CN115998257A - 植入式传感器的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种植入式传感器的制备方法，所述制备方法包括：采用第一导电油墨在基板上印刷或打印出第一电极的图案；采用液态聚合物在第一电极的图案上印刷或者打印出基底的图案，并预留出贯穿基底的第一通孔，然后进行固化；采用第二导电油墨在基底上印刷或者打印出第二电极的图案，然后进行固化；剥离基板，得到两电极植入式传感器，植入式传感器的第一电极和第二电极能够利用第一通孔在同一表面与连接器连接。本发明通过逐层制备的方式构建了植入式传感器，且在制备基底时，预留了贯穿基底的第一通孔，从而，无需对基底进行切割开孔，不仅能够有效提升一致性和成品率，而且能够有效简化工艺，降低成本，易于实现规模化生产。

Description

植入式传感器的制备方法

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别是涉及植入式传感器的制备方法。

背景技术

植入式传感器一般以柔性聚合物作为基底，工作电极和对电极组成的两电极系统，或者，工作电极、对电极和参比电极组成的三电极系统在基底的单面通过平面错位的方式排布。但是，由于植入式传感器需要植入体内，整体尺寸受到限制，导致单面排布时工作电极的面积受限，从而导致其灵敏度变小，影响其测量准确性。

虽然将电极系统印刷在基底的两面能够在同样尺寸下达到增大工作电极面积的目的，从而提升植入式传感器的灵敏度，使其测量结果更准确。但是，将电极系统印刷在基底的两面，不仅印刷工艺复杂，而且需要对基底进行切割开孔，连接器才能在基底的同一侧同时连接两面的电极，导致植入式传感器的稳定性变差，从而导致植入式传感器一致性差、成品率较低。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种植入式传感器的制备方法，所述制备方法无需进行切割开孔，不仅能够有效提升一致性和成品率，而且能够有效简化工艺，降低成本，易于实现规模化生产。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种植入式传感器的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

采用第一导电油墨在基板上印刷或打印出第一电极的图案；

采用液态聚合物在第一电极的图案上印刷或者打印出基底的图案，并预留出贯穿基底的第一通孔，然后进行固化；

采用第二导电油墨在基底上印刷或者打印出第二电极的图案，然后进行固化；

剥离基板，得到两电极植入式传感器，所述植入式传感器的第一电极和第二电极能够利用第一通孔在同一表面与连接器连接。

在其中一个实施例中，所述第一导电油墨和所述第二导电油墨独立的选自碳浆、银浆、铂浆、金浆、银/氯化银浆、铂碳混合浆料中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述液态聚合物选自液态聚对苯二甲酸乙二醇酯、液态聚甲基丙烯酸甲酯、液态聚碳酸酯、液态聚四氟乙烯、液态聚乙烯、液态聚氯乙烯或液态聚酰亚胺中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述基底的厚度为20μm-500μm。

在其中一个实施例中，所述通孔的直径为20μm-1500μm。

在其中一个实施例中，在剥离基板之前，还包括：

采用绝缘浆料在第二电极上印刷或打印出绝缘层的图案，并预留出贯穿绝缘层的第二通孔，然后进行固化；

采用第三导电油墨在绝缘层上印刷或者打印出第三电极的图案，然后进行固化，剥离基板后得到三电极植入式传感器，所述植入式传感器的第一电极、第二电极和第三电极能够利用第一通孔和第二通孔在同一表面与连接器连接。

在其中一个实施例中，所述绝缘浆料选自热固化绝缘浆料或者紫外固化绝缘浆料。

在其中一个实施例中，所述第三导电油墨为银/氯化银浆。

在其中一个实施例中，在所述基板上印刷或者打印第一导电油墨的步骤之前，还包括在所述基板上形成牺牲层。

在其中一个实施例中，所述牺牲层的材料选自光刻胶、水凝胶或者水溶性高分子。

本发明的制备方法中，通过逐层制备的方式构建了植入式传感器，且在制备基底时，预留了贯穿基底的第一通孔，从而，植入式传感器的第一电极和第二电极能够利用第一通孔在同一表面与连接器连接，无需对基底进行切割开孔，不仅能够有效提升一致性和成品率，而且能够有效简化工艺，降低成本，易于实现规模化生产。另外，相对于将电极印刷在基底的两面的方式，本发明的制备方法无需人工或者设备对基底进行翻转，降低了设备的要求，且电极图案化灵活，对位更加准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施方式的植入式传感器的第一电极所在面的平面示意图；

图2为本发明图1所示的植入式传感器的第二电极所在面的平面示意图；

图3为本发明另一实施方式所示的植入式传感器的工作端的结构示意图。

图中：20、第一电极；30、基底；301、第一通孔；40、第二电极；50、绝缘层；60、第三电极。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式或实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”的可选范围包括两个或两个以上相关所列项目中任一个，也包括相关所列项目的任意的和所有的组合，所述任意的和所有的组合包括任意的两个相关所列项目、任意的更多个相关所列项目、或者全部相关所列项目的组合。

结合图1至图2所示，为本发明提供的一实施方式的植入式传感器的制备方法，包括以下步骤：

S1，采用第一导电油墨在基板上印刷或打印出第一电极20的图案；

S2，采用液态聚合物在第一电极20的图案上印刷或者打印出基底30的图案，并预留出贯穿基底30的第一通孔301，然后进行固化；

S3，采用第二导电油墨在基底30上印刷或者打印出第二电极40的图案，然后进行固化；

S4，剥离基板，得到两电极植入式传感器，所述植入式传感器的第一电极20和第二电极40能够利用第一通孔301在同一表面与连接器连接。

步骤S1中，基板一般选自玻璃基板、塑料基板或者金属基板，优选为玻璃基板、聚四氟乙烯基板等无粘性的基板，有利于基板与植入式传感器之间的剥离效果。

基板与植入式传感器可以直接剥离，也可以先制备牺牲层，然后利用湿法腐蚀等去除掉牺牲层，以达到剥离的目的，在利用牺牲层时，可以先在基板上形成牺牲层，其中，所述牺牲层的材料选自光刻胶、水凝胶或者水溶性高分子。

可以理解，基板在使用之前，可以先进行清洗和干燥。

步骤S1中，所述第一导电油墨选自碳浆、银浆、铂浆、金浆、银/氯化银浆、铂碳混合浆料中的至少一种。采用第一导电油墨在基板上印刷或打印第一电极20的图案时，第一电极20的图案包括触点区20A的图案和工作区20B的图案，印刷或打印之后，先干燥一段时间，使第一导电油墨图案不流动即可，干燥的方式可以为鼓风干燥等。然后进行步骤S2，采用液态聚合物印刷或者打印出基底30的图案，并将二者同时进行固化，如此，可使得到的第一电极20和基底30之间粘结性更好，不易脱落。

可选的，所述液态聚合物选自液态聚对苯二甲酸乙二醇酯、液态聚甲基丙烯酸甲酯、液态聚碳酸酯、液态聚四氟乙烯、液态聚乙烯、液态聚氯乙烯或液态聚酰亚胺中的至少一种。

步骤S3中，所述第二导电油墨选自碳浆、银浆、铂浆、金浆、银/氯化银浆、铂碳混合浆料中的至少一种。采用第二导电油墨印刷或打印第二电极40的图案时，第二电极40的图案包括触点区40A的图案和工作区40B的图案。

具体的，该两电极植入式传感器中，第一电极20可以为工作电极，第二电极40可以为对电极，或者，第一电极20可以为对电极，第二电极40可以为工作电极，所以，步骤S1和步骤S3中，根据具体电极的性质选择导电油墨。

步骤S2和步骤S3中，固化的方式可以为热固化、光固化、辐射固化等，具体的，采用热固化时，温度优选为80℃-200℃，时间优选为10分钟-200分钟，采用光固化时，优选为紫外光固化。

本发明在制备基底30时，由于预留出了贯穿基底30的第一通孔301，所以，植入式传感器的第一电极20和第二电极40能够利用第一通孔301在同一表面与连接器连接，无需对基底30进行切割开孔，不仅能够有效提升一致性和成品率，而且能够有效简化工艺，降低成本，易于实现规模化生产。另外，相对于将电极印刷在基底的两面的方式，本发明的制备方法无需人工或者设备对基底进行翻转，降低了设备的要求，且电极图案化灵活，对位更加准确。

可选的，在印刷或者打印出基底30的图案时，第一通孔301的位置可以预留在第一电极20的触点区20A处，然后在基底30上制备出第二电极40，如此制备，使得第一电极20与第二电极40能够在第二电极40所在的表面与连接器连接。

此时，第一通孔301可进一步采用导电油墨进行填充，可以提高第一电极20与连接器的连接稳定性。

可选的，在印刷或者打印出基底30的图案时，基底30的图案完全将第一电极20的图案覆盖，在任一位置预留出第一通孔301，第一通孔301所在的位置即作为第二电极40的触点区40A，然后印刷或打印第二导电油墨时，使第二导电油墨填充至第一通孔301，第一通孔301内的第二导电油墨固化后即为第二电极40的触点区40A，如此制备，使得第一电极20与第二电极40能够在第一电极20所在的表面与连接器连接。

为了保证本发明植入式传感器的柔性，所述基底30的厚度优选为20μm-500μm，进一步优选为50μm-300μm，更优选为150μm-250μm。以及，为了保证第一电极20或者第二电极40利用第一通孔301与连接器的连接效果，所述第一通孔301的直径为20μm-1500μm。

如图3所示，为本发明提供的另一实施方式的植入式传感器，该植入式传感器为三电极植入式传感器，与两电极植入式传感器不同的是，还包括依次覆盖在第二电极40上的绝缘层50和第三电极60。

所以，制备时，在剥离基板之前，还包括：

采用绝缘浆料在第二电极40上印刷或打印出绝缘层50的图案，并预留出贯穿绝缘层50的第二通孔，然后进行固化；

采用第三导电油墨在绝缘层50上印刷或者打印出第三电极60的图案，然后进行固化，剥离基板后得到三电极植入式传感器，所述植入式传感器的第一电极20、第二电极40和第三电极60能够利用第一通孔301和第二通孔在同一表面与连接器连接。

其中，所述绝缘浆料选自热固化绝缘浆料或者紫外固化绝缘浆料，第三电极60一般为参比电极，第三导电油墨优选为银/氯化银浆。

可选的，绝缘浆料和第三导电油墨的固化的方式也可以为热固化、光固化、辐射固化等，具体的，采用热固化时，温度优选为80℃-200℃，时间优选为10分钟-200分钟，采用光固化时，优选为紫外光固化。

可以理解的，三电极植入式传感器的第一电极20、第二电极40和第三电极60能够在第一电极20所在的表面与连接器连接，也能够在第三电极60所在的表面与连接器连接。

可选的，在印刷或者打印出基底30的图案时，第一通孔301的位置可以预留在第一电极20的触点区20A处，然后在基底30上制备出第二电极40，然后印刷或打印出绝缘层50的图案时，预留出两个贯穿绝缘层50的第二通孔，一个与第一通孔301的位置重叠，一个预留在第二电极40的触点区40A处，如此制备，使得第一电极20、第二电极40和第三电极60能够在第三电极60所在的表面与连接器连接。

此时，第一通孔301和第二通孔均可进一步采用导电油墨进行填充，可以提高第一电极20、第二电极40与连接器的连接稳定性。

可选的，在印刷或者打印出基底30的图案时，基底30的图案完全将第一电极20的图案覆盖，在任一位置预留出两个第一通孔301，其中一个第一通孔301所在的位置即作为第二电极40的触点区40A，然后印刷或打印第二导电油墨时，使第二导电油墨填充至第一通孔301，第一通孔301内的第二导电油墨固化后即为第二电极40的触点区40A，然后在印刷或打印绝缘层50的图案时，在另一个第一通孔301的位置处，预留出第二通孔，然后印刷或打印第三导电油墨时，使第三导电油墨填充至贯通的第一通孔301和第二通孔中，第一通孔301和第二通孔内的第三导电油墨固化后即为第三电极60的触点区，如此制备，使得第一电极20、第二电极40和第三电极60能够在第一电极20所在的表面与连接器连接。

可选的，贯穿基底30的第一通孔301和贯穿绝缘层50的第二通孔的形状为圆形、矩形、三角形、五边形、六边形等，优选地，第一通孔301和第二通孔的形状相同，大小也相同。

以下，将通过以下具体实施例对所述植入式传感器的制备方法做进一步的说明。

实施例1

将聚四氟乙烯基板采用乙醇进行清洗，然后用氮气吹干，接着采用自动化丝网印刷机在聚四氟乙烯基板上图案化印刷第一铂碳浆料，印刷时印刷出第一铂碳电极的工作区和触点区，并在室温干燥10分钟。然后，在其上印刷液态聚酰亚胺，并在第一铂碳电极的触点区预留出贯穿的第一通孔，接着放在加热台上，在200℃下固化30min，得到第一铂碳电极和覆盖在第一铂碳电极上的聚酰亚胺基底，且聚酰亚胺基底在第一铂碳电极的触点区具有贯穿的第一通孔。

然后在聚酰亚胺基底上印刷第二铂碳浆料，然后在130℃烘箱固化15min，得到第二铂碳电极。然后在第二铂碳电极上印刷紫外固化绝缘浆料，并在第二铂碳电极的触点区和基底的第一通孔区分别预留出贯穿的第二通孔，然后在紫外光下固化15min，得到绝缘层。然后在绝缘层上印刷银/氯化银浆料，并在130℃烘箱固化15min，得到参比电极。最后剥离掉聚四氟乙烯基板，得到植入式传感器。

实施例2

将聚四氟乙烯基板采用乙醇进行清洗，然后用氮气吹干，接着采用自动化喷墨打印设备在聚四氟乙烯基板上图案化打印第一铂碳浆料，打印时打印出第一铂碳电极的工作区和触点区，并在室温干燥10分钟。然后，在其上打印液态聚酰亚胺，并在第一铂碳电极的触点区预留出贯穿的第一通孔，接着放在加热台上，在200℃下固化30min，得到第一铂碳电极和覆盖在第一铂碳电极上的聚酰亚胺基底，且聚酰亚胺基底在第一铂碳电极的触点区具有贯穿的第一通孔。

然后在聚酰亚胺基底上印刷第二铂碳浆料，并使第二铂碳浆料填充通孔，然后在130℃烘箱固化15min，得到第二铂碳电极。然后在第二铂碳电极的工作区上印刷紫外固化绝缘浆料，并在第二铂碳电极的触点区和基底的第一通孔区分别预留出贯穿的第二通孔，然后在紫外光下固化15min，得到绝缘层。然后在绝缘层上印刷银/氯化银浆料，并在130℃烘箱固化15min，得到参比电极。最后剥离掉聚四氟乙烯基板，得到植入式传感器。

实施例3

将硅基板采用丙酮进行清洗，然后用氮气吹干，接着旋涂光刻胶并烘干，作为牺牲层。接着，采用自动化丝网印刷机在光刻胶层上图案化印刷碳浆料，印刷时印刷出第一碳电极的工作区和触点区，并室温干燥10分钟。然后，在其上印刷液态聚对苯二甲酸乙二醇酯，并在第一碳电极的触点区预留出贯穿的第一通孔，接着放在加热台上，在200℃下固化30min，得到第一碳电极和覆盖在第一碳电极上的聚对苯二甲酸乙二醇酯基底，且聚对苯二甲酸乙二醇酯基底在第一碳电极的触点区具有贯穿的第一通孔。

然后在聚对苯二甲酸乙二醇酯基底上印刷铂碳浆料，并使铂碳浆料填充通孔，然后在130℃烘箱固化15min，得到铂碳电极。然后在铂碳电极的工作区上印刷紫外固化绝缘浆料，并在第二铂碳电极的触点区和基底的第一通孔区分别预留出贯穿的第二通孔，然后在紫外光下固化15min，得到绝缘层。然后在绝缘层上印刷银/氯化银浆料，并在130℃烘箱固化15min，得到参比电极。最后，通过湿法腐蚀去除光刻胶层，得到植入式传感器。

实施例4

将玻璃基板采用丙酮进行清洗，然后用氮气吹干，接着旋涂光刻胶并烘干，作为牺牲层。接着，采用自动化喷墨打印设备在光刻胶层上图案化打印铂碳浆料，打印时打印出第一铂碳电极的工作区和触点区，并室温干燥10分钟。然后，在其上印刷液态聚碳酸酯，并在第一铂碳电极的触点区预留出贯穿的第一通孔，接着放在加热台上，在200℃下固化30min，得到第一铂碳电极和覆盖在第一铂碳电极上的聚碳酸酯基底，且聚碳酸酯基底在第一铂碳电极的触点区具有贯穿的第一通孔。

然后在聚碳酸酯基底上印刷碳浆料，并使碳浆料填充通孔，然后在130℃烘箱固化15min，得到碳电极。然后在碳电极的工作区上印刷紫外固化绝缘浆料，并在第二铂碳电极的触点区和基底的第一通孔区分别预留出贯穿的第二通孔，然后在紫外光下固化15min，得到绝缘层。然后在绝缘层上印刷银/氯化银浆料，并在130℃烘箱固化15min，得到参比电极。最后，通过湿法腐蚀去除光刻胶层，得到植入式传感器。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种植入式传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

采用第一导电油墨在基板上印刷或打印出第一电极的图案；

采用液态聚合物在第一电极的图案上印刷或者打印出基底的图案，并预留出贯穿基底的第一通孔，然后进行固化；

采用第二导电油墨在基底上印刷或者打印出第二电极的图案，然后进行固化；

剥离基板，得到两电极植入式传感器。

2.根据权利要求1所述的植入式传感器的制备方法，其特征在于，所述第一导电油墨和所述第二导电油墨独立的选自碳浆、银浆、铂浆、金浆、银/氯化银浆、铂碳混合浆料中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的植入式传感器的制备方法，其特征在于，所述液态聚合物选自液态聚对苯二甲酸乙二醇酯、液态聚甲基丙烯酸甲酯、液态聚碳酸酯、液态聚四氟乙烯、液态聚乙烯、液态聚氯乙烯或液态聚酰亚胺中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的植入式传感器的制备方法，其特征在于，所述基底的厚度为20μm-500μm。

5.根据权利要求1所述的植入式传感器的制备方法，其特征在于，所述通孔的直径为20μm-1500μm。

6.根据权利要求1-5任一项所述的植入式传感器的制备方法，其特征在于，在剥离基板之前，还包括：

采用绝缘浆料在第二电极上印刷或打印出绝缘层的图案，并预留出贯穿绝缘层的第二通孔，然后进行固化；

采用第三导电油墨在绝缘层上印刷或者打印出第三电极的图案，然后进行固化，剥离基板后得到三电极植入式传感器。

7.根据权利要求6所述的植入式传感器的制备方法，其特征在于，所述绝缘浆料选自热固化绝缘浆料或者紫外固化绝缘浆料。

8.根据权利要求6所述的植入式传感器的制备方法，其特征在于，所述第三导电油墨为银/氯化银浆。

9.根据权利要求1-5任一项所述的植入式传感器的制备方法，其特征在于，在所述基板上印刷或者打印第一导电油墨的步骤之前，还包括在所述基板上形成牺牲层。

10.根据权利要求9所述的植入式传感器的制备方法，其特征在于，所述牺牲层的材料选自光刻胶、水凝胶或者水溶性高分子。

Images