电化学传感器及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电化学传感器和用于制造所述传感器的方法。具体地讲，本发明涉及 传感器，所述传感器具有相对的电极，但共面的接触点，以便在所述传感器与分析物测量装 置之间进行电接触。
【背景技术】
[0002] 用于流体样本中的分析物检测和浓度测量的方法和装置为熟知的。例如，用于测 定体液样本（诸如，尿液、血液、血浆或间质液）中的葡萄糖、酮体、胆固醇、脂蛋白、甘油三 酯、对乙酰氨基酚或糖化血红蛋白浓度的各种装置和方法是已知的。此类测定可基于例如 视觉、光度或电化学技术使用分析测试条来实现。
[0003] 在一种电化学技术中，流体样本被置于传感器的电化学电池的样本室中，所述传 感器包括至少对电极和工作电极。分析物与电池中的氧化还原试剂反应以形成可氧化或可 还原的物质。可氧化的或可还原的物质的量可电化学测定并且与存在于样本中的分析物的 量相关。
[0004] 在测量血液样本中的葡萄糖的情况下，测量可基于使用酶的葡萄糖选择性氧化。 例如，葡糖氧化酶通过使电子从葡萄糖分子转移到嵌于酶结构内的辅基来催化葡萄糖到葡 糖酸的氧化。此刻处于还原态的辅基可通过添加合适的介体而再氧化，所述介体继而呈还 原态。使用在两个电极间施加的测试电压在电化学电池内进行这些反应会通过在电极表面 处电化学再氧化还原介体而形成输出电流。在理想的环境中，化学计量原则规定在酶反应 期间形成的还原介体的量与存在于样本中的葡萄糖的量成正比。因此，所生成的测试电流 与样本中的葡萄糖浓度成正比。所生成的电流可通过与电化学电池或测试条结合使用的分 析物测量装置（诸如测试仪）检测并且使用经由简单的数学关系式使测试电流与葡萄糖浓 度相关的算法而转化为葡萄糖浓度读数。常规电化学型分析测试条在例如以下专利中有 所描述：美国专利 6,179, 979、6,193, 873、6, 284, 125、6, 716, 577、6, 749, 887、6, 797, 150、 6, 863, 801、6, 872, 298、7, 045, 046、7, 498, 132、7, 846, 312、6, 413,410 和 7, 749, 371，所述 专利申请中的每一个全文以引用方式并入本文。
[0005] 其中并入有电化学电池的用于分析物测试的传感器通常使用载体材料来提供结 构完整性并且利于抓握。载体材料可采取任何形式，但通常呈测试条的形式。传感器制造的 成本与所使用的材料相关并且某些成本效益来自于减少用于构造测试条的专用材料的量， 诸如通过仅在构造电化学电池中使用专用材料。然而，对主要构成电化学电池的传感器的 操作因所得的缩小尺寸而对最终使用者提出挑战。另外，小尺寸的条或传感器随着流体被 分析而增加污染传感器被置于其中的仪表的端口的可能性。因此，需要为了成本和操作的 目的而构造具有缩小尺寸的传感器，其中仅电化学电池部件由专用材料制成。
【附图说明】
[0006] 图IA为本发明的ECM(电化学模块）的顶视平面图。
[0007] 图IB为本发明的ECM的另一个实施例的顶视平面图。
[0008] 图2A为图IA的ECM的侧视图。
[0009] 图2B为图2A的ECM的分解图。
[0010] 图3A为本发明的ECM的另一个实施例的侧视图。
[0011] 图3B为图3A的ECM的分解图。
[0012] 图4为图3A的ECM和用于分析物测量装置的电接触销的立面剖面图。
[0013] 图5A到图5G示出了本发明的ECM的一个实施例的各个生产阶段。
[0014] 图6A到图6H示出了本发明的ECM的第二实施例的各个生产阶段。
【具体实施方式】
[0015] 一般而言，本发明提供可用于测定体液样本中的分析物的呈电化学模块（"ECM"） 形式的基于电化学的传感器。本发明的模块提供相对的电极，但用于在电极之间进行电接 触的接触区域和分析物测量装置为共面的。本发明的模块为有利的，因为其具有小尺寸，从 而降低制造成本并有利于将ECM并入卷轴、筒夹或诸如此类中，以便将ECM馈送到分析物 测量装置中或在分析物测量装置内操作 ECM，从而免除对使用者抓握的需要。另外，本发明 的ECM可方便地使用基于幅材的连续工艺制造。
[0016] 本发明提供包括以下、基本上由以下组成以及由以下组成的ECM :第一基板，所述 第一基板在其上具有第一导电层并形成第一基板导电层组件，其中所述组件具有第一宽度 和第一长度；第二基板，所述第二基板在其上具有第二导电层并形成第二基板导电层组件， 其中所述组件具有小于所述第一宽度的第二宽度和与所述第一长度基本上相同的第二长 度，所述第一导电层和第二导电层呈面对关系；第一间隔件和第二间隔件，所述第一间隔件 和第二间隔件设置在所述第一组件和第二组件之间并使所述组件保持间隔开的关系。室， 所述室形成于所述第一组件和第二组件之间并被配置成接收流体样本，所述室包括能够与 流体样本中的分析物反应的试剂；和第三间隔件，所述第三间隔件邻近所述第一间隔件或 第二间隔件中的一者，所述第三间隔件的表面包括与所述第二导电层导电接触的导电层。 在另一个实施例中，本发明提供包括以下、基本上由以下组成以及由以下组成的ECM :第一 基板，所述第一基板在其上具有第一导电层，所述第一导电层包括第一部分和第二部分，在 所述第一部分和所述第二部分之间具有间隙，所述第一基板和所述第一导电层形成第一基 板导电层组件，其中所述组件具有第一宽度和第一长度；第二基板，所述第二基板在其上 具有第二导电层并且形成第二基板导电层组件，其中所述组件具有小于所述第一宽度的第 二宽度和与所述第一长度基本上相同的第二长度，其中所述第一导电层和第二导电层呈面 对关系；第一间隔件和第二间隔件，所述第一间隔件和第二间隔件设置在所述第一组件和 所述第二组件之间并使所述组件保持间隔开的关系；室，所述室形成于所述第一组件和第 二组件之间并被配置成接收流体样本，其中所述室包括能够与流体样本的分析物反应的试 剂；和导电的第三间隔件，所述第三间隔件邻近所述第一间隔件或第二间隔件中的一者，其 中所述第三间隔件与所述间隙接触并且与所述第一导电层和第二导电层导电接触。另外， 还提供制造本发明的ECM的方法。
[0017] 尽管本发明的ECM可具有各种形状，但优选的是ECM具有如图IA所示的矩形形 状，其中ECM的宽度（"W"）大于长度（"L"）。然而，如从下文关于ECM和ECM将与其一 起使用的分析物测量装置之间的接触区域的讨论将理解，其它构型亦可行并且在本发明的 范围内，例如，如图IB所示。
[0018] 参见图1A、图2A和图2B，示出了 ECM 10,所述ECM具有由非导电材料构成的第一 基板11。第一导电层12设置在基板11的一个表面上，并且层12和基板11形成第一基板 导电层组件31。还示出了由非导电材料形成的第二基板13,在所述第二基板的一个表面上 设置有第二导电层14。第二基板13和第二导电层14形成第二基板导电层组件32。第一导 电材料12和第二导电材料14形成ECM的电极并且优选地横跨相应基板的整个宽度和长度 延伸，所述第一导电材料和第二导电材料设置在所述基板上。优选地，并且如图所示，第一 导电材料12和第二导电材料14呈面对关系。同样优选地，基板导电层组件（如所示基板 11和导电层12)中的一者具有大于另一个基板导电层组件的宽度（"W 2"）的宽度（"W/')。 在所示实施例中并且优选地，第一基板导电层组件的长度（"L/'）与第二基板导电层组件 的长度（"L 2"）基本上相同。
[0019] 由非导电材料构成的间隔件15和16插置于导电层12和14的面对表面之间并且 用来使导电材料保持间隔开的关系。值得注意的是并且优选地，一个间隔件（如所示的间 隔件15)具有大于另一个间隔件16的宽度（"W 4"）的宽度（"W3"）。所述间隔件的长度 可为不同的，但优选为相同的。
[0020] 所述间隔件还限定了室17的侧壁，所述室的顶部和底部由基板导电层组件形成。 所述室接收待分析的流体，并且因此间隔件的尺寸必须被选择成使得获得所需室尺寸。
[0021] 为了方便和取向目的，第一基板导电层组件31将被视为ECM的底部并且第二基板 导电层32将被视为ECM的顶部。然而，这些术语并非旨在将这些层限定为特定取向。
[0022] 如图所示，间隔件15优选地被定位成使得其第一横向端部18被定位成与顶部基 板导电层组件32的第一横向端部19基本对齐。然而，第二间隔件16的横向端部21被定 位成使得其和顶部基板导电层组件32的横向端部22之间形成间隙。紧邻间隔件16的横 向端部21的是第三间隔件23。优选地，在第三间隔件23与间隔件16之间基本上不存在间 隙。间隙23由非导电材料构成并在一个表面上具有第三导电层25,所述层25面向第二导 电层14并与其导电接触。第三间隔件23具有宽度（"W 5"），使得第三间隔件23的横向端 部26延伸到顶部基板导电层组件32的横向端部21之外并且优选地与第一基板导电层组 件31的横向端部