技术领域
[0001] 本
发明涉及
生物传感器技术领域，尤其涉及一种磁致伸缩生物化学传感器的制备方法以及制备装置。
背景技术
[0002] 磁致伸缩材料是重要的
能量与信息转换功能材料，可以将电磁能转换成机械能或声能。由该种材料制备成的换能器装置不会磨损，没有后冲倾向，而且被检测物与检测接收端无需物理连接。因而在声纳的
水声换能器技术，
电声换能器技术、海洋探测与开发技术、微位移驱动、减振与防振、减噪与防噪系统、智能机翼、
机器人、自动化技术、燃油喷射技术、
阀门、
泵、
波动采油等高技术领域有广泛的应用前景。国外目前已经广泛地将磁致伸缩技术应用于多领域的换能器、物位测量和
吸附物的定性定量测量。
[0003] 目前在磁致伸缩生物传感器制作方面，技术微型化、集成化、规模化加工制作比较困难。
发明内容
[0004] 有鉴如此，有必要针对
现有技术存在的
缺陷，提供一种制备工艺简单的磁致伸缩生物化学传感器的制备方法及制备装置。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
[0006] 一方面，本发明提供的一种磁致伸缩生物化学传感器的制备方法，包括下述步骤：
[0007] 提供一磁致伸缩材料；
[0008] 对所述磁致伸缩材料进行
激光切割处理；
[0009] 对切割后得到的磁致伸缩生物化学传感器进行
热处理；
[0010] 对热处理后的磁致伸缩生物化学传感器进行清洗处理；
[0011] 对清洗后的磁致伸缩生物化学传感器进行金属
镀膜处理；
[0012] 对金属镀膜后的磁致伸缩生物化学传感器进行生物镀膜处理；
[0013] 对生物镀膜后的磁致伸缩生物化学传感器进行检测、干燥及存储。
[0014] 在一些较佳的
实施例中，在对所述磁致伸缩材料进行激光切割处理的步骤中，所述激光为紫外皮秒激光或短脉宽飞秒激光。
[0015] 在一些较佳的实施例中，在对所述磁致伸缩材料进行激光切割处理的步骤后还包括下述步骤：
[0016] 对所述磁致伸缩材料进行激光切割处理的过程中产生的废料进行收集。
[0017] 在一些较佳的实施例中，在对切割后得到的磁致伸缩生物化学传感器进行热处理的步骤中，具体为：
[0018] 在
真空惰性环境中，将切割后得到的磁致伸缩生物化学传感器进行高温
退火2h，并自然冷却至室温，所述高温的
温度范围为所述磁致伸缩生物化学传感器的材料结晶温度正负50度区间。
[0019] 在一些较佳的实施例中，所述真空惰性环境的惰性气体
正压为0.05Mpa。
[0020] 在一些较佳的实施例中，在对热处理后的磁致伸缩生物化学传感器进行清洗处理的步骤中，具体为：
[0021] 将热处理后的磁致伸缩生物化学传感器放置于丙
酮或
乙醇液体内超声清洗；
[0022] 将超声清洗后的磁致伸缩生物化学传感器进行氮气吹洗；
[0023] 将吹洗后磁致伸缩生物化学传感器进行紫外臭
氧清洗；
[0024] 将磁致伸缩生物化学传感器进行等离子清洗。
[0025] 在一些较佳的实施例中，在对清洗后的磁致伸缩生物化学传感器进行金属镀膜的步骤中，具体为：
[0026] 在清洗后的磁致伸缩生物化学传感器表面先溅射Cr作为中间粘
合金属层，再在所述中间粘合金属层溅射Au或Ag层。
[0027] 在一些较佳的实施例中，在对金属镀膜后的磁致伸缩生物化学传感器进行生物镀膜的步骤中，具体为：
[0028] 孵育藻红蛋白：将总浓度为5mg/ml
抗体溶液和PH7的
磷酸缓冲液按10～50倍的比例稀释，配制100μg/ml～500μg/ml的检测生物识别体溶液；
[0029] 采用化学偶联的方法将所述磁致伸缩生物化学传感器浸泡于所述检测生物识别体溶液中，且使所述检测生物识别体溶液固定于所述磁致伸缩生物化学传感器表面。
[0030] 另一方面，本发明还提供了一种磁致伸缩生物化学传感器的制备装置，包括：
[0031] 送料单元，用于传送磁致伸缩材料，
[0032] 激光切割单元，用于对所述磁致伸缩材料进行激光切割处理；
[0033] 热处理单元，用于对切割后得到的磁致伸缩生物化学传感器进行热处理；
[0034] 清洗单元，用于对热处理后的磁致伸缩生物化学传感器进行清洗处理；
[0035] 金属镀膜单元，用于对清洗后的磁致伸缩生物化学传感器进行金属镀膜处理；
[0036] 生物镀膜单元，用于对金属镀膜后的磁致伸缩生物化学传感器进行生物镀膜处理；
[0037] 检测单元，用于对生物镀膜后的磁致伸缩生物化学传感器进行检测、干燥及存储。
[0038] 在一些较佳的实施例中，所述送料单元包括：磁致伸缩材料送料装置、第一压平装置、压紧装置、透明托盘装置、预拉
力装置、第二压平装置及传感器滚动收料装置，所述磁致伸缩材料送料装置卷曲有传送带，磁致伸缩材料经所述传送带依次经过所述第一压平装置、压紧装置、透明托盘装置、预拉力装置及第二压平装置被夹持在所述传感器滚动收料装置处，所述激光切割单元的
激光器位于所述透明托盘装置处，并对位于所述透明托盘装置处的磁致伸缩材料进行激光切割。
[0039] 在一些较佳的实施例中，所述激光切割单元还包括激光
控制器，用于对所述激光器出射的激光进行控制。
[0040] 在一些较佳的实施例中，还包括废料收集装置，所述废料收集装置置于所述透明托盘装置的下方，用于收集激光切割产生的废料。
[0041] 本发明采用上述技术方案的优点是：
[0042] 本发明提供的磁致伸缩生物化学传感器的制备方法及制备装置，对所述磁致伸缩材料进行激光切割处理，对切割后得到的磁致伸缩生物化学传感器进行热处理，对热处理后的磁致伸缩生物化学传感器进行清洗处理，对清洗后的磁致伸缩生物化学传感器进行金属镀膜处理，对金属镀膜后的磁致伸缩生物化学传感器进行生物镀膜处理，对生物镀膜后的磁致伸缩生物化学传感器进行检测、干燥及存储，本发明提供的磁致伸缩生物化学传感器的制备方法及制备装置，其制备工艺简单，成本较低，适合工业化生产。
附图说明
[0043] 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它的附图。
[0044] 图1为本发明实施例1提供的磁致伸缩生物化学传感器的制备方法的步骤
流程图。
[0045] 图2为本发明实施例2提供的磁致伸缩生物化学传感器的制备装置的结构示意图。
[0046] 图3为本发明实施例2提供的所述送料单元的结构示意图。
具体实施方式
[0047] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0048] 实施例1
[0049] 请参阅图1，为本发明实施例提供的磁致伸缩生物化学传感器的制备方法10的步骤流程图，包括下述步骤：
[0050] 步骤S110：提供一磁致伸缩材料；
[0051] 在一些较佳的实施例中，磁致伸缩材料选用Fe-Ni合金厚度为50um左右的带材。
[0052] 步骤S120：对所述磁致伸缩材料进行激光切割处理；
[0053] 在一些较佳的实施例中，所述激光为紫外皮秒激光或短脉宽飞秒激光。
[0054] 可以理解，在实际操作中，激光光学镜头根据磁致伸缩材料的厚度，选用相匹配的镜头，最大限度的使激光聚焦光斑最小，光斑越小，脉宽更短，最大幅度降低激光切割时的热损伤。
[0055] 可以理解，对所述磁致伸缩材料进行激光切割处理过程中，需要对激光进行参数设置，具体包括：切割次数、切割速度、空跳速度、激光开延时、激光关延时、拐弯延时、Q频、
电流等控制参数，根据不同的磁致伸缩材料设置相适应的控制参数，达到效率和最后检测
信号的最优化。
[0056] 步骤S130：对切割后得到的磁致伸缩生物化学传感器进行热处理；
[0057] 在一些较佳的实施例中，在真空惰性环境中，将切割后得到的磁致伸缩生物化学传感器进行高温退火2h，并自然冷却至室温，所述高温的温度范围为所述磁致伸缩生物化学传感器的材料结晶温度正负50度区间。
[0058] 具体地，对对切割后得到的磁致伸缩生物化学传感器进行热处理退火时，采用气氛炉进行热处理，在此之前，对气氛炉反复进行
负压真空、正压惰性气体洗炉处理，最后保证炉内惰性气体正压0.05Mpa，降低在高温保温热处理时，材料发生氧化；
[0059] 将加工的磁致伸缩生物化学传感器放在气氛炉内进行高温加热并保温2h进行高温退火，气氛炉的温度在保温后进行自然冷却到室温后，进行开炉，同样为了防止材料在高温环境下氧化。
[0060] 可以理解，激光切割磁致伸缩传感器完成后，对磁致伸缩生物化学传感器进行热处理退火处理，消除磁致伸缩材料在切割时产生的内
应力，改善磁致伸缩生物化学传感器的信号强度。
[0061] 步骤S140：对热处理后的磁致伸缩生物化学传感器进行清洗处理；
[0062] 在一些较佳的实施例中，对热处理后的磁致伸缩生物化学传感器进行清洗处理，具体可包括下述步骤：
[0063] 步骤S141：将热处理后的磁致伸缩生物化学传感器放置于丙酮或乙醇液体内超声清洗；具体地，超声震动
频率为80Khz，超声时间为15min。
[0064] 步骤S142：将超声清洗后的磁致伸缩生物化学传感器进行氮气吹洗；
[0065] 步骤S143：将吹洗后磁致伸缩生物化学传感器进行紫外臭氧清洗；
[0066] 步骤S144：将磁致伸缩生物化学传感器进行等离子清洗。
[0067] 可以理解，在将磁致伸缩生物化学传感器进行等离子清洗，可有效的去除磁致伸缩生物化学传感器表面上的氧化物和有机污染物，达到材料表面的洁净度；
[0068] 步骤S150：对清洗后的磁致伸缩生物化学传感器进行金属镀膜处理；
[0069] 在一些较佳的实施例中，在对清洗后的磁致伸缩生物化学传感器进行金属镀膜的步骤中，具体为：
[0070] 在清洗后的磁致伸缩生物化学传感器表面先溅射Cr作为中间粘合金属层，再在所述中间粘合金属层溅射Au或Ag层。
[0071] 可以理解，通过在磁致伸缩生物化学传感器表面溅射Au或Ag层，可以对生物蛋白都具有很好的化学键结合力。
[0072] 可以理解，磁致伸缩生物化学传感器进行金属镀膜完成后，应于洁净度保存，对于温度、湿度根据所选磁致伸缩生物化学传感器和镀膜的要求，选用适当的存储环境。
[0073] 步骤S160：对金属镀膜后的磁致伸缩生物化学传感器进行生物镀膜处理；
[0074] 在一些较佳的实施例中，在对金属镀膜后的磁致伸缩生物化学传感器进行生物镀膜的步骤中，具体为：
[0075] 孵育藻红蛋白：将总浓度为5mg/ml抗体溶液和PH7的磷酸缓冲液按10～50倍的比例稀释，配制100μg/ml～500μg/ml的检测生物识别体溶液；
[0076] 采用化学偶联的方法将所述磁致伸缩生物化学传感器浸泡于所述检测生物识别体溶液中，且使所述检测生物识别体溶液固定于所述磁致伸缩生物化学传感器表面。
[0077] 可以理解，在进行上述步骤中，应在洁净度有保证的环境中，浸泡金属镀膜后的磁致伸缩生物化学传感器，应根据生物识别体的项目、浓度等因数，确定合适的浸泡时间。
[0078] 在实际中，磁致伸缩生物化学传感器浸泡完毕后，用纯水冲洗；冲洗完毕后的磁致伸缩生物化学传感器放置在固定的干燥箱内进行干燥；干燥后的磁致伸缩生物化学传感器进行最后产品装配，且防止磁致伸缩生物化学传感器在安装过程中发生形变。
[0079] 步骤S170：对生物镀膜后的磁致伸缩生物化学传感器进行检测、干燥及存储。
[0080] 可以理解，当磁致伸缩生物化学传感器安装完成后利用传感器校验设备进行检验测试，根据测试结果，对装配后的部件进行分类干燥真空存储。
[0081] 在一些较佳的实施例中，在对所述磁致伸缩材料进行激光切割处理的步骤后在进行对切割后得到的磁致伸缩生物化学传感器进行热处理的步骤后，还包括下述步骤：
[0082] 对所述磁致伸缩材料进行激光切割处理的过程中产生的废料进行收集，以免切割的废料影响切割中对传感器带来形变。
[0083] 本发明上述实施例提供的磁致伸缩生物化学传感器的制备方法，对所述磁致伸缩材料进行激光切割处理，对切割后得到的磁致伸缩生物化学传感器进行热处理，对热处理后的磁致伸缩生物化学传感器进行清洗处理，对清洗后的磁致伸缩生物化学传感器进行金属镀膜处理，对金属镀膜后的磁致伸缩生物化学传感器进行生物镀膜处理，对生物镀膜后的磁致伸缩生物化学传感器进行检测、干燥及存储，本发明提供的磁致伸缩生物化学传感器的制备方法，工艺简单，且能够解决薄片带材在加工中发生的形变，提高材料的使用率和磁致伸缩生物化学传感器在使用中信号的
稳定性，减小磁致伸缩生物化学传感器对驱动
电路的
精度要求，进一步降低产品的使用成本。
[0084] 实施例2
[0085] 请参阅图2，为本发明实施例2提供的磁致伸缩生物化学传感器的制备装置20的结构示意图，包括送料单元210用于传送磁致伸缩材料；激光切割单元220用于对所述磁致伸缩材料进行激光切割处理；热处理单元230用于对切割后得到的磁致伸缩生物化学传感器进行热处理；清洗单元240用于对热处理后的磁致伸缩生物化学传感器进行清洗处理；金属镀膜单元250用于对清洗后的磁致伸缩生物化学传感器进行金属镀膜处理；生物镀膜单元260用于对金属镀膜后的磁致伸缩生物化学传感器进行生物镀膜处理；检测单元270用于对生物镀膜后的磁致伸缩生物化学传感器进行检测、干燥及存储。其详细的工作方案在前述已有相关描述，这里不再赘述。
[0086] 请参阅图3，为所述送料单元210的结构示意图，包括：磁致伸缩材料送料装置211、第一压平装置212、压紧装置213、透明托盘装置214、预拉力装置215、第二压平装置216及传感器滚动收料装置217，所述磁致伸缩材料送料装置211卷曲有传送带，磁致伸缩材料经所述传送带依次经过所述第一压平装置212、压紧装置213、透明托盘装置214、预拉力装置215及第二压平装置216被夹持在所述传感器滚动收料装置217处，所述激光切割单元220的激光器位于所述透明托盘装置处，并对位于所述透明托盘装置214处的磁致伸缩材料进行激光切割。
[0087] 可以理解，第一压平装置212及第二压平装置216可保证传送带处于平整状态，提高激光切割的精度。压紧装置213用于给定合适的预紧力，用于压紧磁致伸缩材料，预紧力的参数设定根据所选用磁致伸缩材料的力学性能进行匹配。预拉力装置215通过压紧，向传动方向微移，使磁致伸缩材料处于平整预紧状态，贴合于透明托盘装置214上。
[0088] 在一些较佳的实施例中，透明托盘装置214使用
石英玻璃制作，具有高的光学透过率，从而使得激光在加工磁致伸缩材料时，在切透材料时，在材料下表面处没热量堆积，减少在激光切割时，改变材料的力学性能。
[0089] 在一些较佳的实施例中，所述激光切割单元220还包括激光控制器210，用于对所述激光器出射的激光进行控制。
[0090] 可以理解，在实际操作中，激光光学镜头根据磁致伸缩材料的厚度，选用相匹配的镜头，最大限度的使激光聚焦光斑最小，光斑越小，脉宽更短，最大幅度降低激光切割时的热损伤。
[0091] 可以理解，对所述磁致伸缩材料进行激光切割处理过程中，需要对激光进行参数设置，具体包括：切割次数、切割速度、空跳速度、激光开延时、激光关延时、拐弯延时、Q频、电流等控制参数，根据不同的磁致伸缩材料设置相适应的控制参数，达到效率和最后检测信号的最优化。
[0092] 在一些较佳的实施例中，所述送料单元210还包括废料收集装置218，所述废料收集装置218置于所述透明托盘装置的下方，用于收集激光切割产生的废料，以免切割的废料留在透明托盘装置上，影响切割中对传感器带来形变。
[0093] 本发明上述实施例提供的磁致伸缩生物化学传感器的制备装置，对所述磁致伸缩材料进行激光切割处理，对切割后得到的磁致伸缩生物化学传感器进行热处理，对热处理后的磁致伸缩生物化学传感器进行清洗处理，对清洗后的磁致伸缩生物化学传感器进行金属镀膜处理，对金属镀膜后的磁致伸缩生物化学传感器进行生物镀膜处理，对生物镀膜后的磁致伸缩生物化学传感器进行检测、干燥及存储，本发明提供的磁致伸缩生物化学传感器的制备装置，工艺简单，且能够解决薄片带材在加工中发生的形变，提高材料的使用率和磁致伸缩生物化学传感器在使用中信号的稳定性，减小磁致伸缩生物化学传感器对驱动电路的精度要求，进一步降低产品的使用成本。
[0094] 当然本发明的磁致伸缩生物化学传感器的制备方法还可具有多种变换及改型，并不局限于上述实施方式的具体结构。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。
