CN103738075B - 一种压力辅助笔芯装置 - Google Patents

Abstract

一种压力辅助笔芯装置，包括医用注射器，第一PMMA板套在医用注射器的活塞杆的顶端处，第二PMMA板套在注射器外套上，第一PMMA板、第二PMMA板通过带螺帽的螺钉连接，带螺帽的螺钉采用对称布置方式，医用注射器的喷头直接插入笔芯的尾部，笔芯的头部在纸张上书写，在压力的驱动下，任意粘度、浓度的液体都能顺利的流出笔芯形成相应的图案，避免了对导电浆进行复杂预处理的过程，而且压力的调整只需通过旋转螺钉调节活塞位置，结构简单。

Description

一种压力辅助笔芯装置

技术领域

本发明涉及生物电子传感器技术领域，特别涉及一种压力辅助笔芯装置。

技术背景

近几年，由于纸具有来源广泛、成本低廉、可随身携带、任意折叠、循环利用等特性，以纸为基底衍生出的电子传感器得到了快速的发展。传统在纸上制备电子传感器的方法有溅射镀膜、喷墨打印以及喷枪喷涂。但是以上几种方式涉及专业仪器的使用，操作复杂、代价昂贵并且通常需要预先对导电浆进行稀释等预处理，容易导致在浆液纸表面扩散渗透，难以精确控制传感器线路的均一性，并对传感器的导电性能有较大的影响。为了克服上述问题，Russo等人于2011年开发出了装有导电浆的笔芯装置[AnalisaRusso,BokYeopAhn,JacobJ.Adams,EricB.Duoss,JenniferT.Bernhard,andJenniferA.Lewis.Pen-on-PaperFlexibleElectronics.AdvancedMaterials,2011,23,3426–3430]。该装置通过将稀释到特定浓度和粘度的银浆注入到笔芯内，然后直接在纸上画出所需的电子传感器图案，经加热处理后便能形成导电性能良好的电子传感器。该装置具有低成本、操作简单、避免了复杂设备使用等优点，而且研究表明笔芯能较长时间保存导电浆。但不足之处是，该方法中需要将导电浆稀释到特定浓度和粘度后才能保证书写时笔芯内的液体顺利流出。但是通常从市场上买来的导电浆浓度和粘度各异，而且对于不同的导电浆需要与之对应的稀释剂，因此稀释过程的复杂性增加了该装置使用的复杂性。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种压力辅助笔芯装置，结构简单，对于不同粘度、浓度的液体，只需简单地通过调整压力大小确定书写特定液体的最佳压力范围，以防止压力过小写出的线条不连续，或者压力过大出现漏液现象。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种压力辅助笔芯装置，包括医用注射器4，第一PMMA板1套在医用注射器4的活塞杆的顶端处，第二PMMA板3套在注射器4外套上，第一PMMA板1、第二PMMA板3通过带螺帽的螺钉2连接，带螺帽的螺钉2采用对称布置方式，医用注射器4的喷头直接插入笔芯5的尾部，笔芯5的头部在纸张6上书写。

所述的第一PMMA板1、第二PMMA板3通过CorelDRAW12软件设计出形状，再用激光切割机切割制造。

本发明的优点：在压力的驱动下，任意粘度、浓度的液体都能顺利的流出笔芯形成相应的图案，避免了对导电浆进行复杂预处理的过程，而且压力的调整只需通过旋转螺钉调节活塞位置。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明压力标定曲线示意图。

图3为实施例1利用该装置在纸上写出的碳线路示意图。

图4为实施例2利用该装置在纸上制作的银线路示意图。

图5为实施例3利用该装置在纸上制作的电极示意图。

图6为实施例3电极与血糖仪结合示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

参照图1，一种压力辅助笔芯装置，包括医用注射器4，第一PMMA板1套在医用注射器4的活塞杆的顶端处，第二PMMA板3套在注射器4外套上，第一PMMA板1、第二PMMA板3通过带螺帽的螺钉2连接，为了精确控制活塞的位置，带螺帽的螺钉2采用对称布置方式，医用注射器4的喷头直接插入笔芯5的尾部，笔芯5的头部在纸张6上书写。

所述的第一PMMA板1、第二PMMA板3通过CorelDRAW12设计出形状，再用激光切割机切割制造。

本发明的工作原理为：

组装之前，需将医用注射器4的活塞调至最高处，便于书写时提供更大的压力控制范围。书写时，旋转带螺帽的螺钉2调节活塞位置至目标位置，通过压缩医用注射器4内的空气实现加压推动液体流出笔芯5。

实施例1：利用该装置在纸张6上制作导电银线路。

本文实施例均选择5ml规格的医用注射器4，1mm规格的笔芯5，实验之前，对医用注射器4进行了压力标定，注射器初始位置为4.2ml，分别取点3.6ml、3ml、2.4ml、1.8ml和1.2ml，计算时初始压力选为0.1MPa。标定曲线如图2所示。

将导电银浆装入清洗干净的笔芯5内，医用注射器4活塞初始位置调至4ml处，使用时，调节带螺帽的螺钉2固定医用注射器4活塞位置于2ml处，便于书写时银浆在压力作用下连续流出笔芯5在纸张6上形成液态银电路，此时腔内压力大约为0.2Mpa，然后在烘箱内120℃、30分钟加热烘干，形成固态银电路，如图3所示，该电路具有良好的电阻特性，电阻值大约为9.5Ω/cm。

实施例2：利用该装置在纸张6上制作导电碳线路。

本实施例将导电碳浆(Achesoned423ss)装入清洗干净的笔芯5并组装好装置，此处将活塞位置调整到1ml处，此时腔内压力大约为0.4Mpa，同样地，在烘箱内70℃加热30分钟，而后在室温下冷却形成固态碳电路，如图4所示，该电路阻值大约为2.8KΩ/cm。

实施例3：利用该装置在纸张6上制作电极并结合血糖仪检测葡萄糖。

本实施例选择用碳浆制作电极，制作方法与实施例2一致，依靠直尺在纸张6上直接画出电极图，然后在烘箱内70℃加热30分钟，为了结合血糖仪使用，各电极之间的间距与商用电极一致（1mm），如图5所示。制作好电极后，需要对电极进行表面化学修饰。由于在电极表面化学修饰相对复杂，因此在这里引进一片滤纸7作为修饰平台，把10微升1mM的铁氰化钾溶液以及10微升5mg/ml葡萄糖氧化酶溶液滴加到滤纸7上，干燥后4℃保存备用。检测时，将滤纸7覆盖在电极8表面，电极8插入血糖仪9接口处，而后滴加待测葡萄糖溶液于滤纸7上，10秒后血糖仪9即显示测得的浓度，检测结果与所配溶液浓度接近，如图6所示。在这里引进滤纸7主要是为了滴加的葡萄糖溶液能够在电极8表面快速的扩散开，提高检测的精度。可以根据调整所加酶的量、铁氰化物的量以及电极的表面积对实验结果进行优化。

Claims (1)

1.一种压力辅助笔芯装置，包括医用注射器(4)，其特征在于：第一PMMA板(1)套在医用注射器(4)的活塞杆的顶端处，第二PMMA板(3)套在注射器(4)外套上，第一PMMA板(1)、第二PMMA板(3)通过带螺帽的螺钉(2)连接，带螺帽的螺钉(2)采用对称布置方式，医用注射器(4)的喷头直接插入笔芯(5)的尾部，笔芯(5)的头部在纸张(6)上书写；

所述的第一PMMA板(1)、第二PMMA板(3)通过CorelDRAW12软件设计出形状，再用激光切割机切割制造。