管结构结合用于传感器中，提高探测精度和灵敏度，以探究单个细胞中轴突和树突的动作，既可以实现大规模、高信噪比、亚细胞水平空间分辨的生理电信号检测，同时又具有良好的柔性和拉伸性能，能够很好地适应组织诱导的应变，从而满足长期本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于有机纳米线晶体管的植入式电生理传感器，用于植入体液环境中以监测生物细胞的生理电信号；其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于有机纳米线晶体管的植入式电生理传感器，其特征在于，所述基于有机纳米线晶体管的植入式电生理传感器包括栅电极，所述栅电极独立设置在所述体液环境中，用于调制沟道电流。
3.根据权利要求2所述的基于有机纳米线晶体管的植入式电生理传感器，其特征在于，所述栅电极包括铂电极、金电极、钛电极、银电极、氯化银电极中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的基于有机纳米线晶体管的植入式电生理传感器，其特征在于，所述窗口位于所述沟道的正上方，且所述沟道的宽度小于所述窗口的宽度；所述导电聚合物纳米线有源层的顶部至少部分伸入至所述窗口内，用于接触所述体液环境。
5.根据权利要求1或4所述的基于有机纳米线晶体管的植入式电生理传感器，其特征在于，所述沟道的长度为1-100微米。
6.根据权利要求1所述的基于有机纳米线晶体管的植入式电生理传感器，其特征在于，所述弹性基体层包括聚二甲基硅氧烷基体层、聚氨酯橡胶基体层
7.根据权利要求1所述的基于有机纳米线晶体管的植入式电生理传感器，其特征在于，所述绝缘层包括聚对二甲苯绝缘层、聚二甲基硅氧烷绝缘层、聚酰亚胺绝缘层中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的基于有机纳米线晶体管的植入式电生理传感器，其特征在于，所述导电聚合物纳米线有源层包括聚(3,4-乙撑二氧噻吩)纳米线有源层、聚吡咯纳米线有源层、聚苯胺纳米线有源层中的一种或多种。
9.一种如权利要求1至8任意一项所述的基于有机纳米线晶体管的植入式电生理传感器的制备方法，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的基于有机纳米线晶体管的植入式电生理传感器的制备方法，其特征在于，所述沉积导电聚合物纳米线有源层的步骤具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于有机纳米线晶体管的植入式电生理传感器，用于植入体液环境中以监测生物细胞的生理电信号；其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于有机纳米线晶体管的植入式电生理传感器，其特征在于，所述基于有机纳米线晶体管的植入式电生理传感器包括栅电极，所述栅电极独立设置在所述体液环境中，用于调制沟道电流。
3.根据权利要求2所述的基于有机纳米线晶体管的植入式电生理传感器，其特征在于，所述栅电极包括铂电极、金电极、钛电极、银电极、氯化银电极中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的基于有机纳米线晶体管的植入式电生理传感器，其特征在于，所述窗口位于所述沟道的正上方，且所述沟道的宽度小于所述窗口的宽度；所述导电聚合物纳米线有源层的顶部至少部分伸入至所述窗口内，用于接触所述体液环境。
5.根据权利要求1或4所述的基于有机纳米线晶体管的植入式电生理传感器，其特征在于，所述沟道的长度为1-100微米。
6.根据权利要求1所述的基于有机纳米线晶体管的植入...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏伟伟，杨晓杨，刘红，陈绮晴，位小艳，张波，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。