电化学传感器、制造电化学传感器的方法和银/氯化银电极的制作方法_2

文档序号:9785529阅读:来源:国知局
电极23的底层电极的导体(图1)。如图1和图2所示,在传感器结构(电化学传感器)的底层电极23c上设置覆盖底层电极23c并且暴露底层电极23c的一部分的绝缘层30。
[0026]该绝缘层30可以为任何层,只要其大于底层电极23c (足够大从而覆盖底层电极23c并且暴露底层电极23c的一部分)即可。因此,绝缘层30可稍大于底层电极23c,但如上所述,在本实施方式的电化学传感器中,银/氯化银电极23(图1)形成在底层电极23c和绝缘层30上。另外,由于绝缘层30具有更大的尺寸,因此银/氯化银电极23可以更容易形成,并可在绝缘层30上形成尺寸更大的银/氯化银电极23。因此,绝缘层30可具有更大尺寸,但不优选以绝缘层30覆盖底层电极23c的相邻电极(图2的工作电极22)。
[0027]因此,在绝缘层30不覆盖底层电极23c的相邻电极(或不过多覆盖相邻电极)的情况下,绝缘层30的形状优选确定为使得绝缘层30各部分的宽度尽可能大。此处,绝缘层30的各部分的宽度是指绝缘层30的开口(底层电极23c通过所述开口而暴露)与绝缘层30的外边缘之间的距离(间距)。
[0028]作为传感器结构的基体部件11的材料,可以使用具有适合的绝缘性和柔性并对人体无害的材料,例如,热塑性数值,如PET (聚对苯二甲酸乙酯))、PP (聚丙烯)或PE (聚乙烯)。作为另一选择,可以使用热固性树脂如聚酰亚胺树脂或环氧树脂作为基体部件11的构成材料。
[0029]另外,作为绝缘层30的构成材料,可以使用容易形成具有绝缘性的薄膜的材料,例如Parylene (日本Parylene的注册商标)。
[0030]包括对电极21、接线25a和触垫26a的基体部件11上的部分可以是由导电性材料如金属(例如Au(金))形成的导电性图案本身,或者这样的导电性图案具有在其一部分上形成的另一种导电性材料层。分别包括工作电极22、接线25b和触垫26b和包括底层电极23c、接线25c和触垫26c的基体部件11上的部分可以是上述导电性图案本身,或者这样的导电性图案具有在其一部分上形成的另一种导电性材料层。
[0031]工作电极22上设置的酶试剂层24是上面固定了葡萄糖氧化/还原酶的层。作为葡萄糖氧化/还原酶,可以使用GOD(葡萄糖氧化酶)或GDH(葡萄糖脱氢酶)。另外,作为葡萄糖氧化/还原酶的固定方法,可采用任何已知方法。具体而言,作为葡萄糖氧化/还原酶的固定方法,可采用:利用聚合物诸如聚合凝胶,聚丙烯酰胺或磷的方法,利用通过使磷脂聚合物与硅烷偶联剂结合获得的MPC聚合物的方法,或利用蛋白涂层的方法。
[0032]接下来,将描述银/氯化银电极23和有机层32。
[0033]银/氯化银电极23是在底层电极23c的至少暴露部分上作为参比电极形成的银/氯化银(银和氯化银的化合物)。该银/氯化银电极23的形成方法可以是任何方法。例如,可通过丝网印刷在传感器结构上施加银/氯化银墨而形成银/氯化银电极23。
[0034]另外,银/氯化银电极23的尺寸可基本上等于底层电极23c的尺寸。然而,在本实施方式的电化学传感器中,不会发生短路,除非银/氯化银电极23突出超出绝缘层30。另夕卜,由于电化学传感器中银/氯化银电极23的量更大,电化学传感器的寿命也更长。因此,银/氯化银电极23的尺寸优选大于底层电极23c的尺寸。值得注意的是,可基于银/氯化银电极23形成过程中的位置准确性和绝缘层30的尺寸获得银/氯化银电极23尺寸的上限。
[0035]有机层32可以是任何水透过性有机层,优选是抑制银离子和/或氯化银络合物向外部溶液中扩散和溶出的限制膜。另外,有机层32可以是含亲水性基团(例如,羟基、羧基、磺酸基或氨基)的聚合物膜,或不具有亲水性基团的聚合物的多孔膜。而且,可以基于电化学传感器的用途、具体结构等确定将要作为有机层32采用的有机层的水透过性如何。
[0036]此外,有机层32可以可以是仅覆盖银/氯化银电极23和周围部分的有机层,或覆盖电化学传感器的整个尖端部的有机层(见图1)。而且,虽然有机层32上不存在其他层的电化学传感器如图1所示,但有机层32上不必须不存在其他层,因此可以在有机层32上设置另一层,例如用于限制底物(葡萄糖)传播的外层膜。
[0037]现在,将基于实施例1至3和比较例I更详细第描述本实施方式的电化学传感器的功能。而且,下述实施例1至3和比较例I中每一个的电化学传感器主要为评价有机层32的功能而制造。在各实例的电化学传感器中,仅银/氯化银电极23和周围部分覆盖有有机层32,在实施例2和3的电化学传感器中,有机层32、工作电极和对电极覆盖有用于限制底物传播的外层膜。
[0038]?实施例1?
[0039]首先,通过在用作基体部件11的聚醚酰亚胺基体部件上溅射而形成Au(金)。然后,对基体部件11上的Au膜进行激光修剪从而在基体部件11上形成底层电极23c、接线25c和触垫26c等。之后,以Parylene (日本Parylene的注册商标)涂覆其上形成有底层电极23c等的基体部件11。接下来,通过贴附光刻胶之后进行的干蚀刻使Parylene图案化,因此形成了绝缘层30,其形状使得暴露了 0.04mm2的底层电极23c。
[0040]随后,在包括上述0.04mm2底层电极23c区域的0.06mm2区域上通过丝网印刷涂覆银/氯化银墨(Gwent Electronic Materials C2121101D1 (开发中的产品)),因此获得了在底层电极23c和绝缘膜层30上形成了银/氯化银电极23的传感器。然后,在传感器的银/氯化银电极23上通过注射器施加Naf1n (DuPont的注册商标),S卩,质子交换树脂,从而获得了包含Naf1n层作为有机层32的实施例1的电化学传感器。
[0041]〈〈实施例2?
[0042]在已经通过上述程序形成了银/氯化银电极23的传感器起上,通过进行下述工序(步骤)制造实施例2的电化学传感器。
[0043]首先,将40nL (纳升)的水分散聚酯/交联剂混合物通过注射器施加在银/氯化银电极23上。所用的水分散聚酯/交联剂混合物是终浓度为1.67%的Vilonal MD-1200和终浓度为3.33%的Epocros WS-700的Vilonal和Epocros的水溶液。°C
[0044]随后,对于水分散聚酯/交联剂混合物的交联步骤,进行下述步骤:将其中已经施加了混合物的传感器在60°C处理60小时并在100°C处理2小时。之后,为了形成限制底物(葡萄糖)传播的外层膜,以3.5%的乙酸纤维素溶液浸涂已经进行了交联步骤的传感器,将所得传感器在100°C干燥30分钟。而且,该浸涂中采用的拉出速度为0.8mm/秒。
[0045]实施例2的电化学传感器是通过上述系列工序获得的包括有机层32和限制底物传播的外层膜的传感器。
[0046]?实施例3?
[0047]在已经通过上述程序形成了银/氯化银电极23的传感器起上,通过进行下述工序制造实施例3的电化学传感器。
[0048]首先,在25 °C且湿度为40%的环境下,将80nL的聚丙烯酸-Carbodilite试剂溶液通过注射器施加在银/氯化银电极23上。所用的试剂溶液是通过以下方式获得的溶液:混合蒸馏水、40% Carbodilite水溶液、25%氨水溶液和20%聚丙烯酸水溶液,CarbodiIite、氨和聚丙稀酸的终浓度分别为1.60%、4.0M和5.0%。而且,使用NisshinboChemical Inc.制造的 SV-02 作为 40 % Carbodilite 水溶液,使用 Wako Pure ChemicalIndustries, Ltd.制造的聚丙稀酸(Wako 1st Grade)作为聚丙稀酸。另外,按照顺序混合蒸馏水、40% Carbodilite水溶液、25%氨水溶液和20%聚丙烯酸水溶液,来进行所述试剂溶液的制备。
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