用于生产细小传感器的制造工艺制造技术

技术编号:2581516 阅读:179 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本申请涉及供电化学传感器之用的电极组件(100),电极组件包括:包括第一电极表面(8)和第一接触区(11)的第一导电层(2),包括第二电极表面(9)和第二接触区(12)的第二导电层(4)以及第一介质层(3),其中上述第一介质层邻接上述第一导电层,其中上述第二导电层和上述第一介质层不覆盖至少一部分第一电极表面和至少一部分第二电极表面并且不覆盖至少一部分第一接触区和至少一部分第二接触区。本申请也涉及制造象这种电极组件的方法。在这种方法中,通过按顺序把构成至少一层介质层和至少一层进一步的导电层的一些进一步的薄层涂敷到原始2D结构上,而提供把常规2D结构改变成装有至少两层分立的导电层的叠层结构或3D结构。可以先涂敷介质层,继之以涂敷进一步的导电层。换言之,通过叠合进一步的2D薄层可以改变常规2D薄层,因而形成叠层结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及生产适合供电化学传感器使用的电极组件,尤其是适合于体内测量代谢物方面的经过皮肤电化学传感器之用的电极组件。
技术介绍
近年来,关于体内测量代谢物方面研制了各种各样的电化学传感器。研制了在这些葡萄糖传感器中间非常突出的供获取糖尿病患者血糖(BG)浓度显示之用的葡萄糖传感器。BG信息对于糖尿病患者是极其重要的,因为这些读数在调整治疗生活制度方面是有帮助的。获得BG信息的常规方法是把微量血液涂到测试条上。一种新的进展是把传感器植入皮肤下的皮肤传感器。由于传感器是与生物液体接触一段拉长了周期的时间因此开创连续测量的可能性。在许多方法中以短延迟或没有延迟方式获取的连续BG读数是特别有用的。首先连续监测将有助于防止血糖过低病变因而对糖尿病患者来说有助于在生活质量上大大提高。更进一步,连续的BG读数例如可以与外用型半自动药物治疗注入泵或者自动可植入药物治疗注入泵结合使用,一般来说,如美国专利No.S US3,837,339,US4,245,634和US4,515,584所述那样。这样就会使患者能够有一个接近正常的生活方式,因而排除或者最大程度减少了一般与糖尿病有关联的一些问题。能够用许多不同的方法制造应用于BG测量的传感器。用经过皮肤放置互相靠近的二个分开的电极以最简单的形式制作传感器。一般预定的工作电极(WE)和参考电极(RE)二个电极分别用作不同用途。工作电极(WE)的功能是检测关心的代谢物,因而这个电极常常被酶和/或催化剂涂层覆盖,便于形成由于所关心的代谢物的还原或氧化引起的电荷。参考电极(RE)的功能是具有一个恒定电位。在测量电流系统中,在工作电极和参考电极之间施加一个固定的电位差。这个电位引起在工作电极表面上的电化学反应。当要求附加控制施加在WE上的电位或者更长的RE寿命时用一种所谓的三电极系统来代替。在这种稍稍更复杂一些的装置中,用二个电极、参考电极(RE)和计数器电极(CE)、来代替二电极系统中的RE。CE是负责电流变换的而RE仅有的功能是起用于所施加的电位的参考点作用。在二电极系统和三电极系统之间的一些差异是这个申请范围之外而在下文中所有的参考资料如果没有别的一些内容就专门叙述三电极系统。如果为临床应用而使用的话,显然不宜植入几个互相靠近的电极,因而把一些电极组装成明确表示一种电极组件或电极阵列(简明地表示出电极组件或组件)的一个单元。一种电极组件包括以上所述的至少三个(或者至少二个)电极WE、RE和CE(或者WE和RE),但是可以另外装有用于温度测量、鉴别测量或其他用途的一些电极。对于电极组件生产来说有不同的策划,例如如Urban and Jobst,in D.M.Fraser(Ed),体内生物传感器,John Wiley & Sons,Chichester,UK,1997 P.197-216所述。一个共同采用的策划是把导电线路配置在用介电材料做的柔性箔上。关于配置导电线路有若干种方法,包含印刷、蚀刻覆盖柔性箔或者蚀刻通过导电结构直接真空镀的导电层。一些常规技术共同含有在2D图形内沉积导电材料(见例如图4,这将后面阐明)。方法包含或是(1)(见图4,例如Fiaccabrino andKoudelka-Hep,Electroanalysis 10(1998)217-222)首先把一层导电层涂敷(薄膜技术、溅射、电镀、丝网印刷等)到介质衬底箔上而然后去除部分薄层(蚀刻、激光烧蚀等)以形成图形的步骤;或是(II)把金属/一些金属按图形/一些图形涂敷(丝网印刷、喷墨印刷等)到介质衬底箔上。也就是在方法(1)中去除不想要的材料而在方法(II)中仅增添想要的材料。在电子工业方面对于生产混合电路来说自二十世纪五十年代以来通常已经使用丝网印刷或厚膜技术。由介质衬底上的一层或更多层材料层组成厚膜器件,按常规用丝网印刷法来沉积材料层(AlbaredaSirrent等人,传感器和致动器B,69(2000)153-163)。通过用移动橡皮滚子把涂浆压透过丝网(例如通过具有所希望的器件电路设计的编织掩蔽或金属掩模形成的)来进行丝网印刷。橡皮滚子带动丝网与衬底表面接触,取决丝网绷紧情况和橡皮滚子压力,硬度和速度。然后留在丝网孔内的涂浆被移送到衬底,结果形成所希望的电路设计。在图形沉积到介质衬底上以后通过升高温度来固化涂浆以去除溶剂并且涂浆交替地通过UV光曝光可以与衬底紧密熔合。为大部分电极组件所共有的是电接触优选在每个导电体线路的二个端面上。用一层绝缘(介质)层覆盖导电体线路。在导电体线路的一端面上,一个区域保持裸露以便给电路供电;象这样一种端面在下文中是所设计的CPE(用于电子线路的接触焊盘)。在另一个端面上,一个区域也留出裸露并且起电极表面作用这样的端面在下文中是所设计的ES(电极表面)。在以上方法(1)中能够使用数目有限的导电材料,因而在导电体线路上涂敷绝缘材料以前或以后ES可以镀有所希望的金属。US 6,103,033讲授如何用印刷技术可以生产电极组件。目前2D技术的问题在于如果传感器将是细小的,则导电体到电极区会占据在有限面积上的重要空间,见例如图4,这将在以后阐明。另外,在常规印刷技术采用2D技术时一般提供简单而有效的电极生产,经常的一个问题在于采用使用高粘滞性印刷涂浆的常规印刷技术来印刷非常精细的结构。一般说来,能够印刷的结构越精细(典型的是低于100μm线路空间分辨率),生产就需要越复杂又越昂贵的技术。作为一种实施例,为了获得在大约20μm范围内的线路空间分辨率,需要昂贵的带溅射沉积制造的光刻法。虽然用印刷能够实现的范围不和用薄膜技术能够实现的范围一样小,但是对于生产玻璃器内传感器来说简便地使用印刷技术是非常有吸引力的,在这方面电极组件的全部尺寸不是问题而因此一般来说不考虑用于印刷小结构的有限能力。然而,如果电极组件是为可植入传感器而制作的,则尺寸是极为重要的,由于植入大传感器不但会引起高度细胞组织损伤而且会引起可能形成的伤痕组织。更进一步,在插入期间植入会引起令人不能接受的痛苦。所以非常希望减小传感器的宽度而因此一些问题与值入有关。专利说明书US 6,103.033讲授用于减小电极组件宽度的一种可行策划。根据US 6,103,033,通过在介质箔的两侧面上印刷能够生产电极组件。虽然这样大概可以使二电极组件的宽度减小到一半宽度,但是对于三电极系统来说宽度减小是相对有限的。一些更进一步的实验表明对于大量不同的传感器来说双侧面箔生产不是简单容易的,取决于所选择的沉积方法。如果用印刷技术来配置电极组件,则由于印刷工艺的本质性能而不容易获得准直的双侧面印刷。如果通过蚀刻不间断的金属薄膜(薄膜技术)来制作电极组件,则一般来说,问题在于在两侧面上具有适合镀敷金属的箔是不容易得到的。更进一步,不同电极的后续电化学修正竟是非常复杂的。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种生产电极组件方法和提供一种克服现有技术上述缺点的电极组件。进一步,本专利技术的一个目的在于提供一种生产能使电极组件宽度减小的电极组件的方法和提供一种减小了宽度的电极组件。本专利技术的另外一个目的在于提供一种生产能使传感器电极组件宽度减小的电极组件而没有通常与双侧面沉积有关联的问题的方法。本专利技术的进一步目的在于更有效地使用本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种供经过皮肤的电化学传感器之用的电极组件(100),包括至少第一导电层(2)、至少第二导电层(4)和至少第一介质层(3),其特征在于:第一导电层(2)沉积在衬底(1)上和第一介质层(3)设置在第一导电层(2)和第二导电层(4)之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:阿尼卡林德格林斯乔兰德尔
申请(专利权)人:诺和诺德公司
类型:发明
国别省市:DK[]

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