生物传感器及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种用于测定体液中的物质的生物传感器，特别是血液，生物传感器包括两片支撑板，一片支撑板形成上部分，另一片形成下部分，中间层位于上和下部分之间，中间层具有狭缝。上部分、下部分和狭缝形成毛细管通道，从生物传感器边缘形成的供应入口延伸到上或下部分中形成的气孔。并且提供电极和含酶物质，允许电化学测量体液中的物质。上部分和下部分中的每一个都具有至少一个电极位于毛细管通道的区域内，所述电极在毛细管通道中相互对置排列成对，并且两个电极形成毛细管内的测量区，含酶物质施加在每对电极的至少一个电极上。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及测定体液中的物质的生物传感器以及制造这种生物传感器的方法。使用生物传感器测定体液中的物质是公知的。例如，可以使用氧化酶测定尿素或血液中的葡萄糖(参见，Carison，“kurzes Lehrbuch derbiochemie fur Mediziner and Naturwissenschaftler”，第11版，p.189)。这了完成这一过程，例如，一滴血液中的葡萄糖被葡萄糖氧化酶氧化成葡萄糖酸内酯。由此释放的电子减少了葡萄糖氧化酶，接着将电子转移到介体，例如二茂铁，接着将酶氧化。电子可以通过介体转移到电极上，从而当施加电压时产生微电流。所述电流可以用于测量血液样品的葡萄糖含量。因此在电化学上，生物传感器通过测量两个电极间施加电压后的电流可以检测这种酶的反应。以这种原理工作的生物传感器是公知的，例如，美国专利5,264,130、美国专利5,264,106或EP-AO 0359 831。在后一个文献中，基于权利要求1的前序部分，公开了一种包括两部分基板的生物传感器，其中一部分形成上部分，另一部分形成下部分，在所述上和下部分之间设有中间层，其中有一个狭缝。所述狭缝的一端终止于气孔中，另一端终止于生物传感器边缘中的开口中，体液通过它供应。在下部分狭缝的区域中提供电极组件和含酶物质，其中的含酶物质允许上述的电化学检测物质。本专利技术的目的是提高上述类型生物传感器的检测性能并提供制造这种传感器的方法。根据本专利技术，在测定体液中的物质的生物传感器中，所述传感器包括两部分基板，其中的一部分基板形成上部分，另一部分基板形成下部分，并包括所述上部分和所述下部分之间的中间层，中间层中具有狭缝，所述上部分、所述下部分和所述狭缝形成毛细管通道，从生物传感器边缘的供应入口延伸到上或下部分中的气孔，提供了电极具有含酶物质，允许电化学测量体液中含有的物质，这个目的的达到是通过上部分和下部分中的每一个都具有至少一个电极位于毛细管通道区域中，电极的位置相互对置形成对并且其排列使每对电极形成位于毛细管通道的测量区，其中含酶物质涂敷到至少一对电极的至少一个电极上。本专利技术的基本构思在于，电极不应仅仅位于多部分传感器的下部分上。相反，根据本专利技术，上部分上可利用的表面也设有电极，使电极排成对，相互对置。与现有技术相比，此生物传感器的优点在于，通过相互对置排列成对的电极大大增加了有效电极表面面积。这增大了在电化学测量中与电极表面面积直接相关的可用信号。这样，大大提高信号/噪音比，降低所述生物传感器对被检测物质的可测极限。提高的信号/噪音比允许使用更少的体液进行分析。例如，测量血糖水平所需血液的最小体积相当小，使病人更加舒适，因为采一滴血引起的疼痛很小。电极相互对置排列成对的优点还有，实际上可以在毛细管通道上连续提供任意对的电极。这不仅可以测定体液样品中的一种物质，而且实际上是几种物质。电极相互对置排列成对带来的优点还有，待分析的体液精确通过所有所述电极对之间并且不必连续流过相互成对串联排列的电极。这样，由电极得到的电流横过体液的流动方向，这对精确测量是有益的，因为与如果所述体液流过串联排列的电极相比，当体液流进每对电极之间的空间时测量信号表现出更强的台阶状响应。这样，进一步减少分析所需的最小体液数量。制造过程中的特殊优点在于，所用的基板是沿折叠线折叠的，即上、下部分是整块基板上的一部分。这简化了电极的涂敷和接触，因为在折叠之前可以有效地在一个操作和元件的一个表面上形成电极。此外，沿着分隔上、下部分的折叠线折叠基板，保证相对排列成对电极的精确对齐，从而避免了对齐和调节结构的使用。而且，在折叠之前将含酶物质涂敷到基板上更加容易。并且，这种方法可以更容易地将包含狭缝的中间层在基板上，例如，通过丝网印刷的方法。此实施例还允许所有电极通过位于上部分或者下部分上的触点进行接触，因为电极可以在折叠之前的一个操作中涂敷在基板上。为达此目的，上或下部分优选地在折叠状态设置突出的并带有触点的区域，此区域适于插入评价设备中，接着通过所述触点与电极建立电连接。至于上、下部分或基板的材料，一方面，对被分析的体液和含酶的糊具有足够的惰性以避免敏感性降低和测量误差产生，另一方面，毛细管通路由于润湿特性可产生毛细管力，则任何材料都是适合的。薄膜是特别优选的，从成本上考虑Kapton或聚酯具有优势。为了硬化，在膜的下部分的下面可以提供一层稳定的支撑层，从而可以选择特别薄的膜。原则上，将待分析的体液输送到毛细管通道的供应入口可以布置在任何所需的位置。通道仅仅是延伸到生物传感器的边缘，例如基板的边缘。但是，特别优选的是，如果在折叠线区域内设有孔，则中间层的狭缝延伸到此孔。基板折叠后，所述孔则形成供应入口。生物传感器对于想把一个手指的一滴血送入供应入口的病人来说非常方便，其中设在由折叠线形成的边缘上的供应入口是弯曲的凹口，例如，具有指尖的轮廓形状。为了采一滴血而按通常做法用针刺破手指的病人，接着简单地将其手指放入生物传感器边缘的凹口中。当将这滴血从指尖送入供应入口时，对于病人来说通常的问题是想知道他是否将他的一滴血准确地送入供应入口中。如果在本专利技术生物传感器的另一个优选实施例中所提供的生物传感器边缘的凹口，在下部分上其边缘面垂直生物传感器的顶面，在上部分上其边缘面突出并且特别是相对顶面倾斜布置，则病人不再面临这种问题。特别优选的是，倾斜布置的边缘面的钝边一般与下部分中凹口的垂直边缘面对齐。在某种意义上，按此设计的突出的倾斜表面起到防止颠倒使用的作用。在包括基板的设计中，孔可以有意设计成不对称方式，从而下部分的孔边缘在折叠后不能与上部分的孔边缘准确对齐。使用这种保护，病人不再需要将其手指放在与平生物传感器垂直的窄边缘面上，但上部分中特殊倾斜的凹口突出边缘使病人确定一滴血是否真正地送入毛细管通道的供应入口。，如果倾斜表面相对顶面的延伸角度为30°到40°，所述保护特别有效。这一点是非常有益的，值得注意的是这种生物传感器也要应用于年纪大的病人。由于狭缝的形状，毛细管通道实际上可以任何设计，只要保证能产生毛细管作用，即在供应入口输入的体液实际上是借助于毛细管力沿毛细管通道输送。在本专利技术的另一个实施例中，把毛细管通道设计成非直线的毛细管通道，以控制所述体液在所述通道内的速度。如果中间层狭缝的宽度和相应的毛细管通道的宽度朝向远离供应入口方向是增大的，体液将快速从供应入口输入。如果狭缝的宽度和相应的毛细管通道的截面设计成减小，则吸入减慢。这样，生物传感器响应的速度可以根据特殊应用进行设计。中间层与上、下部分一起形成毛细管通道。与上、下部分的材料相似，所述层对所分析的体液是惰性的，并且其设计不能导致测量误差。并且，不会对所使用的酶形成危害。出于制造的原因，特别优选两层中间层，包括涂在下部分上适合厚度的漆层，所述漆层用粘结剂结合到上部分上。粘结剂的设计应使其固化过程不危害酶。特别是，这一点可以通过在湿气下固化或压力激活的粘结剂实现。与使用生物传感器的病人交流是重要的。因此，在生物传感器的另一个实施例中，光导元件布置在上部分或者包括突出区域的下部分的两个边缘上，当插入评价设备时光导元件能发光。例如，根据通过评价设备入射的光，光导元件发出某些颜色的光，例如红或绿光。所述光导元件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测定体液特别是血液中物质的生物传感器，所述生物传感器包括：上部分（２）和下部分（３），相互位于对方的顶部，以及中间层（５），位于上部分（２）和下部分（３）之间并且在其中形成狭缝（６），其中所述上部分（２）、所述下部分（３）和 所述狭缝（６）形成毛细管通道（２０），从生物传感器边缘形成的供应入口（１６）延伸到上或下部分（２，３）中形成的气孔（７），以及设有电极和含酶物质，允许电化学测量被测定的物质，其特征在于，上部分（２）和下部分（３）均具有至少一个电极（ ８，９，１０，１１）位于毛细管通道（２０）的区域内，所述电极在毛细管通道（２０）中相互对置排列成对，含酶物质（１２，１３）被施加在至少一对电极的至少一个电极（８，９）上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：彼得乌尔斯希尔利，
申请(专利权)人：BMS传感器技术有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]