电极组件制造技术

本发明专利技术涉及电极组件(例如，纳米电极组件)、包括该电极组件的电化学葡萄糖生物传感器、以及包括该电化学葡萄糖生物传感器的用于对抗(例如，管理)糖尿病的装置。

Electrode assembly

The present invention relates to an electrode assembly (e.g., nano electrode assembly), including the electrode assembly, and electrochemical glucose biosensors for including the electrochemical glucose biosensors against (e.g., diabetes management) device.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电极组件本专利技术涉及电极组件(例如，纳米电极组件)、包括该电极组件的电化学葡萄糖生物传感器、以及包括该电化学葡萄糖生物传感器的用于对抗(例如，管理)糖尿病的装置。通常由于响应受到低水平的生理氧(所谓的“缺氧”)限制，所以使用葡萄糖氧化酶的常规葡萄糖生物传感器在约2mM的水平处饱和。对于糖尿病患者，此种葡萄糖水平是极低的。改善缺氧的方法是增加葡萄糖膜，葡萄糖膜选择性地限制与到达电极的氧有关的葡萄糖量(即，增大氧/葡萄糖渗透比)。这具有使传感器响应于更高水平的葡萄糖的效果，但却显著降低了灵敏度和响应速度，使其难以测量低于4mM水平的葡萄糖。改善缺氧的可替代的方法是布置介体，介体通过将电子从葡萄糖氧化酶的活性位点运载至电极表面来接替氧的作用。已知的介体包括生理上耐受性差且通常有毒的过渡金属络合物。因此，确定一种降低测量阈值的改进方法对于持续葡萄糖监测(CGM)的快速增长区域而言是至关重要的。本专利技术基于以下认识：其上固定有葡萄糖氧化酶的某一电极组件(例如，纳米电极组件)可能能够在没有葡萄糖限制膜的情况下、在比已基于生理制约预期的显著更宽的葡萄糖水平的动态范围上执行。特别地，已经确定该电极组件可以在(例如)通常抽出的水性溶液中的葡萄糖氧化酶的整个操作范围(0至30mM)上执行，并且检测限度低至0.5μM。因此，从第一方面看，本专利技术提供一种具有层压结构的纳米电极组件，包括：第一绝缘覆盖层；第一导电层，所述第一导电层由第一绝缘覆盖层覆盖，并且基本上由至少第一绝缘覆盖层夹持或封装，以便暴露出仅电接触表面；以及蚀刻空隙的阵列，所述蚀刻空隙的阵列延伸穿过至少第一绝缘覆盖层和第一导电层，其中，每个空隙部分地由用作内部亚微米电极的第一导电层的表面约束，所述第一导电层的表面上或附近固定有葡萄糖敏感酶，其中，在使用中，含葡萄糖的体液进入蚀刻空隙以暴露于固定化的葡萄糖敏感酶。在纳米电极组件的优选实施方案中，在使用中，葡萄糖和氧从体液到固定化的葡萄糖敏感酶的相对质量转移是非选择性的。在纳米电极组件的优选实施方案中，在使用中，葡萄糖和氧从体液到固定化葡萄糖敏感酶的相对质量转移是无干预的。在纳米电极组件的优选实施方案中，在使用中，葡萄糖和氧从体液到固定化葡萄糖敏感酶的相对质量转移是无阻碍的。通常，纳米电极组件没有任何葡萄糖通量限制或葡萄糖扩散控制(例如，葡萄糖膜)的系统。优选地，纳米电极组件没有葡萄糖限制膜(例如，纳米电极组件是无膜的)。不存在对葡萄糖和氧的相对质量转移(例如，通过膜)的干预、阻碍或选择，这有利地导致与体液(例如，间质液)更迅速的平衡以及更快速的响应。在纳米电极组件的优选实施方案中，固定化的葡萄糖敏感酶是氧介导的(例如，基本上仅仅是氧介导的)。该实施方案有利地提高生理耐受性并缓解安全性问题。纳米电极组件可以没有外源性介体，诸如合成介体(例如，无机介体诸如过渡金属络合物)。可替代地，葡萄糖敏感酶可以与诸如合成介体(例如，无机介体诸如过渡金属络合物的)的介体共同固定。在优选的实施方案中，葡萄糖敏感酶是葡萄糖氧化酶。电接触表面可以是第一导电层的一部分或者可以连接到第一导电层。电接触表面可以是外围接触边缘，诸如导电层的方形接触边缘。电接触表面可以是大面积的电接触表面(例如，电接触表面可以沿着纳米电极组件的外围的基本上整个长度延伸)。电接触表面可以基本上是T形的。电接触表面可以是电接触凸缘。电接触表面允许每个内部亚微米电极简单且可靠的连接到例如外部电路的外部仪器，外部电路为例如，诸如恒电位仪、手持式仪表或监测装置。通常，纳米电极组件具有纳米量级上的至少一个维度(例如，一个或两个维度)。该维度通常被称为临界尺寸并且在很大程度上控制电化学响应。临界尺寸可以是100nm或更小。层压结构的层可以根据标准技术逐层地依次装配(例如，浇铸、旋涂、溅射、生长或沉积)。优选地，纳米电极组件包括：包含第一导电层的多个导电层(其可以相同或不同)以及包含第一绝缘覆盖层的多个绝缘覆盖层(其可以相同或不同)，其中，多个导电层和多个绝缘覆盖层在层压结构中是交替的，其中，每个导电层被夹持或封装以暴露出仅电接触表面，并且蚀刻空隙的阵列延伸穿过多个绝缘覆盖层和多个导电层，其中，每个空隙部分地由用作内部亚微米电极的多个导电层中的每一个的表面约束，多个导电层中的每一个的表面上或附近固定有葡萄糖敏感酶。每个空隙中的内部亚微米电极的数量可以是三个、四个或五个(或更多)。这些实施方案可以通过导电层和绝缘覆盖层的相继层压(例如，沉积或生长)形成。可以精确地限定内部亚微米电极中的每一个的尺寸、在空隙内的绝对空间位置以及相对空间位置。优选地，纳米电极组件还包括：第二导电层，其中，第一导电层被夹持或封装以暴露仅第一电接触表面，并且第二导电层被夹持或封装以暴露仅第二电接触表面，其中，蚀刻空隙的阵列延伸穿过第一导电层、第一绝缘覆盖层和第二导电层，其中，每个空隙部分地由用作内部亚微米电极的第一导电层的表面约束，该第一导电层的表面上或附近固定有葡萄糖敏感酶，和/或，每个空隙部分地由用作内部亚微米电极的第二导电层的表面约束，该第二导电层的表面上或附近固定有葡萄糖敏感酶。第一导电层和第二导电层可以是基本共面的(例如，横向间隔开)。第一导电层和第二导电层可以是非共面的(例如，轴向间隔开(优选地，基本上同轴地间隔开)或径向间隔开(优选地，同中心地径向间隔开))。这可能需要多层金属互连。优选地，纳米电极组件包括：第二导电层和第二绝缘覆盖层，其中，第一导电层被夹持或封装以暴露仅第一电接触表面，并且第二导电层被夹持或封装以暴露仅第二电接触表面，其中，蚀刻空隙的阵列延伸穿过第一导电层、第一绝缘覆盖层、第二导电层和第二绝缘覆盖层，其中，每个空隙部分地由用作内部亚微米电极的第一导电层的表面约束，该第一导电层的表面上或附近固定有葡萄糖敏感酶，和/或，每个空隙部分地由用作内部亚微米电极的第二导电层的表面约束，该第二导电层的表面上或附近固定有葡萄糖敏感酶。第一导电层和第二导电层可以是基本共面的(例如，横向间隔开)。第一导电层和第二导电层可以是非共面的(例如，轴向间隔开(优选地，基本上同轴间隔开)或径向间隔开(优选地，同中心地径向间隔开))。这可能需要多层金属互连。优选地，蚀刻空隙的阵列是多个离散的蚀刻空隙的子阵列。阵列(或每个子阵列)可以是线性或交错(例如，人字形)模式。阵列(或每个子阵列)可以是立方形模式。阵列(或每个子阵列)可以是多维(例如，二维)阵列。空隙阵列可以是机械蚀刻或化学蚀刻的。每个空隙可以是孔洞、通孔、阱、管、毛细管、小孔、钻孔或槽。优选地，每个蚀刻的空隙均是阱。阱可以在绝缘覆盖层或绝缘基板层中终止。阱可以在导电层中终止，该导电层在阱的底部提供内部亚微米电极。空隙的横向尺寸(dw)和形状决定了内部亚微米电极的相对面之间的距离。空隙的截面形状可以是规则的。例如，空隙的截面形状可以基本上是圆形，则横向尺寸是直径。例如，空隙的截面形状可以基本上是正方形，则横向尺寸是宽度。每个空隙(其可以相同或不同)的横向尺寸dw(例如，宽度或直径)通常是100nm或更大。空隙的深度是蚀刻深度(dd)。在空隙中的指定深度(dn)处的第n个内部亚微米电极的位置(即，从孔洞开口到第n个电极的最近边缘的距离)由绝缘覆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有层压结构的纳米电极组件，包括：第一绝缘覆盖层；第一导电层，所述第一导电层由所述第一绝缘覆盖层覆盖并且基本上由至少所述第一绝缘覆盖层夹持或封装，以便暴露出仅电接触表面；以及蚀刻空隙的阵列，所述蚀刻空隙的阵列延伸穿过至少所述第一绝缘覆盖层和所述第一导电层，其中，每个空隙部分地由用作内部亚微米电极的所述第一导电层的表面约束，所述第一导电层的表面上或附近固定有葡萄糖敏感酶，其中，在使用中，含葡萄糖的体液进入蚀刻空隙以暴露于固定化的葡萄糖敏感酶。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.18 GB 1420477.01.一种具有层压结构的纳米电极组件，包括：第一绝缘覆盖层；第一导电层，所述第一导电层由所述第一绝缘覆盖层覆盖并且基本上由至少所述第一绝缘覆盖层夹持或封装，以便暴露出仅电接触表面；以及蚀刻空隙的阵列，所述蚀刻空隙的阵列延伸穿过至少所述第一绝缘覆盖层和所述第一导电层，其中，每个空隙部分地由用作内部亚微米电极的所述第一导电层的表面约束，所述第一导电层的表面上或附近固定有葡萄糖敏感酶，其中，在使用中，含葡萄糖的体液进入蚀刻空隙以暴露于固定化的葡萄糖敏感酶。2.根据权利要求1所述的纳米电极组件，其中，在使用中，葡萄糖和氧从所述体液到所述固定化的葡萄糖敏感酶的相对质量转移是非选择性的。3.根据权利要求1或2所述的纳米电极组件，其中，在使用中，葡萄糖和氧从所述体液到所述固定化的葡萄糖敏感酶的相对质量转移是无干预的。4.根据权利要求1至3中任一项所述的纳米电极组件，其中，在使用中，葡萄糖和氧从所述体液到所述固定化的葡萄糖敏感酶的相对质量转移是无阻碍的。5.根据上述任一项权利要求所述的纳米电极组件，所述纳米电极组件没有葡萄糖限制膜。6.根据上述任一项权利要求所述的纳米电极组件，包括：包含所述第一导电层的多个导电层(其可以相同或不同)以及包括所述第一绝缘覆盖层的多个绝缘覆盖层(其可以相同或不同)，其中，所述多个导电层和所述多个绝缘覆盖层在所述层压结构中是交替的，其中，每个导电层被夹持或封装以暴露出仅电接触表面，并且所述蚀刻空隙的阵列延伸穿过所述多个绝缘覆盖层...

【专利技术属性】
技术研发人员：内维尔·约翰·弗里曼，
申请(专利权)人：创能照明科技有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB