CN110678122B

Analyte sensors and methods for fabricating analyte sensors

Abstract

The present invention provides analyte sensors and methods for making analyte sensors. In an exemplary embodiment, a planar flexible analyte sensor includes a flexible substrate layer and a first electrode formed from a sputtered platinum layer on the substrate layer. Additionally, the analyte sensor includes an insulating dielectric layer over the base layer, wherein the insulating dielectric layer exposes a portion of the first electrode. Additionally, the analyte sensor includes an electrochemical sensing stack over the exposed portion of the first electrode, including a glucose oxidase layer over the sputtered platinum layer and a glucose limiting membrane over the glucose oxidase layer.

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40 claims: 6 independent, 34 dependent

  1. 1
    一种平面柔性分析物传感器,包括: 聚酯基底层,具有直接形成在所述基底层上的溅射铂层; 第一电极,所述第一电极通过激光烧蚀所述溅射铂层而形成; 第二电极,所述第二电极通过激光烧蚀溅射铂层而形成; 银/氯化银油墨层,所述银/氯化银油墨层通过丝网印刷形成在所述第二电极上; 绝缘电介质层,所述绝缘电介质层在所述聚酯基底层和溅射铂层上方,其中所述绝缘电介质层使所述第一电极的部分和所述第二电极的部分暴露,所述绝缘电介质层配置成防止电化学活性组分的扩散; 保护层,所述保护层包封所述溅射铂层;和电化学感测叠堆,所述电化学感测叠堆在所述第一电极上方并直接位于所述保护层上,其中所述电化学感测叠堆包括: 葡萄糖氧化酶层,所述葡萄糖氧化酶层在所述保护层上方;和葡萄糖限制膜,所述葡萄糖限制膜在所述葡萄糖氧化酶层上方。
  2. 2
    根据权利要求1所述的平面柔性分析物传感器,其中所述葡萄糖限制膜直接在所述葡萄糖氧化酶层上。
  3. 3
    根据权利要求1所述的平面柔性分析物传感器,其中: 所述葡萄糖氧化酶层具有3微米(um)至6微米(um)的厚度;并且所述葡萄糖限制膜具有10微米(um)至30微米(um)的厚度。
  4. 4
    根据权利要求1所述的平面柔性分析物传感器,其中: 所述葡萄糖氧化酶层具有4.2微米(um)至4.4微米(um)的厚度;并且所述葡萄糖限制膜具有20微米(um)至22微米(um)的厚度。
  5. 5
    根据权利要求1所述的平面柔性分析物传感器,其中所述电化学感测叠堆还包括: 蛋白质层,所述蛋白质层在所述葡萄糖氧化酶层上;和粘附促进层,所述粘附促进层在所述蛋白质层上,其中所述葡萄糖限制膜设置在所述粘附促进层上。
  6. 6
    根据权利要求1所述的平面柔性分析物传感器,其中所述保护层直接在所述溅射铂层上,其中所述葡萄糖氧化酶层直接在所述保护层上,并且其中所述葡萄糖限制膜直接在所述葡萄糖氧化酶层上。
  7. 7
    根据权利要求1所述的平面柔性分析物传感器,其中所述电化学感测叠堆还包括干扰抑制层。
  8. 8
    根据权利要求1所述的平面柔性分析物传感器,其中所述基底层具有第一侧面,其中所述第一电极布置在所述基底层的第一侧面上,其中所述保护层覆盖所述基底层的整个第一侧面,其中所述保护层的厚度为5nm至200nm。
  9. 9
    一种分析物传感器,包括: 聚酯基底,具有底面直接形成在所述聚酯基底上的溅射铂层; 第一电极,所述第一电极通过激光烧蚀所述溅射铂层而形成; 第二电极,所述第二电极通过激光烧蚀所述溅射铂层而形成; 银/氯化银油墨层,所述银/氯化银油墨层通过丝网印刷形成在所述第二电极上; 绝缘电介质层,所述绝缘电介质层在所述聚酯基底和溅射铂层上方,其中所述绝缘电 介质层使所述第一电极的部分和所述第二电极的部分暴露,所述绝缘电介质层配置成防止电化学活性组分的扩散; 保护层,所述保护层包封所述溅射铂层;和电化学感测叠堆,所述电化学感测叠堆在所述第一电极上方并直接位于所述保护层上。
  10. 10
    根据权利要求9所述的分析物传感器,其中所述溅射铂层的底面直接位于所述聚酯基底的上表面上,并且其中所述聚酯基底的上表面具有5nm至80nm的表面粗糙度。
  11. 11
    根据权利要求9所述的分析物传感器,其中所述电化学感测叠堆包括: 葡萄糖氧化酶层,所述葡萄糖氧化酶层在所述保护层上;和葡萄糖限制膜,所述葡萄糖限制膜在所述葡萄糖氧化酶层上。
  12. 12
    根据权利要求11所述的分析物传感器,其中所述葡萄糖氧化酶层直接在所述保护层上,并且其中所述葡萄糖限制膜直接在所述葡萄糖氧化酶层上。
  13. 13
    根据权利要求9所述的分析物传感器,其中所述电化学感测叠堆还包括: 葡萄糖氧化酶层,所述葡萄糖氧化酶层在所述保护层上; 蛋白质层,所述蛋白质层在所述葡萄糖氧化酶层上; 粘附促进层,所述粘附促进层在所述蛋白质层上;和葡萄糖限制膜,所述葡萄糖限制膜在所述粘附促进层上。
  14. 14
    根据权利要求9所述的分析物传感器,其中所述电化学感测叠堆还包括干扰抑制层。
  15. 15
    一种平面柔性分析物传感器,包括: 聚酯基底层,具有直接形成在所述基底层上的溅射铂层; 工作电极,所述工作电极通过激光烧蚀所述溅射铂层而形成; 参比电极,所述参比电极通过激光烧蚀所述溅射铂层而形成; 绝缘电介质层,所述绝缘电介质层在所述聚酯基底层和溅射铂层上方,其中所述绝缘电介质层使所述工作电极的部分和所述参比电极的部分暴露,所述绝缘电介质层配置成防止电化学活性组分的扩散; 保护层,所述保护层包封所述溅射铂层; 银/氯化银油墨,所述银/氯化银油墨通过丝网印刷形成在所述参比电极的暴露部分上; 葡萄糖氧化酶层,所述葡萄糖氧化酶层在所述工作电极的暴露部分上方并直接位于所述保护层上;和葡萄糖限制膜,所述葡萄糖限制膜在所述葡萄糖氧化酶层上方。
  16. 16
    根据权利要求15所述的平面柔性分析物传感器,还包括对电极,其中所述对电极和所述工作电极形成工作/对电极对,并且其中所述对电极通过对内距离与所述工作电极分离,所述对内距离为5微米至200微米。
  17. 17
    根据权利要求16所述的平面柔性分析物传感器,其中所述平面柔性分析物传感器包括多个工作/对电极对,其中每个对具有独立选择的对内距离。
  18. 18
    根据权利要求15所述的平面柔性分析物传感器,还包括干扰抑制层。
  19. 19
    一种用于制造平面柔性分析物传感器的方法,所述方法包括: 将铂溅射到聚酯基底层上以形成铂层; 通过激光烧蚀图案化所述铂层以形成工作电极和附加电极; 在所述基底层上方形成绝缘电介质层,其中所述绝缘电介质层形成有暴露所述工作电极的部分和所述附加电极的部分的开口; 从所述基底层部分地分离各个传感器,其中每个单独的传感器通过插片连接到所述基底层; 将酶层沉积在所述工作电极的暴露部分上方;以及用葡萄糖限制膜涂覆所述工作电极; 其中所述附加电极包括参比电极,并且其中所述方法还包括在从所述基底层部分地分离所述各个传感器之前,在所述参比电极上方印刷银/氯化银油墨。
  20. 20
    根据权利要求19所述的方法,其中所述附加电极包括对电极,其中每个工作电极与对电极配对以形成工作/对电极对,并且其中在所述基底层上方形成所述绝缘电介质层包括以在所述工作电极上方的相应开□与所述对电极上方的相应开口之间独立选择的对内距离来形成每个工作/对电极对。
  21. 21
    根据权利要求19所述的方法,其中在所述参比电极上方印刷银/氯化银油墨包括在所述参比电极上方丝网印刷银/氯化银油墨。
  22. 22
    根据权利要求19所述的方法,其中在所述参比电极上方印刷银/氯化银油墨包括在所述参比电极上方旋转印刷银/氯化银油墨。
  23. 23
    根据权利要求19所述的方法,其中在所述基底层上方形成所述绝缘电介质层包括印刷电介质材料以形成所述绝缘电介质层。
  24. 24
    根据权利要求19所述的方法,其中将所述酶层沉积在所述工作电极的暴露部分上方包括旋转印刷所述酶层。
  25. 25
    根据权利要求19所述的方法,其中将所述酶层沉积在所述工作电极的暴露部分上方包括通过基于气溶胶印刷的方法沉积所述酶层。
  26. 26
    根据权利要求19所述的方法,其中将铂溅射到所述聚酯基底层上以形成铂层包括通过对所述聚酯基底层的表面改性来调节所述铂对所述聚酯基底层的粘附性。
  27. 27
    根据权利要求19所述的方法,还包括在所述工作电极和所述参比电极上方形成保护层。
  28. 28
    一种用于制造平面柔性分析物传感器的方法,所述方法包括: 提供聚酯基底层,所述聚酯基底层具有直接溅射有铂层的第一侧面和具有与所述第一侧面相对的第二侧面; 通过激光烧蚀图案化所述铂层以形成工作电极; 在所述基底层的所述第一侧面上方形成绝缘电介质层,其中所述绝缘电介质层形成有暴露所述工作电极的部分的开口; 在所述基底层的所述第二侧面上方印刷银/氯化银油墨; 从所述基底层部分地分离各个传感器,其中每个单独的传感器通过插片连接到所述基底层;以及将酶层沉积在所述工作电极的暴露部分上方;以及用葡萄糖限制膜涂覆所述工作电极。
  29. 29
    根据权利要求28所述的方法,其中在所述基底层的所述第二侧面上方印刷银/氯化银油墨包括在所述基底层的所述第二侧面上方丝网印刷银/氯化银油墨。
  30. 30
    根据权利要求28所述的方法,其中在所述基底层的所述第二侧面上方印刷银/氯化银油墨包括在所述基底层的所述第二侧面上旋转印刷银/氯化银油墨。
  31. 31
    根据权利要求28所述的方法,其中在所述基底层的所述第一侧面上方形成所述绝缘电介质层包括印刷电介质材料以形成所述绝缘电介质层。
  32. 32
    根据权利要求28所述的方法,其中将所述酶层沉积在所述工作电极的暴露部分上方包括旋转印刷所述酶层。
  33. 33
    根据权利要求28所述的方法,其中将所述酶层沉积在所述工作电极的暴露部分上方包括通过基于气溶胶印刷的方法沉积所述酶层。
  34. 34
    根据权利要求28所述的方法,还包括在所述聚酯基底层的所述第一侧面上的所述工作电极上方形成保护层。
  35. 35
    一种用于在卷对卷工艺中制造分析物传感器的方法,所述方法包括: 提供聚酯基底卷,所述聚酯基底卷具有通过溅射涂覆有铂层的第一侧面; 将所述聚酯基底从所述卷进料至电极图案化阶段; 通过激光烧蚀图案化所述铂层以形成工作电极和参比电极; 将所述聚酯基底进料至绝缘阶段; 在所述聚酯基底上方形成绝缘电介质层; 将所述聚酯基底进料至绝缘固化阶段; 固化所述绝缘电介质层; 将所述聚酯基底进料至油墨印刷阶段; 将银/氯化银油墨印刷在所述参比电极上方; 将所述聚酯基底进料至干燥阶段; 干燥所述银/氯化银油墨; 将所述聚酯基底进料至保护阶段; 将保护材料沉积在所述工作电极和所述参比电极上方; 将所述聚酯基底进料至保护层固化阶段; 固化所述保护材料以在所述工作电极和所述参比电极上方形成保护层; 将所述聚酯基底进料至冲压阶段; 冲压所述聚酯基底以形成条带,其中每个条带通过插片连接到剩余的聚酯基底料片, 并且其中每个传感器包括工作电极和参比电极; 将剩余的聚酯基底进料至酶沉积阶段; 在所述工作电极上方沉积酶层; 将剩余的聚酯基底进料至酶固化阶段; 固化所述酶层; 将剩余的聚酯基底进料至膜形成阶段;以及用葡萄糖限制膜涂覆所述工作电极。
  36. 36
    根据权利要求35所述的方法,其中图案化所述铂层以形成工作电极和参比电极包括用紫外激光束进行激光烧蚀。
  37. 37
    根据权利要求35所述的方法,其中在所述聚酯基底上方形成绝缘电介质层包括在所述聚酯基底上方旋转印刷绝缘电介质材料。
  38. 38
    根据权利要求35所述的方法,其中将银/氯化银油墨印刷在所述参比电极上方包括在所述参比电极上方旋转印刷银/氯化银油墨。
  39. 39
    根据权利要求35所述的方法,其中在所述工作电极上方沉积酶层包括在所述工作电极上方旋转印刷酶。
  40. 40
    根据权利要求35所述的方法,其中用葡萄糖限制膜涂覆所述工作电极包括将所述葡萄糖限制膜狭缝式涂覆或浸涂到所述工作电极上方。
Independent claims40