[发明专利]具有工作电极的受控变化的层压电化学传感器

说明书

技术领域

本发明涉及电化学传感器，并且更具体地涉及具有工作电极的受控变化的电化学传感器，其中电化学响应依赖于工作电极的尺寸。

背景技术

用于血糖监控的典型的一次性（disposable）电化学传感器包括衬底薄膜，该衬底薄膜上沉积有导电材料层并且该导电材料层被图案化（patterned）以形成电极。传统的电化学单元（cell）或生物传感器包括三个电极：工作电极或感测电极、参考电极，以及对电极或辅助电极。工作电极是相对于参考电极在固定施加的电势发生目标反应（reaction of interest）的地方。参考电极起到保持工作电极上稳定的电势的作用。对电极允许电流在工作电极和对电极之间流动从而不妨碍参考电极起作用。在系统电势是固有地稳定的或电势的小波动不重要的情况下，可以将参考电极和对电极组合成单独的参考/对电极与工作电极配对。在一些情况下，电化学生物传感器使用电流分析法来量化特定的分析物浓度。工作电极提供与其暴露的表面积成比例的响应。在制造期间，制造紧密地控制与工作电极面积相关联的过程变化。

通常工作电极由两个或更多个元件形成。一个元件是形成有源元件（active element）的导电层，有源元件便于电子到和从电有源种类（species）的传输，电有源种类在施加样本到传感器时产生。第二个元件是介电层，其和第一个元件一起限定工作电极与样本流体接触的实际尺寸。第二元件在一部分导电层之上形成窗口。任一元件的变化可能导致传感器响应的变化。因此第二元件或介电层可以直接影响读取的精度。

一些现有技术传感器通过使用多个对称图案的导电颈部，减少不准确地在最终的电极表面积上施加介电层的影响。由于对称布置的颈部补偿偏移，因此介电层中的窗口会轻微的偏移。在这样的传感器中，介电层可能没有明确限定（poorly defined），但是由于与介电层的边交叉的颈部很小，因此没有明确限定的影响可被减到最小。然而，这样的传感器要求非常精确地限定全部导电颈部的许多，例如在典型的传感器上两个不同的颈部。这些精确限定的导电颈部中的一些甚至没有与外部电路连接，尽管为了对称还需要精确地限定颈部，这加大了制造传感器的复杂度和成本。

在现有技术电极中，可以通过导电层图案化或者介电层图案化和登记来限定表面积。需要更精确地限定传感器的工作电极从而简化形成精确的生物传感器的过程。

发明内容

在一个实施例中，一种电化学传感器包括介电衬底和在该衬底的表面上形成的导电层。导电层包括工作电极、电极引线以及将工作电极连接到电极引线的连接臂。介电层位于导电层之上。介电层具有暴露工作电极和连接臂的一部分的孔。

一个优点是，可以减小电极的尺寸，并且与现有技术的电极相比，限定的电极表面积的精确度不明显的改变。

另一个优点是限制介电层图案化对电极面积和尺寸精度的影响的能力。这使得可以使用现有的低成本、不够精确的方法使生物传感器介电层图案化，同时还保持电极精确度。

本方法的另一个优点是提供一种具有改进的介电层图案化过程的甚至更加精确的电极。两者都提供对电化学传感器的制造和使用的改进。

又一个优点是精确地限定电极表面积的能力。因此传感器的精确度可以更直接地与导电层限定而不是介电层限定的精度有关。可以用不够准确的电极图案化方法（例如丝网印刷和层压）制造具有期望的面积变异系数（COV）的小电极，该面积变异系数等于面积标准偏差和面积平均值的比率。本发明的电极面积COV可以接近导电层图案化过程的面积COV。

从下面结合附图对优选实施例的更详细的描述，本发明的其它特点和优点将会显而易见，附图通过示例的方式说明本发明的原理。

附图说明

图1示出电化学传感器的一个实施例的部分平面图。

图2示出图1的电化学传感器的截面正视图。

图3示出电化学传感器的可选实施例的部分平面图。

图4示出示例的金（Au）消蚀的薄膜或衬底层的平面图。

图5示出示例的电介层的平面图。

图6示出示例的隔离层的平面图。

图7示出示例的遮盖（cover）或盖子（lid）的平面图。

具体实施方式