CN100577810C - 用于电化学传感器制造的幅印刷过程中的冷却站 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种制造包括基底和要被印刷在基底上的至少两层的电化学传感器的方法和设备，该方法包括运送基底的幅通过第一和第二印刷站，定位在印刷站之间的干燥站，以及定位在干燥站和第二印刷站之间的冷却站；当基底通过第一印刷站时，在基底上印刷第一层，在干燥站干燥基底上的层，以及在当基底被运送通过第二印刷站时在基底上印刷第二层以前，在冷却站冷却印刷的基底。

Description

用于电化学传感器制造的幅印刷过程中的冷却站

技术领域

本发明总的涉及用于在包括连续的幅的过程中制造电化学传感器的过程，更具体的，涉及在幅过程内利用冷却站的幅制造过程。

背景技术

电化学传感器用于广泛地诊断程序，包括测量人的血液中的葡萄糖。这样的电化学传感器的制造包括制造数百万的小条，每个小条包括设置在样本容纳单格中的电极，样本容纳单格适于容纳血液或者其它体液。体液在单格的电极之间形成完整的电路。电极通常涂覆有至少一种试剂，其与血液中的分析物(例如，葡萄糖)反应，以形成中间分析物，该中间分析物可以通过适于测量电流或者电极处的电荷的仪表来测量。制造这样的电化学传感器需要在很小的空间中沉积几层电极材料、绝缘材料和试剂，且这样的层的精度和布置对于器件的最终功能是重要的。此外，为了降低成本和满足需要，以很高的速度和层之间的对齐的绝对精确来制造电化学传感器是必要的。

电化学传感器可以用于很多应用。在一个应用中，电化学传感器条插入特别合适的仪表，以自我监测例如血液或者组织液中的葡萄糖或者其它分析物(诸如果糖胺、血细胞比容等)。根据电化学传感器的设计、电极的布置、使用的试剂和其它因素，使用这样的电化学传感器可以测试很多分析物。很多这些应用，尤其是用于测试葡萄糖的条，需要特定尺寸和结构的传感器布局，其中，在特定的公差内进行制造，以得到具有尽可能可预知和可重复的特性的电化学传感器。

由于需要很快地制造很多传感器，其中，该传感器具有很小的单格尺寸，因此具有在很紧的公差内的很小的电极，所以制造过程进一步复杂化。当测试血液或者组织液的葡萄糖时，阻碍经常测试的主要因素之一为提取需要量的血液或者组织液产生的痛苦。较大的体积通常比较小的体积需要更大的痛苦。因此，生产需要较小量的血液或者组织液，因此使用不太痛苦，促进更经常的分散或者连续测试的传感器是有利的。需要较少分析物的一种方法在于，生产具有诸如很小的样本容纳单格和在这些样本容纳单格内的很小的电极之类的很小的结构部件的电化学传感器条，然而，这样的小部件制造更加困难，特别是以精确和可再现的方式制造，以便生产精确和可再现的分析物测量更加困难。

很多方法可以用于制造电化学传感器，包括诸如转轮凹板和圆柱丝网印刷之类的过程。在转轮凹板印刷中，圆柱涂覆有限定要印刷的部件(例如，电极)的形状的覆盖物。此外，圆柱可以用于印刷进一步的膜或者层(例如，酶或者绝缘层)。

通过转轮凹板印刷导电墨来在柔性幅上形成一个或者多个电极来制造电化学传感器，该柔性幅可以是聚合物。通过使用很薄的墨，高质量的印刷精确度是可能的。对于在印刷电化学传感器时需要的较厚的墨和较大的印刷厚度，固定的平的筛网通常用于电化学传感器的单个馈给的平台印刷。其它方法，包括使用旋转印刷结构来制造电化学传感器的方法，也已经被描述了。

在用于电化学传感器的幅制造过程中，基底材料的幅通过一系列印刷站。在每个印刷站，通过使用例如丝网印刷过程，诸如电极材料之类的新的材料层沉积在基底上或者前面沉积的层上。在丝网印刷过程中，幅定位在筛网之下，用于制造电极的墨，例如导电墨，通过筛网的选定的部分被推动，以在定位在筛网下面的幅的部分上印刷具有预定的布局的层。因此，通过将基底从一个印刷站移动到下一个，连续印刷每一层，以及从完成的幅切割单个的传感器，可以在基底上构成电化学传感器。

在一个制造方法中，通过将基底的连续的幅运送通过至少两个印刷站来制造电极层和至少第一试剂层。该印刷站可以是圆柱的转轮凹板印刷站或者圆柱丝网印刷站。然而，当在幅上印刷电化学传感器时，印刷的转轮凹板(旋转刻花的圆柱)和圆柱丝网印刷(旋转圆柱的筛网/模板)方法遇到缺点。转轮凹板印刷通常给定很薄的印刷高度。生产电化学传感器(特别是那些用于血糖检测的电化学传感器)的需要的电极厚度所需的厚的导电墨尤其可能遭受不完全、不一致的印刷，结果降低电化学传感器质量、一致性和可靠性。用碳墨(其通常具有高的固体含量，且可能想当粘滞)来生产碳电极的转轮凹板印刷是特别困难的，因为墨中的固相/液相会分离，导致从印刷到印刷的刻纹的不完全或者不均匀填充或者清空。这可能导致不均匀的印刷厚度，使碳电极质量和一致性下降。圆柱丝网印刷很适合于单个馈给的布置(与连续的幅布置相对)。而且，由于筛网的圆柱的特性，限制了操纵筛网与印刷介质相互作用的方式，以及由此通过这样做来对印刷质量施加影响的能力。同样，可用于获得对于每种类型的墨(碳、银/氯化银、绝缘、酶或者其它试剂层)的正确的墨厚度的多种模板不容易从市场上获得。

通过使用平台印刷机(诸如从Kippax UK，Huddersfield，UK以及Registerprint，London，UK可获得的Thieme或者Svecia)，以及计量通过从DEK Machinery，Weymouth，UK以及BTPCraftscreen，Coventry，UK获得的平行于要在其上印刷的平的基底卡设置的筛网模板的墨，也可以以多步印刷过程生产用于测试血液或者组织液葡萄糖的电化学传感器。该过程具有的优点为，可以以精确的可重复的方式生产传感器，使得使用者能够时常比较结果。用于在其上印刷多行条的基底片通过几个平台印刷阶段，使得行垂直于行进方向。在该制造过程中，墨的薄层顺序丝网印刷到聚合物基底上，以形成一大批传感器条。首先，可以放下碳墨，以形成电极层。接下来，可以放下绝缘墨层。接下来，可以放下试剂层，通常为酶墨。接下来，可以放下第二酶层。接下来，可以放下粘合剂层。最终，可以放下亲水层。在将片切割成行，以及将行切割成单个条以前，保护膜可以放置在传感器片的顶部上。以这样的方式制造的基底的单个片可以生产500或者更多的传感器条。这些传感器条在垂直于基底片通过平台印刷机的行进方向(印刷方向)上设置成0到9行，每行具有50个传感器条。在每行中的条1到50每个平行于印刷方向。每个片可以在每个阶段之间通过手来操纵。尤其是四个印刷步骤以后(印刷碳墨、绝缘墨和两层酶墨)，每个片可以通过手来操纵进入切割机，使得可以沿着行进行切割，将一行传感器条与另一行分开。接下来，可以操纵每一行，使得切割成50个独立的条。这些操纵步骤是费时的和效率低的。

因此，需要一种改进的过程来制造电化学传感器，尤其是，用于制造测量诸如血液或者组织液之类的身体中的标志(葡萄糖、果糖胺、血细胞比容等)的电化学传感器。还需要一种高速、可预知、可再现的方式来以合理的成本制造传感器条。此外，还需要一种高速、可预知、可再现的方式来制造具有很小的部件的传感器条，其中，每个完成的条可以以可再现的方式用于可靠地、可预知地和精确地测量体液中的分析物。

在利用丝网印刷来选择性地在连续的基底上沉积墨的用于制造传感器条的过程中，由于来自基底的热使得水从筛网上的墨蒸发，使得墨凝固以及弄脏筛网，用于干燥基底上的墨的热可能引起筛网的弄脏。因此，开发一种利用丝网印刷来制造电化学传感器条的连续的幅过程，其中，筛网不会被用于该过程中用于放置墨的墨弄脏，这是有利的。开发一种使用连续的幅过程来制造传感器条的方法，其中，控制幅基底的温度来防止幅由于来自幅过程干燥站的热而产生的伸展，这也是有利的。

发明内容

在本发明的一个实施例中，一种制造包括基底和要被印刷在基底上的至少两层的电化学传感器的方法，该方法包括运送基底的连续的幅通过第一和第二印刷站的步骤，其中，至少第一印刷站包括干燥站。冷却站定位在干燥站和第二印刷站之间。当基底通过第一印刷站时，在基底上印刷第一层，在干燥站干燥基底上的层，以及在当基底被运送通过第二印刷站时在基底上印刷第二层以前，在冷却站冷却印刷的基底。在本发明的一个实施例中，第一层是电极层和试剂层之一，第二层是电极层和试剂层中的另一个。

在本发明的一个实施例中，一个或者多个还有的印刷站具有干燥站和用于冷却印刷的基底幅的相关的冷却站。该一个或者多个冷却站可以包括冷却器件，基底通过该冷却器件。冷却器件的温度可以是可控的。可以将冷却器件冷却到比在冷却站之前的干燥站的温度低的温度。冷却器件可以将基底的幅冷却到一定的温度，在该温度以下，在随后的印刷站中的墨的湿度含量保持大致与基底通过该印刷站时相同。冷却器件的温度是可控制的，使得控制离开冷却器件或者冷却站的基底的温度。基底在冷却器件附近花费的时间的量也是可控制的，以当基底离开冷却器件或者冷却站时控制基底的温度。

在本发明的一个实施例中，将冷却器件冷却到室温或者低于室温的温度。可以将冷却器件冷却到低于大约17和19℃的温度。优选的，将冷却器件冷却到7和9℃之间的温度。

在本发明的一个实施例中，冷却器件包括基底在其上通过的辊。该辊可以提供有冷却水，其中，冷却水的流速和/或温度可以控制，使得控制辊的温度，因此，控制通过冷却辊的基底的温度。

在本发明的一个实施例中，最后的印刷站接下来是最后的干燥站，最后的干燥站接下来是最后的冷却站。在本发明的还有的实施例中，第一印刷站印刷导电墨；第二印刷站印刷绝缘墨；第三印刷站印刷试剂墨。

附图说明

通过在后附的权利要求书中的特性阐明本发明的新颖性特征。参考下面的在说明性的实施例中阐明的详细描述可以获得本发明的特征和优点的更好的理解，在这些说明性的实施例中使用了本发明的原理，其附图为：

图1是描述幅印刷过程的8个部分的示意图。

图2A是描述幅印刷过程的第一和第二部分的示意图。

图2B是描述幅印刷过程的第三、第四和第五部分的示意图。

图2C是描述幅印刷过程的第六和第七部分的示意图。

图3是描述围绕幅印刷的第五和第六部分的湿润环境的示意图。

图4是描述围绕幅印刷的第五和第六部分的湿润环境的底视图。

图5是具有穿孔的导管的透视图。

图6是描述充满周期的示意图。

图7是描述印刷周期的示意图。

图8是描述2个不同的涂刷器角的示意图。

图9是描述2个不同的涂刷器位置的示意图。

图10是描述筛网捕获距离的示意图。

图11是预处理区域(211)的分解视图。

图12是第一干燥区域(217)的分解视图。

图13是第二干燥区域(224)的分解视图。

图14是第三干燥区域(230)的分解视图。

图15是第四干燥区域(236)的分解视图。

图16是第一清洁单元(204)的分解视图。

图17A-17D是绝缘层到碳层具有合适的对准的视图。

图18A-18D是当由于筛网301产生的图形伸展时，绝缘层到碳层具有不合适的对准的视图。

图19A-19D是当来自筛网301的图形没有伸展时，绝缘层到碳层具有不合适的对准的视图。

图20A-20D是描述在初始对准过程期间操作者使用用于视觉检查的第一观察引导件来对准幅的印刷结果的示意图。

图21A是具有第一和第二幅观察引导件；第一、第二、第三和第四Y对准标记；以及X对准标记的传感器片的例子。

图21B是具有碳X对准标记的传感器片内的一行的分解视图。

图21C是具有覆盖碳X对准标记的绝缘X对准标记的传感器片内的一行的分解视图。

图22是用于对准幅印刷过程参数X、Y和θ的示意图。

具体实施方式

图1是描述根据本发明的幅印刷过程的8个部分的示意图。部分1是退绕机单元101。部分2是预处理站102。部分3是碳印刷站103。部分4是绝缘印刷站104。部分5是第一酶印刷站105。部分6是第二酶印刷站106。部分7是重绕机单元107。部分8是冲压机108。本领域中的普通技术人员可以理解，虽然下面的描述涉及与这8个部分相关的过程和设备，但是本发明的过程和设备可以以更多或者更少数量的部分实现。例如，尽管在本实施例中设想4个印刷站，在不偏离本发明的范围的情况下，可以使用一个或者多个印刷站。在一个实施例中，有最少两个印刷站来用于印刷电极层和试剂层。

在本发明的一个实施例中，部分1可以使用基底材料退绕机单元101来实现，例如，从Rockford IL的Martin Automatic Inc.可以得到的Martin Unwinder/Automatic Splice。在本发明的实施例中，部分2、3、4、5和6可以使用修改的Kammann Printer来实现，修改的Kammann Printer从德国的Bunde的Werner KammannMaschinefabrik Gmbh，型号4.61.35可以得到。在本发明的实施例中，部分2可以是预处理单元102。预处理单元102可以用于在印刷以前预处理基底242，部分3、4、5和6可以用于丝网印刷碳、绝缘、第一酶和第二酶墨到基底242上。部分7可以包括重绕机单元107，例如，从Rockford，IL的Martin Automatic Inc.可以得到的MartinRewinder。部分8可以包括冲压机108，例如，从Lenexa，Kansas的Preco Press可以得到的Preco冲压机，型号2024-P-40T XYT CCDCE。虽然提到了特殊型号的设备，但是在不偏离本发明的范围的情况下，可以完全改变和/或替代和/或省略这些设备的件，如本领域中的普通技术人员可以理解的。

图2A、2B和2C是示出了当基底通过根据本发明的幅印刷过程的部分1-8时的基底242的通道的示意图。在本发明的一个实施例中，用于基底242的材料可以是聚酯材料(商品名

ST328)，其由DuPont Teijin Films制造。基底242以材料卷供给，其可以是例如额定的350微米厚，370mm宽和近似660m长。已经发现这些厚度和宽度的尺寸特别适于通过在基底的幅上平的丝网印刷来生产电化学传感器。这是因为要求材料坚固来用于印刷，但是通过设备可操纵，且具有足够的宽度来容纳合适数量的传感器，以使得该过程商业上可行。基底242可以包括施加到一侧或者两侧上的丙烯酸涂层，以改进墨粘附。聚酯是优选的材料，因为其在根据本发明的幅过程期间使用的升高的温度和张力下性能令人满意。虽然聚酯，实际上Melinex在本发明的一个实施例中是优选的材料，但是本领域中的普通技术人员从这里提供的说明可以设想使用其它材料。实际上，其中，可以设想材料厚度、宽度和长度的变化，较大的宽度或者长度提供生产传感器的额外的能力，以及在一些情况下材料厚度的变化有助于预处理，或者在印刷期间对准。在本发明的优选实施例中，在进入碳印刷站103以前，基底242暴露到热稳定过程，通过在不使基底处于大的张力下加热基底达到185℃，以在幅印刷过程期间试图和确保基底242经历最小的尺寸变形，其中，在达到165N的张力下可以遭遇在140和160℃之间的温度。通常，使用的张力为最小的，刚好足够驱动幅通过加热器。然而，已经发现，尽管有该热稳定过程，从印刷步骤到印刷步骤的对准的变化会出现，导致传感器故障。因此，在紧接着印刷以前引入预处理步骤。如此后将要说明的，在预处理步骤(部分1)中，将基底加热到比其在后面的印刷步骤期间遭遇的任何温度大的温度(通常160℃)。在一个优选实施例中，在该预处理步骤期间，基底还保持在张力下(通常，大约165N)。实际上，在该实施例中，预处理和设置在张力下的组合大大地减小了印刷对准中的变化，且改进了最终的产品产量。在本发明的一个实施例中，使用接合带，例如，来自IntertapePolymer Group的PS-1 Splicing Flatback Paper Tape，基底242的卷在退绕机单元101或者重绕机107接合在一起。

图2A是描绘根据本发明的一个实施例的幅印刷过程的部分1和部分2的示意图。在图2A中，部分1是退绕机单元101。退绕机单元101包括第一心轴200，第二心轴201，第一接合单元202和第一存储器203。在图2A中，部分2为预处理站102。预处理站102包括第一清洁单元204，通常不使用的第二接合单元205，入站轧辊206，第二清洁单元207，测压仪208，第一印刷辊209，第一驱动辊210和第一干燥器区域211。

在图2A所示的本发明的实施例中，退绕机单元101包括，例如，Martin Unwinder/Automatic Splice，其用于促进基底242在近似80N的张力下连续运动进入预处理站102。退绕机单元101可以包括第一退绕心轴200和第二退绕心轴201。注意，心轴也可以称为主轴。第一退绕心轴200保持一卷基底材料242，且连续馈送基底242进入部分2的预处理站102。第二退绕心轴201保持备用的一卷基底242，其自动接合到来自第一退绕心轴200的基底242的卷的端部，确保半连续地供给基底242。该连续的过程从第一退绕心轴200到第二退绕心轴201重复。当在第一接合单元202进行接合操作时(在此期间，第一退绕心轴200和第二退绕心轴201都静止)，基底材料存储器203存储预定长度的基底242，以及将存储的基底242分配到部分2的预处理站102。产生的接合是对接接合，在接缝处在材料的任一侧上有一定长度的接合带。为了确保质量，可以丢弃接合的任一侧的近似10m的印刷的基底。第一退绕心轴200和第二退绕心轴201包括幅边缘引导件(没有显示)，其引导基底242进入第一接合单元202。幅边缘引导件适于在基底馈送到第一接合单元202中时，防止基底242偏离。

通常，设立本发明的机器，以同时生产2到10，更通常为6卷基底。对于连接到连续的墨供给的那些印刷站，要使用的卷的数量通常不是问题。然而，对于两个供给有限数量的墨的酶印刷站，要使用的卷的数量是重要的输入参数。实际上，在开始印刷过程以前，要使用的卷的数量确定放置在筛网上的墨的数量。例如，对于6卷运行，在部分5和6的每一个的印刷开始以前，与6(或者刚好多于6)卷相当的酶墨放置在筛网上。因此，贯穿印刷运行，需要准备好酶墨用于印刷，以在印刷运行的整个寿命确保酶的一致印刷。在酶印刷站中围绕筛网放置壁，以确保足够量的酶墨可以加入筛网，而不需要在运行期间装满筛网，以及也降低了酶墨溢出筛网和溢到在筛网下面行进的幅基底上的风险。

在本发明的一个实施例中，贯穿该过程，基底242保持在大约165N的张力下，以便维持要印刷的四层的对准(通常，印刷对准公差为300微米)。在每个印刷步骤期间，基底242还经历140℃或者较小的各种温度，以便干燥印刷的墨。由于该张力和温度，在该过程期间，基底242有伸展或者膨胀的趋势，因此，落到对准公差以外。实际上，从印刷阶段到印刷阶段，印刷运行到印刷运行，以及印刷运行本身中的图像尺寸变化是不可预知的，以及高于可以容忍的。

在图2A中所示的本发明的实施例中，部分2是预处理站102。在任何图像印刷到基底上以前进行预处理。预处理基底242，以减少在幅过程的随后的部分内的膨胀和伸展的量，也有助于通过部分3-6的基底242对准。预处理站可以将基底242加热到不超过随后的印刷步骤的温度。典型地，这发生在150和180N之间的张力下，更典型地，发生在大约165N。然而，在另一个实施例中，再次可选的在上述的张力下，预处理站102可以将基底242加热到足够从基底242去除不可逆的伸展的温度。

在本发明的一个实施例中，在预处理区域211将基底加热到近似160℃，这在图11中更详细地显示。如前所说明的，在本发明的一个实施例中，在基底242随后的处理期间，包括随后的干燥步骤，没有达到或者超过在预处理站102中将基底242加热到的温度。随后的印刷过程可以通过提供稍微较大的模板筛网尺寸(通常在幅的行进方向上750微米)来补偿由于由预处理站102的过程引起的伸展产生的稍微较大的图像。提供新的筛网可能有问题。因此，在每个印刷站可以改变其它参数，诸如筛网和幅的相对速度，以适应图像尺寸的变化，而不需要更换筛网。无论如何，可以适应的图像尺寸变化的量有限制。因此，最好如这里描述地预处理基底，减小整体图像尺寸增加，以及减小所述图像尺寸增加的变化。

在本发明的一个实施例中，预处理站102还包括额外的元件，其执行促进根据本发明的幅制造过程的正确操作的功能。在预处理单元102中，有两个幅清洁单元，第一清洁单元204和第二清洁单元207，其清洁基底242的顶部和底侧。在任何印刷步骤之前，第一清洁单元204和第二清洁单元207使用胶粘粘合剂涂覆的辊来从基底242去除颗粒。第一清洁单元204可以是例如市场上从Glasgow，United Kingdom的KSM Web Cleaners可以得到的型号WASP400的清洁器。第二清洁单元207例如是市场上从Teknek可以得到的清洁器。预处理站102还包括入站轧辊206和测压仪208。入站轧辊206用于控制基底242的张力(特别是在入站轧辊206和出站轧辊238之间的张力)。入站轧辊206经由控制系统(没有显示)链接到测压仪208。基底242通过出站轧辊238以恒定的速率从在部分6中的第二酶印刷站106取出。当基底移动通过根据本发明的幅过程时，在部分2中的测压仪208测量基底242的张力。入站轧辊206调节其速度，以便在预定的设置点控制张力。在根据本发明的幅制造过程中典型的基底张力为近似150N到180N，更具体的，为160N到170N，在本实施例中，该张力为近似165N。

图2B是描绘根据本发明的幅印刷过程的部分3、部分4和部分5的示意图。在图2B中，部分3是碳印刷站103。在印刷以前，安装清洁系统(从Meech可以得到)，该清洁系统使用真空和刷子系统来清洁基底的顶侧(印刷侧)和底侧，顶部刷子和真空站251以及底部刷子和真空站250彼此偏移。顶部刷子和真空站250紧接冷却辊212和存储器213以前接触基底，且为碳印刷以前最近的可到达点。底侧刷子和真空站251紧接基底离开预处理单元102以后接触基底。碳印刷站103包括第一冷却辊212，第二存储器213，第二印刷辊214，第一视觉传感器215，第二驱动辊216，第一干燥器区域217和第二冷却辊218。在图2B中所示的本发明的实施例中，部分4是绝缘印刷站104。绝缘印刷站104包括第三冷却辊219，第三存储器220，第三印刷辊221，第二视觉传感器222，在位置237A处的第一Y对准系统(没有显示)，第三驱动辊223和第二干燥器区域224。在图2B中，部分5是第一酶印刷站105。第一酶印刷站105包括第四冷却辊225，第四存储器226，第四印刷辊227，第三视觉传感器228，在位置237B处的第二Y对准系统(没有显示)，第四驱动辊229和第三干燥器区域230。

在根据本发明的过程中，幅制造过程的部分3为进行碳印刷的地方。当然，如本领域中的普通技术人员可以理解的，印刷过程的数量和类型可以变化，而不偏离本发明的最宽的范围。例如，可以设置两个碳印刷，或者通过具有金属颗粒银/氯化银的墨或者基于金或钯的墨的碳的一个或者多个印刷可以用来提供电化学传感器的电极层。绝缘和试剂层也可以改变它们的成分、沉积顺序、沉积厚度和布局，以及本领域中的普通技术人员从这里描述的实施例会明白的其它参数。在部分3中，用于根据本发明制造的电化学传感器的碳图形可以利用丝网印刷来印刷。碳印刷站103的基本构件在图6和7中显示。特别地，根据本发明的合适的印刷站包括筛网301、下部印刷辊303、印刷辊600、充满片603、涂刷器保持器605和涂刷器606。在碳印刷站103中，印刷辊600为第二印刷辊214。筛网301为通常的平的结构，通常包括网眼，其设置为提供需要的图形的负片。碳墨施加到网眼，且在印刷期间将碳墨推过网眼。在该阶段，平的筛网可能由于墨的重量(对于酶印刷步骤，尤其是这样，其中，在整个印刷运行期间要使用的所有的墨通常在印刷运行的开始处沉积在筛网上)以及来自将墨推过网眼模板的涂刷器的压力而稍微变形脱离平的形状。

在根据本发明的充满周期过程中，通过在相应于基底242的幅运动的第一方向608上移动涂刷器606，充满片603，印刷辊600和下部印刷辊303，筛网301装满墨604。对于充满周期，其中，墨604被装满到筛网301上，筛网301在与基底242的第一方向608相反的第二方向607上移动。

在根据本发明的随后的印刷周期过程中，如图7所示，涂刷器606传递墨604通过筛网301且到达基底242上。在印刷周期期间，涂刷器606，充满片603，印刷辊600和下部印刷辊303都在与基底242的幅运动方向相反的第二方向607上移动。对于印刷周期，其中，墨604被推过筛网301且沉积在基底242上，筛网301在相应于基底242的幅运动的第一方向608上移动。因此，在印刷周期期间，筛网301在与幅基底相同的方向上以与基底相同或者很接近相同的速度运动。当静止时，筛网301大致为平的，尽管在使用中，其由涂刷器606朝着幅推动，当这种情况发生时，筛网稍微变形，且一旦去除涂刷器606时，筛网大致恢复到其原来的形状。然后，当筛网301被重新加载墨604准备好用于下一个印刷周期时，其在与基底相反的方向上运动。当墨加载到筛网301上时，墨的重量可能非常轻微地弯曲筛网。当幅离开印刷站时，筛网301与幅的行进方向608成一个角度。这种布置(角度通常大约10到30度，更具体的，大约15度)改进了墨从筛网释放到基底上，改进了印刷清晰度和可再现性。筛网相对于基底的角度，涂刷器角度，筛网相对于涂刷器的距离，涂刷器相对于印刷辊的位置，捕获距离，基底和筛网的相对速度，以及涂刷器压力，都可以用于控制和优化最终得到的印刷清晰度和横过卡的一致性(丝网印刷机构的一个实施例在颁发的美国专利4245554中更加详细地描述，其通过参考在此引入)。

特别地，在碳印刷站103中，所述的墨为碳墨。合适的碳墨的例子在此在下面阐述。在本发明的实施例中，在使用涂刷器606来将墨604传递通过筛网且到达基底242上以前，筛网301充满墨604。然后使用例如140℃的热空气来干燥沉积在基底242上的印刷的碳图形，该热空气使用第一干燥器区域217中的四个独立的干燥组来引导到基底的印刷的表面上，这在如图12中更详细地显示。

用于碳印刷站的合适的墨包括，但不限于，具有金属颗粒，银/氯化银，基于金，基于钯的碳的导电可印刷的墨。

可以使用其它类型的导电墨，例如，具有金属颗粒，银/氯化银，基于金，基于钯的碳的导电可印刷的墨。

在本发明的一个实施例中，在碳印刷过程之前，紧接干燥之后，基底242通过第一冷却辊212，其设计为快速冷却基底242到预定的温度，通常为室温(大约18-21℃，通常19.5℃+/-0.5℃)。在根据本发明的幅制造过程的一个实施例中，第一冷却辊212的表面为近似18℃。第一冷却辊212可以例如使用大约7℃的工厂冷却水来冷却到合适的温度。通过控制工厂冷却水的流率和/或温度可以控制辊的温度。在印刷的碳图案在印刷过程中沉积以后，基底242通过第二冷却辊218。降低基底的温度，以及维持基底242的温度是有利的，因为较冷的温度减小了在印刷期间在筛网上墨干燥以及在网眼中产生阻塞的可能性。在根据本发明的幅制造过程中使用冷却辊也是有利的，因为其降低了基底242的伸展量，减小了对准问题，以及修改进行中的过程来弥补这样的问题的需要。

在一个实施例中，通过测量冷却辊的温度和控制水流/温度的反馈回路来动态控制冷却辊的温度。本领域中的普通技术人员从这里描述的实施例可以设想冷却该辊的其它方法，例如，电动制冷单元。

在根据本发明的过程中，幅制造过程的部分4是进行绝缘印刷的地方。在部分4中，利用使用通常的平的筛网的丝网印刷来印刷根据本发明制造的电化学传感器的绝缘图形。绝缘印刷站104的基本构件在图6和7中显示。特别地，根据本发明的合适的印刷站包括筛网301、下部印刷辊303、印刷辊600、充满片603、涂刷器保持器605和涂刷器606。在绝缘印刷站104中，印刷辊600为第三印刷辊221。

在根据本发明的充满周期过程中，通过在相应于基底242的幅运动的第一方向608上移动涂刷器606，充满片603，印刷辊600和下部印刷辊303，筛网301装满墨604。对于充满周期，其中，墨604被装满到筛网301上，筛网301在与基底242的第一方向608相反的第二方向607上移动。

在根据本发明的随后的印刷周期过程中，如图7所示，涂刷器606传递墨604通过筛网301且到达基底242上。在印刷周期期间，涂刷器606，充满片603，印刷辊600和下部印刷辊303都在与基底242的幅运动方向相反的第二方向607上移动。对于印刷周期，其中，墨604被推过筛网301且沉积在基底242上，筛网301在相应于基底242的幅运动的第一方向608上移动。丝网印刷机构的一个实施例在颁发的美国专利4245554中更加详细地描述，其通过参考在此引入。

在可移动的平的丝网印刷中，在印刷期间，通常平的筛网具有其运动为在与基底相同的方向上且为以与基底近似相同的速度的分量。通常，在印刷站的每一个中，当筛网和基底从印刷位置(邻近图6中的印刷辊200)移动离开时，大致平的筛网相对于基底成锐角(图6中为A)。改变基底和筛网的相对速度改变了印刷的图像在基底行进方向，即，X方向上的尺寸。

用于印刷站的每一个的模板筛网通常包括伸展和接附到刚性框架的可弹性变形的聚酯或者钢网眼。一个实施例使用由Weymouth，UK的DEK Machinery供应的聚酯筛网。网眼涂覆有UV敏感的涂层，结合膜正片，筛网暴露到UV光源，显影，以及干燥，使得涂层在筛网上干燥，以形成需要的图形图像的负片。在涂刷器的帮助下，墨通过模板的开口区域且到达基底上(给定由墨在基底上形成的正片图像)。框架提供安装网眼的装置，以及承受由伸展的网眼施加的力，具有最小的变形，且承受在印刷期间产生的额外的力。

特别地，在绝缘印刷站104中，所述的墨为绝缘墨。合适的绝缘墨的例子在此在下面阐述。在本发明的实施例中，在使用涂刷器606来将墨604传递通过筛网且到达基底242上以前，筛网301充满墨604。然后使用例如140℃的热空气来干燥沉积在基底242上的印刷的绝缘图形，该热空气使用第二干燥器区域224中的四个独立的干燥组来引导到基底的印刷的表面上，这在如图13中更详细地显示。用于根据本发明的幅制造过程中的绝缘印刷站的合适的墨的例子为Ercon E6110-116 Jet Black Insulayer Ink，其可以从Ercon，Inc.购买。在本发明的一个实施例中，使用这里描述的技术，绝缘图形在X方向(沿着机器)和Y方向(横过机器)上对准到碳图形。可以使用绝缘墨的其它类型，如本领域中的普通技术人员从这里的描述可以理解的。而且，可以使用不同的层，或者不同的层的顺序来提供不同的层的顺序，因此提供生产的电化学传感器的不同的结构。

在本发明的一个实施例中，在绝缘印刷过程之前，紧接干燥之后，基底242，包括印刷的碳和绝缘图案，通过第三冷却辊219，其设计为快速冷却基底242到预定的温度，通常为室温(大约17-21℃，通常19.5℃+/-0.5℃)。在根据本发明的幅制造过程的一个实施例中，第三冷却辊的表面温度为近似18℃。第三冷却辊219可以例如使用大约7℃的工厂冷却水来冷却到合适的温度。降低基底242的温度，以及维持基底242的温度是有利的，因为较冷的温度减小了在筛网上墨干燥以及在网眼中产生阻塞的可能性。在根据本发明的幅制造过程中使用冷却辊也是有利的，因为其降低了基底242的伸展量，减小了对准问题，以及修改进行中的过程来弥补这样的问题的需要。

在根据本发明的过程中，幅制造过程的部分5是进行第一酶印刷的地方。在部分5中，利用丝网印刷和如前所述的可移动的通常平的筛网来印刷根据本发明制造的电化学传感器的酶墨图形。第一酶印刷站105的基本构件在图6和7中显示。特别地，根据本发明的合适的印刷站包括筛网301、下部印刷辊303、印刷辊600、充满片603、涂刷器保持器605和涂刷器606。在第一酶印刷站105中，印刷辊600为第四印刷辊227。

在根据本发明的充满周期过程中，通过在相应于基底242的幅运动的第一方向608上移动涂刷器606，充满片603，印刷辊600和下部印刷辊303，筛网301装满墨604。对于充满周期，其中，墨604被装满到筛网301上，筛网301在与基底242的第一方向608相反的第二方向607上移动。

在根据本发明的随后的印刷周期过程中，如图7所示，涂刷器606传递墨604通过筛网301且到达基底242上。在印刷周期期间，涂刷器606，充满片603，印刷辊600和下部印刷辊303都在与基底242的幅运动方向相反的第二方向607上移动。对于印刷周期，其中，墨604被推过筛网301且沉积在基底242上，筛网301在相应于基底242的幅运动的第一方向608上移动。丝网印刷机构的一个实施例在颁发的美国专利4245554中更加详细地描述，其通过参考在此引入。

特别地，在第一酶印刷站105中，所述的墨为酶墨。合适的酶墨的例子在此在下面阐述。在本发明的实施例中，在使用涂刷器606来将墨604传递通过筛网且到达基地242上以前，筛网301充满墨604。然后使用例如50℃的热空气来干燥沉积在基底242上的印刷的酶图形，该热空气使用第三干燥器区域230中的两个独立的干燥组来引导到基底的印刷的表面上，这在如图14中更详细地显示。用于根据本发明的幅制造过程中的第一酶印刷站105的合适的墨的例子在表格2中总结。

表格2

成分	供应商
		葡萄糖氧化酶	Biozyme Laboratories
柠檬酸三纳	Fisher Scientific
		柠檬酸	Fisher Scientific
聚乙烯醇	Sigma Aldrich
		羟乙基纤维素(Nat 250G)	Honeywell and SteinBDH/Merck LTDSigma-Aldrich Chemical Co.，UK
六氰合铁(III)酸钾	Norlab Instruments Ltd.UK
		DC 1500防沫剂	BDH/Merck Ltd
胶态氧化硅	Ellis and Everard Ltd
		PVPVA	ISP Company Ltd
分析纯的水	BDH/Merck Ltd

在本发明的一个实施例中，在绝缘印刷过程之后，紧接干燥之后，基底242，包括印刷的碳和绝缘图案，通过第四冷却辊225，其设计为快速冷却基底242到预定的温度，通常为室温(大约17-21℃，通常19.5℃+/-0.5℃)。在根据本发明的幅制造过程的一个实施例中，第四冷却辊225的表面为近似18℃。第四冷却辊225可以例如使用大约7℃的工厂冷却水来冷却到合适的温度。降低基底242的温度，以及维持基底242的温度是有利的，因为较冷的温度减小了在筛网上墨干燥以及在网眼中产生阻塞的可能性。在根据本发明的幅制造过程中使用冷却辊也是有利的，因为其降低了基底242的伸展量，减小了对准问题，以及修改进行中的过程来弥补这样的问题的需要。

另外，由于酶墨的高的水含量以及由于筛网运动的气流，确保酶墨不干燥到筛网中是关键的。由运动筛网遇到的空气的相对流以在平台丝网印刷机(诸如Thieme平台印刷机)中不常见的方式干燥筛网上的墨，因为不像本发明，筛网本身不在机器内运动。不但在基底遇到酶丝网印刷步骤以前冷却辊通过确保基底冷却到大约18℃来减轻这样的情况，而且在印刷期间增湿加载有酶墨的筛网。在一个实施例中，增湿大致是连续的。可以是顶侧、底侧和/或侧部筛网增湿，实际上可以提供所有三种增湿。导管的布置分别从上、下和侧面提供大致恒定的增湿空气流到筛网上，确保墨的水含量维持在恒定的水平。用于提供根据本发明的顶侧、底侧和/或侧面筛网增湿的合适的布置在图3、4和5中显示。增湿装置(通常为运送增湿空气的导管)的数量和布置其中依赖于需要增湿的量、墨的水含量、周围空气的湿度和温度、当基底接近酶印刷站时的基底的温度、印刷辊的温度、筛网的尺寸，以及筛网到周围环境(未增湿的空气)的暴露。在一个实施例中，在筛网来回一次行程期间，包括一行或者多行孔400的导管304将增湿的空气运送过筛网的整个底侧。上面的和机器的操作者侧的导管(没有显示)输送增湿的空气流300和304(如图4可见)。

通常，在印刷运行开始时或者在印刷运行开始前，印刷运行需要的所有的酶墨放置在筛网上。因为酶墨包括大部分水(典型地重量百分比在55和65％之间，更典型地重量百分比大约为60％)，所以在运行寿命期间墨趋向于变干。通过围绕加载有酶墨的筛网提供增湿减轻了该风险。可选地，或者更典型地另外在遇到酶(或者实际上任何)印刷站以前，通过使用这里描述的冷却辊来冷却基底。典型地，基底的温度控制为小于或者等于室温。然而，基底的温度保持在房间中的大气的露点之上。如果房间处于60％的湿度，那么露点可能是15℃。如果基底的温度低于该温度，那么在基底上会出现凝露，可能损害任何随后的印刷运行，特别是通过诸如酶墨之类的可水溶的墨的任何随后的印刷运行。因此，基底温度的控制，例如，在室温和露点的限制之间，对于成功的印刷运行是重要的。冷却辊212、219、225和231的温度和/或通过冷却辊212、219、225和231的时间的控制对于控制基底温度是重要的。可以使用反馈控制回路来例如相对于室温和/或露点(给定的房间湿度)测量基底温度，以控制冷却辊的温度和当基底离开辊和接近下一个印刷站时的基底温度。

图2C是描绘根据本发明的幅印刷过程的部分6和部分7的示意图。在图2C中，部分6是第二酶印刷站106。第二酶印刷站106包括第五冷却辊231，第五存储器232，第五印刷辊233，第四视觉传感器234，第五驱动辊235，第五干燥器区域236，Y对准系统237和出站轧辊238。在图2C所示的本发明的实施例中，部分7是重绕机单元107。重绕机单元107包括转向机构239，第一重绕心轴240和第二重绕心轴241。

在根据本发明的过程中，幅制造过程的部分6是进行第二酶印刷的地方。在部分6中，利用丝网印刷来印刷根据本发明制造的电化学传感器的酶墨图形。施加2个酶墨涂层的目的为确保完全覆盖碳电极，使得电极大致均匀而没有空隙。第二酶印刷站106的基本构件在图6和7中显示。特别地，根据本发明的合适的印刷站包括筛网301、下部印刷辊303、印刷辊600、充满片603、涂刷器保持器605和涂刷器606。在第二酶印刷站106中，印刷辊600为第五印刷辊233。

在根据本发明的充满周期过程中，通过在相应于基底242的幅运动的第一方向608上移动涂刷器606，充满片603，印刷辊600和下部印刷辊303，筛网301装满墨604。对于充满周期，其中，墨604被装满到筛网301上，筛网301在与基底242的第一方向608相反的第二方向607上移动。

在根据本发明的随后的印刷周期过程中，如图7所示，涂刷器606传递墨604通过筛网301且到达基底242上。在印刷周期期间，涂刷器606，充满片603，印刷辊600和下部印刷辊303都在与基底242的幅运动方向相反的第二方向607上移动。对于印刷周期，其中，墨604被推过筛网301且沉积在基底242上，筛网301在相应于基底242的幅运动的第一方向608上移动。丝网印刷机构的一个实施例在颁发的美国专利4245554中更加详细地描述，其通过参考在此引入。

特别地，在第二酶印刷站106中，所述的墨为酶墨。在本发明的实施例中，在使用涂刷器606来将墨604传递通过筛网且到达基底242上以前，筛网301充满墨604。然后使用例如50℃的热空气来干燥沉积在基底242上的印刷的酶图形，该热空气使用第四干燥器区域236中的两个独立的干燥组来引导到基底的印刷的表面上，这在如图15中更详细地显示。用于第二酶印刷站106的合适的墨的例子与用于第一酶印刷站中的酶墨相同，其在前述的表格2中描述。

在本发明的一个实施例中，在第二酶印刷过程之后，紧接干燥之后，基底242，包括印刷的碳，绝缘，和酶墨图案，通过第五冷却辊231，其设计为快速冷却基底242到预定的温度。在根据本发明的幅制造过程的一个实施例中，第五冷却辊231的表面为近似18℃。第五冷却辊231可以例如使用大约7℃的工厂冷却水来冷却到合适的温度。降低基底242的温度，以及维持基底242的温度是有利的，因为较冷的温度减小了在筛网上墨干燥以及在网眼中产生阻塞的可能性。在根据本发明的幅制造过程中使用冷却辊也是有利的，因为其降低了基底242的伸展量，减小了对准问题，以及修改进行中的过程来弥补这样的问题的需要。

另外，由于酶墨的高的水含量以及由于筛网运动的气流，确保酶墨不干燥到筛网中是关键的。不但在基底遇到酶丝网印刷步骤以前冷却辊通过确保基底冷却到18℃来减轻这样的情况，而且还有能够提供在筛网之上和之下的增湿空气流的顶侧和/或底侧和/或侧面筛网增湿，确保墨的水含量维持在恒定的水平。典型地，增湿空气在筛网之上恒定地流动。用于提供根据本发明的顶侧和底侧筛网增湿的合适的布置在图3中显示。

第二酶印刷站106可以包括出站轧辊238，用于检查对准的检查系统237，在237C(没有显示)第三Y对准系统，以及条形码站(没有显示)。出站轧辊238有助于控制基底242的张力(特别是在入站轧辊206和出站轧辊238之间的张力)。通过出站轧辊238，基底242以恒定的速率从第二酶印刷站106取出。在位置237A、237B和237C处的Y对准系统(没有显示)通过利用第一Y对准标记2101、第二Y对准标记2102、第三Y对准标记2103、第四Y对准标记2104来控制印刷期间每个印刷周期的Y对准(即，跨过幅)，这些对准标记在图21A中显示。在本发明的一个实施例中，第一Y对准标记2101、第二Y对准标记2102、第三Y对准标记2103和第四Y对准标记2104可以分别相应于碳印刷站103、绝缘印刷站104、第一酶印刷站105和第二酶印刷站106的Y对准。每个Y对准标记包括2个三角形，其以近似矩形的方位并置。在一个实施例中，位于位置237A、237B和237C处的Y对准系统可以通过来自德国的Leopoldshohe的Eltromat Gmbh的Eltromat DGC650来实现。

在本发明的一个实施例中，检查系统237可以使用市场上从德国的Leopoldshohe的Eltromat Gmbh得到的型号PC3100HD的EltromatInspection System来实现。检查系统237具有视觉构件，其检查在图17A到19D和/或图20D中所示的对准标记，且可以用作评价传感器片2106是否应该被丢弃的工具(例如，通过相对于数据库中的条形码记录检查结果)。

在Y尺度(其可以在印刷期间通过位于237A、237B和237C处的对准系统(没有显示)来改变和/或在完成所有的印刷阶段以后通过检查系统237来检查)上的对准问题可以归于幅张力的变化或者基底242的不均匀的变形。在本发明的实施例中，条形码站包括下面的市场上可得到构件，条形码打印机(来自Cambridge，United Kingdom的Domino UK Ltd.的型号A400)，条形码横动系统(Perthshire，Scotland的Scottish Robotic Systems)，以及条形码读取器(Canton，MA的RVSI Acuity CiMatrix)。条形码站(没有显示)用2维条形码给每行传感器片2106贴标签。这给每行传感器提供独特的标识符码、批号/批数识别、传感器片号和行号。条形码站还紧接着印刷之后读取条形码，以确定条形码被正确地印刷，以及给机器操作者提供视觉标识符。条形码和来自部分2到6的过程信息存储在数据库中，以后用于识别和随后丢弃/接受卡来用于将来的过程。

重绕机单元107包括例如Martin Automatic Rewind System。这是机器的最后的部分，以及允许基底242的连续重绕。重绕机单元107包括第一重绕心轴240和第二重绕心轴241。第一重绕心轴240保持基底材料242的卷，以及从第二酶印刷站106连续地拉材料。第二重绕心轴241保持备用的材料卷，当完成来自第一重绕心轴240的基底242的卷时，第二重绕心轴自动将基底242的第一卷接合到第二卷。该连续过程从第一重绕心轴240到第二重绕心轴241重复。在基底242仍在运动时出现的快速接合用于能够进行基底242的连续重绕。接合直接放置在涂有双面压敏粘合剂的新的基底材料242的卷上。

图3是描绘围绕幅印刷的第五和第六部分的湿润环境的示意图。用于提供增湿幅印刷环境的装置的基本构件在图3中显示，其包括顶部湿润空气300、筛网301、底部湿润空气302、下部印刷辊303、包括多个穿孔400的导管304、基底242和第四印刷辊227或者第五印刷辊233。增湿和温度设置为在充满和印刷周期期间，以及最好在印刷运行的整个寿命期间，试图以及确保酶墨的性质不随着时间变化任何重大程度。特别地，需要酶墨的粘性和水含量在充满和印刷周期期间，以及最好在印刷运行的整个寿命期间，不随着时间变化。酶墨为近似63％的水。恒定的水含量确保放下到基底242上的墨的量为一致的。如果墨的水含量在印刷过程期间变化，这会导致酶层厚度的变化。另外，从酶墨失去水分会导致酶在筛网301上干燥，导致差的印刷清晰度和放置在基底242上的墨的量的减小。第一酶印刷站105或者第二酶印刷站106内的湿润空气维持在85到95％之间的相对湿度。顶部湿润空气300和底部湿润空气302泵送到筛网301的两侧上，以维持需要的相对湿度。侧面导管305设置到幅的一侧，以及在紧邻酶印刷站的一侧上将增湿空气引入到幅上。增湿布置的种类和类型可以改变，以适合印刷站的尺寸和形状，以及在该环境中的该印刷站处的该类型的墨的增湿要求。通常，可以使用罩来封闭筛网的上部和/或下部侧，使得增湿空气可以输送到直接邻近筛网的罩中，且通过罩的存在保持筛网附近内。如果罩安装在上部筛网框架上，这是典型的情况，罩可以具有在x方向(印刷方向)上的槽，以允许涂刷器在正常的充满/印刷周期期间相对于筛网运动。

图4是描绘围绕幅印刷的第五和第六部分的湿润环境的底部视图。用于提供用于幅印刷环境的增湿的装置的基本构件也在图4中显示，其包括顶部湿润空气300、筛网310、底部湿润空气302、具有穿孔的导管304，以及穿孔400，在305处的侧导管(没有显示)。具有几个穿孔400的导管304定位在筛网301下面，作为用于吹底部湿润空气302来维持筛网301上的酶墨的粘性的装置。图5是具有穿孔400来吹底部湿润空气302的导管304的透视图。

图8是描绘2个不同的涂刷器角度的示意图，其包括基底242、印刷辊600和涂刷器606。涂刷器的角度800可以变化，以优化印刷区域的清晰度。在本发明的一个实施例中，涂刷器的角度可以为15+/-5，最好为+/-1到2度。注意，涂刷器606与印刷辊600的接触点对于每个涂刷器角度800是相同的。

图9是描绘2个不同的涂刷器位置的示意图，其包括基底242、印刷辊600、下部印刷辊303、涂刷器606、第一涂刷器位置900和第二涂刷器位置901。涂刷器位置是涂刷器相对于印刷辊600的中心的位置。涂刷器位置对印刷的墨的厚度会有主要影响。涂刷器的位置可以变化，以优化印刷区域的清晰度。

图10是描绘筛网捕获距离(1000)的示意图，其包括基底242、印刷辊600、下部印刷辊303和筛网301。在本发明的一个实施例中，筛网捕获距离(1000)是筛网301和基底242之间的最接近的距离。在本发明的优选实施例中，筛网捕获设置(1000)可以近似0.7mm。如果筛网捕获设置(1000)设置太高，涂刷器606不能充分偏转筛网301来以充分的印刷清晰度将墨604传递到基底242上。如果筛网捕获设置(1000)设置太低，筛网301将会从前面的印刷周期抹掉墨604，引起不充分的印刷清晰度。

图11示出了预处理区域211的分解视图，其包括第一驱动辊210、热板1100、第一加热器组1101、第二加热器组1102和第三加热器组1103。在本发明的实施例中，热板1100接触基底242的未印刷的侧。在本发明的优选实施例中，热板1100可以涂覆有特富龙，以及可以加热到近似160℃。在本发明的实施例中，第一加热器组1101、第二加热器组1102和第三加热器组1103吹近似160℃的热空气。这可以变化，以适合基底类型和/或厚度和/或任何预处理和/或以后在该过程中遇到的温度，如本领域中的普通技术人员可以理解的。

图12示出了第一干燥区域217的分解视图，其包括第二冷却辊218、第二驱动辊216、第一干燥器组1200A、第二干燥器组1101A、第三干燥器组1102A和第四干燥器组1103A。在本发明的实施例中，第一干燥器组1200A、第二干燥器组1101A、第三干燥器组1102A和第四干燥器组1103A吹近似140℃的热空气，尽管这可以变化，如本领域中的普通技术人员从这里的描述可以理解的。

图13示出了第二干燥区域224的分解视图，其包括第三驱动辊223、第一干燥器组1200B、第二干燥器组1101B、第三干燥器组1102B和第四干燥器组1103B。在本发明的实施例中，第一干燥器组1200B、第二干燥器组1101B、第三干燥器组1102B和第四干燥器组1103B吹近似140℃的热空气，尽管这可以变化，如本领域中的普通技术人员从这里的描述可以理解的。

图14示出了第三干燥区域230的分解视图，其包括第四驱动辊229、第一干燥器组1200C和第二干燥器组1101C。在本发明的实施例中，第一干燥器组1200C和第二干燥器组1101C吹近似50℃的热空气，尽管这可以变化，如本领域中的普通技术人员从这里的描述可以理解的。

图15示出了第四干燥区域236的分解视图，其包括第五驱动辊235、第一干燥器组1200D和第二干燥器组1101D。在本发明的实施例中，第一干燥器组1200D和第二干燥器组1101D吹近似50℃的热空气，尽管这可以变化，如本领域中的普通技术人员从这里的描述可以理解的。

图16示出了第一清洁单元204的分解视图，其包括胶粘辊1600、蓝色聚合物辊1601。在本发明的实施例中，蓝色聚合物辊1601接触基底242的顶侧和底侧，以及将颗粒/外来物质传递到胶粘辊1600。

图17A到17D示出了本发明的实施例的具有正确对准的绝缘层到碳层的视图。注意，图17A表示传感器片2106的左上部，图17B表示传感器片2106的右上部，图17C表示传感器片2106的左下部，图17D表示传感器片2106的右下部。这些标记没有在图21A中所示的传感器片上显示。在本发明的一个实施例中，碳印刷站103将包括由矩形碳线1703围绕的实心碳矩形1700的碳层印刷到基底242上。在随后的印刷周期中，绝缘印刷站104将矩形绝缘线1701印刷到基底242上，该矩形绝缘线定位在实心碳矩形1700和矩形碳线1703之间。当绝缘层到碳层的对准在所有四个角部都正确时，通常在矩形绝缘线1701和实心碳矩形1700之间没有未涂覆的基底242显示。绝缘层到碳层的对准可以由操作者手动检验，或者可以使用第二视觉传感器222来检验，在一个实施例中，第二视觉传感器包括指向基底的每个角部的摄像机。通常，这形成了在印刷运行开始时的初始化的一部分。操作者可以在TV屏幕上观察相互邻近的基底的所有四个角部。然后，操作者可以在该初始化过程期间(实际上，在印刷运行的剩余部分期间)视觉检查绝缘层与碳层的对准，以及可以进行任何必须的调节来使绝缘印刷和碳印刷对准。应该理解，幅观察器222(例如包括指向基底卡的四个角部之上的位置的4个摄像机)观察和发送，以显示每个卡的四个角部的每一个的快照。这样，在显示器上只观察了每个卡的角部为一转眼的工夫，因为当幅行进通过设备时，在观察摄像机下面的基底不断地被替代。该系统使得操作者可以立即看到他进行的任何调节对绝缘层到碳层对准的效果。操作者可能进行的调节包括，但不限于，丝网印刷行程、捕获高度、涂刷器压力、相对于“Y”方向的筛网位置、相对于θ(Theta)的筛网位置。一旦在这个和其它印刷站上已经建立观察器对准(使用观察器228和234)，允许自动内部X对准系统(使用标记2107和2108)和自动Y对准系统(例如，位于位置237A、237B和237C处的对准系统使用标记2101到2104)在印刷期间接管和监控，以及自动校正X和Y对准。在图17A到20D中所示的标记1700到1703可以用于在印刷期间自动X和Y对准，作为使用标记2101到2104以及2107和2108的另一种选择或者补充，如本领域中的普通技术人员从这里的描述可以理解的。

图18示出了当绝缘图形在印刷方向上比碳图形长时，本发明的实施例的具有不正确对准的绝缘层到碳层的视图。即使碳和绝缘筛网在该尺度上具有相同的尺寸，也会发生这样的情况，因为基底可能伸展了，或者筛网行程可能在每个阶段不一样(较慢的筛网行程沿着基底幅的行进方向给定相对较长的图形印刷)。注意，图18A表示传感器片2106的左上部，图18B表示传感器片2106的右上部，图18C表示传感器片2106的左下部，图18D表示传感器片2106的右下部。当在四个角部之一处的绝缘层到碳层的对准不正确时，在矩形绝缘线1701和实心碳矩形1700之间可以观察到未涂覆的基底242。绝缘层到碳层的对准可以由操作者使用第二视觉传感器222来手动检验。

图19示出了当印刷的绝缘图形比碳印刷的图形短时(例如，绝缘印刷的筛网行程可能比碳印刷的行程长，或者绝缘筛网可能比碳印刷站的筛网短)，本发明的实施例的具有不正确对准的绝缘层到碳层的视图。注意，图19A表示传感器片2106的左上部，图19B表示传感器片2106的右上部，图19C表示传感器片2106的左下部，图19D表示传感器片2106的右下部。当在四个角部之一处的绝缘层到碳层的对准不正确时，在矩形绝缘线1701和实心碳矩形1700之间可以观察到未涂覆的基底242。绝缘层到碳层的对准可以由操作者使用第二视觉传感器222来手动检验。

图20A到20D是描绘了印刷第二观察引导件2002(如图21A可见)的过程的结果的示意图，其包括实心碳矩形1700、空心绝缘矩形线1701、空心碳矩形1703、来自第一酶层2000的实心矩形、来自第二酶层2001的实心矩形和未涂覆的基底242。可选的，通过自动正在进行的检查系统，诸如在部分6中的检查系统237(在第二酶印刷以后)，也可以在制造期间使用这样的印刷。正在进行的对准典型地另外通过在“Y”方向上的位置237A、237B和237C处的对准系统(没有显示)以及在“X”方向上查看标记2105(如图21A可见)的对准控制系统来进行。

图21A是具有第一观察引导件2100和第二观察引导件2002；第一Y对准标记2101、第二Y对准标记2102、第三Y对准标记2103和第四Y对准标记2104；以及X对准标记2105的传感器片的例子。注意，X对准标记2105包括碳X对准标记2107和绝缘X对准标记2108。图21B是具有碳X对准标记2107和第二观察引导件2002的传感器片2106内的一行的分解视图。图21C是具有绝缘X对准标记2108和第二观察引导件2002的传感器片2106内的一行的分解视图。绝缘X标记2108完全涂覆碳X对准标记2107，如图21C所示，这样，提供了在原来的碳标记2107的触发点之前的触发点(所述标记2108的左手边缘)。这意味着，任何随后的层相对于第二印刷的层(在这种情况下为绝缘层)而不是碳层来印刷。如果第二和随后的筛网图形尺寸在X方向上(沿着幅)比在X方向上的第一筛网图形尺寸长，那么这是有用的。

在图20A-D中以它们被印刷的顺序显示了印刷引导件的一个角部的分解视图。在碳印刷站103的部分3处，实心碳矩形1700连同矩形碳线1703印刷，该矩形碳线围绕实心碳矩形1700。在绝缘印刷站104的部分4处，矩形绝缘线1701印刷在实心碳矩形1700和矩形碳线1703之间。当在所有四个角部绝缘到碳的对准正确时，通常在实心碳矩形1700和矩形绝缘线1701之间没有未涂覆的基底242显示。另外，在绝缘印刷站104的部分4处，有两个更多的矩形绝缘线1701直接印刷在实心碳矩形1700之上。这两个另外的绝缘线用于视觉评价第一酶层2000到绝缘层和第二酶层2001到绝缘层的对准，这通过在矩形绝缘线内印刷酶墨的实心矩形来进行，如图20C和20D所示。这样，第三和第四印刷的层可以对准到第二而不是第一印刷的层。这具有这样的优点，即，能够适应在第一和第二层之间的图形尺寸的变化(例如由于在第一干燥区域217中遇到的热和张力，如果在第一印刷站以后基底伸展，可能需要这样的情况)，而对印刷对准没有反作用(在X方向上300微米的公差是典型的)。

如图1和2所示，在过程的末端，包括印刷在其上的传感器的基底242由重绕机单元107重绕，然后馈给到冲压机108，该冲压机例如可以是Preco冲压机，其位于低湿度的环境内。该Preco Punch为CCD X，Y，Theta，Floating Bolster Punch。该Preco Punch对准系统使用CCD视觉系统来查看“Preco点”，其在碳印刷站上印刷，这允许冲压机相对于碳印刷调节，使得冲压机能够将卡“冲压”出正方形。冲压机108的输出为一组冲压的卡，诸如在图21A中所示的。冲压的卡从冲压机108排出到传送带上，该传送带在条形码读取器下运送卡，该读取器读取每个卡上的条形码中的两个，以确定该卡相对于幅数据库接受还是丢弃。可以进行丢弃的卡的自动或者手动取出。然后，一个叠一个地堆叠卡，以为下面的制造步骤准备。

在碳印刷站103、绝缘印刷站104、第一酶印刷站105和第二酶印刷站106处，紧接着使用第一视觉传感器215、第二视觉传感器222、第三视觉传感器228、第四视觉传感器234的印刷过程步骤之后，分别都具有用于视觉检查对准的装置。对于在幅印刷制造过程中的每个部分——部分3、4、5和6——有幅观察器摄像机系统位于紧接着印刷过程步骤之后。如图2A-2C可见的幅观察器位置。在部分3有两个摄像机，在部分4、5和6的每个有四个摄像机。幅观察器摄像机是在印刷运行的开始期间幅机器的操作者使用的手动设置过程的一部分。摄像机用于观察印刷的标记，其有助于碳对齐到基底242的初始设置，以及绝缘层到碳层，第一酶层到绝缘层和第二酶层到绝缘层之间的对准。印刷引导件显示指示在图21A上。对于碳印刷对齐，使用第二观察引导件2100来指示当基底242运行通过碳印刷站103时，相对于基底242的边缘的碳印刷位置。有前缘线和尾缘线，如图21A所示。调节碳印刷，直到这些线指示印刷与基底边缘垂直。在X方向(沿着机器的长度)和Y方向(跨过机器的宽度)上需要各个印刷的层的对准，如图21A可见。通过机器的内部对准系统控制X方向对准。这利用了在图21A、B和C上指示的印刷的区域。在碳印刷周期时，碳X对准标记2107印刷在该区域。使用传感器来将绝缘印刷周期对准到碳印刷，该传感器使用碳X对准标记2107来允许绝缘筛网调节，以便在正确的位置印刷绝缘墨。然后，用于此目的的碳X对准标记2107被绝缘X对准标记2108覆盖印刷，以及以相同的方式用于正确地将第一酶层2000和第二酶层2001与绝缘印刷对准。Y方向对准通过位于位置237A、237B和237C处的Y对准系统(没有显示)来控制，在本发明的实施例中，该Y对准系统可以是来自德国的Leopoldshohe的型号为DGC650的Eltromat对准系统。这利用了在图21A中指示的印刷的区域2101到2104。在每个印刷周期——碳、绝缘、酶1和酶2——这些标记以随后的印刷经由传感器在Y方向上对准的顺序印刷。幅数据库在印刷期间记录过程信息。在数据库中记录的信息能够经由条形码追溯到每个单个的卡，在一个实施例中，使用2D条形码。在幅数据库中收集的典型的信息在表格3中略述。幅数据库能够评价过程参数是否可接受或者不可接受，且可以据此——参数是否运行在公差限度内——用于丢弃卡。不可接受的卡可以在将来的过程手动或者自动去除。

表格3

图22是用于对准幅印刷过程的参数X、Y、Z和θ的示意图。参数Y表示从操作者到幅印刷机器的机器侧的方向(通常水平)。参数X表示从退绕单元101到重绕机单元107的方向(通常水平)。参数Z表示垂直于X和Y方向的方向(通常垂直)。参数θ表示围绕Z轴的角度。在本发明的实施例中，下面的参数用于对准下面的印刷过程，例如，碳印刷站103、绝缘印刷站104、第一酶印刷站105和第二酶印刷站106。

在本发明的一个实施例中，幅制造过程的产物是印刷有图形的卡，包括相互对准印刷的碳、绝缘和两个同样的酶层，以形成每个包含电化学传感器和相关的接触电极的条，用于检测血液样本中的葡萄糖。这些条结合仪表用于自我监控血糖。可以设想这些条的几种设计的生产。当前，幅设计为生产“One Touch Ultra”条，以用于从LifeScan，Inc.可以得到的One Touch Ultra仪表。

生产的图形的示意图样本显示在图21A中。这示出了一个完整的印刷的卡，其包含10“行”50“条”。每个卡总共具有500“条”。还指示了印刷方位。通过印刷平行于印刷方向的行0到9(每行50条)，该过程可以容易地拓展到包括切割步骤，将行相互分离。而且，这意味着，可以容易地确定印刷质量中由跨过幅的变化(垂直于印刷方向)引起的任何有缺陷的行。给每行分配号码(由条形码确定)，因此来自幅上的特殊的片的特殊的行以后可以参照数据库来确定，且不需要丢弃整个片来去除。这增加了来自该过程的有用的产品的生产量，且使得整个过程更加有效。

可运动的大致平的筛网很好地处理用于电化学传感器的印刷中的墨的类型(固体/液体组合)。与转轮凹板或者圆柱丝网印刷可以允许的相比，可运动的平的筛网的使用能够更好地控制印刷清晰度，以及在电化学传感器中需要沉积更厚的墨层。多种类型的筛网(具有不同的网眼，网眼中线的直径，线间隙，厚度，网眼数量)容易从市场上得到，以应付在连续的幅印刷过程(碳、绝缘、酶)中不同类型的墨的不同要求。

由于平的筛网、印刷辊、基底和朝着基底推动筛网的涂刷器的布置，许多参数可以被操纵(筛网相对于基底的角度，涂刷器角度，筛网相对于涂刷器的位置，筛网相对于印刷辊的位置，捕获距离，基底和筛网和涂刷器的相对速度等)，以优化电化学传感器的印刷过程。

简单总结用于制造电化学传感器的幅制造过程，当在该过程期间幅被加热且放置在张力下时，幅膨胀或者伸展。印刷站(例如，碳、绝缘、两个酶)通常每个后面是干燥站。为了有效地干燥墨，干燥器站在相当高的温度(50-140摄氏度)下操作。而且，为了有助于幅通过每个印刷站的对准，幅放置在张力下。

基底必须保持在张力下，以控制过程内的对准，结果，无论何时基底被加热，例如印刷后的干燥墨，基底会不可预知地伸展，引起在随后印刷中的图像尺寸变化。

在每个印刷站处印刷的图像的尺寸由几个因素确定，模板尺寸、墨粘性、相对的幅和模板/筛网速度以及在该点的基底伸展(可逆和不可逆的伸展)等。当在过程末端看时，发现图像尺寸变化(在不同的印刷步骤之间)改变。这是不可预知的，且比预期的要高，极大地降低了生产量。如果层之间的图像尺寸之间的错配沿着幅(x方向)大于300微米，那么产品没有用。过度的图像尺寸变化被认为是由于幅基底的过度和不可预知的伸展(由于加热和张力)和收缩。

伸展和张力的问题在平台印刷中不引起相同的问题。为了解决幅印刷中的问题，尝试预收缩的基底。在被用于幅过程中以前，该基底被加热到大约185摄氏度。然而，图像尺寸中的变化留有一个问题，引起生产量降低。

对于幅过程的当前的建议为在第一干燥器中使用高温，或者宁愿在足够高的温度下预处理，使得在一个例子中，在图像被印刷在基底上以前，从基底大致去除不可逆的伸展。

在幅机器中的第一处理站中，干燥器组将基底加热达到160摄氏度。基底以后在该过程中遇到的温度通常不超过140度。

在图2A中，未印刷的基底遇到的第一加热器组为热板。这是特富龙涂覆的板，其在幅运动期间升高且接触基底。热被引入到基底的背面。这当前运行在具有+/-4℃的规格的160℃的设置点。该160℃的设置点统计学上提供了最好的尺寸控制。计算的均值为160.9℃。在组2中，热空气在具有+/-4℃的规格的160℃的设置点下引入到基底的正面。计算的均值为161.29℃。在组3中，热空气在具有+/-4℃的规格的160℃的设置点下引入到基底的正面。计算的均值为161.18℃。在组4中，热空气在具有+/-4℃的规格的160℃的设置点下引入到基底的正面。计算的均值为160.70℃。

由于幅张力和在干燥器中引入的热，幅基底每个图形反复伸展近似0.7mm。这是利用站1作为预处理单元来在随后的印刷站以前稳定基底的主要原因之一。使用站1来预处理基底改进了碳和绝缘行长度的稳定性，因为在印刷前从基底去除了很多材料伸展。

在本发明的一个实施例中，冷却辊在干燥站和随后的丝网印刷站之间插入。冷却辊将基底冷却到限制或者防止墨中的溶剂(例如，水)在随后的筛网上蒸发的温度。这样消除或者防止筛网被由基底的热干燥的墨弄脏。在根据本发明的方法或者设备中的冷却辊可以通过例如使冷却水运行通过辊来冷却，其中，该水被冷却到近似7到9摄氏度的温度，然后使温暖的基底运行过冷却辊。

在本发明的还有的实施例中，用在7和9摄氏度之间的水内部冷却的冷却辊定位在用于沉积基于水的酶墨的印刷站之前。冷却辊定位成使得基底紧接着离开用于前面的墨沉积，例如，沉积电极墨的干燥站以后，滚过冷却辊。

可以理解，等价的结构可以替代这里所示和描述的结构，以及本发明的描述的实施例不是可以用于实现要求的本发明的唯一的结构。另外，应该理解，上述每个结构都具有功能，以及这样的结构可以称为用于执行该功能的装置。

虽然这里显示和描述了本发明的优选实施例，但是本领域中的普通技术人员明白，这样的实施例只是通过举例来提供的。在不偏离本发明的情况下，本领域中的普通技术人员现在想到多种变化、改变和替代。应该理解，这里描述的本发明的实施例的各种选择可以用于实现本发明。趋向于由下面的权利要求书限定本发明的范围，这些权利要求的范围内的方法和结构及其等价物都由其覆盖。

Claims (43)

1.一种制造包括基底和要被印刷在基底上的至少两层的电化学传感器的方法，该方法包括运送基底幅通过第一和第二印刷站，定位在印刷站之间的干燥站，以及定位在干燥站和第二印刷站之间的冷却站；当基底被运送通过第一印刷站时，在基底上印刷第一层，在干燥站干燥基底上的层，以及在当基底被运送通过第二印刷站时在基底上印刷第二层以前，在冷却站冷却印刷的基底，其中，该冷却站包括冷却装置，基底通过该冷却装置。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，第一层是电极层和试剂层之一，第二层是电极层和试剂层中的另一个。

3.根据任一前述的权利要求所述的方法，其中，一个或者多个还有的印刷站具有干燥站和用于冷却印刷的基底幅的相关的冷却站。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，冷却装置的温度是可控的。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，将冷却装置冷却到比在冷却站之前的干燥站的温度低的温度。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，冷却装置将基底幅冷却到一定的温度，在该温度以下，在随后的印刷站中的墨的湿度含量保持与基底通过该印刷站时相同。

7.根据权利要求4到6中的任何一项所述的方法，其中，冷却装置的温度是可控制的，使得控制离开冷却装置或者冷却站的基底的温度。

8.根据权利要求4到6中的任何一项所述的方法，其中，基底通过冷却装置的时间的量也是可控制的，以当基底离开冷却装置或者冷却站时控制基底的温度。

9.根据权利要求4到6中的任何一项所述的方法，其中，在冷却以后的基底幅的温度用来控制当基底幅通过冷却装置时基底幅的后部部分的温度。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，基底的温度小于或者等于室温。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，基底的温度大于房间中大气的露点温度。

12.根据权利要求4到6中的任何一项所述的方法，其中，将冷却装置冷却到室温或者低于室温的温度。

13.根据权利要求4到6中的任何一项所述的方法，其中，将冷却装置冷却到低于17到19℃的温度。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，将冷却装置冷却到7到9℃的温度。

15.根据权利要求4到6中的任何一项所述的方法，其中，冷却装置包括基底在其上通过的辊。

16.根据权利要求4到6中的任何一项所述的方法，其中，冷却装置提供有冷却水。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，冷却水的流速和/或温度可以控制，使得控制冷却装置的温度。

18.根据权利要求1所述的方法，其中，最后的印刷站接下来是最后的干燥站，最后的干燥站接下来是最后的冷却站。

19.根据权利要求1所述的方法，其中，第一印刷站印刷导电墨；第二印刷站印刷绝缘墨；还包括第三印刷站印刷试剂墨。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，还包括第四印刷站印刷试剂墨。

21.根据权利要求1所述的方法，其中，一个或者多个干燥站具有一个或者多个在40到150℃之间工作的用于干燥基底的加热器。

22.根据权利要求1所述的方法，其中，一个或者多个干燥站具有一个或者多个在50到140℃之间工作的用于干燥基底的加热器。

23.一种制造电化学传感器的设备，该设备包括用于运送基底幅的驱动装置；用于在基底上印刷第一层的第一印刷站；定位在该第一印刷站和第二印刷站之间用于干燥基底上的第一层的干燥站；以及定位在干燥站和该第二印刷站之间的冷却站，该冷却站包括基底通过其的冷却装置，其中，该第二印刷站包括用于在基底上印刷第二层的装置。

24.根据权利要求23所述的设备，其中，第一层是电极层和试剂层之一，第二层是电极层和试剂层中的另一个。

25.根据权利要求23到24的任何一项所述的设备，其中，一个或者多个还有的印刷站具有干燥站和用于冷却印刷的基底幅的相关的冷却站。

26.根据权利要求23到24的任何一项所述的设备，其中，一个或者多个冷却站包括冷却装置，基底通过该冷却装置。

27.根据权利要求26所述的设备，其中，冷却装置的温度是可控的。

28.根据权利要求26所述的设备，其中，将冷却装置冷却到比在冷却站之前的干燥站的温度低的温度。

29.根据权利要求26所述的设备，其中，冷却装置将基底幅冷却到一定的温度，在该温度以下，在随后的印刷站中的墨的湿度含量保持与基底通过该印刷站时相同。

30.根据权利要求26所述的设备，其中，冷却装置的温度是可控制的，使得控制离开冷却装置或者冷却站的基底的温度。

31.根据权利要求26所述的设备，其中，基底通过冷却装置的时间的量也是可控制的，以当基底离开冷却装置或者冷却站时控制基底的温度。

32.根据权利要求26所述的设备，其中，在冷却以后的基底幅的温度用来控制当基底幅通过冷却装置时基底幅的后部部分的温度。

33.根据权利要求26所述的设备，其中，将冷却装置冷却到室温或者低于室温的温度。

34.根据权利要求26所述的设备，其中，将冷却装置冷却到低于17到19℃的温度。

35.根据权利要求34所述的设备，其中，将冷却装置冷却到7到9℃的温度。

36.根据权利要求26所述的设备，其中，冷却装置包括基底在其上通过的辊。

37.根据权利要求26所述的设备，其中，冷却装置提供有冷却水。

38.根据权利要求26所述的设备，其中，冷却水的流速和/或温度可以控制，使得控制冷却装置的温度。

39.根据权利要求26所述的设备，其中，最后的印刷站接下来是最后的干燥站，最后的干燥站接下来是最后的冷却站。

40.根据权利要求23所述的设备，其中，第一印刷站印刷导电墨；第二印刷站印刷绝缘墨；还包括第三印刷站印刷试剂墨。

41.根据权利要求40所述的设备，其中，还包括第四印刷站印刷试剂墨。

42.根据权利要求23到24的任何一项所述的设备，其中，一个或者多个干燥站具有一个或者多个在40到150℃之间工作的用于干燥基底的加热器。

43.根据权利要求23到24的任何一项所述的设备，其中，一个或者多个干燥站具有一个或者多个在50到140℃之间工作的用于干燥基底的加热器。

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