一种柔性曲面眼压监测传感器的制备方法

本发明涉及柔性传感器制造，尤其是涉及一种柔性曲面眼压监测传感器的制备方法。

背景技术：

1、青光眼是全球首位不可逆致盲性眼病。青光眼指的是由于眼睛内压力升高，损害视神经而导致视野狭窄甚至失明的一组疾病。眼压是指眼球内容物作用于眼球壁及内容物之间相互作用的压力，正常眼压范围为10mmhg-21mmhg。对于眼压异常的青光眼患者，最有效的慢病管理策略是通过及时用药或手术等手段降低眼压，减缓视神经的损害。因此对眼压进行及时监测，及时治疗，能够降低青光眼致盲率。

2、目前，临床上通常采用压平式眼压测量计及非接触式眼压测量计，如goldman眼压测量计。但这些手段仅限在医生指导下进行测量，无法满足青光眼患者的24小时的眼压监测需求。因此，目前仍亟需一种方便易操作且安全舒适的24小时连续眼压监测设备。

3、目前，研究人员已经提出植入式及角膜接触镜式眼压传感器，其中角膜接触镜作为一种非侵入式传感器平台，已经被广泛应用于测量眼压、视网膜电位和泪液中的葡萄糖、乳酸、皮质醇、ph值和k+离子浓度等生理信号。例如采用石墨烯等碳材料作为眼压接触镜的敏感材料，基于惠斯通电桥，实现眼压的实时监测。然而，现有技术存在几个突出问题：

4、1.对于植入式眼压传感器，需要进行手术植入，某些需要穿透眼球壁，具有眼液泄露及眼内炎症发生的风险，除此之外还具有电流泄露的可能性，临床难以实际应用；

5、2.加工成本高，难以实际批量生产。如采用氧化石墨烯作为敏感材料，因氧化石墨烯与石墨烯相比导电性较差，因此需要进行还原，需要额外的加热还原或者化学还原。若直接采用化学气相沉积石墨烯，将提高器件制造成本及时间；

6、3.mxene现多应用于平面电极，缺少曲面成型路线。

技术实现思路

1、为实现上述目的，本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种柔性曲面眼压监测传感器的制备方法。

2、为实现上述目的，本发明公开了一种柔性曲面眼压监测传感器的制备方法，具体包括以下步骤：

3、s1、在表面洁净的硅片上，蒸镀一层金属牺牲层后，旋涂一层聚合物牺牲层，透过掩模板喷涂眼压传感器的敏感材料沉积到眼压传感器的电极；

4、s2、在步骤s1中得到的电极上封装一层聚二甲基硅氧烷(pdms)后，置入三氯化铁(fecl3)铜刻蚀剂中，浸泡2h，去除金属牺牲层，得到封装好的器件；

5、s3、使用去离子水冲洗步骤s2得到的器件，使用定制铜模具，在160～180℃鼓风箱内热压30～60min，形成曲面，曲面成型后，将曲面器件浸泡在丙酮中去除聚合物牺牲层，即可得到柔性曲面眼压监测传感器。

6、优选的，步骤s1中聚合物牺牲层为pmma、聚偏氟乙烯(pvdf)以及聚乙烯醇(pva)中的任意一种。

7、优选的，所使用的的金属牺牲层为铜(cu)和铝(al)中的任意一种，蒸镀厚度为100nm。

8、优选的，所使用的为光刻得到的可去除掩模版，掩模板使用前需要使用500rpm旋10s后使用3000rpm旋30s，前烘150s，曝光10s，显影7s。

9、优选的，所述眼压传感器的敏感材料为二维材料mxene，mxene为ti3c2tx、ti2ctx、ti3cntx、nb2ctx、mo2tic2tx、v2ctx或mo2ctx中的任意一种。

10、优选的，喷涂的眼压传感器的敏感材料为0.5mg/ml mxene水分散液，使用0.2mpa氮气喷涂，喷涂距离为20cm。

11、优选的，步骤s2得到的mxene基电极结构使用导电银浆将端脚与fpc软排线连接。

12、优选的，聚合物和交联剂按质量配比1：10，进行混合，固化温度为60℃,时间为30min。

13、优选的，所使用的铜模具的曲率半径为8.4-8.6mm，直径为12-14mm，由上，中，下三部分组成。

14、因此，本发明采用上述的一种柔性眼压监测传感器的制备方法，具备以下有益效果：

15、1、本发明引入了聚合物牺牲层，避免了传感器电极在热压曲面成型的过程中造成的性能衰退；

16、2、本发明公开的制备方法使用定制铜质模具，热压平面眼压传感器，简化曲面化电极的制备流程；

17、3、本发明公开的制备方法使用mxene作为眼压传感器的敏感材料，由于mxene具有优异的导电性以及平面的二维结构，以mxene为敏感材料的眼压传感器具有极高的灵敏度，在热压后仍然能保持一定的导电性；

18、4、本发明公开的制备方法制备得到的曲面器件，具有和人角膜一致的曲率半径，具有良好的佩戴舒适性，可长期佩戴；

19、5、本发明采用成熟的半导体加工工艺，结合mxene材料的优异的水分散性，具有加工简单，成本低廉等优势。

20、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种柔性曲面眼压监测传感器的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种柔性曲面眼压监测传感器的制备方法，其特征在于，步骤s1中聚合物牺牲层为pmma、聚偏氟乙烯(pvdf)以及聚乙烯醇(pva)中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种柔性曲面眼压监测传感器的制备方法，其特征在于，所使用的的金属牺牲层为铜(cu)和铝(al)中的任意一种，蒸镀厚度为100～150nm。

4.根据权利要求1所述的一种柔性曲面眼压监测传感器的制备方法，其特征在于，步骤s1中的掩模板为光刻得到的可去除掩模版，掩模板使用前需要使用500rpm旋10s后使用3000rpm旋30s，前烘150s，曝光10s，显影7s。

5.根据权利要求1所述的一种柔性曲面眼压监测传感器的制备方法，其特征在于，所述眼压传感器的敏感材料为二维材料mxene，mxene为ti3c2tx、ti2ctx、ti3cntx、nb2ctx、mo2tic2tx、v2ctx或mo2ctx中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的一种柔性曲面眼压监测传感器的制备方法，其特征在于，喷涂的眼压传感器的敏感材料为0.5mg/ml mxene水分散液，使用0.2mpa氮气喷涂，喷涂距离为20cm。

7.根据权利要求1所述的一种柔性眼压监测传感器的制备方法，其特征在于，步骤s2得到的mxene基电极结构使用导电银浆将端脚与fpc软排线连接。

8.根据权利要求1所述的一种柔性眼压监测传感器的制备方法，其特征在于，聚合物和交联剂按质量配比1：10，进行混合，固化温度为60℃,时间为30min。

9.根据权利要求12所述的一种柔性眼压监测传感器的制备方法，其特征在于，所使用的铜模具的曲率半径为8.4-8.6mm，直径为12-14mm，由上、中、下三部分组成。

技术总结本发明公开了一种柔性曲面眼压监测传感器的制备方法，属于柔性传感器制造技术领域，制备方法为引入牺牲层基底，实现曲面眼压传感器的设计及制备。首先在洁净硅片上通过蒸镀铜牺牲层，随后旋涂聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)牺牲转移基底，通过掩膜，利用喷涂将MXene沉积在电极处，得到图案化电极，随后覆盖一层PDMS，随后使用FeCl<subgt;3</subgt;刻蚀剂去除Cu牺牲层得到剥离器件，将PDMS封装好的器件在去离子水中清洗后，用定制铜模具热压成型后丙酮去除PMMA牺牲层得到柔性曲面眼压监测传感器；本发明公开的制备方法是采用PMMA牺牲层，转移二维电极，制备曲面型传感器，贴合人眼，具有优异的舒适性及可佩戴性，随眼压变化具有高度灵敏度，在非植入式眼压监测有着潜在应用场景。技术研发人员：沈国震,李腊,段中意受保护的技术使用者：北京理工大学技术研发日：技术公布日：2024/5/19