[發明專利]具有工作電極的受控變化的層壓電化學傳感器

有效

• 申請號: 201180010997.3
• 申請日: 2011-02-16
• 公開（公告）號: CN102770756A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: M.K.馬索;N.F.扎波
• 申請（專利權）人: 導電技術股份有限公司
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;G01N33/487
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 胡琪

技術領域

本發明涉及電化學傳感器，并且更具體地涉及具有工作電極的受控變化的電化學傳感器，其中電化學響應依賴于工作電極的尺寸。

背景技術

用于血糖監控的典型的一次性（disposable）電化學傳感器包括襯底薄膜，該襯底薄膜上沉積有導電材料層并且該導電材料層被圖案化（patterned）以形成電極。傳統的電化學單元（cell）或生物傳感器包括三個電極：工作電極或感測電極、參考電極，以及對電極或輔助電極。工作電極是相對于參考電極在固定施加的電勢發生目標反應（reaction?of?interest）的地方。參考電極起到保持工作電極上穩定的電勢的作用。對電極允許電流在工作電極和對電極之間流動從而不妨礙參考電極起作用。在系統電勢是固有地穩定的或電勢的小波動不重要的情況下，可以將參考電極和對電極組合成單獨的參考/對電極與工作電極配對。在一些情況下，電化學生物傳感器使用電流分析法來量化特定的分析物濃度。工作電極提供與其暴露的表面積成比例的響應。在制造期間，制造緊密地控制與工作電極面積相關聯的過程變化。

通常工作電極由兩個或更多個元件形成。一個元件是形成有源元件（active?element）的導電層，有源元件便于電子到和從電有源種類（species）的傳輸，電有源種類在施加樣本到傳感器時產生。第二個元件是介電層，其和第一個元件一起限定工作電極與樣本流體接觸的實際尺寸。第二元件在一部分導電層之上形成窗口。任一元件的變化可能導致傳感器響應的變化。因此第二元件或介電層可以直接影響讀取的精度。

一些現有技術傳感器通過使用多個對稱圖案的導電頸部，減少不準確地在最終的電極表面積上施加介電層的影響。由于對稱布置的頸部補償偏移，因此介電層中的窗口會輕微的偏移。在這樣的傳感器中，介電層可能沒有明確限定（poorly?defined），但是由于與介電層的邊交叉的頸部很小，因此沒有明確限定的影響可被減到最小。然而，這樣的傳感器要求非常精確地限定全部導電頸部的許多，例如在典型的傳感器上兩個不同的頸部。這些精確限定的導電頸部中的一些甚至沒有與外部電路連接，盡管為了對稱還需要精確地限定頸部，這加大了制造傳感器的復雜度和成本。

在現有技術電極中，可以通過導電層圖案化或者介電層圖案化和登記來限定表面積。需要更精確地限定傳感器的工作電極從而簡化形成精確的生物傳感器的過程。

發明內容

在一個實施例中，一種電化學傳感器包括介電襯底和在該襯底的表面上形成的導電層。導電層包括工作電極、電極引線以及將工作電極連接到電極引線的連接臂。介電層位于導電層之上。介電層具有暴露工作電極和連接臂的一部分的孔。

一個優點是，可以減小電極的尺寸，并且與現有技術的電極相比，限定的電極表面積的精確度不明顯的改變。

另一個優點是限制介電層圖案化對電極面積和尺寸精度的影響的能力。這使得可以使用現有的低成本、不夠精確的方法使生物傳感器介電層圖案化，同時還保持電極精確度。

本方法的另一個優點是提供一種具有改進的介電層圖案化過程的甚至更加精確的電極。兩者都提供對電化學傳感器的制造和使用的改進。

又一個優點是精確地限定電極表面積的能力。因此傳感器的精確度可以更直接地與導電層限定而不是介電層限定的精度有關?？梢杂貌粔驕蚀_的電極圖案化方法（例如絲網印刷和層壓）制造具有期望的面積變異系數（COV）的小電極，該面積變異系數等于面積標準偏差和面積平均值的比率。本發明的電極面積COV可以接近導電層圖案化過程的面積COV。

從下面結合附圖對優選實施例的更詳細的描述，本發明的其它特點和優點將會顯而易見，附圖通過示例的方式說明本發明的原理。

附圖說明

圖1示出電化學傳感器的一個實施例的部分平面圖。

圖2示出圖1的電化學傳感器的截面正視圖。

圖3示出電化學傳感器的可選實施例的部分平面圖。

圖4示出示例的金（Au）消蝕的薄膜或襯底層的平面圖。

圖5示出示例的電介層的平面圖。

圖6示出示例的隔離層的平面圖。

圖7示出示例的遮蓋（cover）或蓋子（lid）的平面圖。

具體實施方式